Лекция №12

12.1. Специфика измерения вакуума при низких температурах

Измерение вакуума при низких температурах, т.е. состояния сильно разре­женной газовой атмосферы, постоянно взаимодействующей со стенками каме­ры, имеет следующие особенности. Первая состоит в том, что температура га­зов в полости существенно отличается от комнатной температуры, при которой калибруются вакуумметры. Второй особенностью является то, что в больших объемах при больших быстротах откачки давление в различных частях камеры может значительно отличаться.

Измерение вакуума обладает рядом особенностей, несоблюдение которых может привести к значительным дополнительным погрешностям.

К погрешностям в измерении вакуума, кроме температурных различий, мож­но также отнести то, что в некоторых условиях вакуумметр по отношению к ос­тальной части установки может становиться либо откачивающим, либо газовыделяющим элементом. В первом случае вакуумметры дают заниженное значе­ние давления, во втором – завышенное. Кроме того, вакуумметр может сущест­венно изменять состав остаточных газов. Необходимо отметить также, что по мере достижения более высокого вакуума влияние вакуумметров сказывается более сильно. Для снижения этого влияния необходимо обеспечить как можно большую проводимость между вакуумметром и вакуумной системой.

Кроме того, для того чтобы уменьшить погрешности измерений, необходимо предусмотреть следующее.

1. Подсоединение приборов к вакуумной системе. При подсоедине­нии манометрических приборов к вакуумной системе необходимо ис­ключить влияние внешних источников тепла, внешнего магнитного поля и др.

2. Очистка и обезгаживание приборов. На работу приборов и достоверность измерения резко влияет малейшая их загрязненность.

3. Сорбционно-десорбционные эффекты. В диапазоне высокого и сверхвысо­кого вакуума необходимо учитывать сорбционно-десорбционные явления в ма­нометрическом приборе, в вакуумной системе и соединительных тру­бопроводах и стремиться к исключению их влияния на измерение давления.

4. Инерционность отсчета. Практически всегда давление газа в системе изме­няется во времени. Перепад давления на трубопроводе, соединяющем прибор с вакуумным объемом, переходные процессы в самом приборе и инерционность измерительного блока будут давать при измерении изменяю­щихся давлений дополнительную погрешность.

12.2. Герметичность вакуумных систем

Герметичность вакуумной системы – это свойство всех ее элементов и их соединений обеспечивать минимальное проникновение (натекание) газа через них.

Обычно натекание газа происходит через все места нарушения герметично­сти (поры или трещины в материале), называемые течами.

Для наблюдения за натеканием в простейшем случае необходимо, чтобы ва­куумная система была снабжена манометрическим преобразователем (вакуумметром) и вентилем, которым может изо­лировать систему от насоса.

Допустимый газо­вый поток, поступающий через все течи, определяется по формуле:

Q_н ≤ 0,1·р_раб·S_эф,

где S_эф – эффективная быстрота откачки объекта, т.е. S_эф= м³/с; р_раб – рабочее давление, Па.

Приборы, специально сконструированные для обнаружения мест, получили название течеискателей.

Для определения места течей разработаны следующие методы течеискания, которые представлены в таблице 12.1.

Таблица 12.1

Значения максимально определяемой течи для различных методов течеискания

№ п/п	Методы течеискания	Сущность метода	Значение максимально определяемой течи, м^3·Па/с
1	Опрессовка (пробный газ)	Испытуемый элемент обдувается пробным газом, который вместо воздуха начинает поступать в этот объект. Изменение состава остаточных газов в вакуумной системе регистрируется с помощью масспектрометра, настроенного на пробный газ	1·10^-4
2	Люминесцентный	Способ обнаружения течи основан на способности люминесцирующих веществ, протекающих через течь, светиться под действием ультрафиолетового облучения	1·10^-6…1·10^-7
3	Искровой (высокочастотный разряд)	При приближении электрода высокочастотного трансформатора к месту течи образуется направленный разряд. Появление разряда связано с понижением давления воздуха в месте течи и улучшением условий электрического пробоя газового промежутка	1·10^-2
4	Галогенный	Принцип действия основан на изменении эмиссии электронов нагреваемой металлической поверхностью при попадании на нее пробного вещества, содержащего галогены, т.е. химические элементы F, Cl, Br, J.	1·10^-6…1·10^-7