| 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}
|