4. Гелійовий течошукач пти-7а

4.1 Загальна конструкція течошукача

Течошукач є пересувним приладом консольного типу, зібраний на стальному зварному каркасі та встановлений на чотирьох поворотних колесах.

В основній частині каркасу розміщено вакуумну систему, яка включає наступні вузли (мал. 7.): механічний вакуумний насос 9, пароструминний насос з повітряним охолодженням 7, азотний вловлювач 3, мас-спектрометричну камеру 1, вентилі 2, 4, 6, 8, 10, 11, 13 та гелійову течу 14. Вакуум в системі вимірюється за допомогою датчиків 12 та 15. В частині каркасу, що відкривається, розміщено блоки електронної частини: блок живлення камери (БЖК) та вимірювання тисків та блок підсилювача постійного струму (ППС). На кожній панелі розміщено ручки ввімкнення приладу.

Виносний електрометричний каскад, що закріплений на мас-спектрометричній камері, та виносний пульт керування (ВПУ-3), оформлений у вигляді окремого блока, зв'язані з блоком ППС.

На панелі ввімкнення розміщено прилади, вимикачі та перемикачі електричних кіл та індикаторні лампочки.

Мал. 7. Принципова схема вакуумної системи мас-спектрометричного течошукача

1 - мас-спектрометрична камера з магнітами (аналізатор); 2, 6, 8, 10, 11, 13 - вентилі;

3 - азотний вловлювач; 4 - дроселюючий вентиль; 5 - під'єднувальний фланець;

7 - високовакуумний насос; 9 - насос попереднього розрідження; 12 - перетворювач манометричний магнітний електророзрядний ММ - 10А; 14 - калібрована гелійова теча;

15 - перетворювач менометричний термопарний ПМТ - 4М

З шасі БЖК конструктивно зв'язаний спеціальний пульт, на якому також розміщено органи керування приладом.

Пароструминний 7 та механічний 9 насоси служать для відкачування мас-спектрометричної камери до тиску 2×10^-5 мм рт.ст. Для зміни режиму роботи пароструминного насосу шляхом регулювання потужності його підігрівача використовується автотрансформатор. Вентиль 6, встановлений на вході пароструминного насосу, призначений для дроселювання відкачування мас-спектрометричної камери. Азотний виморожуючий вловлювач 3 служить для запобігання забруднення камери парою масла пароструминного насосу, а також газовими продуктами, які натікають в камеру з випробовуваного об'єму. Вентиль 4 з'єднує випробовуваний об'єм з вакуумною системою течошукача. Вентиль 2 від'єднує камеру від вакуумної системи при ввімкненні течошукача, розморожуванні азотного вловлювача, а також при зміні катода та ремонті камери. Вентилі 8, 10, 11, 13 використовуються для керування попередньою відкачкою вакуумної системи течошукача механічним насосом, для з'єднання каліброваної гелійової течі з камерою, а також для напуску атмосфери у вакуумну систему.

Мас-спектрометрична камера попередньо відкачується через вентиль 11 механічним вакуумним насосом 9. Високовакуумне відкачування камери проводиться через вентиль 2, азотний вловлювач 3, вентиль 6 пароструминним дифузійним насосом 7, випускний патрубок якого через вентиль 8 з'єднаний з механічним насосом 9.

Тиск в системі попереднього розрідження вимірюється перетворювачем 15 типу ПМТ-4М і відлік проводиться за стрілковим приладом "Вакуумметр термопарный". Тиск у камері вимірюється магнітним електророзрядним манометром 12 типу ММ-10А і відраховується за стрілковим приладом "Вакуумметр магнитный". Цим же приладом вимірюється напруга нагрівача пароструминного насоса при натисканні тумблера "Измерение давлениЯ - напрЯжение нагревателЯ". Прискорююча напруга та струм емісії катода джерела іонів вимірюється стрілковим приладом "УскорЯющее напрЯжение - ток эмиссии".

Для перевірки чутливості течошукача до гелію передбачена калібрована гелійова теча 14, яка під'єднується до вакуумної системи через вентиль 13.

Якщо застосувати метод дроселювання відкачування, чутливість випробувань може бути збільшена. З цією метою використовують вентиль 6, за допомогою якого можна змінювати прохідний переріз на вході насоса 7 і тим самим регулювати швидкість відкачування гелію з мас-спектрометричної камери 1. Цей метод дає можливість провести попередні випробовування об'єму при малій інерційності приладу, а потім шляхом часткового закриття вентиля 6 здійснити швидкий перехід до режиму високочутливих випробовувань.

Висока чутливість до натікань порядку 10^-13 мм рт.ст.×л/с може бути отримана при роботі за методом накопичення пробної речовини в випробовуваному об'єкті, ізольованому від відкачування. Для цього випробовуваний об'єкт або його частину накривають герметичним мішком, в який напускають гелій. Потім під'єднаний до течошукача об'єкт відкачується та ізолюється від вакуумної системи течошукача вентилем 4. При цьому в момент з'єднання внаслідок накопичення в об'єкті встановлюється парціальний тиск гелію

(7)

де Q_нат - сумарний потік гелію через всі течі випробовуваного об'єкту;

V - об'єм об'єкту;

t_нак - час накопичення гелію.

Після закінчення часу накопичення t_нак, знову з'єднують об'єкт з вакуумною системою течошукача. Тоді через течошукач при його з'єднанні з випробовуваним об'єктом потече потік гелію Q_г:

(8)

де S₀ - ефективна швидкість відкачування випробовуваного об’єкту вакуумною системою течошукача.

Чутливість течошукача до мінімального потоку Q_min визначає час та режим методу накопичення. Тому час накопичення

(9)

Досить часто при випробуваннях об'єктів з великим газовиділенням застосування методу накопичення обмежується за причини збільшення тиску в процесі накопичення. З метою виключення цього явища мас-спектрометрична камера, яка з'єднана з випробовуваним об'єктом, повинна безперервно відкачуватися адсорбційним насосом, який, маючи вибіркову здатність до відкачування різних газів, дозволяє підтримувати досить низький загальний тиск в об'єкті і в мас-спектрометричній камері при незначному відкачуванні гелію.

Обдування підозрілих на натікання місць випробовуваного об'єкту слід проводити в систематичному порядку, починаючи завжди зверху та поступово опускаючись вниз. При обдуванні знизу гелій, що є більш легким, ніж повітря, піднімається вгору та, випадково проходячи над місцем натікання, яке може бути розміщеним далеко від обдувача, може дати хибний сигнал.

Для більш швидкого знаходження місця натікання можна спочатку користуватися струменем гелію, який охоплює відносно великі ділянки поверхні об'єкту. Отримавши сигнал про наявність течі, струмінь слід послабити до мінімуму та ретельно дослідити обдуванням ділянку, при дослідженні якої був отриманий сигнал. Для проведення подальшого пошуку місць натікання знайдену течу потрібно ліквідувати або тимчасовими засобами (вакуумною замазкою), або зваркою чи пайкою.

У випадку, якщо випробовуваний об'єм має власну вакуумну систему з механічним вакуумним та пароструминним дифузійним насосом, з метою підвищення чутливості випробовувань доцільно під'єднати течошукач до лінії попереднього розрідження на місці найбільшого потоку, тобто біля входу в механічний вакуумний насос.