Гелиевый течеискатель ПТИ
Гелиевый течеискатель ПТИ
Целью работы является изучение принципов масс-спектрометрического (гелиевого) способа проверки на герметичность вакуумных систем с использованием гелиевого течеискателя ПТИ-10, его устройства, получение навыков работы с ним.
Гелиевый течеискатель ПТИ-10 является одной из наиболее удачных моделей в линейке гелиевых течеискателей отечественного производства (ПТИ-6, ПТИ-7, ПТИ-10 и ПТИ-14). Благодаря большим размерам масс-спектрометрической камеры ПТИ-10 обладает рекордной чувствительностью даже по сравнению с современными зарубежными аналогами. Устройство течеискателя ПТИ-10 позволяет наглядно понять принципы работы гелиевого течеискания, поскольку конструкция прибора открывает доступ ко всем наиболее важным элементам. Изучение принципов работы данного прибора позволит досконально понять особенности данного метода течеискания для последующего применения полученных знаний при работе с современными автоматизированными течеискателями.
Гелиевые течеискатели являются одним из основных инструментов для поиска течей в вакуумных системах и блоках криогенных установок. Фактически, гелиевый течеискатель является необходимым инструментом в любой лаборатории высокого вакуума или лаборатории низких температур. Течеискатель ПТИ-10 является универсальным прибором, рассчитанным на все виды контроля герметичности с применением гелия-4* в качестве пробного газа.
Основной характеристикой течеискателя является порог чувствительности — минимальная величина течи, которую может зарегистрировать прибор. Стандартная единица измерения величины течи -мбар-л/c. Основные единицы измерения течи и давления приведены в приложении 1. Оценочные соотношения между уровнем течи и геометрическим размером отверстия приведены в приложении 2.
Известны следующие основные методы течеискания:
Опрессовка — создание в проверяемом объеме избыточного давления газа и поиск течи по выходу газа при погружении объема в жидкость, нанесения пенящейся жидкости на поверхность вакуумной системы. Данный метод является самым грубым и позволяет определить неплотности порядка 10-3 мбар-л/c.
Манометрические методы — реализуются путем контроля величины давления в объеме: при откачке (регистрируется предельный вакуум без и при смачивании места течи легколетучей жидкостью или сравнивается предельный вакуум в объеме и вакуум, который может создать насос); при натекании газа в отсеченную от насоса установку (измеряется скорость роста давления в установке при присоединенном и отключенном испытываемом объеме). Чувствительность данного метода составляет около 10-5 мбар-л/c.
В газоаналитических методах производится качественный анализ воздуха, поступающего через течь в вакуум, на наличие в нем пробного газа. Индикаторами пробного газа могут служить: газоразрядная трубка (выявляется наличие в спектре линий излучения пробного газа); масс-спектрометр (так называемый «гелиевый» течеискатель, пробный газ -гелий); индикаторы водорода и галогеносодержащего пробного газа (водородный и галогенный методы); искровой течеискатель (при приближении электрода высокочастотного трансформатора к месту течи образуется направленный разряд, появление которого связано с понижением давления воздуха в месте течи и улучшением условий электрического пробоя газового промежутка). Чувствительность данных методов самая высокая и достигает величин порядка 10-12 мбар-л/е.
Люминесцентный метод использует проникновение раствора люминофора в капиллярные течи. Проверяемый объект длительное время выдерживается в растворе люминофора. После удаления люминофора с поверхности объекта заполненные капилляры легко обнаруживаются в виде точек или полос при облучении ртутно-кварцевыми лампами. Люминофор -люмоген — дает желтое или красное свечение, которое легко отличить от ложных сигналов зеленоватого свечения, возникающего от воздушных пузырьков в стекле, или голубого свечения жировых поверхностных загрязнений. Чувствительность данного метода около 10-9 мбар-л/е. Однако, применимость ограничивается погружением всей вакуумной системы в люминофор.
Радиоизотопный метод обнаружения течей состоит в том, что испытуемые объекты в течение некоторого времени выдерживаются в атмосфере радиоактивного газа. После удаления радиоактивного газа и тщательной очистки поверхности от радиоактивных загрязнений излучающими остаются только негерметичные приборы. Метод применяется для автоматической проверки на герметичность малогабаритных полупроводниковых приборов. Чувствительность данного метода около 10-11 мбар-л/е.
Как видно масс-спектрометрический метод поиска течей является самым чувствительным методом на данный момент.