Галогенный метод контроля герметичности

Галогенный метод возник в период широкого промышленного освоения холо­дильников с использованием фреонов в качестве хладоагента. Но вскоре метод начал быстро развиваться и применяться в различных отраслях промышленности. В настоящее время он является одним из наиболее распространенных аппаратурных методов течеискания, уступая первенство лишь масс-спектрометрическому. Метод широко применяется в авиации, судо-, приборо- и ракетостроении, энергетике, других отраслях промышленности. Мето­ду отдается предпочтение при контроле герметичности больших объемов или сис­тем с разветвленными коммуникациями, газонаполненных кабелей и трубопрово­дов, герметизируемых систем, не под­дающихся вакуумированию. Особенно эффективно применение галогенного ме­тода при контроле изделий, в которых галогеносодержащие вещества используют­ся в качестве рабочих (аэрозольные упа­ковки, холодильники, кондиционеры).

Реализуется галогенный метод кон­троля герметичности на базе галогенных течеискателей. Действие этих приборов основано на свойстве накаленной до 800 ... 900°С платины резко увеличивать эмиссию положительных ионов в присут­ствии галогеносодержащих веществ. Этот эффект, открытый Райсом в 1910 г., реали­зуется в двухэлектродной системе, со­стоящей из коллектора и накаленного эмиттера, между которыми создается электрическое поле. Эффект наблюдается как при атмосферном давлении, так и в вакууме. При разности потенциалов меж­ду электродами 200 ... 250 В эмитируемые ионы переносятся на коллектор, образуя электрический ток во внешней цепи, реги­стрируемый индикатором.

Фоновый и активированный токи при галогенном эффекте обусловлены ионами щелочных металлов, образующимися в результате ионизации на поверхности пла­тины атомов щелочных металлов, диф­фундирующих из глубины платины или поступающих на ее поверхность в резуль­тате испарения из разогретого керамиче­ского основания эмиттера. При поступле­нии к поверхности эмиттера галогенов, последние реагируют с ионами щелочных металлов, и поверхность, в большей или меньшей степени, освобождается от адсор­бированных ионов. Работа выхода эмитте­ра увеличивается, соответственно, увели­чивается эффективность ионизации и воз­растает ионный ток. Когда поступление галогенов прекращается, поверхность эмиттера снова покрывается слоем щелоч­ных ионов, работа выхода эмиттера сни­жается и ионный ток уменьшается до фо­нового значения.

Степень поверхностной ионизации, т.е. отношение ионов N₊ к числу ней­тральных молекул N_о, покидающих по­верхность за 1 с, выражается формулой Ленгмюра - Саха:

N₊/ N₀ = β ехр [(-еV+ Ф) / kT],        

где β - константа, зависящая от рода газа и металла; Ф - работа выхода электрона из металла; е - заряд электрона; V- потенци­ал ионизации молекул газа; k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура эмиттера.

Величина ионного тока:

J=eN₊=e N₀ βехр [(-еV + Ф) / kT],             

 Запас щелочных примесей в платине невелик, и стабильность эффекта поддер­живается в основном поступлением на поверхность платины нейтральных атомов щелочных металлов с керамического ос­нования, контактирующего с эмиттером.

При поступлении к эмиттеру больше­го количества галогенов наблюдается яв­ление «отравления» - частичное или пол­ное исчезновение галогенного эффекта, который восстанавливается при работе эмиттера в атмосфере чистого воздуха.

Со времени своего появления гало­генные течеискатели постоянно совер­шенствовались с целью стабилизации фо­нового сигнала и снижения вероятности отравления эмиттера.

Большое внимание уделяется техно­логии приготовления керамики и ее соста­ву. В частности, возможно применение керамики на основе β-А1₂О₃, допускающей использование датчика при пониженных температурах (300 ... 600 вместо 800°С в случае использования керамики из стеати­та). При этом стабилизируется фоновый ток, уменьшая опасность отравления. Из­меняя конструкцию датчика, осуществляют предварительную подготовку пробы для стабилизации температурного режима датчика, достижения селективности по­следнего по отношению к различным ти­пам фреонов, снижения опасности отрав­ления. Ионизационную эффективность датчика повышают с помощью формиро­вателя потока газа на его эмиттер.

Гелиевые течеискатели

Турбомолекулярные насосы

Вакуумные системы и установки

Комплектующие для вакуумных систем