Trabajo en un experimento que requiere conexiones eléctricas a un recipiente de vacío, que está sumergido en helio líquido (LHe). Para enviar las señales al recipiente, utilizamos una brida de paso. Actualmente estoy rediseñando esta brida, pero hay un punto importante del diseño existente que no entiendo.
El diseño existente de la brida de paso se muestra en el siguiente esquema. No se muestran los pasamuros (pasamuros de tipo soldable de un solo pasador fabricados por Ceramtec). Se instalan en los orificios resaltados en el DETALLE C. La brida separa la región de 1E-11 mbar de vacío extremadamente alto (XHV) del exterior, que está a presión ambiente.
Durante las etapas importantes del experimento, el recipiente de vacío se sumerge en LHe para enfriarlo a 4 K, lo que mejora el vacío a 1E-17 mbar y mejor. El ciclo térmico es muy exigente para los alimentadores. (Esta es una de las varias razones por las que las bridas de paso comerciales no funcionan para nuestros fines).
El problema es: ¿Este diseño crea fugas virtuales?
Por razones que podrían investigarse mejor en otra pregunta, estamos soldando (no soldando) los pasamuros en la brida. Cuando los pasamuros se insertan en los agujeros, se asientan bastante bien en el agujero de diámetro medio. Pero como la soldadura se aplica en el lado de la presión ambiental (marcado como "LHe" en el diagrama de abajo), me temo que estamos creando bolsas difíciles de bombear en la región "problemática" que encaja perfectamente.
En la primera brida que se fabricó, los pasamuros se instalaron soldándolos con plata en un horno de inducción al vacío a 800ºC. Esto destruyó algunos de los pasamuros, ya que no están preparados para 800°C. Los pasamuros destruidos (¡con fugas!) se sellaron con indio, pero al final los ciclos térmicos hicieron que las fugas volvieran a abrirse, y la brida tuvo que ser desechada. Sin embargo, durante los 1 ó 2 años que funcionó, tuvimos unas condiciones de vacío realmente buenas por debajo de 1E-17mbar.
La brida actual, que tiene el pasamuros soldado en blando (en condiciones atmosféricas estándar), no tiene fugas hacia el exterior. Pero a juzgar por la limitada vida útil de C $^{4+}$ iones, el mejor vacío que obtenemos es sólo 1E-15mbar - 1E-16mbar. Después de eliminar muchos otros posibles culpables, las fugas virtuales de la región "problemática" difícil de bombear son la explicación más probable.
La posible solución sería invertir la dirección de los agujeros en el diseño (el diámetro más pequeño en LHe, el más grande en el lado XHV) y aplicar la soldadura blanda en el lado XHV. Pero me he dado cuenta de que los experimentos similares utilizan el mismo diseño que nosotros, es decir, aplican la soldadura en el lado LHe. Las pocas personas con las que hablé de esto no recordaban por qué.
Para soldar, la regla general es soldar siempre en el lado del vacío. ¿Existe esta regla para la soldadura?
