3.10.1. Как найти течь? - Ашкинази Л.А.

В вакуумной технике есть область, при упоми­нании о которой те, кто работает с вакуумными приборами и установками, грустнеют. Но именно эту область и надо знать хорошо. Речь идет о поиске негерметичностей, или «течей», в вакуумных приборах и системах, или, как говорят, о течеискании. Причиной их могут быть ошибки в конструкции, нару­шения технологии при изготовлении и дефекты материалов.

Определить сам факт натекания в вакуумную камеру не­сложно: при работающем насосе достигается не предельный вакуум насоса, а существенно худший. Другой способ — прекратить откачку и вести наблюдение за изменением давле­ния в системе. Если давление нарастает, то возможно натекание. Но задача не только в том, чтобы определить сам факт натекания, а в том, чтобы найти место течи и ликвидировать ее. В вакуумной установке может быть два-три десятка флан­цев, два-три десятка вводов, десятки метров сварных и паяных швов. А бывает и на порядок больше. И в каждом вводе может быть течь, в каждом фланце может быть течь, в каждом миллиметре каждого шва тоже может быть течь. Казалось бы, если все сделано доброкачественно, то течей быть не должно. Ведь все элементы вакуумной системы могут быть проверены до монтажа. К сожалению, это не совсем так: маленькие фланцы и вводы могут быть проверены предварительно, а большие элементы, в частности, сама камера, не могут быть проверены никак иначе, чем «в сборе». Но мало собрать камеру без течей — вакуумные камеры, как правило, прогре­ваются для обезгаживания, а при прогреве из-за разницы в коэффициентах теплового расширения в элементах вакуумной установки возникают механические напряжения и как их след­ствие — течи. Что с ними делать? Элементы, которые можно заменить, заменяют. Швы иногда пытаются «подваривать», т. е. производить сварку поверх уже имеющегося шва, но далеко не всегда это кончается успешно. Наконец, существуют термостойкие лаки и смолы, которыми замазывают место течи *). Но для проведения всех этих мероприятий надо знать, где она, течь. Как же это установить?

Предположим, что имеется вакуумметр с большой селектив­ностью, особо чувствительный к какому-то газу. Обдувая вакуум­ную камеру снаружи тонкой струйкой этого газа и наблюдая за показаниями вакуумметра, мы отметим момент, когда пока­зания вакуумметра резко возрастут. А посмотрев, какое место установки мы при этом обдували «пробным газом», увидим, где течь. Практически удается локализовать место течи с точ­ностью до миллиметра. В качестве пробного газа чаще всего применяется гелий, а в качестве высокоизбирательного вакуум­метра — спектроанализатор, настроенный на пик ионов гелия.

Применить этот метод можно, так сказать, наоборот: за­полнить камеру газом, содержащим галоген, проще всего тем же фреоном под давлением больше атмосферного, и через место течи он будет сочиться наружу. Снаружи надо поставить нагре­тую платиновую проволочку, а рядом с ней — любой электрод под отрицательным относительно нее потенциалом. При нагре­ве из платины начинают диффундировать наружу имеющиеся в ней атомы примесей, в первую очередь — калия и натрия. С поверхности они могут испаряться в виде либо атомов, либо положительных ионов. Ток, протекающий в цепи отрицатель­ного электрода, пропорционален доле ионов. Оказывается, что эта доля увеличивается в присутствии галоидосодержащих газов.

*) В вакуумной технике применяются кремнийорганические смолы и не­которые другие вещества, выдерживающие температуры до 400 °С и позволяю­щие после замазывания течей в приборе этими веществами получить вакуум до Ю^-7 Па. Заметим, что в электронных приборах скорость откачки геттер обычно невелика. В установках же с большей скоростью откачки допустим соответственно и большее газовыделение, и большие течи.

Дополнительные материалы:

Ремонт вакуумного оборудования.
Методика определения времени достижения вакуума и времени натекания в объем вакуумных печей.
Вакуумная тренировка объема печи.
Газонепроницаемость и газовыделение материалов в вакууме.
Водородная болезнь вакуумных камер.
Вакуумные технологии. Е.П. Шешин.