Subversion Repositories svnkaklik

Rev

Rev 718 | Go to most recent revision | Details | Compare with Previous | Last modification | View Log

Rev Author Line No. Line
688 kaklik 1
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
2
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
3
\usepackage[utf8]{inputenc}
4
\usepackage[czech]{babel}
5
\usepackage{graphicx}
6
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
7
\topmargin -1.3cm 
8
\oddsidemargin 0cm
9
\pagestyle{empty}
10
\begin{document}
11
\title{Hledání netěsností}
12
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
13
\date{5.9.2010}
14
\maketitle
15
\thispagestyle{empty}
16
\begin{abstract}
17
\end{abstract}
18
 
19
\section{Úvod}
20
\begin{enumerate}
21
 \item Najděte netěsnost na skleněné trubici pomocí vtahování výboje vakuové zkoušečky.
22
 
23
\item Ověřte změny zabarvení výboje ve skleněné trubici při ofukování netěsnosti heliem a při přikládání tamponu smočeného v lihu, perchlorethylenu a acetonu k netěsnosti.
24
 
25
\item Ověřte, že přivedení helia nebo par lihu, perchlorethylenu a acetonu k netěsnosti (lehce pootevřený jehlový ventil) změní údaj tepelného vakuometru. Vysvětlete.
26
 
27
\item Ověřte funkci halogenového hledače netěsností přikládáním tamponu, navlhčeného perchlorethylenem k lehce otevřenému jehlovému ventilu. Vysvětlete.
28
 
690 kaklik 29
\item Seznamte se s heliovým hledačem netěsností. Uveďte jej do provozu. Než se v něm ustálí vacuum $<7 \times 10^{-3} Pa$, seznamte se s duplikátem analyzační komůrky.
688 kaklik 30
 
31
\item Změřte indukci magnetického pole permanentního magnetu He-hledače. Z rozměrů uspořádání v komůrce a zjištěné hodnoty magnetického pole určete napětí, jímž musí být urychleny ionty helia, aby byl detekovaný jejich signál.
32
 
33
\item Propojte heliový hledač netěsnosti a sestavu skleněného kříže (před spojením předčerpejte rotačkou !) a najděte netěsnosti na zmíněné sestavě.
34
 
35
\item Provedená měření popište v protokolu.
36
\end{enumerate}
37
 
692 kaklik 38
\subsection{Pomůcky}
39
Vakuová aparatura, jednostupňová rotační olejová vývěva, vf vakuová zkoušečka, Piraniho manometr, halogenový hledač netěsností, heliový hledač netěsností.
40
 
688 kaklik 41
\section{Postup měření}
689 kaklik 42
\subsection{Vakuová zkoušečka}
690 kaklik 43
Pro hledání netěsnosti vakuovou zkoušečkou jsme po nalezení díry vtaženým výbojem ještě demonstrativně použili několik druhů rozpouštědel. Nejdříve ethanol smíchaný s benzínem, kdy jsme nepozorovali žádnou zřetelnou změnu. 
689 kaklik 44
Následně aceton, kdy se výboj mírně zmodral a zeslabil. A nakonec perchlorethylen, kdy výboj znatelně zmodral a zesílil.
688 kaklik 45
 
690 kaklik 46
\subsection{Piraniho měrka a halogenový hledač netěsností}
689 kaklik 47
 
690 kaklik 48
Dále jsme vývěvu přepojili na aparaturu se skleněným křížem na kterém byl Piraniho vakuometr, halogenový hledač netěsností a jehlový uzávěr, který představoval netěsnost. Při čerpání uzavřené aparatury, jsme dosáhli mezního tlaku asi 50Pa, později jsme zjistili, že to bylo pravděpodobně způsobeno chybějícím olejem v rotační vývěvě.
49
Nejdříve jsme zkoušeli hledat netěsnost pomocí Piraniho vakuové měrky. Kdy ethanol i aceton způsobily značné zvýšení tlaku měřeného Piraniho vakuometrem. Perchlorethylen ale žádnou zřejmou změnu nezpůsoboval. (pravděpodobně má příliš kompaktní molekuly na to aby došlo k jejich rozpadu na Piraniho měrce a tím k měřitelnému ochlazení)
689 kaklik 50
 
690 kaklik 51
Perchlorethylen se ale celkem očekávaně zřetelně projevoval při měření halogenovým hledačem netěsností.
689 kaklik 52
 
690 kaklik 53
\subsection{Heliový hledač netěsností}
689 kaklik 54
 
690 kaklik 55
Po vyzkoušení předchozích hledacích metod jsme uzavřeli jehlový ventil na aparatuře a uvedli do provozu heliový hledač netěsností podle provozního postupu v přiložených deskách.
689 kaklik 56
 
690 kaklik 57
Následně nastavili rozsah na nejmenší citlivost a začali zkoušet ofukovat aparaturu heliem z balonku. Po delší době jsme objevili netěsnost v oblasti příruby u Piraniho měrky.
689 kaklik 58
 
690 kaklik 59
Urychlovací napětí potřebné k předání správné rychlosti jádrům helia, aby byla jejich dráha zakřivena na poloměr 40mm v magnetickém poli 150mT spočítáme podle Lorentzovy síly a dostředivého zrychlení, které se musejí rovnat. 
60
 
61
\begin{displaymath} F_d = \frac{m v^2}{r} = q v B. \end{displaymath} 
62
 
63
Po vyjádření $v$ dostáváme.
64
 
65
\begin{displaymath} v = \frac{r q B}{m}. \end{displaymath}
66
 
67
Dosadíme do vztahu pro kinetickou energii a máme.
68
 
69
\begin{displaymath} E = \frac{(r q B)^2}{2 m}. \end{displaymath}
70
 
718 kaklik 71
Po vyčíslení získáme energii \begin{displaymath} E = 2,8247 \times 10^{-16} [J] \end{displaymath} což odpovídá \begin{displaymath} E = 1763 [eV]. \end{displaymath}. A potřebné urychlovací napětí tedy je 1763 V.
690 kaklik 72
 
718 kaklik 73
\section{Závěr}
720 kaklik 74
V praktiku jsme si tak vyzkoušeli několik zajímavých metod pro hledání netěsností v aparatuře.  Z nich některé mne překvapily svou jednoduchostí a přitom vysokou účinností, jako například hledání netěsnosti pomocí ethanolu.
75
Naopak použití heliového hledače je sice ještě mnohem efektivnější při malých netěsnostech, ale vyžaduje připojení velmi specifického přístroje k aparatuře, což myslím může někdy značně zkomplikovat experiment. Hlavně z hlediska ochrany heliového hledače před poškozením. 
718 kaklik 76
 
688 kaklik 77
\end{document}