Zjišťování netěsností vakuového systému
* skutečná netěsnost
* virtuální netěsnost(desorpce)
P
P'
P''
Ť'
Ť
P
t
Typická místa netěsností:
* v místech svarů
* v místech kovových vývodů přes sklo
* v elektrických a optických průchodkách
* ve ventilech, v zabrusech, 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
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
Závislost na poměru čerpací rychlosti
systému a jeho objemu
Proud plynu netěsností do aparatury za čas dt je dán INdt,
množství odčerpaného plynu pSdt. Pak změna tlaku zkušebního
plynu je dána rovnicí
Vdp = (IN - Sp)dt
Vdp
IN - Sp
= dt
-
V
S
ln(IN - Sp) = t + konst
konst = -
V
S
ln(IN)
ln(
IN - Sp
IN
) = -
S
V
t
IN - Sp
IN
= e- S
V
t
p =
IN
S
[1 - e- S
V
t
]
Jestliže v čase t1 přerušíme přítok zkušebního plynu začne tlak
klesat
p =
IN
S
[1 - e- S
V
t1
] e- S
V
(t-t1)
Poloha hledače a netěsnosti
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
Vodíkový hledač netěsností
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
Halogenový hledač netěsností
Heliový hledač netěsností
* hmotový spektrometr
* zkušební plyn - He
* pracovní tlak - < 10-2 Pa
* minimální netěsnost - 10-13 Pam3s-1
* může pracovat i metodou přetlaku
Heliový hledač netěsností
Heliový hledač netěsností
Kalibrovaná netěsnost
* vakuový prvek s definovanou vodivostí
* úzká skleněná kapilára
* difúzní 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
Jiné metody hledání netěsností
* manometr, diferenciální manometr
* diferenciální manometr
* bublinky ve vodě
* mýdlové bubliny
* u skleněných aparatur - Ruhmkorffův induktor, nebo Teslův
transformátor
Hledání netěsností pomocí manometru
Hledání netěsností pomocí diferenciálního manometru
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 10-10 Pam3s-1
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 10-10 Pam3s-1
Ruhmkorffův induktor a Teslův 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( 105Hz), vn
transformátor se vzduchovým jádrem
Tabulka: Citlivost metod hledání netěsností
Metoda tlak [Pa] min. netěsnost [Pam3s-1]
Teslův transformátor 1 - 100 10-3 - 10-4
bublinky ve vodě 2.105 10-7
4.105 10-8
9.105 10-9
halogenový hledač 2.105 3.10-8
4.105 7.10-9
6.105 3.10-9
He hledač 2.105 5.10-9
Tabulka: Citlivost metod hledání netěsností - podtlak
Metoda tlak [Pa] min. netěs. [Pam3s-1]
Odporový manometr 0.1 - 100 10-6
ionizační manometr 10-6 - 0.1 10-7
ionizační manometr dif.zap. 10-6 - 0.1 10-10
ionizační manometr 10-6 - 0.1 10-8
s paladiovou membránou
halogenový hledač 10-4 - 105 10-8
He hledač < 10-2 10-13