Способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа



Способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа
Способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа

 


Владельцы патента RU 2541707:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ОАО "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") (RU)

Изобретение относится к лазерной технике. Способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров включает использование для оценки герметичности пробного газа, выбор аналитических пар спектральных линий пробного и рабочего газов, для оценки концентрации пробного газа, построение калибровочной зависимости относительной интенсивности выбранной аналитической пары от концентрации пробного газа, регистрацию спектра излучения тлеющего разряда контролируемого лазера, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа, создание замкнутого объема вокруг контролируемой оболочки лазера, заполнение указанного замкнутого объема пробным газом, накопление в контролируемом лазере пробного газа, регистрацию линий пробного газа в спектре излучения тлеющего разряда после хранения в среде пробного газа, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа и оценку герметичности изделия по разности измеренных концентраций пробных газов до и после контрольного времени хранения. В качестве пробного используют газ, не являющийся рабочим газом для данного лазера или типичным примесным газом и имеющий в выбранной спектральной области линии, не перекрывающиеся линиями основных газов или молекулярных полос типичных примесных газов, обладающих высокой интенсивностью при низких концентрациях пробного газа. При этом время, в течение которого выдерживают контролируемое изделие в среде этого газа, определяют по формуле:

где

Δt - время выдержки в среде пробного газа, сек;

Pмин - минимальное давление пробного газа, которое можно зарегистрировать, Па;

V - объем газовой смеси моноблочного газового лазера, м3;

Q - минимальный поток натекания, который необходимо зарегистрировать, Па·м3/сек.

Технический результат заключается в сокращении времени контроля. 2 ил.

 

Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к контролю герметичности отсоединенных от вакуумного поста малогабаритных моноблочных газовых лазеров, использующих для соединения элементов конструкции пайку легкоплавкими припоями и способ оптического контакта.

Известны различные способы контроля герметичности изделий, включающие откачку изделия вместе с анализатором пробного газа, создание вокруг контролируемого изделия среды пробного газа и оценку герметичности изделия по разности амплитуд пика, соответствующего массе пробного газа, в отсутствие и при наличии вокруг изделия среды пробного газа [1]. Недостатком данного способа является то, что его предельная чувствительность не превышает 2Е-12 Па·м3/сек. Кроме того, этот способ применим только до момента отсоединения изделия от вакуумного поста, а разгерметизация его может произойти и позже.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа [2], включающий использование пробного газа для оценки герметичности, выбор аналитических пар спектральных линий пробного и рабочего газов для оценки концентрации пробного газа, построение калибровочной зависимости относительной интенсивности выбранной аналитической пары от концентрации пробного газа, регистрацию спектра излучения тлеющего разряда контролируемого лазера, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа, создание замкнутого объема вокруг контролируемой оболочки лазера, заполнение указанного замкнутого объема пробным газом, накопление в контролируемом лазере пробного газа, регистрацию линий пробного газа в спектре излучения тлеющего разряда после хранения в среде пробного газа, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа и оценку герметичности изделия по разности измеренных концентраций пробного газа до и после контрольного времени хранения. В указанном способе в качестве пробного газа используют азот. Однако, как показано в [3], присутствие в спектре излучения разрядного промежутка моноблочного газового лазера полос азота может быть связано как с натеканием, так и с газоотделением с внутренних поверхностей рабочего объема моноблочного газового лазера. Разделение этих процессов возможно, так как закон изменения давления азота для этих процессов различен, но для их разделения требуется очень много времени (более 2000 ч).

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение времени, необходимого для контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров, использующих для соединения элементов конструкции пайку легкоплавкими припоями и способ оптического контакта.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа, включающем использование для оценки герметичности пробного газа, выбор аналитических пар спектральных линий пробного и рабочего газов для оценки концентрации пробного газа, построение калибровочной зависимости относительной интенсивности выбранной аналитической пары от концентрации пробного газа, регистрацию спектра излучения тлеющего разряда контролируемого лазера, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа, создание замкнутого объема вокруг контролируемой оболочки лазера, заполнение указанного замкнутого объема пробным газом, накопление в контролируемом лазере пробного газа, регистрацию линий пробного газа в спектре излучения тлеющего разряда после хранения в среде пробного газа, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа и оценку герметичности изделия по разности измеренных концентраций пробных газов до и после контрольного времени хранения, в качестве пробного выбирается газ, который не является рабочим газом для данного моноблочного газового лазера и не участвует в технологическом процессе, имеет в выбранной спектральной области линии, не перекрывающиеся линиями основных газов или молекулярных полос типичных примесных газов (N2,, СО, Н2, СО2, О2) и обладающие высокой интенсивностью при низких концентрациях пробного газа, причем время, в течение которого выдерживают контролируемое изделие в среде этого газа, определяют по формуле: Δt≥Рмин·V/Q, где

Δt - время выдержки в среде пробного газа, сек;

Рмин - минимальное давление пробного газа, которое можно зарегистрировать, Па;

V - объем газовой смеси моноблочного газового лазера, м3;

Q - минимальный поток натекания, который необходимо зарегистрировать, Па·м3/сек.

Например, можно выбрать Ar для He-Ne лазера/

На фиг. 1 показана калибровочная зависимость для случая, когда в качестве пробного газа для малогабаритного моноблочного He-Ne лазера используют Ar.

Способ реализуют следующим образом. Для выбранного пробного газа определяют аналитическую пару, по которой будет проводиться оценка парциального давления пробного газа в рабочей смеси моноблочного газового лазера:

Iотн.пробн.газа=Iпробного газа/Iосновного газа,

где Iпробного газа - интенсивность выбранной линии пробного газа,

Iосновного газа - интенсивность выбранной линии рабочего газа,

Iотн.пробн.газа - относительная интенсивность выбранной линии пробного газа/

Для Ar в He-Ne лазере можно использовать аналитическую пару Ar4191 и Не3964. Регистрируют спектры излучения разрядного промежутка моноблочного газового лазера с известными концентрациями пробного газа при рабочих условиях горения разряда. Определяют относительные интенсивности выбранной аналитической пары для этих смесей и строят калибровочную зависимость

Ρ пробного газа _ F (Iотн.пробн.газа),

где Ρ пробного газа - парциальное давление пробного газа,

F - функция, которой описывается калибровочная зависимость.

Регистрируют спектр излучения тлеющего разряда исследуемого моноблочного газового лазера при тех же условиях возбуждения, при которых снимали калибровочную зависимость, определяют относительную интенсивность линии пробного газа и по калибровочной зависимости определяют парциальное давление пробного газа Р0. Помещают исследуемый газовый лазер в оболочку, заполненную пробным газом, и выдерживают в этой оболочке не менее, чем в течение времени Δt, необходимого для определения потока натекания с требуемой точностью:

Δt≥Рмин·V/Q, где:

Рмин - минимальное давление пробного газа, которое можно зарегистрировать (в Па);

V - объем газовой смеси моноблочного газового лазера (в м3);

Q - минимальный поток натекания, который необходимо зарегистрировать (в Па·м3/сек).

Затем снова регистрируют спектр излучения разрядного промежутка газового лазера, определяют относительную интенсивность линии пробного газа, по калибровочной зависимости определяют давление пробного газа Ρ1 и рассчитывают поток натекания пробного газа по формуле:

Q= Δ P · V/ Δt,

где ΔΡ=(P1 - P0) в Па,

Δt - время хранения моноблочного газового лазера в среде пробного газа в сек.

Из калибровочной зависимости, показанной на фиг.1, для случая, когда в качестве пробного газа для малогабаритного моноблочного He-Ne лазера используют Ar, видно, что минимальное давление пробного газа, которое мы можем зарегистрировать, равно 6Е-3 Па. Следовательно, при выдержке в среде пробного газа в течение 7 дней, можно определить поток натекания с чувствительностью 2Е-13 Па·м3/сек. По сравнению с ранее использовавшейся методикой [2], в которой в качестве пробного газа использовался азот, время, необходимое для определения такого же потока натекания уменьшается ~ в 10 раз, так как не требуется длительное время хранения, необходимое для разделения процессов газоотделения и натекания.

Использование способа позволяет проводить оценку герметичности наполненных газовой смесью моноблочных газовых лазеров после их отсоединения от вакуумного поста с чувствительностью не хуже 1Е-13 Па·м3/сек за время значительно меньшее, чем в способе [2]

Литература

1. В.В.Кузьмин и др. Вакуумметрическая аппаратура техники высокого вакуума и течеискания, гл. 10, Энергоатомиздат, 1984 г.

2. Е.Сухов, Л.Маш, Э.Пролейко и др. Наукоемкие технологии №4, 2012, т.13, стр.3б.

3. Е.Сухов, Л.Маш, Э.Пролейко и В.Галеев др. Наукоемкие технологии, в печати.

4. Бочкова О.П. и Шрейдер Е.Я. Спектральный анализ газовых смесей. -М.: Физматгиз, 1963.

5. Стриганов А.Р., Свентицкий Н.С. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизированных атомов - М.: Наука, 1949.

Способ контроля герметичности отсоединенных от вакуумного поста моноблочных газовых лазеров методом эмиссионного спектрального анализа, включающий использование для оценки герметичности пробного газа выбор аналитических пар спектральных линий пробного и рабочего газов для оценки концентрации пробного газа, построение калибровочной зависимости относительной интенсивности выбранной аналитической пары от концентрации пробного газа, регистрацию спектра излучения тлеющего разряда контролируемого лазера, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа, создание замкнутого объема вокруг контролируемой оболочки лазера, заполнение указанного замкнутого объема пробным газом, накопление в контролируемом лазере пробного газа, регистрацию линий пробного газа в спектре излучения тлеющего разряда после хранения в среде пробного газа, определение по калибровочной зависимости концентрации пробного газа и оценку герметичности изделия по разности измеренных концентраций пробных газов до и после контрольного времени хранения, отличающийся тем, что в качестве пробного используют газ, не являющийся рабочим газом для данного лазера или типичным примесным газом и имеющий в выбранной спектральной области линии, не перекрывающиеся линиями основных газов или молекулярных полос типичных примесных газов, обладающие высокой интенсивностью при низких концентрациях пробного газа, и время, в течение которого выдерживают контролируемое изделие в среде этого газа, определяют по формуле:
где
Δt - время выдержки в среде пробного газа, сек;
Pмин - минимальное давление пробного газа, которое можно зарегистрировать, Па;
V - объем газовой смеси моноблочного газового лазера, м3;
Q - минимальный поток натекания, который необходимо зарегистрировать, Па∗м3/сек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для восстановления давления газа в лазере в процессе его работы. Система восстановления давления газа в лазере состоит из устройства регулирования подачи газа и трубопроводов.

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к области лазерной техники, и предназначено для использования при создании высокоэффективных и компактных газовых лазеров высокой мощности для индустриального применения, например для высокоточной сварки и резки металлов.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в сверхзвуковых газовых лазерах смесевого типа, в частности газодинамическом и химическом лазерах.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в им пул ьсно-перио дичее ких С02-лазерах. .

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к конструкциям газоразрядных проточных лазеров. .
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании активных элементов лазеров (АЭЛ) на парах щелочно-земельных металлов как импульсного, так и непрерывного действия.

Изобретение относится к квантовой электронике и позволяет увеличить мощность излучения лазера на парах химических элементов путем выравнивания концентрации паров химического элемента в полости катода прокачкой газовой смеси.

Изобретение относится к технике контроля герметичности микроэлектромеханических и микроэлектронных устройств, для функционирования которых требуется герметичный корпус с внутренней полостью.

Изобретение относится к области исследований устройств на герметичность. Сущность: перед испытаниями определяют реакцию течеискателя (3) на фоновое содержание контрольного вещества в испытательной камере (1) с контролируемым изделием (2).

Изобретение относится к области исследований устройств на герметичность и может быть использовано для испытания, например, ракетно-космической техники. Сущность: изделие помещают в испытательную вакуумную камеру.

Изобретение относится к наполнению сосудов высокого давления газами в сжатом состоянии с измерением степени утечки газа. Система контроля герметичности включает пневмоблок, содержащий баллон высокого давления, сообщенный с зарядным краном и с магистралью подачи рабочего газа потребителю, снабженной устройством герметизации, источник гелия избыточного давления и источник рабочего газа высокого давления с магистралями подачи гелия и рабочего газа соответственно, выполненными с возможностью сообщения с зарядным краном пневмоблока, накопительную емкость для течи из пневмоблока, выполненную из тонкостенного эластичного материала с возможностью размещения в ней пневмоблока, снабженную окном для его прохода и устройством герметизации окна, масс-спектрометрический гелиевый течеискатель, снабженный линией отбора пробы со щупом с иглой Льюера и вакуумным насосом, сообщенным с линией отбора пробы через вентиль.

Изобретение относится к наполнению сосудов высокого давления газами в сжатом состоянии с измерением степени утечки газа и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, производящих и эксплуатирующих изделия и объекты с заряженными баллонами высокого давления.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам проверки качества герметизации транспортного средства при подготовке его к преодолению водной преграды по дну.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано во многих отраслях промышленности, связанных с использованием газообразных материалов, таких как газ или пар.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при испытаниях на герметичность систем ракетно-космической техники, содержащих в процессе штатной эксплуатации в ампулизированном состоянии рабочие жидкости, а также может найти применение в тех областях техники, где предъявляются высокие требования к надежности изделий по параметру «герметичность».

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к области испытательной техники по проверке герметичности полых изделий и направлено на повышение качества их испытаний для повышения надежности при эксплуатации.

Изобретение может использоваться для работы с приборами, работающими в различных спектральных диапазонах. Устройство содержит коллиматор с установленным в его фокальной плоскости широкополосным излучателем со спектральным диапазоном в видимой и ИК-областях спектра, оптическую систему переноса изображения, оснащенную поворотным механизмом, позволяющим направлять излучение от коллиматора в каналы контролируемого прибора без изменения положения коллиматора, и механизм регулировки положения излучателя в фокальной плоскости коллиматора относительно его оптической оси.
Наверх