Procédé de contrôle de l'étanchéité d'une boîte de montre
L'importance des mesures d'étanchéité des boîtes de montres et montres s'est imposée dès le moment où les boîtes ont été conçues pour résister à la pénétration d'agents extérieurs, tels que poussières, humidité et liquides en général. A l'origine, l'étan- chéité était prévue pour conserver le mouvement de la montre dans un état de propreté favorable à sa bonne marche. Par la suite, on développa les moyens d'étanchéité pour leur permettre de résister aux pressions et aux dépressions atmosphériques et sousmarines auxquelles la boîte risquait de plus en plus d'être soumise, tant dans son utilisation sportive et industrielle, que dans son emploi professionnel.
Les mesures d'étanchéité des boîtes ont ainsi pris une importance prédominante pour le contrôle qualitatif de la production et le classement de valeur résultant de chaque qualité. Ces mesures doivent permettre de comparer des techniques de fabrication différentes et améliorer les moyens d'étanchéité utilisés.
On connaît jusqu'ici quatre méthodes de contrôle de l'étanchéité de boîtes :
Dans la première méthode connue, la boîte est plongée pour un certain temps dans de 1'eau en surpression, les fuites d'eau dans la boîte étant cons tatées visuellement. Ce test ne peut donner que des résultats qualitatifs et présente l'inconvénient de nécessiter l'ouverture et le nettoyage des boites imparfaitement étanches. Dans la deuxième méthode connue, les boîtes sont posées sur un coussin chauffant porté à une température de 40 à 50 C. On examine visuellement la buée formée sous le verre organique après un certain temps. Egalement de nature quali- tative, ce test présente les mêmes inconvénients que celui de la mise de la boîte en surpression dans l'eau.
Dans la troisième méthode connue, on introduit la boîte dans un récipient rempli d'eau, dont on abaisse progressivement la pression de 400 mm Hg.
L'émission localisée de bulles d'air ne révèle que des s imperfections d'étanchéité. Ce test, également de nature qualitative, révèle seulement le degré d'étan- chéité dans le sens intérieur-extérieur.
Enfin, dans la quatrième méthode connue, l'étan chéi, té est, comme dans la méthode de mise en dépression dans 1'eau, estimée de manière indirecte.
La boîte est introduite dans une enceinte étanche e dont l'air est aspiré par une pompe jusqu'à un vide déterminé. Après un certain temps, on mesure la pression de l'enceinte, dont la valeur est influencée par les fuites d'air provenant du boîtier. Cette méthode est peu sûre, en raison du fait que l'air enfermé dans le boîtier peut aussi s'échapper lors du pompage. Il en résulte qu'une très mauvaise boîte peut donner les mêmes résultats de mesures qu'une boîte étanche. Comme la troisième méthode mentionnée, cette méthode qui, cependant, est de nature quantitative, ne permet de mesurer l'étanchéité que dans le sens intérieur-extérieur alors qu'en fait c'est l'étan chéité dans le sens extériour-interieur qui est déterminant.
On a déjà proposé un procédé, de préférence continu, pour la détection des entrées d'air dans les appareillages sous vide, notamment les fours électriques sous vide, selon lesquels on mot en communication l'enceinte placée sous vide avec tout appareil, par exemple un appareil d'émission ou d'absorption de radiations électromagnétiques et règle ledit appareil sur les caractéristiques de l'argon et détecte les entrées d'air par évaluation d'une teneur en argon.
Un tel procédé qui a pour but la défection d'entrée d'air dans les enceintes placées'sous vide met essentielJement à profit la teneur relativement éle- vée de l'air en argon (0,9 /o). I1 prévoit en particulier l'utilisation, comme appareil détecteur, d'un spectromètre de masse qui est relié à l'enceinte par une série de sondes disposées en plusieurs points de celle-ci.
La mise en oeuvre de ce procédé, décrite de façon très sommaire est adaptée de façon spécifique à la détection de l'argon.
En outre, l'appareillage est conçu pour réagir à une quantité d'argon introduit dans 1'enceinte dépassant une valeur de seuil. La mise en oeuvre du procédé suppose une enceinte de dimension minimale.
On a, par ailleurs, proposé certains perfection nements aux détecteurs de fuites qui comprennent un spectromètre de masse constitué par une cellule engendrant un faisceau ionique venant frapper une cible associée, ces détecteurs étant utilisés pour le contrôle d'un corps plongé dans de l'hélium sous pression puis placé dans une enceinte sous vide.
L'hélium s'étant ini-tialement infiltré, ressue : > et sa présence est détectée.
La réalisation de ces détecteurs est relativement complexe. L'existence de diaphragmes permet d'ef- fectuer le filtrage du faisceau ionique et de ne permettre l'accès à la cible qu'aux ions d'hélium seulement.
On a, enfin, proposé un procédé pour contre- ler l'étanchéité d'une pièce close selon lequel l'on plonge ladite pièce à contrôler dans un gaz radioactif, en surpression, on retire cette pièce, nettoie sa surface extérieure puis détermine la radio-activité due à une fuite éventuelle.
Toutefois, un contrôle quantitatif industriel doit répondre à plusieurs exigences. D'une part, le test doit être assez simple, rapide et sensible et ne pas exiger l'ouverture de la boîte avant ou après l'opération et, d'autre part, les conditions physiques lors du test doivent être bien fixées, facilement contrôlables et doivent reproduire aussi fidèlement que possible les conditions réelles. Aucune de ces méthodes connues mentionnées ci-dessus ne permet de satisfaire à toutes ces exigences. Des recherches approfondies ont été conséquemment effectuées pour résoudre le problème du contrôle et de la classification des boîtes de montres au point de vue de leur étanchéité.
Ces recher- ches ont permis d'aboutir au développement de méthodes nouvelles et dont les résultats favorables laissent entrevoir une application industrielle à très grande échelle.
La présente invention qui met en oeuvre des moyens notablement différents de ceux décrits au préambule a précisément pour objet un procédé de contrôle de l'étanchéité d'une boîte de montre selon lequel on soumet la boîte à la pression d'au moins un gaz inerte.
Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on détermine, ensuite, la quantité d'au moins une partie de ce gaz au moyen d'un émetteur de rayons X qui agit sur les atomes de ce gaz et d'un récepteur du rayonnement résultant de l'action des rayons X sur lesdits atomes, de telle manière qu'à chaque degré de passage du gaz au travers des moyens d'étan- chéité de la boîte, corresponde une valeur mesurée bien définie de la quantité de gaz qui a traversé lesdits moyens d'étamchéité.
Le dessin annexé représente schématiquement, à titre d'exemple, deux formes d'exécution et une variante d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 en montre la première forme d'exé- cution.
La fig. 2 en montre la seconde forme d'exé- cution.
La fig. 3 est une variante de la forme d'exécution représentée en fig. 2.
Les fig. la, 2a et 3a représentent pour ces dif férentes formes d'exécution, la variante de l'inten- sité du rayonnement détecté en fonction de la proportion massique du Krypton.
D'une façon générale, trois modes d'application sont d'ores et déjà prévus dans le cadre du procédé.
Dans le premier mode d'application, on met la boîte en surpression contrôlée dans une atmosphère gazeuse pendant un temps déterminé, on nettoie éventuellement la surface de la boîte, on introduit celle-ci dans une enceinte de mesure, on excite le gaz introduit dans la boîte au moyen d'un tube à rayons X et on mesure les radiations de fluorescence du gaz au moyen d'un tube compteur, de manière à déterminer la quantité de gaz introduite dans la boîte.
Dans le deuxième mode d'application, on introduit la boîte dans une enceinte étanche, on met cette enceinte en surpression quasi instantanée, et on mesure l'intensité de rayons X traversant cette enceinte, de manière à déterminer la quantité de gaz introduite dans la boîte par la mesure de la diminution de la quantité de gaz initialement contenue dans l'enceinte.
Enfin, dans le troisième mode d'application, on met la boîte en surpression contrôlée dans une atmosphère gazeuse pendant un temps déterminé, on introduit la boîte dans une enceinte sous vide, et on mesure l'intensité des rayons X traversant cette enceinte, de manière à déterminer la quantité de gaz s'échappant de la boîte dans l'enceinte.
Dans tous ces modes d'application, les conditions suivantes sont respectées : 1. L'agent de mesure est un gaz. En effet, l'étan-
chiite est d'un intérêt pratique plus grand par
rapport à un gaz que par rapport à un liquide,
car si la montre est étanche vis-à-vis d'un gaz,
elle l'est vis-à-vis d'un liquide, alors que la réci
proque n'est pas vraie a priori.
2. Le gaz est incolore et inerte afin de ne pas exiger
l'ouverture de ta boîte après le test.
3. L'introduction du gaz dans la boite est faite par
une surpression aussi faible que possible, afin de
n'influencer que dans une faible mesure l'étan
chiite de la boîte.
4. La mesure de la qualité de gaz introduite, res
pectivement extraite de la boîte, est faite sans
nécessiter l'ouverture de la boîte.
En se référant à la fig. 1, on voit la forme d'exé- cution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du premier mode d'application.
Un faisceau de rayons X, dit rayonnement primaire, provenant d'un tube cathodique 1, est dirigé sur la boîte 2, préalablement mise en surpression dans un gaz inerte, par exemple du Krypton.
Le faisceau de rayons X excite le gaz contenu dans la boîte et donne ainsi naissance à un rayonnement secondaire, dit de fluorescence.
Le rayonnement de fluorescence émanant du boîtier 2 est d'abord diffracté par un cristal analy- seur 3, puis mesuré par un tube compteur 4. On obtient ainsi une mesure de la quantité de gaz introduite dans le boîtier. Seul un gaz traceur lourd permet d'éviter une trop grande absorption par le verre organique de la boite et d'obtenir un bon rendement de fluorescence. Dans le cas d'utilisation de Krypton, le tube générateur de rayons X a de préférence une anticathode de Molybdène. Le tube compteur est précédé d'un collimateur 5.
Il convient ici d'illustrer par un calcul numéri- que le rapport d'intensités entre un rayonnement primaire monochromatique correspondant à la raie K du Molybdène, et le rayonnement de fluorescence produit par excitation du Krypton contenu dans la boîte.
Considérons une boite de dimensions moyennes (3 en3 de volume et 7 cm2 de surface), fermée avec un verre organique de 1 mm d'épaisseur. Supposons que la boîte vide soit soumise, avant la mesure à une surpression de 1 atm. pendant 10 minutes dans une enceinte contenant du Krypton.
L'intensité de rayonnement de fluorescence est donnée par la relation :
EMI3.1
dans laquelle
If. Kr. = intensité des radiations de fluorescence
du Krypton ! = intensité de rayonnement primaire de
longueur d'onde correspondant à la raie
Ka du Molybdène
K = rendement de fluorescence de la raie
Ka du Krypton excité par un rayonne
ment Ka du Molybdène b = épaisseur du verre organique a = angle d'incidence du rayonnement pri
maire up. Mo. = coefficient linéaire d'absorption du
verre organique pour la longueur
d'onde de la raie Ka du Molybdène Ftp. Kr.
= coefficient linéaire d'absorption du
verre organique pour la longueur d'onde
de la raie Ka du Krypton (Á/?)Kr.Mo = coefficient d'absorption massique du
Krypton pour la longueur d'onde de
la raie Ka du Molybdène Qnr = quantité du Krypton dans le boitier
Su = surface moyenne du boîtier
p. Mo. = 0,3 cm-1
Rp. Kr. = 1, 25 cm-1
On a par ailleurs
K = 0,7
(Á/?)Kr.Mo = 88 cm2/g
sin a = 0,706
b = 0,1cm
SB = 7 cm2
Introduisons ces valeurs dans la relation précédente : If.
Kr = 0, 563 (1e1798 QKr)
Exprimons maintenant la relation I@.Kr. et I@ en éva- luant l'ordre de grandeur de QKr pour deux cas extrêmes, correspondant respectivement à une montre de haute étanchéité et à une montre de mauvaise qualité.
Nous supposerons, pour la montre de très bonne qualité, que la quantité de gaz entrée est égale à la quantité de la vapeur d'eau introduite par diffusion pour un temps et une différence de pres
EMI3.2
<tb> sion <SEP> égaux. <SEP> Op-43 <SEP> mm <SEP> Hg
<tb> <SEP> <SEP> AP=43mmHg
<tb> <SEP> Q <SEP> = <SEP> 1,7. <SEP> 10-5 <SEP> g <SEP>
<tb> <SEP> ! <SEP> A <SEP> =10mn
<tb>
On en déduit par proportionnalité
EMI3.3
Q Kr. min. = 30,10-5 g
-5,34 10-3 If.Kr.min. = 0,563 (1-e)I?
If Kr. min. = 2, 94-10¯3Io
Nous supposons maintenant le cas d'une montre franchement mauvaise qui soit complètement remplie de gaz après 10 minutes de surpression. Un calcul simple montre d'ailleurs que cette hypothèse correspond à une montre dont on aurait enlevé le remontoir.
Pour de telles conditions :
QKr. ma.. = 11, 25. 10-3 g
If. Kr..=0,563(1-)1,
If Kr. max. = 1, 02. 10-1.
Finalement, pour une intensité primaire de 106 COUpS/ mn, les intensités de fluorescence seront dans ces deux cas extrêmes :
f. Er. min. 2. 940 c/mn It3ir ma. x = 102. 000c/mn
On voit donc que tous les cas intermédiaires devraient pouvoir être définis avec suffisamment de précision entre de telles. limites.
Des essais effectués au moyen d'un récipient d'essais reproduisant les caractéristiques principales d'une boîte de montre, à savoir l'enveloppe étanche et le verre organique, permettent de définir la courbe d'intensités 1 des radiations de fluorescence en fonction de la proportion massique du Krypton contenu dans le récipient. Sur la fig. la, la courbe est représentée pour une fonction du :
I=B.-..-.-+
i-y où A est la masse d'air dans le récipient, et B, ss, a et X sont des constantes obtenues par calculs et
K la masse de Krypton dans le récipient on a :
K
K+A qui est la proportion massique du Krypton.
On voit que le dispositif décrit permet de mesurer de manière satisfaisante il'étanchéité de boîtes de montres ou montres selon le premier mode d'ap plication du procédé. On peut, à la rigueur, prévoir une correction de la mesure pour de fortes variations de l'épaisseur du verre organique.
En se référant à la fig. 2, on voit la forme d'exé- cution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du second mode d'application du procédé décrit. 6 désigne un générateur de rayons X, 7 un tube compteur à scintillations. La boîte de montre 8 est logée dans une enceinte étanche 9 communiquant par une ouvertu, re 10 avec une enceinte de mesures 11.12 est une ouverture pour l'entrée du gaz, 13 et 14 sont des fenêtres. 15 indique des conduites de refroidissement du générateur 6 et du compteur 7. Le boîtier 8 est placé dans 1'enceinte 9 et celle-ci avec l'enceinte 11, mise en surpression presque instantanée. On mesure l'intensité du rayonnement X traversant 1'enceinte 11.
L'intensité de rayonnement mesurée à la sortie de l'enceinte est proportionnelle à la densité selon la loi :
- (. Y
I = IOe 8
Avec
I = intensité de sortie
Io = intensité incidente
= coefficient d'absorption massique
Y = parcours du rayonnement dans 1'enceinte
densité du gaz contenu dans l'enceinte.
Si le détecteur est équipé d'un dispositif permettant de faire un enregistrement en fonction du temps, il fournira le diagramme de la fig. 2a sux lequel tao indique le seuil de mise en surpression et où la courbe ascendante vers la droite correspond aux fuites vers la montre.
Cette méthode donne des résultats intéressants et sa réalisation est relativement simple. Il es, t néces- saire, cependant, de tenir compte des variations de volume de la boîte introduite.
Dans la variante de ce dispositif, représentée en fig. 3, l'enceinte elle-même est utilisée comme tube compteur. Il suffit pour cela de prévoir une électrode portée à une différence de potentiel suffisante par rapport aux parois de l'enceinte pour qu'une véri- table chambre d'ionisation soit ainsi réalisée. 16 désigne le générateur à rayons X, 17 un amplificateur conduisant à un enregistreur, 18 est 1'enceinte étanche de la boîte 19 communiquant par l'ouverture 20 avec l'enceinte de mesure 21.22 est une fenêtre et 23 l'électrode centrale. Une telle chambre d'ionisation remplie avec un gaz noble comme le Krypton possède un très bon rendement quantique pour un rayonnement de longueur d'onde correspondant à la raie K du Molybdène.
Le premier problème posé par la construction de l'enceinte est le choix des dimensions optimales, en fonction de l'intensité primaire du faisceau des rayons X. Des calculs détaillés, qui ne sont pas mentionnés ici par souci de simplification, montrent t que l'accroissement I
I de l'intensitÚ est proportionnel Ó la longueur de la chambre, que le volume inutilisé de l'enceinte 9, de la fig. 2, doit être aussi faible que possible, que le rayon de l'enceinte 11, de la fig. 2 doit également être réduit à sa plus petite valeur possible, imposée par l'ouverture de la fenêtre 14 et par la focalisation du faisceau.
La longueur optimale de la chambre est déterminée en tenant compte de l'augmentation de la sensibilité de la mesure
I 1 avec la longueur de la chambre et de l'augmentation parallèle de la fluctuation statistique de comptage.
On a représenté sur le graphique représenté à la fig. 3a, la courbe de l'intensité détectée en fonction du temps, pour du Krypton à une pression initiale de 2 kg/cm2, une langueur d'enceinte de 6,6 cm et un diamètre d'enceinte de 1 cm. Dans ce graphique,
A représente 1'enceinte vide, B la mise en surpression, C la courbe correspondant à une boîte étanche de bonne qualité et D celle relative à une boîte étanche de mauvaise qualité.
Un dispositif du troisième mode d'application du procédé n'a pas été représenté. Les indications don- nées jusqu'à présent devraient cependant suffire à sa compréhension. Il convient d'ailleurs de préciser que cette méthode présente l'inconvénient de chiffrer l'étanchéité dans les deux sens : extérieur-intérieur.
Il faudrait en outre déterminer jusqu'à quelle limite les fuites de la boîte perturbent les mesures au moment de la création du vide.
D'une façon générale, le procédé décrit peut être envisagé pour des utilisations industrielles, les mesures pouvant par exemple être effectuées automatiquement et comparées à des valeurs de référence permettant le triage des boîtes répondant à des tolérances données de celles qui n'y satisfont pas, respectivement l'enregistrement du degré d'étanchéité correspondantà un certificat de type donné. A cet égard, le procédé décrit permet des contrôles scien tifiques, promotionnels et de hautes exigences.
Des variantes non mentionnées peuvent être utilisées. Par exemple, d'autres gaz nobles que le
Krypton pourraient notamment être utilisés, par exemple le Xénon.
Un tel procédé s'applique aussi bien à la mesure de l'étanchéité d'une boîte vide qu'à celle d'une boîte contenant un mouvement.
Method of checking the water resistance of a watch case
The importance of waterproofing measures for watch and watch cases was essential when the cases were designed to resist the penetration of external agents, such as dust, humidity and liquids in general. Originally, water resistance was designed to keep the movement of the watch in a state of cleanliness favorable to its smooth running. Subsequently, we developed the sealing means to allow them to withstand atmospheric and underwater pressures and depressions to which the box was increasingly likely to be subjected, both in its sporting and industrial use, as in its professional use. .
The sealing measures of the cans thus took on a predominant importance for the quality control of the production and the classification of value resulting from each quality. These measurements should make it possible to compare different manufacturing techniques and improve the sealing means used.
So far, four methods of checking the tightness of boxes are known:
In the first known method, the box is immersed for a certain time in water at overpressure, the water leaks in the box being visually noted. This test can only give qualitative results and has the drawback of requiring the opening and cleaning of the imperfectly sealed boxes. In the second known method, the boxes are placed on a heating pad brought to a temperature of 40 to 50 C. The mist formed under the organic glass is examined visually after a certain time. Also of a qualitative nature, this test has the same drawbacks as that of placing the box under overpressure in water.
In the third known method, the box is introduced into a container filled with water, the pressure of which is gradually lowered by 400 mm Hg.
The localized emission of air bubbles reveals only sealing imperfections. This test, also of a qualitative nature, reveals only the degree of tightness in the interior-exterior sense.
Finally, in the fourth known method, the etan chéi, té is, as in the method of depressurizing in 1'eau, estimated indirectly.
The box is introduced into a sealed enclosure from which the air is sucked in by a pump up to a determined vacuum. After a certain time, the pressure in the enclosure is measured, the value of which is influenced by air leaks from the housing. This method is insecure, due to the fact that the air trapped in the housing can also escape during pumping. As a result, a very bad box can give the same measurement results as a sealed box. Like the third method mentioned, this method which, however, is quantitative in nature, only allows to measure the tightness in the interior-exterior direction when in fact it is the tightness in the exterior-interior direction which is decisive.
A method has already been proposed, preferably continuous, for the detection of air inlets in vacuum equipment, in particular electric vacuum ovens, according to which the chamber placed under vacuum is communicated with any device, for example. an apparatus for emitting or absorbing electromagnetic radiations and adjusts said apparatus to the characteristics of argon and detects air entries by evaluating an argon content.
Such a process, which aims to defect the air inlet into the vacuum chambers, essentially takes advantage of the relatively high argon content of the air (0.9 / o). It provides in particular for the use, as a detector apparatus, of a mass spectrometer which is connected to the enclosure by a series of probes arranged at several points thereof.
The implementation of this method, described very briefly, is specifically adapted to the detection of argon.
In addition, the apparatus is designed to react to a quantity of argon introduced into the enclosure exceeding a threshold value. The implementation of the method assumes an enclosure of minimum size.
We have, moreover, proposed certain improvements to leak detectors which include a mass spectrometer consisting of a cell generating an ion beam striking an associated target, these detectors being used for the control of a body immersed in water. helium under pressure and then placed in a vacuum chamber.
The helium having initially infiltrated, re-exits:> and its presence is detected.
The realization of these detectors is relatively complex. The existence of diaphragms makes it possible to filter the ion beam and to allow access to the target only for helium ions.
Finally, a method has been proposed for countering the tightness of a closed part, according to which said part to be tested is immersed in a radioactive gas, at overpressure, this part is removed, its external surface is cleaned and then the temperature is determined. radioactivity due to a possible leak.
However, industrial quantitative control must meet several requirements. On the one hand, the test should be quite simple, fast and sensitive and not require opening the box before or after the operation and, on the other hand, the physical conditions during the test should be well fixed, easily controllable and must reproduce real conditions as closely as possible. None of these known methods mentioned above makes it possible to satisfy all these requirements. Extensive research has therefore been carried out to resolve the problem of controlling and classifying watch cases from the point of view of their water resistance.
This research has led to the development of new methods, the favorable results of which point to a very large-scale industrial application.
The present invention, which uses means which are significantly different from those described in the preamble, specifically relates to a method for checking the tightness of a watch case according to which the case is subjected to the pressure of at least one inert gas. .
This process is characterized by the fact that the quantity of at least part of this gas is then determined by means of an X-ray emitter which acts on the atoms of this gas and of a radiation receiver. resulting from the action of X-rays on said atoms, in such a way that for each degree of passage of the gas through the sealing means of the box, there corresponds a well-defined measured value of the quantity of gas which has passed through said tinning means.
The appended drawing shows schematically, by way of example, two embodiments and a variant of a device for implementing the method according to the invention.
Fig. 1 shows the first embodiment thereof.
Fig. 2 shows the second embodiment thereof.
Fig. 3 is a variant of the embodiment shown in FIG. 2.
Figs. 1a, 2a and 3a represent, for these different embodiments, the variant of the intensity of the radiation detected as a function of the mass proportion of the Krypton.
In general, three modes of application are already provided within the framework of the process.
In the first mode of application, the box is placed under controlled overpressure in a gaseous atmosphere for a determined time, the surface of the box is optionally cleaned, the latter is introduced into a measurement chamber, the gas introduced into the box is excited. the box by means of an X-ray tube and the fluorescence radiations of the gas are measured by means of a counter tube, so as to determine the quantity of gas introduced into the box.
In the second mode of application, the box is introduced into a sealed enclosure, this enclosure is placed in almost instantaneous overpressure, and the intensity of X-rays passing through this enclosure is measured, so as to determine the quantity of gas introduced into the enclosure. box by measuring the decrease in the quantity of gas initially contained in the enclosure.
Finally, in the third mode of application, the box is placed under controlled overpressure in a gaseous atmosphere for a determined time, the box is introduced into a vacuum chamber, and the intensity of the X-rays passing through this chamber is measured, from so as to determine the quantity of gas escaping from the box into the enclosure.
In all these modes of application, the following conditions are met: 1. The measuring agent is a gas. Indeed, the stan-
Shiite is of greater practical interest by
compared to a gas than compared to a liquid,
because if the watch is gas-tight,
it is so vis-à-vis a liquid, while the reci
proque is not true a priori.
2. The gas is colorless and inert so it does not require
opening your box after the test.
3. The introduction of gas into the box is made by
excess pressure as low as possible, in order to
influence the etan only to a small extent
Shiite out of the box.
4. The measurement of the quality of gas introduced, res
pectively taken out of the box, is made without
require opening the box.
Referring to fig. 1 shows the embodiment of a device for implementing the first mode of application.
An X-ray beam, called primary radiation, coming from a cathode ray tube 1, is directed onto the box 2, previously placed under overpressure in an inert gas, for example Krypton.
The X-ray beam excites the gas contained in the box and thus gives rise to secondary radiation, known as fluorescence.
The fluorescence radiation emanating from the housing 2 is first diffracted by an analyzer crystal 3, then measured by a counter tube 4. A measurement of the quantity of gas introduced into the housing is thus obtained. Only a heavy tracer gas makes it possible to avoid excessive absorption by the organic glass of the dish and to obtain a good fluorescence yield. In the case of using Krypton, the X-ray generator tube preferably has a Molybdenum anticathode. The counter tube is preceded by a collimator 5.
It is appropriate here to illustrate by a numerical calculation the ratio of intensities between a monochromatic primary radiation corresponding to the K line of molybdenum, and the fluorescence radiation produced by excitation of the Krypton contained in the box.
Consider a box of medium dimensions (3 in3 volume and 7 cm2 in surface), closed with organic glass 1 mm thick. Suppose that the empty box is subjected, before the measurement, to an overpressure of 1 atm. for 10 minutes in an enclosure containing Krypton.
The intensity of fluorescence radiation is given by the relation:
EMI3.1
in which
If. Kr. = Intensity of fluorescence radiation
of Krypton! = primary radiation intensity of
wavelength corresponding to the line
Ka of Molybdenum
K = fluorescence yield of the line
Ka of Krypton excited by a ray
ment Ka of Molybdenum b = thickness of organic glass a = angle of incidence of radiation pri
mayor up. Mo. = linear absorption coefficient of
organic glass for length
wave of the Ka-line of Molybdenum Ftp. Kr.
= linear absorption coefficient of
organic glass for wavelength
of the Ka line of Krypton (Á /?) Kr.Mo = mass absorption coefficient of
Krypton for the wavelength of
the Ka line of Molybdenum Qnr = quantity of Krypton in the case
Su = average surface of the housing
p. Mo. = 0.3 cm-1
Rp. Kr. = 1.25 cm-1
We also have
K = 0.7
(Á /?) Kr.Mo = 88 cm2 / g
sin a = 0.706
b = 0.1cm
SB = 7 cm2
Let's introduce these values in the previous relation: If.
Kr = 0.563 (1e1798 QKr)
Let us now express the relation I @ .Kr. and I @ by evaluating the order of magnitude of QKr for two extreme cases, corresponding respectively to a high water resistance watch and to a poor quality watch.
We will assume, for the watch of very good quality, that the quantity of gas entered is equal to the quantity of water vapor introduced by diffusion for a time and a difference in pressure.
EMI3.2
<tb> sion <SEP> equal. <SEP> Op-43 <SEP> mm <SEP> Hg
<tb> <SEP> <SEP> AP = 43mmHg
<tb> <SEP> Q <SEP> = <SEP> 1.7. <SEP> 10-5 <SEP> g <SEP>
<tb> <SEP>! <SEP> A <SEP> = 10mn
<tb>
We deduce by proportionality
EMI3.3
Q Kr. Min. = 30.10-5 g
-5.34 10 -3 If.Kr.min. = 0.563 (1-e) I?
If Kr. Min. = 2.94-10¯3Io
We now assume the case of a frankly bad watch that is completely gas-filled after 10 minutes of overpressure. A simple calculation also shows that this hypothesis corresponds to a watch from which the winder has been removed.
For such conditions:
QKr. ma .. = 11, 25. 10-3 g
If. Kr .. = 0.563 (1-) 1,
If Kr. Max. = 1.02.10-1.
Finally, for a primary intensity of 106 COUpS / min, the fluorescence intensities will be in these two extreme cases:
f. Er. min. 2. 940 c / mn It3ir ma. x = 102. 000c / min
It is therefore seen that all the intermediate cases should be able to be defined with sufficient precision between such. limits.
Tests carried out using a test container reproducing the main characteristics of a watch case, namely the waterproof casing and the organic glass, make it possible to define the intensity curve 1 of the fluorescence radiations as a function of the mass proportion of Krypton contained in the container. In fig. la, the curve is represented for a function of:
I = B.-..-.- +
i-y where A is the mass of air in the container, and B, ss, a and X are constants obtained by calculations and
K the mass of Krypton in the container we have:
K
K + A which is the mass proportion of Krypton.
It can be seen that the device described makes it possible to satisfactorily measure the tightness of watch cases or watches according to the first mode of application of the method. At a pinch, a correction of the measurement can be provided for strong variations in the thickness of the organic glass.
Referring to fig. 2 shows the embodiment of a device for implementing the second mode of application of the method described. 6 designates an X-ray generator, 7 a scintillation counter tube. The watch case 8 is housed in a sealed enclosure 9 communicating through an opening, re 10 with a measurement enclosure 11.12 is an opening for the entry of gas, 13 and 14 are windows. 15 indicates the cooling pipes of the generator 6 and of the meter 7. The box 8 is placed in the enclosure 9 and the latter together with the enclosure 11, brought to almost instantaneous overpressure. The intensity of the X-radiation passing through the enclosure 11 is measured.
The intensity of radiation measured at the exit of the enclosure is proportional to the density according to the law:
- (. Y
I = IOe 8
With
I = output current
Io = incident intensity
= mass absorption coefficient
Y = path of radiation in the enclosure
density of the gas contained in the enclosure.
If the detector is equipped with a device making it possible to make a recording as a function of time, it will provide the diagram of fig. 2a where tao indicates the overpressure threshold and where the rising curve to the right corresponds to the leaks towards the watch.
This method gives interesting results and its implementation is relatively simple. It is, however, necessary to take into account the variations in volume of the introduced box.
In the variant of this device, shown in FIG. 3, the enclosure itself is used as a counter tube. It suffices for this to provide an electrode brought to a sufficient potential difference with respect to the walls of the enclosure so that a true ionization chamber is thus produced. 16 designates the X-ray generator, 17 an amplifier leading to a recorder, 18 is the sealed enclosure of the box 19 communicating through the opening 20 with the measurement enclosure 21. 22 is a window and 23 the central electrode. Such an ionization chamber filled with a noble gas such as Krypton has a very good quantum efficiency for radiation of wavelength corresponding to the K line of molybdenum.
The first problem posed by the construction of the enclosure is the choice of the optimum dimensions, depending on the primary intensity of the x-ray beam. Detailed calculations, which are not mentioned here for the sake of simplification, show that the 'increase I
I of the intensity is proportional to the length of the chamber, than the unused volume of the chamber 9, of fig. 2, must be as small as possible, that the radius of the enclosure 11, of FIG. 2 must also be reduced to its smallest possible value, imposed by the opening of the window 14 and by the focusing of the beam.
The optimal length of the chamber is determined taking into account the increased sensitivity of the measurement
I 1 with the length of the chamber and the parallel increase in the count statistical fluctuation.
There is shown in the graph shown in FIG. 3a, the curve of the intensity detected as a function of time, for Krypton at an initial pressure of 2 kg / cm2, an enclosure languor of 6.6 cm and an enclosure diameter of 1 cm. In this graph,
A represents the empty enclosure, B the overpressure, C the curve corresponding to a sealed box of good quality and D that relating to a sealed box of poor quality.
A device of the third mode of application of the method has not been shown. The indications given so far should however be sufficient for its understanding. It should also be noted that this method has the disadvantage of quantifying the tightness in both directions: exterior-interior.
In addition, it would be necessary to determine the extent to which leakage from the box interferes with the measurements when the vacuum is created.
In general, the method described can be envisaged for industrial uses, the measurements being able for example to be carried out automatically and compared with reference values allowing the sorting of the boxes which meet given tolerances from those which do not satisfy them. , respectively the recording of the degree of tightness corresponding to a given type certificate. In this regard, the method described allows scientific, promotional and high-demand controls.
Variants not mentioned can be used. For example, other noble gases than
Krypton could in particular be used, for example Xenon.
Such a method applies equally to measuring the tightness of an empty case as to that of a case containing a movement.