Trong quá trình nghiệm thu Vacuum Chamber, nhiều người cho rằng chỉ cần hoàn thành gia công và hàn là có thể tiến hành Helium Leak Test để đánh giá độ kín.
Tuy nhiên, trên thực tế, chamber mới chế tạo thường không nên đưa vào hệ thống Auto Leak Test ngay. Nguyên nhân chính là hiện tượng Outgassing (thoát khí). Đây là hiện tượng các phân tử khí và hơi bị hấp phụ trên bề mặt hoặc giữ bên trong vật liệu trong quá trình gia công, hàn, xử lý nhiệt và tiếp xúc với môi trường sẽ dần được giải phóng khi chamber được hút chân không.
Outgassing là gì?
Outgassing là quá trình các phân tử khí hoặc hơi bị hấp phụ trên bề mặt vật liệu, hoặc bị giữ bên trong vật liệu, dần dần được giải phóng khi hệ thống được hút xuống áp suất thấp.
Đối với một Vacuum Chamber mới chế tạo, lượng khí thoát ra thường khá lớn. Nguyên nhân là do bề mặt kim loại đã trải qua nhiều công đoạn sản xuất và tiếp xúc với không khí trong thời gian dài.
Các công đoạn phổ biến bao gồm:
- Gia công cơ khí.
- Hàn TIG hoặc Electron Beam Welding.
- Đánh bóng cơ học hoặc điện hóa.
- Tẩy rửa bằng dung môi.
- Lắp ráp gioăng, van và các phụ kiện.
- Tiếp xúc với môi trường có độ ẩm cao.
Trong quá trình này, bề mặt chamber sẽ hấp phụ hơi nước (H₂O), oxy (O₂), nitơ (N₂), carbon dioxide (CO₂) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC). Khi bắt đầu hút chân không, các phân tử này sẽ dần được giải phóng vào bên trong chamber.
Vì sao Outgassing ảnh hưởng đến Auto Leak Test?
Helium Leak Test được thiết kế để phát hiện các mức rò rỉ cực nhỏ, có thể xuống tới 10⁻¹² Pa·m³/s.
Để đạt được độ nhạy này, áp suất nền trong chamber phải ổn định. Đồng thời, lượng khí phát sinh bên trong hệ thống cũng phải ở mức rất thấp.
Tuy nhiên, nếu chamber vẫn đang trong giai đoạn Outgassing mạnh, lượng khí thoát ra sẽ tạo thành một Gas Load đáng kể. Kết quả là, hệ thống chân không phải làm việc nhiều hơn và thời gian ổn định sẽ kéo dài.
Khi đó sẽ xuất hiện các hiện tượng:
- Bơm chân không phải liên tục hút lượng khí mới phát sinh.
- Áp suất nền giảm chậm.
- Background Signal của Leak Detector tăng.
- Signal-to-Noise Ratio giảm.
- Khó phân biệt giữa tín hiệu rò rỉ và khí thoát ra từ vật liệu.
Nói cách khác, Outgassing không phải là rò rỉ. Tuy nhiên, nó vẫn làm giảm độ chính xác của phép đo nếu không được kiểm soát.
Những nguồn gây Outgassing phổ biến
Đối với chamber mới chế tạo, Outgassing chủ yếu đến từ:
- Hơi nước hấp phụ trên bề mặt inox.
- Dầu cắt gọt và dầu bảo quản.
- Dung môi vệ sinh còn sót lại.
- Chất bôi trơn trong quá trình lắp ráp.
- Gioăng cao su (O-ring).
- Chất kết dính và lớp phủ.
- Vật liệu polymer.
- Khí hòa tan trong mối hàn hoặc vật liệu kim loại.
Trong thực tế, hơi nước (H₂O) thường chiếm tỷ lệ lớn nhất trong lượng khí thoát ra.
Điều gì xảy ra nếu Leak Test quá sớm?
Nếu thực hiện Helium Leak Test ngay sau khi chế tạo, chamber có thể gặp nhiều vấn đề.
Ví dụ, hệ thống sẽ mất nhiều thời gian hơn để đạt áp suất yêu cầu. Đồng thời, tín hiệu nền cũng trở nên kém ổn định. 
Một số ảnh hưởng phổ biến gồm:
- Thời gian Pump-down kéo dài.
- Khó đạt áp suất chân không yêu cầu.
- Background Signal dao động liên tục.
- Cycle Time tăng.
- Kết quả đo thiếu tính lặp lại.
- Nguy cơ đánh giá sai sản phẩm.
Đặc biệt, đối với các phép đo có độ nhạy rất cao, chỉ một lượng Outgassing nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả.
Làm thế nào để giảm Outgassing trước khi Leak Test?
Để giảm Outgassing, chamber thường được xử lý trước khi đưa vào hệ thống Auto Leak Test.
1. Vệ sinh bề mặt
Loại bỏ dầu mỡ, bụi bẩn và dung môi còn sót lại bằng quy trình làm sạch phù hợp.
2. Pump-down Conditioning
Hút chân không trong một khoảng thời gian nhất định. Nhờ đó, lượng khí hấp phụ trên bề mặt sẽ giảm xuống mức ổn định.
3. Vacuum Bake-out
Gia nhiệt chamber trong điều kiện chân không, thường từ 100–200°C tùy theo vật liệu.
Phương pháp này giúp tăng tốc quá trình giải hấp phụ hơi nước và khí. Vì vậy, đây là giải pháp rất hiệu quả đối với các hệ thống High Vacuum và Ultra High Vacuum.
4. Sử dụng vật liệu có Outgassing thấp
Ưu tiên inox chất lượng cao và bề mặt Electropolishing. Ngoài ra, nên hạn chế sử dụng vật liệu polymer trong vùng chân không.
Q&A – Outgassing trong Auto Leak Test
Q1. Chamber mới có nên Leak Test ngay không?
A: Không. Chamber cần được Conditioning trước để giảm Outgassing.
Q2. Outgassing có phải là rò rỉ không?
A: Không. Outgassing là khí thoát ra từ vật liệu, còn rò rỉ là khí xâm nhập từ bên ngoài.
Q3. Outgassing ảnh hưởng gì đến Auto Leak Test?
A: Nó làm tăng Pump-down Time, tăng Background Signal và giảm độ chính xác của phép đo.
Q4. Làm thế nào để giảm Outgassing?
A: Vệ sinh chamber, Pump-down Conditioning, Bake-out và sử dụng vật liệu có Outgassing thấp.
Q5. Khi nào nên Leak Test?
A: Khi chamber đạt trạng thái chân không ổn định và tốc độ Outgassing đã giảm xuống mức yêu cầu.
ULVAC – Đồng hành cùng giải pháp Auto Leak Test
ULVAC Vietnam cung cấp các giải pháp Auto Leak Test và hệ thống chân không cho nhiều ngành công nghiệp. Bên cạnh thiết bị, ULVAC còn hỗ trợ khách hàng tối ưu quy trình kiểm tra, giảm Cycle Time và nâng cao độ tin cậy của kết quả đo.
Kết luận
Một Vacuum Chamber mới chế tạo chưa đồng nghĩa với việc đã sẵn sàng cho Auto Leak Test.
Trước khi kiểm tra, chamber cần được Conditioning để giảm Outgassing và ổn định tải khí.
Nhờ đó, hệ thống sẽ:
- Rút ngắn thời gian Pump-down.
- Giảm Background Signal.
- Tăng độ ổn định của phép đo.
- Nâng cao độ nhạy phát hiện rò rỉ.
- Cải thiện độ lặp lại của kết quả.
Tóm lại, kiểm soát Outgassing là một bước quan trọng trước khi tiến hành Helium Leak Test. Điều này đặc biệt cần thiết đối với các ứng dụng yêu cầu độ kín cao như bán dẫn, pin xe điện, linh kiện ô tô và thiết bị chân không.
Liên hệ đội ngũ ULVAC VIETNAM ngay hôm nay để nhận được giải pháp tối ưu nhất cho hệ thống Auto leak test của nhà máy bạn!
