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^H^. 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 □ {3 Závislost na poměru čerpací rychlosti systému a jeho objemu Proud plynu netěsností do aparatury za čas dt je dán li\jdt, množství odčerpaného plynu pSdt. Pak změna tlaku zkušebního plynu je dána rovnicí Vdp = (IN- Spjdt Vdp In ~ Sp = dt V --^r/n(//v — Sp) = t + konst konst = - ^ln(lN) Vakuová fyzika 1 5/34 IN - Sp s In - Sp In = e vľ P = f [1 - e- *'] Jestliže v čase t\ přerušíme přítok zkušebního plynu začne tlak klesat o) *J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 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 Parnas-1 □ {3 Vodíkový hledač netěsností 3_ 3J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 10/34 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 Parnas-1 může pracovat i metodou přetlaku □ {3 Halogenový hledač netěsností 4J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 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 □ {3 Heliový hledač netěsností materiály firmy Pfeiffer Heliový hledač netěsností firemní materiály firmy Pfeiffer Vakuová fyzika 1 □ {3 15 / 34 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 for 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 7firemní materiály firmy Pfeiffer □ = Vakuová fyzika 1 16 / 34 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 \2 V 1 8 8P.Lukáč, V.Martišovitš: Netesnosti vákuových systémov, ALFA, 1980 Vakuová fyzika 1 - 1 -O Q, O 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 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 22 / 34 Hledání netěsností pomocí diferenciálního manometru 10 * 1 vzduch S párou 1 v 1 k výveve 10 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984« Vakuová fyzika 1 23 / 34 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 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(~ 101 Hz), vn transformátor(železné jádro) Teslův transformátor - vysoká frekvence(~ 105Hz), vn transformátor se vzduchovým jádrem Vakuová fyzika 1 25 / 34 Metoda bublinek, m i n. netěsnost D = 0.5 mm, t = 30 s P.Lukáč, V.Martišovitš: Netesnosti vákuových systémov, ALFA, 1980 Vakuová fyzika 1 26 / 34 Odpaření vody z netěsnosti s délkou 1 cm P.Lukáč, V.Martišovitš: Netesnosti vakuových systémov, AL&\, 1980 Tabulka : Citlivost metod hledání netěsností Metoda tlak [Pa] min. netěsnost [Pam3s ľ] 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 ľ] 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 s paladiovou membránou 10-6 - 0.1 10"8 halogenový hledač 10~4 - 105 10"8 He hledač < 10~2 IQ"13 Vakuová fyzika 1 29/34 Tabulka : Kriteria těsností Název kriteria [Pam3s-1] vodotěsnost 1(T3 parotěsnost 10"4 těsnost pro bakterie 1(T5 těsnost pro ropné produkty 1(T6 těsnost pro viry 10~7 plynotěsnost 10"8 1 Pam3s~1 = 10 mbarls'1 ~ 43 gh~x pro vzduch, 20 °C Vakuová fyzika 1 30/34 Tabulka : Kriteria těsností Název kriteria podle objektu [Pam3s-1] těsnost nádrží a potrubí HT1 - 1(T3 těsnost výměníků tepla 10"4 těsnost objektů pro zkapal. plyny 1(T6 těsnost elektronických součástek 10-io těsnost pouzder baterie kardiostimulátoru min. HT10 10-10 Pam3s~1 ~ 3.8 x 10-5 g za rok pro vzduch, 20 °C 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 Sl»i ■ Sl.pľ Vacuum test: Bombing test r Integral test of enclosed parts under vacuum Sniffing test: Integral test at atmospheric pressure 13 13 firemní materiály firmy Pfeiffer Vakuová fyzika 1 □ S1 = Další metody ultrazvuk infračervené záření UV barviva Vakuová fyzika 1 34 / 34