Гелиевый масс-спектрометрический течеискатель – один из популярных инструментов, предназначенных для улавливания течи в вакуумной системе, блоке криогенной установки. Устройство является обязательным атрибутом в любой лаборатории высокого вакуума или низкой температуры, так как является универсальными прибором, применимым ко всем видам контроля герметичности.
Содержание
Устройство
Устройство
Гелиевый течеискатель, сложный масс-спектрометрический прибор в состав которого входят:
- Детектор тестового газа, представленный масс-спектрометрическими ловушками, состоящими из следующих элементов:
- вакуумированной камеры;
- мишени для детектирования ионов гелия;
- управляющих электродов;
- обогреваемого катода, нужного для эмиссии электронов, ионизирующих молекулы газа.
- Насоса для нагнетания предварительного вакуума малого, форвакуумного типа, производительность которого не более 50 м3/ч.
- Турбомолекулярного насоса для нагнетания глубокого вакуума, характеристики которого будут лимитировать чувствительность приборов.
- Системы управляемых вентилей и трубопровода, предназначенных для того, чтобы предотвращать вероятность попадания атмосферного давления внутрь.
Принцип действия
Портативный гелиевый течеискатель определяет протечку потоком гелия, который проникает в проверяемую ёмкость в процессе вакуумных испытаний. Либо потоком гелия, вытекающего из испытуемой ёмкости при избыточном давлении.
Принцип действия
Принцип работы гелиевого течеискателя заключается в том, что под воздействием магнитного поля происходит накаливание вольфрамового катода ионного источника, который начинает имитировать электроны, ускоряющиеся при взаимодействии с электрическим полем, проложенным между катодом и корпусом ионизатора ионного источника. Стабилизаторы эмиссии в это время стабилизируют электронный ток катода.
Попадая в ионизатор электронный ток встречается с молекулами газа, который поступает сюда их испытуемого объекта или щупа, происходит процесс ионизации. Вновь образованные частицы ионов, под воздействием ускоряющего электрического поля, вытягиваются из камеры. Размер поля зависит от значения ускоряющего напряжения, которое может измениться для того, чтобы получить необходимую энергию ионного пучка. Поток ионов, выходя через диафрагму ионного источника, переходит в пространство дрейфа, где осуществляется их пространственное деление по массам.
Под воздействием постоянного магнитного поля, которое направлено перпендикулярно направлению движения, ионы движутся по круговым траекториям, радиус которых изменяется в зависимости от массы ионов.
В магнитном поле осуществляется процесс разделения ионных пучков, выходящих из источника, на отдельные пучки, которые содержат ионы с одинаковым отношением массы к заряду. В ходе изменения величины ускоряющего напряжения при неизменной напряжённости магнитного поля, может измениться и радиус траектории движения ионов этой массы. В течеискателях применяется анализатор со 180-градусным поворотом пучка и магнитной фокусировкой.
При этом траектория движения ионов от ионного источника к приёмнику ионов представлена в виде геометрической полуокружности. Радиус траектории ионов составляет приблизительно 25 мм при напряжённости магнитного поля в зазоре 0,17-0,25 Тл.
В результате происходит изменение ускоряющего напряжения, влияющего на настройку на «пике гелия», в которой в ионный приёмник поступают ионы гелия. В свою очередь коллектор соединённый с входом электрометрического усилителя, подаёт сигнал на усилитель постоянного тока, тот обрабатывает его программным обработкой и выводит результат на блок управления и индикации.
Назначение и применение
Течеискатели используются для проверки герметичности систем и объектов, предусматривающих откачку внутренней полости или заполненных гелием, смесью, содержащей гелий, обнаружения мест, где она нарушена. Универсальное, автоматическое устройство, способное выполнять предварительное откачивание или работать в режимах «прямых потоков» или «противотоков» с автоматизированным выбором нужного режима, осуществляемого блоком управления. Является индикаторным прибором, погрешность определения величины не нормируется. Поверка гелиевых течеискателей не выполняется.
Назначение и применение
В результате проведения проверки на герметичность, течеискатель соединяется с предварительно откачанной системой своей масс-спектрометрической камерой или помещается в специальный чехол, который заполнен гелием. Индикация течи прослеживается увеличивающимся сигналом, который вызывается повышенным давлением и взаимодействием ионных частиц.
Аппараты, внутреннюю полость которых невозможно откачать, тестируются в специальной камере (барокамере), с использованием методики чехла или щупа. При испытании по принципу барокамеры внутрь вводится гелий. Течеискатель подсоединяется к барокамере или линии предварительного разрежения её откачной установки.
Методика чехла и щупа так же подразумевает использование гелия.
Цели использования
Цели использования
В большей степени течеискатели применяются для следующих целей:
- Контроля герметичности вакуумной системы и вакуумированного объекта в ходе его изготовления и последующего использования.
- Контроля герметичности приборов электровакуумного и полупроводникового типа.
- Контроль герметичности иного герметизированного и не откачиваемого объекта, изделия.
Гелиевые масс-спектрометрические течеискатели применяются только при наличии вакуума в детекторе устройства. Из этого следует классификация на 2 группы:
- Предназначенные для исследования вакуумированного оборудования.
- Предназначенные для фиксации протечки тестовых газов из испытуемого объёма в атмосферу. Их называют шнифферы. Такие установки относятся к дешевым аналогам, их чувствительность меньше в 5 раз, чем у вакуумных. Однако некоторые модификации вакуумных устройств имеют специальные насадки, позволяющие использовать их в качестве шнифферов.
Ведущие производители
Ведущие производители
Широкий модельный ряд представлен устройствами российского и иностранного происхождения. Например, одним из наиболее удачных устройств отечественного производства является гелиевый течеискатель ПТИ-10, разработанный ещё в советский период. Из других брендов, можно отметить ещё несколько:
- Гелиевые течеискатели АО «Завод Измеритель» - производство которых налажено в СПб.
- Гелиевые течеискатели Inficon – швейцарский бренд, имеющий производственные мощности в Европе, США и Китае.
- Гелиевые течеискатели Linxon – совместное предприятие, созданное SNC-Lavalin и ABB.
- Гелиевые течеискатели Pfeiffer Vacuum – немецкое предприятие, обеспечивающее своей продукцией 70% экспортного рынка страны.