Галогенный и гелиевый течеискатели

В галогенном течеискателе использовано свойство накаленной платины (~800°С) испускать положительные ионы, которые можно регистрировать при атмосферном давлении. Ионная эмиссия с платины резко возрастает в присутствии галогенсодержащих газов (фреон, четыреххлористый углерод, трихлорэтан, соединения иода и брома). Вакуумную систему опрессовывают

(«надувают») смесью фреона с воздухом под давлением, большим атмосферного, и датчик извне регистрирует утечку фреона из микроотверстий

Датчик галогенного течеискателя ГТИ 3 представляет собой диод прямого накала; эмиттирующий электрод имеет вид спирали из платиновой проволоки, нагреваемой током; коллектор ионов выполнен в виде платиновой трубки. Постоянное напряжение на датчике 250 в, мощность накала 20—33 вт. Датчик смонтирован в выносном щупе в форме пистолета для удобства работы. Щуп содержит также двигатель с крыльчаткой, всасывающей воздух в датчик, и телефон, который издает щелчки с частотой, зависящей от попадания фреона в датчик (рис 59).

Чувствительность галогенного течеискателя возрастает в зависимости от концентрации фреона в объекте и от квадрата давления опрессовки. При испытании чистым фреоном максимальное давление определяется прочностью установки и упругостью паров фреона при температуре испытаний. Для фреона Ф-12 при 25° С и при Р = 6,63 кГ/см² можно получить чувствительность порядка 10^-5 л-мтор/сек.

Существуют варианты галогенного течеискателя. Вакуумный прибор ВАГТИ-4 имеет датчик, приспособленный для работы в системе под вакуумом. Установка снаружи обдувается фреоном или другим газом с галоидами, при этом внутри можно обнаружить парциальное давление галоидов до 10^-8 тор. Батарейный прибор БГТИ-5 является транспортабельным течеискателем с питанием от аккумуляторной батареи.

Природа ионной эмиссии с накаленной платины исследована мало. Были выполнены эксперименты по исследованию масс-спектрометрического состава ионного тока с платины. Основную компоненту его составляют ионы щелочных металлов. Определяющий процесс— это ионизация на поверхности платины атомов щелочных металлов, испаряемых с керамического керна спирали датчика. Предполагают, что резкое возрастание ионного тока в присутствии галогенов обусловлено ростом работы выхода платиновой поверхности [ПО].

Гелиевые течеискатели представляют собой статические масс-спектрометры (рис. 60). Ионы создаются в ионизаторе электронным пучком, вытягиваются диафрагмой с напряжением U и поворачиваются в магнитном поле Н на 180°. При этом происходит разделение ионов по массам. Энергия ионов одинакова и рав'на eU, скорость различна 2-^^, ^а радиус поворота зависит от массы иона:

Радиус поворота в течеискателях серии ПТИ выбран 4 см для гелия. Ионы других газов на коллектор не попадают. Поворот на 180° выбран из условий фокусировки пучка ионов с малой расходимостью.

В СССР до 1962 г. выпускали масс-спектрометрический течеискатель ПТИ-4А. В настоящее время произ-

конструктивных усовершенствовании (рис. 62) [111]. Постоянный магнит на 1400 гс имеет несколько меньшие габариты, чем ПТИ-4А; камера полноетыо разборная; применяется манометр ММ-40 с более широкими пределами по давлению 10~²—10~⁶ тор. Используется специальный диффузионный насос с воздушным охлаждением НВО-40, обладающий стабильной быстротой откачки по гелию 100 л/сек. Камера отделена от насоса вентилем, поэтому размораживание ловушки не приводит к загрязнению камеры маслом. Существует байпасная линия с двумя вентилями, позволяющая откачивать камеру ПТИ-6 от атмосферного давления непосредственно механическим насосом. Ионный ток измеряется высокостабильным усилителем постоянного тока.

Чувствительность ПТИ-6 определяется уровнем фонового гелия в воздухе и высокой стабильностью фонового отсчета. Уменьшение накала насоса НВО-40 от 450 до 220 вт позволяет получить малую быстроту откачки по гелию 6—7 л/сек. При рабочем давлении в камере 2-Ю^-4 тор отсчет по гелию из воздуха составляет 3800 мв, а достоверное изменение отсчета при замещении воздуха в течи гелием равно 40 мв. Это приводит

к предельной чувствительности по гелию 10~⁷ л-мтор/сек Паспортная чувствительность ПТИ-6 к потоку гелия составляет 5-Ю^-7 л-мтор/сек.

В течеискателе ПТИ-6 недостаточно надежным элементом является накаленный катод в камере, а сравнительно медленный разогрев паромасляного насоса удлиняет время пуска течеискателя. Разработан тече-искатель МХ-1101, в котором применяются только ме-

ионизатора имеет керн из иридия с оксидно-иттриевым покрытием и выдерживает давление до 1 тор. Благодаря отсутствию диффузионного насоса время вхождения в режим у MX-1101 не превышает 10 мин вместо 1 ч у ПТИ-6. Изменение формы полюсов магнита позволило получить более равномерную чувствительность течеискателя по давлению. При переключении ускоряющего напряжения с 400 на 800 в можно использовать водород вместо гелия. Для калибровки в рабочих условиях тече-искатель МХ-1101 имеет стандартную гелиевую течь диффузионного типа диапазоне давлений. Течеискатель МХ-1102 оснащен стандартной гелиевой течью и паромасляным насосом НВО-40, который защищен от воздуха быстродействующей блокирующей задвижкой, срабатывающей при давлениях выше (5-+8)-Ю^-4 тор. Камера имеет трехступенчатую защиту от масла ловушками. Сравнение чувствительности для различных масс-спектрометрических течеискателей показано на рис. 63 [113]. Разработан также течеискатель ПТИ-7 [114] с чувствительностью 5- Ю^-8 л-мтор/сек.