Zjišťování netěsností vakuového systému • skutečná netěsnost • virtuální netěsnost(desorpce) t Vakuová fyzika 1 1/34 Typická místa netěsností • v místech svarů • v místech kovových vývodů přes sklo • v elektrických a optických průchodkách • ve ventilech, 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. 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 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 □ {3 Závislost na poměru čerpací rychlosti systému a jeho objemu Proud plynu netěsností do aparatury za čas dt je dán Ijsidt, množství odčerpaného plynu pSdt. Pak změna tlaku zkušebního plynu je dána rovnicí Vdp = (In — Sp)dt Vdp In — Sp = dt V --—ln(I]y — Sp) = t + konst V konst =--—In(Ijsf) Vakuová fyzika 1 5/34 In — Sp S H—--) = - -t j-n v In — Sp In In, — e v1 p = S 1 - e~ v* Jestliže v čase t\ přerušíme přítok zkušebního plynu začne tlak klesat p = ^[l_e- e-S Q) J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 < □ í Poloha hledače a netěsnosti J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 8/34 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 □ {3 Vodíkový hledač netěsností kowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 19§1 Halogenový hledač netěsností platinový válec (1200 K) - 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 □ {3 Halogenový hledač netěsností i—O 'V* o—1 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 □ s Vakuová fyzika 1 Heliový hledač netěsností hmotnostní spektrometr zkušební plyn: He pracovní tlak: < 10~2 Pa minimální netěsnost: 10~13 Pam3s může pracovat i metodou přetlaku □ {3 Heliový hledač netěsností materiály firmy Pfeiffer □ Ö1 Heliový hledač netěsností 1 Ion source flange 2 Cathode (2 cathodes, lr + Y203) 3 Anode 4 Shielding of the ion source with discharge orifice 5 Extractor 6 Ion traces tor M > 4 7 Total pressure electrode 8 Ion traces for M = 4 9 Intermediate orifice plate 10 Magnetic field 11 Suppressor 12 Shielding of the ion trap 13 Ion trap 14 Flange for ion trap with preamplifier firemní materiály firmy Pfeiffer Vakuová fyzika 1 □ Heliový hledač netěsností s přepážkou přepážka z SÍO2 7 /im propouští jen He + Penningův manometr jednoduchá konstrukce detekční limit 5 x 10~8 Pam3/s vysoký vstupní tlak až 200 hPa A PASSION FOR PERFECTION PFEIFFER VACUUM © Pfeiffer Vacuum 2012 • Market Management R&D • Andreas Schopphoff • 2012-04 ■ 5 <□► < ö ► < ^1 ► < ^1 ► 1: ^0,0 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 / 34 I: 1 P.Lukáč, V.Martišovitš: Netesnosti vákuových systémov, ALFA, 1980 Vakuová fyzika 1 20 / 34 Jiné metody hledání netěsností manometr diferenciální manometr bublinky ve vodě mýdlové bubliny u skleněných aparatur - Ruhmkorffův induktor, nebo Tesl transformátor Hledání netěsností pomocí manometru a) b) J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 22 / 34 Hledání netěsností pomocí diferenciálního manometru roszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Manometr, diferenciální manometr ionizační, nebo odporový manometr zkušební plyn - CO2, H2, aceton, líh pracovní tlak - podle použitého manometru minimální netěsnost pro diferenciální zapojení ionizačních manometrů ÍO"10 PamV1 Vakuová fyzika 1 24 / 34 R u h m kor f f ú v induktor a ľeslúv transformátor princip - výboj v plynech pracovní tlak 1-100 Pa vhodná metoda pro skleněné aparatury Ruhmkorffův induktor - nízká frekvence(~ 101Hz), vn transformátor(železné jádro) Teslův transformátor - vysoká frekvence(~ 105 Hz), vn transformátor se vzduchovým jádrem Vakuová fyzika 1 25 / 34 Metoda bublinek, min.netěsnost D = 0,5 mm, t = 30 s Vakuová fyzika 1 □ rfš1 26 / 34 Odpaření vody z netěsnosti s délkou 1 cm 20 40 60 80 [X] P.Lukáč, V.Martišovitš: Netesnosti vakuových systémov, ALFA, 1980 Tabulka: Citlivost metod hledání netěsností Metoda tlak [Pa] min. netěsnost [Pam3s x] Teslův transformátor 1 - 100 10-3 - 10-4 bublinky ve vodě 2 x 105 10-7 4 x 105 10"8 9 x 105 10"9 halogenový hledač 2 x 105 3 x 10"8 4 x 105 7 x 10-9 6 x 105 3 x 10-9 He hledač 2 x 105 5 x 10-9 Tabulka: Citlivost metod hledání netěsností - podtlak Metoda tlak [Pa] min. netěš. [Pam3s x] Odporový manometr 0,1 - 100 10~6 ionizační manometr 10~6 - 0,1 10~7 ionizační manometr dif.zap. 10~6 - 0,1 10-io ionizační manometr 10~6 - 0,1 10"8 s paladiovou membránou halogenový hledač 10~4 - 105 10"8 He hledač < 10-2 IQ"13 Vakuová fyzika 1 29/34 Tabulka: Kriteria těsností Název kriteria [Pam3s x] vodotěsnost 10"3 parotěsnost 10"4 těsnost pro bakterie 10"5 těsnost pro ropné produkty 10"6 těsnost pro viry 10"7 plynotěsnost ÍO"8 1 Pam3s_1 = 10 mbarls"1 ~ 43 gh_1 pro vzduch, 20 °C Vakuová fyzika 1 30/34 Tabulka: Kriteria těsností Název kriteria podle objektu [Pam3s x] těsnost nadržia potrubí 10"1 - 10"3 těsnost výměníků tepla ÍO"4 těsnost objektů pro zkapal. plyny 10"6 těsnost elektronických součástek 10-io těsnost pouzder baterie kardiostimulátoru min. ÍO"10 10"10 Partes"1 ~ 3,8 x 10"5g = 38 ng za rok pro vzduch, 20 °C Vakuová fyzika 1 31/34 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 Vacuum test: Spraying test Integral vacuum test Vacuum test: Bombing test Integral test of enclosed parts under vacuum Sniffing test: Integral test at atmospheric pressure firemní materiály firmy Pfeiffer Další metody ultrazvuk infračervené záření UV barviva Vakuová fyzika 1 34 / 34