Способ масс-спектрометрического контроля герметичности изделий Советский патент 1993 года по МПК G01M3/02 

Изобретение относится к технике течеискания и может быть использовано при высокочувствительных испытаниях изделий с применением масс-спектрометрического течеискателя.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности контроля за счет снижения в перепускаемых в анализатор накопленных газах количества газов, отличных от пробного.

На фиг.1 приведена зависимость изменения сигнала регистрирующего прибора анализатора ( о) от времени (t) для случая, когда регистрируемый сигнал не превышает нормирующее значение (ои) выбранного диапазона чувствительности; на фиг.2 - когда регистрируемый сигнал превышает нормирующее значение выбранного диапазона

чувствительности; на фиг.З - блок-схема устройства для контроля герметичности.

Устройство для контроля герметичности (фиг.З) содержит герметичную камеру 1, в которую помещают испытываемое изделие 2 с селективным средством откачки 3, клапаны 4-9, 17, баллон 10 с пробным газом - гелием, манометр 11 для контроля давления пробного газа, форвакуумный насос 12, высоковакуумное средство откачки 13, азотную ловушку 14, масс-спектрометрический течеискатель 15, сорбционный насос 16.

Контроль герметичности изделий осуществляют следующим образом.

Испытываемое изделие 2 помещают в герметичную камеру 1. Одновременно в герметичную камеру 1 или в испытываемое изделие 2 помещают селективное средство

00

ю

4

СО

откачки 3. Принципиальных различий в местонахождении селективного средства откачки 3 нет. Это определяется в каждом конкретном случае удобством в проведении испытаний. При этом обязательным должно быть выполнение следующего требования: селективное средство откачки 3 и напускаемый впоследствии пробный газ должны быть по разные стороны оболочки испытываемого изделия 2, а с анализатором должна сообщаться та часть внутреннего объема герметичной камеры f, в которой размещено селективное средство откачки 3. В качестве селективного средства откачки 3 используют, например, газопоглотитель КНТ-18, который в нашем случае, размещен s испытываемом изделии.

Вакуумируют испытываемое изделие 2 до давления не более 1,3 10 Па, после чего, не прекращая операцию вакуумирова- ния, проводят активировку газопоглотителя 3 в соответствии с инструкцией по его эксплуатации. Перед началом операции накопления вакуумируют внутренний объем камеры 1 до давления не более 1,3 10 Па, затем отсекают клапанами 4,9 герметичную камеру 1 и испытываемое изделие 2 от средств вакуумной откачки, продолжая а- куумироаание камеры анализатора масс- спектрометрического течеискателя 15. С момента отсечения герметичной камеры 1 и испытываемого изделия 2 от средств вакуумной откачки начинают отсчет времени накопления (ti) фоновых газов испытываемого изделия 2.

Оценку минимально необходимого времени накопления проводят перед началом испытаний с учетом величины минимально достоверного сигнала регистрирующей аппаратуры (порога чувствительности) ад ост,, цены деления шкалы К регистрирующей аппаратуры и величины допустимой течи (потока Q через течь) испытываемого изделия д по формуле:

1н

к -а

IOCT.

Q

После истечения времени гн непосредственно перед перепусканием накопленных газов прекращают откачку из анализатора 15 пробного газа (закрывают клапан 6), продолжая откачку остальных газов и начинают регистрацию концентрации пробного газа в анализаторе. В фиксированный момент времени ti 2: tH открытием клапана 4 перепускают накопленные в испытываемом изделии 2 газы в анализатор 15, проводят выдержку до установления линейного нара0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

стания концентрации пробного газа и определяют разность между суммарной фоновой концентрацией пробного газа и фоновой концентрацией пробного газа анализатора (т.е. определяют значение фона Доф испытываемого прибора по пробному газу за время накопления ti) путем экстраполяции линейного участка зарегистрированного сигнала после перепускания к моменту времени начала перэпускания.

После этого удаляют фоновый пробный газ аакууммрованием испытываемого изделия 2 до давления не более 1,3 1СГ4 Па и вакуумируют внутренний объем герметич- иой камеры 1 до давления ив более 1,3 10 Па, прекращают вакуумюрование испытываемого изделие 2 и герметичной камеры 1, продолжая вакуумиройвкив камеры анализатора масс-спвктрометрмчеекого течеискателя 15. Во внутренний объем герметичной камеры 1 напускают из баллоне 10 пробный газ до давления 1СгПа( 1 атм) и начинают отсчет времени накопления пробного газа в испытываемом изделии 2. После истечения времени t« непосредственно перед перепусканием накопленных газов прекращают откачку из анализатора 15 пробного газа (закрывают клапан 6), продолжая откачку остальньх газов и начинают регистрацию концентрации пробного газа в анализаторе. В фиксированный момент времени ti 1н открытием клапана 4 перепускают накопленные а испытываемом изделия 2 газы в анализатор 15, проводят выдержку до / установления линейного нарастания концентрации пробного газа и определяют разность Дамежду суммарной концентрацией пробного газа а и фоновой концентрацией пробного газа анализатора Оф путем экстраполяции линейного участка зарегистрированного сигнала после перепускания к моменту времени начала перепускания. По разности значений Да и Даф судят о негерметичности испытываемого изделия.

Формула изобретения 1. Способ масс-спектрометрического контроля герметичности изделия, заключающийся в том, что с обеих сторон проверяемой оболочки изделия создают замкнутые объемы, вакуумируют первый объем, откачивают анализатор во время накопления пробного газа во втором объеме, прекращают откачку из анализатора пробного газа непосредственно перед перепуском в него накопленного газа, продолжая откачку остальных газов, непрерывно регистрируют концентрацию пробного газа в анализаторе, перепускают накопленный газ в анализатор, производят выдержку до установления режима линейного нарастания фоновой концентрации пробного газа, подают пробный газ в первый объем, повторяют все операции от откачки анализатора до выдержки до установления режима линейного нарастания суммарной концентрации пробного газа, определяют разность между суммарной и фоновой концентрациями в один и тот же момент времени на линейном участке нарастания одной из концентраций и на

экстраполяции линейного участка нарастания другой концентрации, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, во время накопления пробного газа во втором объеме проводят откачку всех газов, кроме пробного, из этсго объема.

2, Способ по п. 1,отличающийся тем, что откачку всех газов, кроме пробного, из второго объема проводят селективным средством откачки в виде газопоглотителя.

Использование: техника течеискания при высокочувствительных испытаниях из-, делий на герметичность. Сущность изобретения: испытываемое изделие герметизируют, помещают в вакуумную камеру, соединяют один из образовавшихся объемов (свободный объем вакуумной камеры или внутренний объем изделия) с анализатором масс-спектрометрического течеискателя, а о негерметичности изделия судят по сопоставлению двух результатов измерений при накоплении газа в объеме, соединенном с масс-спектрометрическим течеискателем, с напуском пробного газа в другой объем и без напуска пробного газа при одинаковом времени накопления, причем во время накопления пробного газа в одном из объемов проводят откачку других газов из этого объема селективным средством откачки, например газопоглотителем. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

Фиг.1