Контроль молекулярного (органического) загрязнения внутренней поверхности и внутреннего оборудования термовакуумных камер методом инфракрасной спектроскопии
Нестеров С.Б., Жировов Е.В., Зверев А.М., Кобзев В.А., Богачёв В.А. , Михайлов Д. Н.
Ключевые слова: МОЛЕКУЛЯРНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, ВАКУУМНАЯ КАМЕРА
Аннотация
Мониторинг с помощью инфракрасной (ИК) спектроскопии проводится для проверки строгого соблюдения контроля загрязнения и чистоты космических летательных аппаратов и вспомогательного оборудования. К общим загрязняющим факторам относятся: летучие конденсирующиеся вещества (ЛКВ); продукты обратного потока из насосных вакуумных систем; человеческий фактор; остатки моющих средств; нефильтруемое загрязнение наружного воздуха; текучесть некоторых веществ (смазочные материалы).Качественный ИК анализ молекулярных загрязнений проводится путем определения функциональной группы или сопоставления ИК спектров поглощения неизвестных материалов с известными эталонными материалами. Благодаря этому можно получить информацию о молекулярной структуре загрязняющих веществ.
Количественный ИК анализ уровней загрязнения основывается на законе Бугера-Ламберта-Бера и требует калибровки. Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера, при прохождении излучения через раствор светопоглощающего вещества поток излучения ослабляется тем сильнее, чем больше энергии поглощают частицы данного вещества. Понижение интенсивности зависит от концентрации поглощающего вещества и длины пути, проходимого потоком.
Далее проводится отбор проб для анализа. Перед установкой зарегистрировать спектр очищенного, не подвергшегося воздействию, образца-свидетеля и сохранить его для использования в качестве исходного измерения. Образцы-свидетели помещаются на критических участках или возле них. В термовакуумной камерах установка образцов свидетелей осуществляется на специальных площадках, на внутренних поверхностях криоэкранов. Образец-свидетель должен находится под действием тех же условий, что и исследуемый участок (эти условия являются критическими, например, одинаковая температура и давление)
Для достоверной оценки влияния откачного вакуумного оборудования на количественные характеристики органического загрязнения вакуумирование термовакуумной камеры осуществляется штатным и резервным блоком вакуумирования (форвакуумным и высоковакуумным). Криоэкраны охлаждаются жидким азотом.
Все используемые в термовакуумной камере материалы должны отвечать требованиям чистоты в соответствии с контролем молекулярного загрязнения космической системы на образцах-свидетелях, чьё значение должно быть ниже 1∙10-7 г/см2 в течение 24 часов. Образцы-свидетели выдержаны в камере в течение 24 часов, демонтированы с учетом мер по обеспечению чистоты и проанализированы при помощи ИК-спектрометра. Калибровка выполнялась с охватом требуемого диапазона концентрации от 5х10-8 г/см2 до 5х10-6 г/см2. Проведенный анализ образцов-свидетелей, экспонированных в ТВК при давлении 1,25х10-5 Па (1,25х10-7 мбар) в течение 24 часов молекулярные загрязнения в диапазоне 5х10-8 г/см2 до 5х10-6 г/см2 не обнаружил.
Метод инфракрасной спектроскопии является наиболее простым, универсальным и быстрым методом, обеспечивающим высокое качество анализа чистоты вакуумных камер.
Control of molecular (organic) contamination of the inner surface and internal equipment of thermal vacuum chambers by infrared spectroscopy
Nesterov S.B., Zhirovov E.V., Zverev A.M., Kobzev V.A., V.A. Bogachyov, D.N. Mikhailov
Keywords: MOLECULAR CONTAMINATION, INFRARED SPECTROSCOPY, VACUUM CHAMBER
