Hledání netěsností
U vakuových systémů je to vždy problém. Ty největší díry můžeme hledat pomocí lihu. Ten se rychle na povrchu odpařuje a pokud je netěsnost dostatečně veliká, pak průnik těchto par do vakuové nádoby se projeví nárůstem tlaku. Měrka pro měření tlaku ale musí být dostatečné citlivá tak, aby se na záznamu projevily změny i v desetinách Pascalu.
Pokud se nám ale netěsnosti zmenšují, pak obvykle vezmeme heliový hledač netěsností a začne boj s hledáním. To ale vyžaduje velké znalosti a systematičnost. Jakmile totiž vypustíme helium z ofukovací pistole, jeho pronikavost je tak vysoká, že nám za chvíli budou hlášeny netěsnosti, nicméně zcela jinde, než jsme očekávali.
Obr.č. 1 – Kvadrupólový hmotový spektrometr PGA 100 od firmy Leybold
Obr.č. 2 – Kvadrupólový hmotový spektrometr GMG 511 od firmy Balzers
Obr.č. 3 – Heliový hledač netěsností Leybold Quadro
Další možností je kvadrupólový hmotový spektrometr, ten má ale málokdo. Osobně jsem pracoval s přístrojem PGA100 do firmy Leybold a QMG 511 od firmy Balzers. Je to ale již tak dávno, že ani zpětně nedohlédnu. Je to ale velice elegantní měření, jen pro něj musíme vytvořit vakuum na úrovni turbomolekulární vývěvy, tedy 10-4(-5) mbar. Pamatuji se, abychom redukovali tlak používaný při plasmové nitridace v řádu 1- 10 mbar, vypalovali jsme laserem clonu s otvorem dia 30 µm. Je to komplikované, pokud ale takovýto přístroj máme, není problém řídit parciální tlaky všech plynů uvnitř zařízení. Takto to vymyslel i Dr. Munz na svém zařízení Z700 se dvěma páry magnetronových katod už v roce 1985, kdy od hmotového spektrometru se řídil parciální tlak dusíku v atmosféře argonu.
Včera ale byl na HeatTreatToday publikován článek o zcela novém přístroji, který nám pomůže řešit řadu problémů s netěsnostmi nebo s desorpcí vakuových systémů. Zdá se mi to jako technická bomba. Možná ale o novinku vůbec nejde, pouze jsem o ní nevěděl až nyní.
Obr. č. 4 – Analyzátor atmosféry ve vakuové peci OPTIX od firmy Gencoa
Je to přístroj OPTIX od firmy Gencoa Ltd z UK. Přístroj pracuje na principu optické emisní spektrometrie. Stačí jej připojit přímo k vakuové nádobě, a jakmile dosáhneme podtlaku 0,5 bar, přístroj se sám aktivuje. Uvnitř přístroje je malý generátor plasmy v kombinaci s optickou spektroskopií. Ta vyhodnocuje spektrum plynů, které jsou uvnitř vakuové nádoby. K měrce je dodáván i vyhodnocovací software v různých verzích pro Windows 7 až 10.
Obr.č. 5 – Spektrum zbytkové atmosféry měřené přístrojem OPTIX
Obr.č. 6 – Spektrum zbytkové atmosféry měřené hmotovým spektrometrem
Ze spektra můžeme vidět, co máme v nádobě. Obvykle vodní páru a kyslík. Pokud děláme desorpci, tzv. vypalování pece, můžeme vidět zbytkové plyny v přímém přenosu. Jakmile klesnou pod určitou úroveň, cyklus desorpce můžeme zastavit a zkrátit tak čas tohoto neproduktivního cyklu. Pokud chceme hledat netěsnosti, pak plášť pece ofukujeme z vnější strany místo heliem např. dusíkem nebo argonem a pozorujeme pohyb na jeho spektrální čáře. Jak je to spolehlivé nevím, tyto plyny nebudou mít stejnou pronikavost jako helium, protože jejich molekuly jsou daleko větší. Pokud nám ale netěsní vstupní ventily pro přívod plynu, je to ideální volba. Uvidíme více dusíku nebo argonu, než je potřebné a obvyklé.
Obr.č. 6 – Rozsah pracovních tlaků pro OPTIX
Není to tak dávno, kdy jedna firma řešila problém nedosažení vakua po několik měsíců, protože díly byly sice čisté, ale pec nedosáhla potřebného vakua pro letecké aplikace. Nakonec to skončilo celkovou demontáží topné komory a chladiče, aby se zjistilo, že v tom to není, ale že do prostoru proniká dusík pře sedlo vstupního ventilu.
Kolik to stojí nevím, ale určitě to bude levnější jak hledač netěsností.
Jiří Stanislav
24. dubna 2024
