Zjišťování netěsností vakuového systému • skutečná netěsnost • virtuální netěsnost(desorpce) t Vakuová fyzika 1 1 / 31 Typická místa netěsností: v místech svarů • v místech kovových vývodů přes sklo • v elektrických a optických průchodkách ve ventilech, v zábrusech, ve spojích (KF, ISO - K, CF,...) • u kovových částí - pórovitost materiálu Netěsnost se lépe hledá u skleněných aparatur. Problém hledání netěsností ulehčuje prověrka jednotlivých dílů před montáží. Vakuová fyzika 1 2/31 Hledače netěsností Zpravidla využívají měření parciálních tlaků zkušebních plynů Zkušební plyn: • plyn málo obsažený v atmosféře • co nejmenší molekulová hmotnost(snadno proniká netěsností) Nejčastěji se používá He, H2. Hledače: • vodíkový • halogenový • heliový Vakuová fyzika 1 3/31 Na přesnost určení netěsnosti má vliv: • množství zkušebního plynu přivedeného do systému • poměr čerpací rychlosti systému a jeho objemu • citlivost hledače netěsností • vzájemná poloha netěsnosti a hledače Vakuová fyzika 1 Závislost na poměru čerpací rychlosti systému a jeho objemu Proud plynu netěsností do aparatury za čas dt je dán l^dt, množství odčerpaného plynu pSdt. Pak změna tlaku zkušebního plynu je dána rovnicí Vdp = {IN- Sp)dt "^- = * In - S p V — -^ln(lN — Sp) = t + konst V konst =--=-ln(li\i) Vakuová fyzika 1 5/31 In - Sp _ sř In p = —U - e Jestliže v čase t\ přerušíme přítok zkušebního plynu začne tlak klesat In Vakuová fyzika 1 6/31 Oj b) 'n Si 0 H 1J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 2J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 Vakuová fyzika 1 8/31 Vodíkový hledač netěsností • ionizační manometr s paladiovou přepážkou (1100 K) zkušební plyn - H2 • pracovní tlak - 10~6 - 0.1 Pa • minimální netěsnost - 10~8 Pam3s~1 Vakuová fyzika 1 3_ 3J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ► i ono 10 / 31 Vakuová fyzika 1 Halogenový hledač netěsností • platinový válec(1200K) - emituje kladné ionty • zvýšení emise v přítomnosti Cl • zkušební plyn - freon • pracovní tlak - 10~4 — 105 Pa • minimální netěsnost - 10~8 Pam3s~1 • může pracovat i metodou přetlaku Vakuová fyzika 1 Halogenový hledač netěsností 4 4J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1983; Vakuová fyzika 1 _12 / 31 Heliový hledač netěsností • hmotový spektrometr • zkušební plyn - He • pracovní tlak - < 10~2 Pa • minimální netěsnost - 10~13 Pam3s • může pracovat i metodou přetlaku Vakuová fyzika 1 Heliový hledač netěsností 5 5firemní materiály firmy Pfeiffer Vakuová fyzika 1 14 / 31 Heliový hledač netěsností 6firemní materiály firmy Pfeiffer Vakuová fyzika 1 15 / 31 Ion source flange cathode (2 cathodes, Ir + Y203) Anode Shielding of the ion source with discharge orifice 5 Extractor 6 Ion traces for M > 4 7 Total pressure electrode 8 Ion traces for M = 4 9 Intermuiii.ili! nrilicif! 10 Magnetic field 11 Suppressor 12 Shielding of the ion trap 13 Ion trap 14 Flange for ion trap with preamplifier 7firemní materiály firmy PfeifFer Vakuová fyzika 1 Heliový hledač netěsností s přepážkou • přepážka z SÍO2 7 /xm propouští jen He + Penningův manometr • jednoduchá konstrukce • detekční limit 5 x 10~8 Pam3/s • vysoký vstupní tlak až 200 hPa Vakuová fyzika 1 17 / 31 Vakuová fyzika 1 18 / 31 Kalibrovaná netěsnost • vakuový prvek s definovanou vodivostí • úzká skleněná kapilára • difúzni netěsnost - křemenná přepážka - difúze He • při proudu plynu 10~8 Pam3s~1 a tlaku testovacího plynu v zásobníku 0,2 MPa, nastane pokles proudu plynu o 10% za 10 let Vakuová fyzika 1 19 / 31 Jiné metody hledání netěsností • manometr • diferenciální manometr • bublinky ve vodě • mýdlové bubliny • u skleněných aparatur - Ruhmkorffův induktor, nebo Teslův transformátor Vakuová fyzika 1 21 / 31 Hledání netěsností pomocí manometru J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 22 / 31 Hledání netěsností pomocí diferenciálního manometru J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 23 / 31 Manometr, diferenciální manometr • ionizační, nebo odporový manometr • zkušební plyn - CC>2,H2, aceton, líh • pracovní tlak - podle použitého manometru • minimální netěsnost pro diferenciální zapojení ionizačních manometrů 1CT10 Pam3s-1 Vakuová fyzika 1 24 / 31 Ruhmkorffův induktor a Teslův transformátor princip - výboj v plynech • pracovní tlak 1-100 Pa • vhodná metoda pro skleněné aparatury • Ruhmkorffův induktor - nízká frekvence(~ 101/7z), vn transformátor(železné jádro) • Teslův transformátor - vysoká frekvence(~ 105Hz), vn transformátor se vzduchovým jádrem Vakuová fyzika 1 25 / 31 12 12P.Lukáč, V.Martišovitš: Netesnosti vakuových systémov, ALFA, 1980 Vakuová fyzika 1 Tabulka: Citlivost metod hledání netěsností Metoda tlak [Pa] min. netěsnost [Pam3s -1] Teslu v transformátor 1 - 100 IO-3 - 10-4 bublinky ve vodě 2.105 io-7 4.105 io-8 9.105 io-9 halogenový hledač 2.105 3.10~8 4.105 7.10-9 6.105 3.10-9 He hledač 2.105 5.10-9 Vakuová fyzika 1 28 / 31 Tabulka: Citlivost metod hledání netěsností - podtlak Metoda tlak [Pa] min. netěš. [Pam3s Odporový manometr 0.1 - 100 10~6 ionizační manometr 10~6 - 0.1 io-7 ionizační manometr dif.zap. 10~6 - 0.1 io-10 ionizační manometr s paladiovou membránou 10~6 - 0.1 io-8 halogenový hledač 10-4 - 105 io-8 He hledač < 10~2 io-13 Vakuová fyzika 1 29 / 31 Přehled metod Určení místa netěsnosti • vakuový test • čichací test Integrální průmyslové testy • integrální vakuový test • vakuový bombový test • integrální test uzavřeného systému • čichací test při atmosférickém tlaku Vakuová fyzika 1 13_ 13firemní materiály firmy Pfeiffer Vakuová fyzika 1 31 / 31