Subversion Repositories svnkaklik

\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[czech]{babel}
\usepackage{graphicx}
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
\topmargin -1.3cm 
\oddsidemargin 0cm
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\title{Hledání netěsností}
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
\date{5.9.2010}
\maketitle
\thispagestyle{empty}
\begin{abstract}
\end{abstract}

\section{Úvod}
\begin{enumerate}
 \item Najděte netěsnost na skleněné trubici pomocí vtahování výboje vakuové zkoušečky.

\item Ověřte změny zabarvení výboje ve skleněné trubici při ofukování netěsnosti heliem a při přikládání tamponu smočeného v lihu, perchlorethylenu a acetonu k netěsnosti.

\item Ověřte, že přivedení helia nebo par lihu, perchlorethylenu a acetonu k netěsnosti (lehce pootevřený jehlový ventil) změní údaj tepelného vakuometru. Vysvětlete.

\item Ověřte funkci halogenového hledače netěsností přikládáním tamponu, navlhčeného perchlorethylenem k lehce otevřenému jehlovému ventilu. Vysvětlete.

\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.

\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.

\item Propojte heliový hledač netěsnosti a sestavu skleněného kříže (před spojením předčerpejte rotačkou !) a najděte netěsnosti na zmíněné sestavě.

\item Provedená měření popište v protokolu.
\end{enumerate}

\subsection{Pomůcky}
Vakuová aparatura, jednostupňová rotační olejová vývěva, vf vakuová zkoušečka, Piraniho manometr, halogenový hledač netěsností, heliový hledač netěsností.

\section{Postup měření}
\subsection{Vakuová zkoušečka}
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. 
Následně aceton, kdy se výboj mírně zmodral a zeslabil. A nakonec perchlorethylen, kdy výboj znatelně zmodral a zesílil.

\subsection{Piraniho měrka a halogenový hledač netěsností}

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.
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)

Perchlorethylen se ale celkem očekávaně zřetelně projevoval při měření halogenovým hledačem netěsností.

\subsection{Heliový hledač netěsností}

Po vyzkoušení předchozích hledacích metod jsme uzavřeli jehlový ventil na aparatuře a uvedli do provozu heliový hledač netěsností podle provozního postupu v přiložených deskách.

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.

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. 

\begin{displaymath} F_d = \frac{m v^2}{r} = q v B. \end{displaymath} 

Po vyjádření $v$ dostáváme.

\begin{displaymath} v = \frac{r q B}{m}. \end{displaymath}

Dosadíme do vztahu pro kinetickou energii a máme.

\begin{displaymath} E = \frac{(r q B)^2}{2 m}. \end{displaymath}

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.

\section{Závěr}
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.
Práce s heliovým hledačem je sice 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. 

\end{document}