Business is booming.

Методы течеискания

0

Методы течеискания

При изготовлении вакуумных систем из-за пор или трещин в материалах возможно появление течей. Из-за малых размеров дефектов, вызывающих течи, визуально обнаружить их практически невозможно. Для определения места течей разработаны следующие методы течеискания: а) пробного газа; б) высокочастотного разряда; в) люминесцентный; г) радиоизотопный; д) пузырьковый.

Метод пробного газа получил наиболее широкое распространение. После получения вакуума в испытуемом объекте место, проверяемое на наличие течи, обдувается пробным газом, который вместо воздуха начинает поступать в этот объект. Изменение состава остаточных газов в вакуумной системе можно зарегистрировать с помощью вакуумметра, показания которого зависят от рода газа, или масс-спектрометра, настроенного на пробный газ

Для предотвращения повышения давления проверяемый объект должен находиться под непрерывной откачкой. Схема испытания показана на рис. 8.7. Источник пробного газа 1 осуществляет локальный обдув внешней поверхности испытуемого объекта 4.

В вакуумируемом объекте с негерметичной оболочкой разность показаний вакуумметра при изменении давления воздуха и пробного газа

где QB и Qn потоки воздуха и пробного газа; SB и Sn — эффективные быстроты откачки насоса в вакуумируемом объекте по воз

духу и пробному газу; Кв и КП чувствительность измерителя давления по воздуху и пробному газу; 7? — относительная чувствительность измерителя давления к пробному газу.

Для получения максимального сигнала необходимо так выбирать пробный газ, чтобы произведение R(QB/Qn) (SB/ Sn) максимально возможно отличалось от единицы.

Отношение потока пробного газа Qn к потоку воздуха QB можно записать в следующем виде:

где UB и Un — проводимость течи по воздуху и пробному газу; Дрв и Д/п

перепад давления при испытаниях по воздуху и пробному газу. При молекулярном режиме течения газа отношение (8.12) можно Преобразовать к виду где Тв и Тп — температуры воздуха и пробного газа; Мв и Л4П — молекулярные массы воздуха и пробного газа.

При использовании ионизационного манометра для определения герметичности вакуумной системы, откачиваемой пароструйным насосом, замещение воздуха на аргон или гелий вызывает 50% увеличения, а в случае диоксида углерода — 50% уменьшения показаний манометра. Основным пробным газом, применяемым при течеискании, является гелий. Благодаря химической инертности он безопасен в работе, малая молекулярная масса обеспечивает его хорошее проникновение через течи, а низкая адсорбируемость позволяет уменьшить постоянную времени испытаний.

Электрической компенсацией показаний вакуумметра при измерении давления воздуха до его замещения пробным газом можно повысить чувствительность измерения газового потока. В этом случае фоновый сигнал определяется лишь стабильностью источников питания.

Существенное снижение фонового сигнала можно обеспечить в манометре, отделенном от вакуумной системы селективной мембраной, пропускающей только пробный газ. Например, палладиевая мембрана, нагретая до 700… 800°С, хорошо пропускает водород, оставаясь непроницаемой для всех остальных газов. Чувствительность по потоку в этом случае определяется остаточным давлением газов в объеме манометрического преобразователя.

Для того чтобы соотношение SB/Sn в формуле (8.11) сильнее отличалось от единицы, нужно использовать насосы, быстрота откачки которых зависит от рода газа. Например, адсорбционный насос, охлаждаемый жидким азотом, значительно хуже откачивает гелий, неон и водород, чем воздух.

При использовании газоанализатора для регистрации пробного газа фоновый сигнал определяется парциальным давлением пробного газа в воздухе и разность показаний: где фф — фоновый поток пробного газа. При выборе пробного газа, содержание которого в атмосферном воздухе мало, можно считать <Эф«О. Значение Да при этом много больше, чем в случае применения вакуумметра.

Для индикации появления пробного газа в вакуумной системе используют специальные датчики, чувствительные к выбранному пробному газу. Например, в диоде, анод которого выполнен из платины, нагретой до температуры 800…900°С, при появлении галогенов возникает электрический ток эмиттируемый анодом положительных ионов.

Высокочастотный разряд в среднем вакууме изменяет цвет в зависимости от рода газа. Если в вакуумную систему вмонтирована стеклянная разрядная трубка, то замена воздуха на пары бензина или ацетона меняет цвет разряда в трубке с розового на серый.

Пробные вещества, способные путем захвата электронов из газового разряда образовывать отрицательные ионы, используются в вакуумных электронно-захватных датчиках. К таким веществам относятся хладон и элегаз. Электроны и отрицательные ионы разделяются по различному отклонению в постоянном магнитном поле.

При использовании метода пробного газа необходимо учитывать инерционность испытаний. Время, в течение которого достигается установившийся сигнал, в 5… 6 раз больше постоянной времени откачки t=V/Sb, где V — объем вакуумной системы. Возможности применения этого метода ограничены малыми натеканиями, так как для нормальной работы вакуумметров и газоанализаторов требуется наличие в проверяемом объекте высокого вакуума.

Точность нахождения места течи при обдуве пробным газом невысока. Для уточнения места расположения течи проверяемую поверхность покрывают легкоудаляемой вакуумной замазкой (ва-куумпласт, тушь и т. д.), которая в момент прекращения проникновения пробного газа фиксирует место течи. Таким путем течь может быть локализована с точностью до нескольких миллиметров.

Определение негерметичности вакуумных объектов методом пробного газа можно проводить также при повышенном давлении внутри объекта. В этом случае щуп с устройством для всасывания смеси и пробного газа снабжается электронно-захватным, газоаналитическим или галогенным датчиком пробного газа. В электронно-захватных атмосферных датчиках ток газоразрядного диода, работающего в газе-носителе, например аргоне, снижается при появлении пробного газа за счет рекомбинации положительных ионов газа-носителя и отрицательных ионов пробного газа. Газоаналитические датчики используют разность коэффициентов теплопроводности воздуха и пробного газа. Чувствительность испытаний при высоких давлениях обычно ниже, чем при вакуумных испытаниях.

Вместо пробных газов иногда пользуются пробными жидкостями: спиртом, эфиром, бензином, ацетоном и т. д. Большая инерционность испытаний, связанная с временем проникновения жидкости через тонкие капилляры, является существенным недостатком применения пробных жидкостей. При радиусе капилляра 10-4 см время проникновения пробной жидкости достигает нескольких часов, возрастая пропорционально уменьшению радиуса капилляра. Применение пробных жидкостей и испытаний при высоких давлениях целесообразно при индикации грубых течей.

Метод высокочастотного разряда заключается в том, что при приближении электрода высокочастотного трансформатора к месту течи образуется направленный разряд. Появление разряда связано с понижением давления воздуха в месте течи и улучшением условий электрического пробоя газового промежутка. Этот метод удобен для определения течей в стеклянных вакуумных системах.

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.

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.

Пузырьковый метод относится к числу наиболее простых. В испытуемом объекте создается избыточное давление газа, а объект погружается в жидкость. Место течи совпадает с местом образования пузырьков. Диаметр пузырька в месте его образования равен диаметру капилляра. Погружение испытуемых объектов в нагретую жидкость сопровождается повышением давления в соответствии с уравнением газового состояния (рг—Pi)/p> = — (Гг—где pi, У и р2, Т2 давления и температуры газа До и после нагревания.

Вода может быть нагрета без образования пузырей до 80°С, что соответствует избыточному давлению 2-Ю4 Па. При использовании масла температура может быть повышена до 200°С, что позволяет получить избыточное давление 6,8-104 Па.

Leave A Reply