| 1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
|
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
|
| 2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
|
2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
|
| 3 |
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
| 4 |
\usepackage[czech]{babel}
|
4 |
\usepackage[czech]{babel}
|
| 5 |
\usepackage{graphicx}
|
5 |
\usepackage{graphicx}
|
| 6 |
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
|
6 |
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
|
| 7 |
\topmargin -1.3cm
|
7 |
\topmargin -1.3cm
|
| 8 |
\oddsidemargin 0cm
|
8 |
\oddsidemargin 0cm
|
| 9 |
\pagestyle{empty}
|
9 |
\pagestyle{empty}
|
| 10 |
\begin{document}
|
10 |
\begin{document}
|
| 11 |
\title{Hledání netěsností}
|
11 |
\title{Hledání netěsností}
|
| 12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
|
12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
|
| 13 |
\date{5.9.2010}
|
13 |
\date{5.9.2010}
|
| 14 |
\maketitle
|
14 |
\maketitle
|
| 15 |
\thispagestyle{empty}
|
15 |
\thispagestyle{empty}
|
| 16 |
\begin{abstract}
|
16 |
\begin{abstract}
|
| 17 |
\end{abstract}
|
17 |
\end{abstract}
|
| 18 |
|
18 |
|
| 19 |
\section{Úvod}
|
19 |
\section{Úvod}
|
| 20 |
\begin{enumerate}
|
20 |
\begin{enumerate}
|
| 21 |
\item Najděte netěsnost na skleněné trubici pomocí vtahování výboje vakuové zkoušečky.
|
21 |
\item Najděte netěsnost na skleněné trubici pomocí vtahování výboje vakuové zkoušečky.
|
| 22 |
|
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.
|
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 |
|
24 |
|
| 25 |
\item Ověřte, že přivedení helia nebo par lihu, perchlorethylenu a acetonu k netěsnosti (lehce pootevřený jehlový ventil) změní údaj tepelného vakuometru. Vysvětlete.
|
25 |
\item Ověřte, že přivedení helia nebo par lihu, perchlorethylenu a acetonu k netěsnosti (lehce pootevřený jehlový ventil) změní údaj tepelného vakuometru. Vysvětlete.
|
| 26 |
|
26 |
|
| 27 |
\item Ověřte funkci halogenového hledače netěsností přikládáním tamponu, navlhčeného perchlorethylenem k lehce otevřenému jehlovému ventilu. Vysvětlete.
|
27 |
\item Ověřte funkci halogenového hledače netěsností přikládáním tamponu, navlhčeného perchlorethylenem k lehce otevřenému jehlovému ventilu. Vysvětlete.
|
| 28 |
|
28 |
|
| 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.
|
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.
|
| 30 |
|
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.
|
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 |
|
32 |
|
| 33 |
\item Propojte heliový hledač netěsnosti a sestavu skleněného kříže (před spojením předčerpejte rotačkou !) a najděte netěsnosti na zmíněné sestavě.
|
33 |
\item Propojte heliový hledač netěsnosti a sestavu skleněného kříže (před spojením předčerpejte rotačkou !) a najděte netěsnosti na zmíněné sestavě.
|
| 34 |
|
34 |
|
| 35 |
\item Provedená měření popište v protokolu.
|
35 |
\item Provedená měření popište v protokolu.
|
| 36 |
\end{enumerate}
|
36 |
\end{enumerate}
|
| 37 |
|
37 |
|
| 38 |
\subsection{Pomůcky}
|
38 |
\subsection{Pomůcky}
|
| 39 |
Vakuová aparatura, jednostupňová rotační olejová vývěva, vf vakuová zkoušečka, Piraniho manometr, halogenový hledač netěsností, heliový hledač netěsností.
|
39 |
Vakuová aparatura, jednostupňová rotační olejová vývěva, vf vakuová zkoušečka, Piraniho manometr, halogenový hledač netěsností, heliový hledač netěsností.
|
| 40 |
|
40 |
|
| 41 |
\section{Postup měření}
|
41 |
\section{Postup měření}
|
| 42 |
\subsection{Vakuová zkoušečka}
|
42 |
\subsection{Vakuová zkoušečka}
|
| 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.
|
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.
|
| 44 |
Následně aceton, kdy se výboj mírně zmodral a zeslabil. A nakonec perchlorethylen, kdy výboj znatelně zmodral a zesílil.
|
44 |
Následně aceton, kdy se výboj mírně zmodral a zeslabil. A nakonec perchlorethylen, kdy výboj znatelně zmodral a zesílil.
|
| 45 |
|
45 |
|
| 46 |
\subsection{Piraniho měrka a halogenový hledač netěsností}
|
46 |
\subsection{Piraniho měrka a halogenový hledač netěsností}
|
| 47 |
|
47 |
|
| 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.
|
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)
|
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)
|
| 50 |
|
50 |
|
| 51 |
Perchlorethylen se ale celkem očekávaně zřetelně projevoval při měření halogenovým hledačem netěsností.
|
51 |
Perchlorethylen se ale celkem očekávaně zřetelně projevoval při měření halogenovým hledačem netěsností.
|
| 52 |
|
52 |
|
| 53 |
\subsection{Heliový hledač netěsností}
|
53 |
\subsection{Heliový hledač netěsností}
|
| 54 |
|
54 |
|
| 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.
|
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.
|
| 56 |
|
56 |
|
| 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.
|
57 |
Následně nastavili rozsah na nejmenší citlivost a začali zkoušet ofukovat aparaturu heliem z balonku. Po chvíli jsme objevili netěsnost v oblasti příruby u Piraniho měrky.
|
| 58 |
|
58 |
|
| 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.
|
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 |
|
60 |
|
| 61 |
\begin{displaymath} F_d = \frac{m v^2}{r} = q v B. \end{displaymath}
|
61 |
\begin{displaymath} q v B = \frac{m v^2}{r} \end{displaymath}
|
| 62 |
|
62 |
|
| 63 |
Po vyjádření $v$ dostáváme.
|
63 |
Pro energii částice urychlené v elektrickém poli platí
|
| 64 |
|
64 |
|
| 65 |
\begin{displaymath} v = \frac{r q B}{m}. \end{displaymath}
|
65 |
\begin{displaymath} E = q U = \frac{m v^2}{2} . \end{displaymath}
|
| 66 |
|
66 |
|
| 67 |
Dosadíme do vztahu pro kinetickou energii a máme.
|
67 |
Do této rovnice dosadíme rychlost z předchozí rovnice a vyjádříme napětí.
|
| 68 |
|
68 |
|
| 69 |
\begin{displaymath} E = \frac{(r q B)^2}{2 m}. \end{displaymath}
|
69 |
\begin{displaymath} U = \frac{q r^2 B^2}{2 m} \end{displaymath}
|
| 70 |
|
70 |
|
| 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.
|
71 |
Dostaneme napětí potřebné k urychlení iontu helia, aby dopadl do otvoru detektoru v komoře heliového hledače. \begin{displaymath} U = 438 \textrm{V} \end{displaymath}.
|
| 72 |
|
72 |
|
| 73 |
\section{Závěr}
|
73 |
\section{Závěr}
|
| 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.
|
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.
|
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.
|
| 76 |
|
76 |
|
| 77 |
\end{document}
|
77 |
\end{document}
|