Материал: 2219
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Рисунок 8. Схемы способов реализации масс-спектрометрического |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
метода течеискания: |
|
|
|
|
||
|
а – способ обдува; б – способ щупа; в – способ разъемных местных камер |
||||||||||||
|
зации |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
(чехлов); О – |
спытуемый объект; С – течеискатель; К – шуп; УР – клапан регу- |
|||||||||||
|
л ровочный; N – насос; К – баллон с пробным газом; В – обдуватель; |
||||||||||||
|
|
|
|
|
С – камера, наполненная пробным газом |
|
|
|
|
||||
|
|
табл |
|
|
Таблица 17 |
||||||||
|
При этом государственный стандарт [205] предусматривает 8-мь |
||||||||||||
|
схем реал |
|
масс-спектрометрического метода течеискания. Неко- |
||||||||||
|
торые з схем реал |
|
масс-спектрометрических методов течеи- |
||||||||||
|
скания пр ведены на р с. 8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
В том ч сле спосо ы реализации масс-спектрометрических ме- |
||||||||||||
|
тодов течеискания приведены в |
. 17. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Наимено- |
Номер |
Цель |
|
Вид |
отбора |
Краткое описание способа |
|
|||||
|
вание |
схемы |
контроля |
|
Д |
|
|
||||||
|
|
пробного |
|
|
|
|
|
||||||
|
способа |
|
|
|
Агаза (кон- |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
трольной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
среды) |
|
|
|
|
|
|
|
Способ |
1 |
|
Локализация |
Непрерыв- |
Откачанный |
контролируемый |
|
|||||
|
обдува |
|
|
течей |
|
ный |
|
объект подсоединяют к течеиска- |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
телю. При непрерывной откачке |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
объекта течеискателем |
подозре- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ваемые участки поверхности об- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дувают пробным газом с одновре- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
менной регистрацией сигнала те- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чеискателяИ |
|
|||
|
Способ |
2 |
|
Определение |
Непрерыв- |
Контролируемый объект помеща- |
|
||||||
|
камеры |
|
|
степени |
|
ный |
|
ют в камеру (чехол), откачивают и |
|
||||
|
(чехла) |
|
|
негерметично |
|
|
подсоединяют |
к |
течеискателю. |
|
|||
|
|
|
|
сти |
|
|
|
|
При непрерывной откачке объекта |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
течеискателем |
в |
камеру |
(чехол) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
141
|
|
|
|
|
подают пробный газ (контрольную |
|
|
|
|
|
|
среду) с одновременной регистра- |
|
|
|
|
|
|
цией сигнала течеискателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Способ |
5 |
Определение |
Непрерыв- |
Отдельные участки (сборочные |
|
|
разъемных |
|
степени |
ный |
единицы) собранного изделия по- |
|
|
местных |
|
негерметично |
|
мещают в разъемные камеры (чех- |
|
|
камер (чех- |
|
сти |
|
лы), изделие откачивают и под- |
|
|
лов) |
|
|
|
соединяют к течеискателю. При |
|
С |
|
|
|
непрерывной откачке изделия те- |
|
|
|
|
|
чеискателем в камеру (чехол) по- |
|
||
|
|
|
дают пробный газ (контрольную |
|
||
|
|
|
среду) с одновременной регистра- |
|
||
|
|
|
цией сигнала течеискателя |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
пособ |
|
|
Непрерыв- |
Контролируемый объект откачи- |
|
|
накоплен я |
1, 2, 5 |
степени |
ный |
вают и подсоединяют к течеиска- |
|
|
в вакууме |
|
негерметично |
|
телю. Пробный газ (контрольную |
|
|
|
|
сти |
|
среду) любым способом подают на |
|
|
Определение |
|
объект или подозреваемые участ- |
|
||
|
|
ки поверхности. Наличие течей |
|
|||
|
|
|
|
|
определяют по изменению сигнала |
|
|
|
|
|
|
течеискателя во времени при изо- |
|
|
|
|
|
|
лированных от откачки контроли- |
|
|
|
|
|
|
руемом объекте и анализаторе те- |
|
|
|
|
|
|
чеискателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Способ |
6 |
Определение |
Непрерыв- |
Контролируемый объект помеща- |
|
|
вакуумной |
|
степени |
ный |
ют в вакуумную камеру, соеди- |
|
|
камеры |
|
негерметично |
|
ненную с течеискателем, запол- |
|
|
|
бА |
|
|||
|
|
|
сти |
|
няют пробным газом (контрольной |
|
|
|
|
|
|
средой) с одновременной регист- |
|
|
|
|
|
|
рацией сигнала течеискателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спос |
3 |
Локализация |
Непрерыв- |
Контролируемый объект заполня- |
|
|
об щупа |
|
течей |
ныйДют пробным газом (контрольной |
|
|
|
|
|
|
|
средой) под избыточным давлени- |
|
|
|
|
|
|
ем. Течи обнаруживают сканиро- |
|
|
|
|
|
|
ванием поверхности объекта щу- |
|
|
|
|
|
|
пом течеискателя |
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
Спос 4 |
Локализация |
Непрерыв- |
Контролируемый объект заполня- |
|
|
|
об |
|
течей |
ный |
ют пробным газом (контрольной |
|
|
присоски |
|
|
|
средой) под избыточным давлени- |
|
|
|
|
|
|
ем. Локализацию течей осуществ- |
|
|
|
|
|
|
ляют наложением вакуумной при- |
|
|
|
|
|
|
соски, соединенной с течеискате- |
|
|
|
|
|
|
лем, на контролируемые участки |
|
|
|
|
|
|
|
|
142
|
|
|
|
|
|
|
поверхности по сигналу течеиска- |
|
|
|
|
|
|
|
теля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Способ |
на- |
7 |
Определение |
Непрерыв- |
Контролируемый объект помеща- |
|
|
копления |
|
степени |
ный |
или |
ют в камеру (чехол), заполненную |
|
|
при атмо- |
|
негерметич- |
порцион- |
воздухом или другими газами, за- |
||
|
сферном |
|
|
ности |
ный |
|
полняют пробным газом (кон- |
|
давлении |
|
|
|
|
трольной средой) под избыточным |
|
С |
|
|
|
|
давлением. После выдержки в те- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чение определенного времени из |
|
|
|
|
|
|
|
камеры (чехла) щупом или други- |
|
|
|
|
|
|
|
ми устройствами отбирают пробу |
|
рессовки |
|
|
и перепускают в течеискатель, |
|||
|
|
|
лем. Наличие течей в изделии оп- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
сигнал которого регистрируют |
|
пособ |
оп- 8 |
Определение |
Непрерыв- |
Контролируемый загерметизиро- |
||
|
|
|
|
степени |
ный |
или |
ванный объект, предварительно |
|
объекта |
с |
|
негерметич- |
порцион- |
опрессованный внешним давлени- |
|
|
замкнутой |
бА |
|||||
|
|
ности |
ный |
|
ем пробного газа, помещают в ка- |
||
|
оболочкой |
|
|
|
|
меру, соединенную с течеискате- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ределяют по приросту сигнала те- |
|
|
|
|
|
|
|
чеискателя относительно сигнала |
|
|
|
|
|
|
|
от неопрессованного объекта, оп- |
|
|
|
|
|
|
|
ределенного ранее |
При этом наи олее эффективный и удобный метод обнаружения течей реализуется с помощью щупа, который соединен вакуумным ре-
зиновымшлангом с течеискателем.
При методе обдувки пробным газом наружной поверхности объектов контроля, из объектов контроля откачивается воздух, до получе-
ются с вакуумной частью течеискателяД.
ния давления 10-5…10-8 МПа и после этого объекты контроля соединя- И
Применяется также метод специальной камеры, который состоит в том, что на испытуемый участок объекта контроля устанавливается герметичную камера-муфта, соединенная с системой откачки и течеискателем. Воздух из камеры и объекта контроля одновременно откачивается до необходимого вакуума. Затем в объекты контроля, под давлением подается пробный газ и после выдержки, не менее 3 мин, производится контроль.
В качестве пробного газа обычно используется гелий. Он обладает малой молекулярной массой и хорошо проникает через малые течи. При этом гелий химически инертен, дешев и безопасен в применении.
143
В атмосферном воздухе гелий содержится в весьма малых количествах (10-4 %), поэтому фоновые эффекты при работе с ним сказываются значительно меньше, чем при применении других веществ. Кроме того, по соотношению массы иона к его заряду, т.е. гелий на 25 % отличается от ионов других газов, что облегчает его обнаружение и выполнение измерений. Поэтому масс-спектрометрические течеискатели часто называют гелиевыми. Схема масс-спектрометрической камеры течеискателя приведена на рис. 9 (поз. 3, 4). При этом газы, подлежащие анализу, из испытываемого объекта контроля или от щупа посту-
пают в камеру |
он затора. Далее от накального катода в камеру, нахо- |
|||
дящуюся относ тельно катода под положительным зарядом, направ- |
||||
ляется пучок отр цательно заряженных электронов, |
которые, сталки- |
|||
ваясь с молекулами газа, ионизируют их. Фокусировка электронов при |
||||
С |
|
|
||
этом осуществляется магнитным полем напряженностью H1,. Из обра- |
||||
зовавш хся в камере |
онов с помощью диафрагмы формируется ион- |
|||
ный пучок, который разгоняется лагодаря разности потенциалов U0 |
||||
между д |
|
3 |
4. |
|
афрагмами |
|
|||
|
б |
|
||
|
|
А |
|
|
Рисунок 9. Принципиальная схема масс-спектрометрической камеры |
||||
|
|
|
течеискателя: |
|
1 – накальный катод; 2 – камераДионизатора; 3, 4 – выходные диафрагмы; |
||||
|
|
5 – входная диафрагма; 6 – коллектор ионов |
||
При этом диафрагма 4 электрически соединена с катодом и за- |
||||
ряжена отрицательно относительно диафрагмы 3. |
оны пучка разго- |
|||
няются до одинаковой энергии 8, которая определяетсяИпо формуле
mv2 eU0 , 2
исходя изданной формулы,определяем
144
V 
2eU0 , m
где v — скорость ионов; е – заряд иона; m — масса иона.
Учитывая, что масса ионов различных компонентов анализируемого газа неодинакова, скорость ионов разных элементов также будет различаться. Далее ионы попадают в спектральную камеру, в которой Сдействует магнитное поле напряженностью H, направленное перпен-
дикулярно движению ионов. Под действием силы Лоренца Fл = еvh, направлен е которой определяется по правилу левой руки, ионы будут перемещаться по траекториям в виде окружности радиусом R, а
подставив |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сама с ла Лоренса Fл |
при этом будет уравновешиваться центробеж- |
||||||||||
ной силой, определяем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mv2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
evH. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
бА |
|||||||||||
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|||
Выраз R |
|
v, получаем |
|
|
|
||||||
|
|
R |
|
mv |
|
1 |
2U |
0 |
m |
. |
|
|
|
|
eH H |
|
e |
||||||
Так как радиус траектории R зависит от отношения т/е, в спектральной камере ионный пучок разделяется на ряд пучков, соответствующих фиксированным значениямДмассовых чисел (m 1 m 2…mi). Выделив пучок ионов пробного газа (гелия) диафрагмой и расположив за ней коллектор ионов, производятся измерения интенсивности этого пучка, и соответственно, измеряется интенсивность течи (Вт).
При этом проведение течеискания масс-спектрометрическим ме-
-подача пробного газа на или в контролируемыеИобъекты;
-определение степени негерметичности объектов контроля и (или) места течи;
-обработка и оценка результатов течеискания.
Порог чувствительности течеискания масс-спектрометрическим методом должен контролироваться по калиброванным течам перед началом испытаний и в процессе их проведения, в соответствии с технической документацией, которая утверждается в установленном порядке.
145