Понятие течи в вакууме
Понятие течи в вакууме
Идеальная герметичная вакуумная система должна сохранять разряжение, созданное системой откачки, после выключения насоса в течение бесконечного времени. Однако без активной откачки давление в любой реальной системе будет расти со временем. Основными причинами являются "отгазовка" (десорбция различных молекул со стенок вакуумной системы, например молекул воды) и течь (проникновение посторонних молекул извне системы). На рисунке 1 представлена типичная зависимость давления от времени внутри вакуумной системы с момента выключения откачки и отключения вакуумной системы от откачной системы. Оба описанных выше процесса сначала имеют линейную зависимость от времени, однако "отгазовка" со временем уменьшается, когда система достигает термодинамического равновесия (например, в случае паров воды при давлении, равному давлению насыщенного пара при данной температуре, около 20 — 30 мбар при комнатных температурах). Течь без отгазовки характеризуется постоянным линейным ростом давления со временем.
На практике, невозможно создать абсолютно герметичную вакуумную систему. С другой стороны величина течи не должна препятствовать возможности достижения предельного значения вакуума, необходимого в данной системе. Соответственно необходимо определить предельно допустимую величину течи для вакуумной системы.
После сборки вакуумная система должна быть проверена на предельно допустимую величину течи и в процессе эксплуатации подобные проверки должны проводиться на регулярной основе.
За последние десятилетия были разработаны различные методы и методики проверки вакуумных и криогенных систем на герметичность, основные из которых будут рассмотрены в рамках данного пособия.
Как было отмечено, негерметичность вакуумных систем проявляется в ухудшении вакуума в течение длительного времени. Соответственно, величина течи может быть определена как
Таблица 1. Таблица перевода основных единиц измерения величины течи
|
мбар-л/с |
мм.рт.ст.-л/с |
Па-м3/е |
см3/с* |
|
|
мбар-л/c |
1 |
0.75 |
0.1 |
0.99 |
|
мм.рт.ст.-л/с |
1.33 |
1 |
0.133 |
1.32 |
|
Па-м3/е |
10 |
7.5 |
1 |
~10 |
|
см3/с |
1.01 |
0.76 |
0.101 |
1 |
В качестве примера, высоковакуумную систему можно считать герметичной если величина течи Qi < 10-6 мбар-л/c. При такой течи в систему попадет 1 см3 постороннего газа за время порядка 12 суток. Для сравнения -течь воздуха через цилиндрический канал радиуса 0.01 мм (толщина человеческого волоса) имеет величину около 10-2 мбар-л/c.