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.
Vakuová fyzika 1
2/34
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
3/34
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
5/34
In - Sp      _ sř
In
p = —U - e
Jestliže v čase t\ přerušíme přítok zkušebního plynu začne tlak klesat
In
Vakuová fyzika 1
6/34
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
8/34
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
Vakuová fyzika 1
3_
3J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
10 / 34
Vakuová fyzika 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
Vakuová fyzika 1
Halogenový hledač netěsností
4
4J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1983;
Vakuová fyzika 1 _12/34
Heliový hledač netěsností
• hmotnostní 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 / 34
Heliový hledač netěsností
6firemní materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
15 / 34
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 / 34
Vakuová fyzika 1
18 / 34
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
Jiné metody hledání netěsností
• manometr
• diferenciální manometr
• bublinky ve vodě
• mýdlové bubliny
• u skleněných aparatur - Ruhmkorffův induktor, nebo Teslův transformátor
Vakuová fyzika 1
21 / 34
Hledání netěsností pomocí manometru
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
22 / 34
Hledání netěsností pomocí diferenciálního manometru
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
23 / 34
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 / 34
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 / 34
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 / 34
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 / 34
Tabulka : Kriteria těsností
Název kriteria	[Pam3s-1]
vodotěsnost	1CT3
parotěsnost	ítr4
těsnost pro bakterie	1CT5
těsnost pro ropné produkty	1CT6
těsnost pro viry	10-7
plynotěsnost	1(T8
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-1]
těsnost nádrží a potrubí	1CT1 ~ 1CT3
těsnost výměníků tepla	ítr4
těsnost objektů pro zkapal. plyny	1CT6
těsnost elektronických součástek	io-10
těsnost pouzder baterie kardiostimulátoru	min. 1CT10
10~10 Pam3s-1 ~ 3.8 x 1CT5 g 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
Vakuová fyzika 1
13_
13firemní materiály firmy Pfeiffer
Vakuová fyzika 1
33 / 34
Další metody
ultrazvuk
infračervené záření UV barviva