Устройство гелиевого течеискателя

Течеискатель состоит из двух основных частей: вакуумной системы и электронной схемы. Вакуумная система течеискателя состоит из масс-спектрометрической камеры с постоянным магнитом, паромасляного насоса, вакуумного насоса, семи клапанов, калиброванной гелиевой течи, азотной ловушки, вакуумного датчика и термопарного манометрического преобразователя. Схема вакуумной системы приведена на рисунке 3, внешний вид вакуумной системы приведен на рисунке 4.

Электронная схема течеискателя состоит из блока измерения ионного тока с выносным электрометрическим каскадом, блока питания камеры, блока измерения давления, блока питания вакуумных клапанов, панели управления и щита с кабелями.

Масс-спектрометрическая камера

Масс-спектрометрическая камера (рисунок 5) представляет собой корпус со съемной крышкой, выполненный из нержавеющей стали и уплотняемый индиевой прокладкой с помощью шести винтов.

Индиевое уплотнение, примененное в камере, обеспечивает легкую разборность и малое газовыделение. Два винта на крышке служат для отжима крышки при ее снятии. Диаметр индиевой проволоки, применяемой в качестве прокладки — 1,5 мм. Все детали масс-спектрометрической камеры расположены на съемной крышке, что обеспечивает удобство ее разборки и промывки, смены катода. Основными рабочими элементами камеры являются: ионный источник и приемник ионов.

Ионный источник содержит катод, коробку ионизатора, смонтированные на керамической пластине, и диафрагму. Катод представляет собой спираль из вольфрамовой проволоки. Увеличенное

изображение источника ионов показано на рисунке 6.

Приемник ионов содержит входную диафрагму, супрессор, состоящий из 2-х сеток, и коллектор ионов. Источник и приемник ионов расположены под углом 180° друг к другу.

Конструкция всех узлов камеры (источник, приемник) разборная, обеспечивает возможность периодической чистки и промывки.

Подача питания осуществляется через штепсельную вилку со стеклоэмалевым изолятором, вваренную в крышку камеры.

электрическая принципиальная масс-

Выносной электрометрический каскад усилителя постоянного тока соединяется с коллектором ионов через ввод, уплотненный в корпусе камеры.

Масс-спектрометрическая камера размещена в постоянном магните. Межполюсное расстояние в магнитной системе —  31 мм. Средняя

напряженность магнитного поля в зазоре 1700 Э.

Для создания форвакуума в течеискателе используется пластинчатороторный вакуумный насос. Разрежение, создаваемое насосом, порядка 10^-2 мм.рт.ст. Для создания в системе высокого вакуума используется паромасляный насос с воздушным охлаждением, создавая разрежение порядка 10^-6 мм.рт.ст.

Для защиты масс-спектрометрической камеры и испытуемых объектов от замасливания над паромасляным насосом установлена ловушка, охлаждаемая жидким азотом.

Краткая характеристика и назначение клапанов

Вакуумная система течеискателя содержит 7 клапанов. Каждому клапану в соответствии с его назначением и принципом действия дано наименование (принципиальная схема вакуумной системы приведена на рисунке 3).

"ВХОДНОЙ КЛАПАН" — дросселирующий сильфонный клапан с ручным управлением, предназначен для регулировки потока газа, поступающего из изделия или щупа в масс-спектрометрическую камеру.

Клапан "ОТКАЧКА КАМЕРЫ" — ручной сильфонный клапан, соединяет масс-спектрометрическую камеру с откачной системой течеискателя. Наличие этого клапана обеспечивает возможность изоляции камеры во время размораживания ловушки и вскрытия ее в работающем течеискателе.

Клапан "ДРОССЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЧКИ" — дросселирующий сильфонный клапан с ручным управлением, предназначен для увеличения чувствительности течеискателя путем уменьшения быстроты откачки.

Клапан "ОТКАЧКА ПАРОМАСЛЯНОГО НАСОСА" — сильфонный клапан с электромагнитным приводом, предназначен для изоляции высоковакуумного объема течеискателя (паромасляный насос, азотная ловушка, камера) от вакуумного насоса при его запуске и выключении, а также при байпасной откачке камеры.

Клапан "ОТКАЧКА ПАРОМАСЛЯНОГО НАСОСА" автоматически закрывается при отключении питания, что обеспечивает защиту вакуумной системы течеискателя от выхода из строя при внезапном отключении сетевого напряжения (изоляция высоковакуумного объема от форвакуумного). Открывается клапан кнопкой "ПАРОМАСЛЯНЫЙ НАСОС — ОТКАЧКА", расположенной на панели управления.

Клапан "БАЙПАСНАЯ ОТКАЧКА КАМЕРЫ" — ручной сильфонный клапан, предназначен для байпасной откачки камеры вакуумным насосом после ее вскрытия для смены катода, чистки, промывки в работающем течеискателе.

Клапан "ГЕЛИЕВАЯ ТЕЧЬ" — сильфонный клапан с ручным управлением, открывается при калибровке течеискателя по гелиевой течи.

"НАПУСКНОЙ КЛАПАН" — клапан с электромагнитным управлением, предназначен для автоматического напуска атмосферного воздуха в вакуумный насос. Клапан закрыт, когда подано напряжение питания, открывается при его снятии. Подача напряжения питания на клапан осуществляется автоматически при включении течеискателя.

Гелиевая течь

Гелиевая течь "ГЕЛИТ — 1" представляет собой устройство, дающее непрерывный неизменный по величине поток гелия. Действие течи "ГЕЛИТ-1" основано на диффузии гелия сквозь мембрану, изготовленную из плавленого кварца.

Гелиевая течь встроена в вакуумную систему и предназначена для определения чувствительности течеискателя в процессе его регулировки и эксплуатации. Расположение гелиевой течи за дросселирующим входным клапаном течеискателя обеспечивает возможность оценки реальной чувствительности испытаний при рабочем положении клапана. Для калибровки течеискателя на входном фланце устанавливается заглушка или изолируется присоединительная коммуникация. Входной клапан при этом полностью открывается.

Откачка гелиевой течи насосами течеискателя может быть осуществлена только при запуске его (на входном фланце заглушка). В работающем течеискателе откачка гелиевой течи должна производиться внешними насосами.

Величина потока встроенной гелиевой течи "ГЕЛИТ-1" имеет пределы 5х10^-8 — 5х10^-7 мбар*л/с.

Манометрические преобразователи

Для индикации давления в высоковакуумном объеме и в форвакуумной линии вакуумная система течеискателя содержит два манометрических преобразователя.

Преобразователь манометрический тепловой термопарный ПМТ-4М (типа Пирани) предназначен для индикации давления в форвакуумной линии.

Магнитный электроразрядный манометрический преобразователь -вакуумный датчик, предназначенный для индикации давления в высоковакуумном объеме, присоединен к азотной ловушке, градуировочная характеристика приведена в приложении 3.

Диапазон давлений, индицируемых преобразователем ПМТ-4М, от 1х10^-3 до 1х10^-1 мм.рт.ст.

Диапазон давлений, индицируемых вакуумным датчиком, от 1х10^-6 до 1х10^-3 мм.рт.ст. Вакуумный датчик, кроме этого, является датчиком вакуумной блокировки.

Блок измерения ионного тока с выносным электрометрическим каскадом

Блок измерения ионного тока содержит электрометрический усилитель постоянного тока, стрелочный, акустический и световой индикаторы, схемы питания усилителя, акустического и светового индикаторов и схему компенсации фоновых сигналов.

С выхода усилителя постоянного тока сигнал снимается на стрелочный прибор. Шкала стрелочного прибора проградуирована в единицах напряжения и имеет пределы измерения в соответствии с положением переключателя "ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ": "0,1 V, "0,3 V", "1 V", "3 V", "10 V”, "30 V".

Для компенсации фоновых сигналов течеискателя в цепь обратной связи усилителя вводится в обратной фазе, по сравнению с сигналом, регулируемое напряжение, снимаемое с резистора. Для обеспечения более плавной регулировки напряжения компенсации весь диапазон разбит на 2 поддиапазона:   от 0 до 6 В и от 0 до 30 В, которые устанавливаются

переключателем "КОМПЕНСАЦИЯ ГРУБО". Плавная регулировка напряжения компенсации осуществляется резистором "КОМПЕНСАЦИЯ ПЛАВНО".

Блок питания камеры

Блок питания камеры содержит источник питания катода ионного источника со схемами стабилизации тока эмиссии и ограничения пускового тока, а также источники ускоряющего, супрессорного и ионизирующего напряжений.

Для снижения чувствительности течеискателя при индикации грубых течей предусмотрена возможность ступенчатого изменения тока эмиссии: 5, 0,5 и 0,1 мА. Установка нужной величины тока эмиссии и выключение накала катода ионного источника осуществляется переключателем "ТОК ЭМИССИИ".