Тип течи определяют по рабочему элементу и механизму переноса газа. Это важнее внешнего вида корпуса: две течи с одинаковым фланцем могут по-разному реагировать на температуру, загрязнение и изменение давления.
Сравнение конструкций
| Тип | Механизм | Главная особенность |
| Стеклянная или кварцевая проницаемая | Растворение и диффузия гелия в материале | Очень малые потоки, выраженная температурная зависимость |
| Капиллярная | Течение по физическому каналу | Режим зависит от диаметра, длины и давлений; чувствительна к загрязнению |
| Пористая или спечённая | Совокупность извилистых каналов | Робастная конструкция, но сложная геометрия требует калибровки |
| Элемент молекулярной проводимости | Молекулярное течение через известную проводимость | Применим только при выполнении условий молекулярного режима |
| Микро- или наноканальная | Поток через изготовленные микроканалы | Контролируемая геометрия не заменяет измерение действительного потока |
| Регулируемая без резервуара | Внешний газ, давление и ограничитель | Широкий диапазон, но больше параметров установки |
Резервуарная и безрезервуарная течь
Резервуарное исполнение автономно и удобно для регулярной проверки. Его поток может изменяться из-за расходования запаса газа и состояния выходного клапана. Безрезервуарное исполнение питается от внешнего источника: оно допускает настройку давления или состава газа, но требует контроля дополнительных величин.
Встроенное и внешнее исполнение
Встроенная течь проверяет внутренний тракт прибора и ускоряет автоматическую настройку. Внешняя подключается к тому месту, где начинается реальное измерение, поэтому лучше выявляет негерметичность соединения, неверное положение клапана и чрезмерное время отклика.
Как выбрать тип
- Определить вакуумный или щуповой метод.
- Выбрать поток внутри линейного диапазона течеискателя и близко к рабочему контрольному уровню.
- Уточнить газ, температуру и требуемое время стабилизации.
- Проверить фланец, наличие клапана и допустимость контакта с атмосферой.
- Согласовать документы и неопределённость.
Основа классификации: NIST Handbook 150-2H; патенты US7814773B2 и JP4185088B2 использованы только как описания конструкций, а не как подтверждение характеристик.
Что известно о современных рабочих элементах
| Рабочий элемент | Вывод из исследований и патентов | Ограничение |
| Наноотверстие в Si3N4 | Для отверстий около 200 нм расчётная и измеренная проводимости согласовались в пределах неопределённостей. | Требуются измерение геометрии и проверка режима течения. |
| Каналы около 280 нм | Измеренная проводимость оказалась на 45 % ниже расчётной. | Известная геометрия не заменяет калибровку. |
| Анодный оксид алюминия | Проводимость исследованных элементов управлялась открытой площадью пор около 70 нм. | Результат относится к изготовленным образцам и неконденсирующимся газам. |
| Спечённая металлическая пробка | Патенты предлагают компактный и механически прочный ограничитель потока. | Распределение пор сложное; действительный поток определяют экспериментально. |
| Графеновая мембрана | Патент CN112284634B раскрывает мембрану на медной фольге, соединённую с кварцем и коваром. | Патент не подтверждает метрологические характеристики серийного изделия. |
Почему расчёта геометрии недостаточно
Для длинного капилляра и короткого наноотверстия применяются разные модели. Переходный режим можно описывать интегрированной моделью на основе уравнения Кнудсена, но коэффициенты всё равно определяются по калибровочным данным. На результат влияют реальная форма входа, шероховатость, загрязнение, соединение подложек и газовыделение корпуса.
Источники: DOI 10.1016/j.measurement.2014.09.017; 10.1116/1.4960646; 10.1116/1.4985621; патенты EP1637861A1, US7814773B2, CN112284634B.
Инженерные выводы из исследований
Методы калибровки, конструкции рабочих элементов и ограничения, извлечённые из научных работ и патентных описаний.