Методы течеискания

Основной целью течеискания является поиск, локализация и определение размера и причины течи в вакуумной системе, для последующего устранения. В зависимости от размера течи для их поиска могут быть использованы различные эффекты, однако их применимость для вакуумных и криогенных систем во многом ограничивается габаритами и дороговизной оборудования. Далее будут кратко рассмотрены основные методы, которые более детально можно посмотреть самостоятельно, например в [^].

Метод контроля давления или же проверка герметичности по натеканию. По сути, перед локализацией течей необходимо вообще убедиться в том, что течь действительно существует и вакуумная система негерметична. Фиксируя зависимость давления от времени в вакуумной системе после отключения откачки и отсечения откачной системы (Рисунок 1) можно определить наличие течи и оценить ее величину. Собранная вакуумная система откачивается до минимально возможного давления форвакуумным насосом. Когда давление достигает минимума и не наблюдается дальнейшего улучшения вакуума, насос отключается от вакуумной системы и выключается. Первоначально, практически всегда, будет присутствовать "отгазовка", показанная на рисунке 1. Соответственно, необходимо дождаться момента, когда "отгазовка" выйдет на равновесное значение. При наличии течи, давление с этого момента будет продолжать увеличиваться, но график зависимости P(t) изменит угол наклона, по которому можно будет грубо оценить суммарную течь в системе. Исходя из оценки величины течи можно сделать предположения о ее локализации и типе, но для этого требуется большой опыт. Методом контроля давления можно грубо локализовать течь, если в вакуумной системе присутствует несколько вакуумных вентилей. Для этого вакуумная система откачивается, перекрываются все вентили внутри системы, и отсекается откачная система. Через промежуток времени, использованный при грубой оценки величины течи, в предположении, что контроль за давлением в системе осуществляется со стороны откачки постепенно в направлении от откачки к дальнему концу вакуумной системы открываются вентили и осуществляется контроль за давлением. При открытии вентилем части системы, в которой отсутствуют течи, давление изменяться (увеличиваться) не будет. При присоединении негерметичной части системы, будет наблюдаться резкий рост давления. Если, при этом, достигнутое значение давления будет совпадать с давлением на полученной зависимости P(t) — грубая течь в системе локализована. Если достигнутое значение давления существенно меньше — в системе присутствует несколько грубых течей и необходимо продолжать их поиск далее.

Механические эффекты — методы, в основном, применимые к большим или грубым течам. Например, для поиска грубых течей могут быть применены ультразвуковые детекторы, которые позволят обнаружить "свист" газа, протекающего через течь. Данный метод позволяет обнаруживать течи величиной не более 10^-2 мбар*л/о. Более чувствительным методом является метод мыльных пузырей. При нанесении мыльного раствора на поверхность вакуумной системы (вакуумная система предварительно "опрессовывается" -в ней создается избыточное давление) в местах течи появляются пузыри. Чувствительность данного метода может достигать величины 10^-4 мбар*л/о. При всем своем удобстве, вышеприведенные методы применяются исключительно для локализации грубых течей и являются, по сути, одной из первых ступеней контроля на герметичность.

Изменение физических свойств остаточного газа в вакуумной системе. Основой данного метода является добавление в окружающий течь воздух дополнительного ("индикаторного") газа, который, после проникновения в вакуумную систему через течь, будет изменять какой-либо физический параметр, который можно контролировать. Соответственно, постепенно обдувая вакуумную систему "индикаторным" газом и фиксируя зависимость данного физического параметра от времени можно локализовать течь. Существует множество разновидностей данного метода. Например, можно следить за изменением теплопроводности остаточного газа с помощью датчика давления Пирани, используя при этом в качестве "индикаторного" газа пары спирта, CO₂ или ⁴Не. Используя тяжелые инертные газы в качестве "индикаторного" можно изменять сечение ионизации, контролировать которое можно с помощью ионного датчика давления. Наиболее распространенным современным методом поиска течей является метод анализа массы остаточного газа, для этого используется высокочувствительный масс-спектрометр и ⁴Не в качестве "индикаторного газа", при этом чувствительность достигает 10^-12 мбар*л/е.