2.1.1.1. Lựa chọn vật liệu.
Với nhiệm vụ của luận văn này thì vỏ của đầu dò phải đạt đợc các điều kiện sau: - Phải dẫn điện tốt, vì vỏ của đầu dò đóng vai trò là cực katốt.
- Phải giữ đợc chân không và giữ đợc áp suất hỗn hợp khí khi nạp vào đầu dò, với đề tài này ta khảo sát ở áp suất khí tối đa là 2,5 atm (áp suất tuyệt đối).
- Trong quá trình hút, nạp khí áp suất trong đầu dò thay đổi từ 2.10-2 mmHg đến 2,5 atm. Vì vậy mà vỏ có khi phải chịu một lực nén của khí quyển lên bề mặt vỏ (quá trình hút chân không), ngợc lại khi nạp khí thì vỏ lại chịu một lực đẩy từ trong ra ngoài. Nh vậy vật liệu để làm vỏ đầu dò phải đáp ứng đợc yêu cầu trên.
- Mặt khác, vỏ đầu dò phải mỏng nhất có thể để các bức xạ ion hóa dễ dàng xuyên qua lớp vỏ vào vùng nhạy của đầu dò.
- Vỏ đầu dò phải có khả năng chịu va đập, chống mài mòn cơ học và hóa học, dễ gia công, giá thành rẻ.
Căn cứ vào những điều kiện trên em đã chọn vật liệu làm vỏ đầu dò là thép không gỉ, đây là loại vật liệu cứng, chịu đợc nhiệt độ cao (nhiệt độ nóng chẩy trên 10000C), không bị ôxy hóa trong không khí. Trên thị trờng có nhiều loại ống thép không gỉ với đờng kính khác nhau nên có thể dễ dàng lựa chọn.
Trong thiết kế cơ khí ta có công thức tính toán bề dầy vỏ thiết bị chịu áp lực nh sau [3]:
d = d0 + c (2-1) Trong đó: d - là bề dầy thực của vỏ trụ.
d0 - bề dầy tối thiểu của vỏ.
c - hệ số bổ xung bề dầy tính toán (là đại lợng cần chú ý khi thiết bị làm việc trong điều kiện có ăn mòn hóa học và mài mòn cơ học).
Trong quá trình thực nghiệm của đề tài này ta tiến hành đo trong điều kiện không có ăn mòn hóa học và mài mòn cơ học vì vậy ta có thể bỏ qua hệ số c.
0 . 2. . t h P D d d δ ε = = (2-2) Trong đó: P - áp suất trong đầu dò [N/mm2].
Dt : Đờng kính trong của vỏ trụ [mm].
εh : Hệ số bền mối hàn (với thép không gỉ thì nếu hàn giáp mối hai phía thì εh =1, nếu hàn một phía εh =0,9).
δ : ứng suất cho phép của vật liệu [N/mm2], là đại lợng để tính độ bền của thiết bị.
2.1.1.2. Lựa chọn kích thớc vỏ của đầu dò khí.
Trong chế tạo đầu dò khí em chọn vỏ đầu dò có đờng kính trong là Dt = 38 mm và độ dầy là d = 1mm. Nếu chọn d < 1mm thì trong quá trình hàn dễ bị thủng và bị bẹp khi va chạm, ngợc lại nếu d > 1mm thì ảnh hởng đến bức xạ tới. Nếu chọn d=1mm thì từ công thức (2-2) ta có áp suất tối đa mà vỏ đầu dò có thể chịu đợc là: 2. . .h t d P D δ ε = (2-3) Trong đó: δ =140 /N mm2.
εh =1, (hàn giáp hai phía). d = 1 mm.
Dt = 38 mm.
Vậy: p ≈7,368( /N mm2)= 75,1 atm.
Với kích thớc trên đầu dò có thể chịu đợc áp suất tối đa là 75,1 atm, trong khi đó đầu dò chỉ hoạt động với áp suất thử nghiệm cao nhất là 8 atm, nh vậy là rất an toàn khi sử dụng.