Метод опрессовки
В вакуумной камере создается избыточное давление пробного газа и фиксируется проникновение его на наружную поверхность. Кроме того возможно использование жидкости или смачивание мыльным раствором. В обоих случаях образование пузырьков свидетельствует об истечении газа, а так же позволяет определить величину течи по скорости образования и величине пузырей. Чувствительность метода к течам может быть несколько повышена применением для опрессовки газов с меньшей, чем у воздуха вязкостью. Примерно вдвое большую чувствительность дает применение водорода. Применение гелия при опрессовке выигрыша не дает, поскольку вязкость его даже несколько превышает вязкость воздуха, а молекулярный вес здесь роли не играет.
Метод электрического разряда
Используется для проверки герметичности только стеклянных вакуумных систем.
На методе электрического разряда основана работа искрового течеискателя который конструктивно выполнен в виде небольшого блока с выносным ВЧ электродом (трансформатором Тесла, см. рис 42.)
Рисунок 39 Трансформатор Тесла
Электрод трансформатора Тесла подведен к стеклянной поверхности, где нет натекания, то преимущественно разряда нет (разряд в виде «метелки» распространяется по все поверхности). Ионизации газа не происходит. И наоборот, если есть натекание в трубопроводе( в любом другом сосуде под вакуумом), то за счет трения газа проникающего внутрь, происходит электризация поверхности. Разряд имеет сосредоточенную форму, точно указывая место течи, при этом остаточный газ в вакуумной системе ионизируется, окрашиваясь в оттенки фиолетового цвета.
Следует иметь в виду, что искра, бьющая с острия электрода в течение длительного времени в одно и то же место стекла, может пробить его и образовать новую течь.
Масс-спектрометрический метод
В качестве рабочего газа He+ (используют, чтобы минимизировать размеры МС). Камера откачивает до предельного остаточного давления; предварительно настроенный на пик He МСТ включается в форвакуумную линию (т.к. именно через нее проходит весь газ из системы). Поскольку He легкий газ, то обдувание камеры будем проводить сверху, спускаясь на все более нижние горизонты.
Ионный ток He не синхронизирован с рабочей частотой мультивибратора. Как только He попадает в камеру, мультивибратор меняет свою частоту. Такие признаки и характеризуют обнаружение места течи.
Принцип действия демонстрируется на рис 43, на котором показана масс-спектрометрическая камера течеискателя, предназначенного для работы с гелием в качестве пробного газа. Электроны, эмиттируемые катодом 9, попадают в камеру ионизации 8. Источник питания катода 11 подключен к анализатору через фланец 10. В случае негерметичности вакуумной системы, обдуваемой пробным газом, молекулы гелия через фланец 5 проникают в камеру ионизации. Положительные ионы гелия ускоряющим напряжением направляются в камеру магнитного анализатора 6. Ускоряющее напряжение Еy и магнитная индукция В подбираются таким образом, чтобы ионы гелия, прошедшие через входную щель 7, двигаясь по траектории 4, попали в выходную щель 2. Остаточные газы по траектории 3 разряжаются на стенках анализатора.
Рисунок 40 Камера масс-спектрометрического течеискателя
В отличие от анализаторов парциальных давлений, которые должны иметь высокую разрешающую способность и перестраиваться на различные массовые числа, датчик течеискателя настраивается только на пробный газ. При этом входная и выходная щели могут быть расширены, что увеличивает чувствительность течеискателя. Этот способ повышения чувствительности можно применять для гелия, не имеющего в составе воздуха веществ с близкими массовыми числами. Коллектор ионов 1 соединяется с электрометрическим каскадом 13, усиливающим падение напряжения на высокоомном сопротивлении. Блок измерения ионного тока 12 после дополнительного усиления выходного сигнала электрометрического каскада выводит результаты измерений на стрелочный прибор или самописец.
Схема гетиевого течеискателя представлена на рис. 44. Пароструйный и механический насосы служат для создания и поддержания в камере течеискателя давления 2,5× 10–3 – 2,5× 10–2 Па (2,5× 10–5 – 2,5× 10-4 торр). Напряжение на нагревателе пароструйного насоса регулируется автотрансформатором.
Заливная азотная ловушка предназначена для предотвращения попадания паров рабочей жидкости насосов в масс-спектрометрическую камеру, а также для защиты камеры oт загрязнения ее конденсирующимися парами и газами, поступающими от испытуемого объекта. Дросселирующий клапан Ду-32 (поз. 6) служит для сообщения объекта испытаний с вакуумной системой течеискагеля. Клапан Ду-25 (поз. 5) служит для отделения масс-спектрометрической камеры от вакуумной системы течеискателя. Необходимость в этом возникает, например, при замене катода или чистке камеры. Трехходовые клапаны Ду-8 (поз. 7, 2, 3 и 4) служат для управления форвакуумной и предварительной (байпасной) откачкой вакуумной системы механическим насосом, а также для напуска атмосферы в вакуумную систему.
Клапаны устроены так, что два канала клапана на рисунке, расположенные в горизонтальной плоскости, постоянно сообщаются между собой, образуя один сквозной канал. Третий канал может закрываться и открываться, сообщая соответствующие участки вакуумной системы с линией низковакуумной откачки.
Рисунок 41 Схема гелиевого течеискателя
1–8 — клапаны; 9 — натекатель; 10 — вымораживающая ловушка; 11 — диффузионный паромасляный насос; 12 — механический вакуумный насос с масляным уплотнением; 13—калиброванная гелиевая течь; 14 — магниторазрядный манометрический преобразователь; 15 — масс-спектрометрическая камера; 16— выносной электроизмерительный каскад; 17 — вентилятор электронных блоков; 18 — термопарный манометрический преобразователь; “Панель управления” — основная панель управления, содержащая приборы и переключатели, необходимые для управления работой течеискателя и измерения “ускоряющего напряжения”, “тока эмиссии”, давления в системе и напряжения на нагревателе диффузионного насоса; УПТ — усилитель постоянного тока; ВПК — блок питания масс-спектрометрической камеры и магниторазрядного манометрического преобразователя; ВПУ — выносной пульт управления