Câmaras e Componentes de Vácuo

Câmaras e Componentes de
Vácuo
Sirius – Câmaras e Componentes de
Vácuo
• Definição de “vácuo”
• Válvulas all-metal para ultra-alto vácuo (UAV)
• Câmaras de ultra-alto vácuo (UAV) para aceleradores e
elementos óticos
R. M. Seraphim –
Em nome do Grupo Vácuo/LNLS
2 July 2013
Definição de “vácuo”
Definição de vácuo de acordo com dicionário: Que não contém nada; oco,
despejado, vazio. (Dic. Aurélio)
Definição de vácuo de acordo com a tecnologia de vácuo: pressão inferior a
pressão atmosférica.
Níveis de pressão compreendidos pela Tecnologia de Vácuo (ISO 3529-1)
Níveis de
pressão (mbar)
Caminho livre
médio λ (cm)
N
(moléculas/m3)
Baixo vácuo
1013 – 1
< 10-2
3,24 x 1023
Fluxo viscoso
Médio vácuo
1 – 10-3
10-2 – 10
3,24 x 1019
Fluxo transição
10-3 – 10-7
10 - 105
3,24 x 1015
Fluxo molecular
< 10-7
> 105
3,24 x 1013
Fluxo molecular
Alto vácuo
Ultra-alto vácuo
Regime de
escoamento
Válvulas all-metal para ultra-alto vácuo
Principais requisitos:
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Compatíveis com 1E-11 mbar (ultra-alto vácuo)
Fabricada com materiais não-magnéticos ou μr < 1,01
Suportar temperatura máxima de 300 ⁰C c/ gradientes de aquec. e resfr. de 60 ⁰C/h
Suportar pressão máx. 2000 mbar
Estanqueidade para hélio inferior a 5E-10 mbar.l/s
Condutância para regime molecular superior a 50 l/s (eq. N2)
Manter estanqueidade após no mínimo 50 ciclos de abre e fecha (quando uso de selo substituível)
Taxa de desgaseificação inferior a 1E-11 mbar.l/(cm2.s)
Ex. válvula VAT –
vedação duro-duro
Ex. válvula MDC –
vedação mole-duro
Câmaras de UAV para aceleradores
e elementos óticos
Principais etapas para a fabricação de
câmaras de vácuo
Projeto
Fabricação
Teste final
Aplicação
Usinagem dos
componentes
Limpeza padrão
Escolha dos materiais e
dimensionamento
Inspeções/controle
de qualidade
Montagem
Tipos de bombeamento e
medidas de operação
Limpeza padrão
Pré-vácuo e teste
de vazamento
Processos de
fabricação
Soldagem
Condicionamento
Teste de vazamento
das soldas
Câmaras de UAV para aceleradores
e elementos óticos
Câmaras de dipolo
Caminho de vácuo c/ BPM
Estação de bombeamento
Câmara kicker - antiga
Câmaras de UAV para aceleradores
e elementos óticos
Câmaras para elementos óticos: espelhos
Durante montagem na linha de luz
Montada e em funcionamento na linha de luz
Durante montagem dos espelhos
Fabricada pela empresa FCA Brasil
Câmaras de UAV para aceleradores
e elementos óticos
Câmaras para elementos óticos: espelhos
Durante
montagem de 1
espelho
Pronta para ser instalada
na linha de luz
Montada na estufa para 1º. Processo
de condicionamento: 120°C@24h
Montada na linha de luz
Fabricada pela empresa FCA Brasil
Câmaras de UAV para aceleradores
e elementos óticos
Câmaras para elementos óticos: monocromadores
• Peso ~ 500 kg;
• ~ 800 parafusos
apertados.
Durante montagem na linha de luz
Durante tratamento de passivação superfície:
• Plasma He-5%O2
• T = 120 °C
Montada e em funcionamento na linha de luz
Fabricada pela empresa FCA Brasil
Considerações finais
A fabricação de câmaras e componentes de vácuo, apesar de possibilitar o
uso de tecnologia convencional de usinagem e caldeiraria, requer uma
série de cuidados para não comprometer o seu uso na faixa de pressão
desejada. Por isso, deve-se seguir estritamente as recomendações e
práticas compatíveis com a tecnologia de vácuo, pois um simples
descuido do tipo tocar com o dedo, sem proteção, uma superfície limpa,
acarretará em uma taxa de desgaseificação da ordem de
1E-5 mbar.l/s. cm2