ASTM E1559-09 Standardowa metoda badania właściwości odgazowania zanieczyszczeń materiałów statków kosmicznych

Norma „ASTM E1559-09 Standardowa metoda badania właściwości odgazowujących zanieczyszczeń z materiałów statków kosmicznych” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badawczą obejmującą technikę generowania danych w celu scharakteryzowania kinetyki uwalniania produktów odgazowujących z materiałów. Technika ta pozwala określić zarówno całkowity strumień masy emitowany przez materiał po wystawieniu go na działanie próżni, jak i jego osadzanie na powierzchniach utrzymywanych w różnych, określonych temperaturach.

Niniejsza metoda testowa obejmuje aparaturę testową i powiązane procedury operacyjne służące do oceny całkowitego przepływu masy przez materiał wystawiony na działanie temperatur od 298 do 398 K. Ciśnienia na zewnątrz celi efuzyjnej próbki są mniejsze niż 7 x 10 Pa. Szybkości osadzania są mierzone podczas testów odgazowywania materiału. Załączono procedurę testową służącą do zbierania danych oraz metodę testową służącą do przetwarzania i prezentowania zebranych danych.

Tę metodę testową można stosować w celu generowania danych niezbędnych do wsparcia modeli matematycznych służących do przewidywania powstawania, migracji i akumulacji zanieczyszczeń cząsteczkowych. Można badać wszelkiego rodzaju materiały organiczne, polimerowe i nieorganiczne. Należą do nich wypełniacze polimerowe, pianki, elastomery, folie, taśmy, izolacje, rurki termokurczliwe, kleje, powłoki, tkaniny, nici mocujące i smary.

W tej normie zastosowano dwie metody badawcze. Metoda testowa A wykorzystuje standardowe temperatury próbki i kolektora. Metoda testowa B umożliwia elastyczne określanie przez użytkownika temperatur próbki i kolektora, materiału i geometrii testu oraz określanie przez użytkownika mikrowag kwarcowych.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Określenie „szlifowany kryształ” odnosi się do takiej orientacji kryształu kwarcu, która minimalizuje współczynnik temperaturowy (zmiana częstotliwości w zależności od temperatury) w szerokim zakresie temperatur.
• Mieszanina azeotropowa to roztwór, którego skład nie zmienia się podczas destylacji dwóch lub więcej cieczy.
• Zebrany lotny materiał kondensujący to ilość substancji gazowej usuniętej z próbki testowej, która skrapla się na kolektorze utrzymywanym w określonej stałej temperaturze przez określony czas i mierzona jest przed testem i poza komorą testową.
• Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) to technika, w której różnica między energią włożoną w substancję a energią materiału odniesienia jest mierzona jako funkcja temperatury, podczas gdy substancja i materiał odniesienia są poddawane kontrolowanemu programowi temperaturowemu.
• Komórka efuzyjna to pojemnik umieszczony w próżni, w którym można umieścić próbkę materiału i ogrzać ją do określonej temperatury.

Opisany w tej metodzie badawczej aparat testowy jest przeznaczony do pomiaru danych dotyczących szybkości odgazowywania, wykorzystywanych do opracowywania wyrażeń kinetycznych do wykorzystania w modelach przewidujących ewolucję zanieczyszczeń cząsteczkowych oraz migrację i depozycję tych zanieczyszczeń na powierzchniach statków kosmicznych. Metoda ta pozwala scharakteryzować materiały zawierające substancje lotne, które wydzielają gazy pod wpływem temperatury i próżni. Mikrowagi kwarcowe stosowane w tej metodzie pomiarowej zapewniają czułą technikę pomiaru bardzo małych ilości nagromadzonej masy. Oprócz dostarczania danych do wyrażeń kinetycznych, zredukowane dane mogą być również wykorzystane do porównywania zachowania się różnych materiałów podczas odgazowywania, w celu doboru materiałów.

W niniejszej normie zastosowano dwie metody badawcze:

• Metoda testowa A jest standardową procedurą wykorzystującą określone konfiguracje i temperatury.
• Metoda testowa B umożliwia wykorzystanie specyficznych dla danego statku kosmicznego temperatur, konfiguracji i powłok powierzchniowych kolektora QCM.

Pomiary wykonuje się umieszczając próbkę materiału w komorze efuzyjnej tak, aby strumień gazu wydostający się z otworu komory uderzał w trzy mikrowagi z kryształu kwarcu rozmieszczone w celu zobrazowania otworu. Czwarta mikrowaga kwarcowa jest opcjonalna. Komórka efuzyjna utrzymywana jest w stałej temperaturze w komorze wysokopróżniowej i posiada mały otwór skierowany w stronę mikrowag kwarcowych. Mikrowagi kwarcowe są sterowane w oparciu o wybrane temperatury. Całkowitą szybkość odgazowywania wyznacza się na podstawie szybkości zbierania cieczy na kriogenicznej mikrowadze kwarcowej. Po zakończeniu testu izotermicznego mikrowagi kwarcowe są podgrzewane w sposób kontrolowany w celu określenia charakterystyki parowania osadów.

Komórka efuzyjna jest ładowana do głównej komory testowej z komory blokującej próżniowo i umieszczana w ustalonej odległości i pod ustalonym kątem względem powierzchni mikrowagi z kryształu kwarcu. Temperaturę komory efuzyjnej kontroluje się w celu zapewnienia ciągłego i równomiernego ogrzewania próbki. Komora próżniowa to urządzenie, które zapewnia prawidłowe umieszczenie próbki testowej w wysokiej próżni głównej komory testowej. Użycie komory blokującej do załadunku i rozładunku próbek zapobiega utracie podciśnienia w komorze głównej i zmniejsza potrzebę usuwania podciśnienia przed każdym testem.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście usługi testowe świadczone są również przedsiębiorstwom zgodnie z normą „ASTM E1559-09 Standardowa metoda testowania właściwości odgazowujących skażenia materiałów statków kosmicznych”.