CN103808458A - 基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置及方法 - Google Patents

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李得天
习振华
赵澜
魏万印
李莉
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Abstract

本发明提供一种基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置及方法，其中，装置包括真空室，所述真空室内设置有隔板，所述隔板将所述真空室内的空腔分隔为第一游室和第二游室，所述隔板上设置有连通所述第一游室和所述第二游室的导流孔，所述第一游室通过第一阀门连接有第一真空规；所述第二游室连接有第二真空规、且通过第二阀门连接有抽气系统，所述第一游室还连接有用于连接待测真空规的第三阀门。上述方案，通过抽气系统对真空室进行持续抽气，使第一游室和第二游室达到动态平衡，并在动态平衡后根据导流孔的气体流量来测试真空规的吸放气量，测试过程易于操作控制，且测量不确定度小。

Description

基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置及方法
技术领域
本发明涉及气体测量技术领域，尤其涉及一种基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置及方法。
背景技术
期刊《真空》（英文名称为Vacuum）2004(73):149-153，公开了一篇“不锈钢容器放气对计量的影响”（英文名称为Outgassing from stainlesssteel and the effects of the gauges），其研究了316L不锈钢真空容器和四极质谱计的吸放气现象，对不锈钢真空容器放出的气体量及气体成分进行了研究。文章采用传统的定容升压法对真空容器和质谱计的吸放气进行了测试研究，该方法是通过记录一段时间中容积一定的真空容器中压力的变化，进而来测试真空容器和四极质谱计的吸放气。
上述所用定容升压法的优点是测量方法简单，适合对较大出气量的材料进行测试，是目前应用较为普遍的一种测试方法。
但是，这种方法的不足之处是测量结果的不确定度较大，主要原因是：真空容器材料放出的气体会累积而重新吸附到容器器壁表面及真空规管的电极表面，无法克服气体再吸附对测试带来的影响。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供一种基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置及方法，用以克服定容升压法测量结构不确定度大的问题。
本发明提供一种基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置，包括真空室，所述真空室内设置有隔板，所述隔板将所述真空室内的空腔分隔为第一游室和第二游室，所述隔板上设置有连通所述第一游室和所述第二游室的导流孔，所述第一游室通过第一阀门连接有第一真空规；所述第二游室连接有第二真空规、且通过第二阀门连接有抽气系统，所述第一游室还连接有用于连接待测真空规的第三阀门。
本发明还提供一种采用上述装置测量真空规吸放气量的方法，包括以下步骤：
步骤1：将待测的真空规连接至所述第三阀门，开启所述第二阀门，通过所述抽气系统对所述真空室持续抽气，使所述真空室内的气体分子处于分子流状态；
步骤2：开启所述第一阀门及所述第三阀门，通过所述第一真空规测量所述第一游室的压力P1，通过所述真空规测量所述第二游室的压力P2；
步骤3：关闭所述第三阀门，通过所述第一真空规测量所述第一游室当前的压力P3，通过所述真空规测量所述第二游室当前的压力P4；
根据以下关系获得所述真空规的吸放气量：
Q1=C(P1-P2);
Q2=C(P3-P4);
Q0=Q1-Q2;
其中，Q1为包括真空规在内的总的气体量，Q2为通过导流孔的气体量，Q0为真空规的吸放气量，C为导流孔的流导值。
本发明提供的上述方案，通过抽气系统对真空室进行持续抽气，使第一游室和第二游室达到动态平衡，并在动态平衡后根据导流孔的气体流量来测试真空规的吸放气量，测试过程易于操作控制，且测量不确定度小。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明实施例提供的基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置的示意图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图1为本发明实施例提供的基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置的示意图。如图1所示，本发明实施例提供的基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置，包括真空室6，真空室6内设置有隔板11，隔板11将真空室6内的空腔分隔为第一游室7和第二游室12，隔板11上设置有连通第一游室7和第二游室12的导流孔8，第一游室7通过第一阀门5连接有第一真空规4；第二游室12连接有第二真空规3、且通过第二阀门2连接有抽气系统1，第一游室7还连接有用于连接待测的真空规10的第三阀门9。
本发明提供的上述方案，使用时通过抽气系统1对真空室6进行持续抽气，使第一游室7和第二游室12达到动态平衡，此处所说的动态平衡也即真空室6中的气体分子处于分子流状态，并在动态平衡后根据导流孔8的气体流量来测试真空规的吸放气量，测试过程易于操作控制，且测量不确定度小。
实际使用，真空室6是具有固定容积的部件，其中，真空室6及隔板11均可采用不锈钢材料加工而成。
进一步地，为了能使真空室6内的真空度达到使真空室6中的气体分子处于分子流状态，以提高测量的准确性，降低不确定度，则抽气系统1可以但不限于采用串联设置的真空室6用分子泵及机械泵。通过采用串联设置的真空室6用分子泵及机械泵，可以使第一游室7的压力小于等于10-3Pa数量级、第二游室12的压力小于等于10-4Pa数量级。
进一步地，第一真空规4及所述第二真空规3均为热阴极电离规、冷阴极电离规、磁悬浮转子规和电容薄膜规中的任一种。
进一步地，为了提高测试的准确性，第一真空规4及第二真空规3为两个完全相同的热阴极电离规。这里所指的完全相同是参数相同，不包括其形状、生产企业等的相同。
本发明实施例还提供一种采用上述装置实施例的测量真空规吸放气量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将待测的真空规连接至所述第三阀门9，开启所述第二阀门2，通过所述抽气系统1对所述真空室6持续抽气，使所述真空室6内的气体分子处于分子流状态；也即此时真空室6的压力达到动态平衡，克服了真空室6器壁放气对测量的影响。
步骤2：开启所述第一阀门5及所述第三阀门9，通过所述第一真空规4测量所述第一游室7的压力P1，通过所述真空规测量所述第二游室12的压力P2。
步骤3：关闭所述第三阀门9，通过所述第一真空规4测量所述第一游室7当前的压力P3，通过所述真空规测量所述第二游室12当前的压力P4；
根据以下关系获得所述真空规的吸放气量：
Q1=C(P1-P2);
Q2=C(P3-P4);
Q0=Q1-Q2;
其中，Q1为包括真空规在内的总的气体量，Q2为通过导流孔8的气体量，Q0为真空规的吸放气量，C为导流孔8的流导值。
本方法实施例的效果参见上述装置实施例，这里不再赘述。
为了保证真空室6内气体分子处于分子流状态，也即真空室6的压力达到动态平衡，则所述步骤1中通过抽气系统1对真空室6持续抽气，使第一游室7的压力小于等于10-3Pa数量级、第二游室12的压力小于等于10-4Pa数量级。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置，其特征在于，包括真空室，所述真空室内设置有隔板，所述隔板将所述真空室内的空腔分隔为第一游室和第二游室，所述隔板上设置有连通所述第一游室和所述第二游室的导流孔，所述第一游室通过第一阀门连接有第一真空规；所述第二游室连接有第二真空规、且通过第二阀门连接有抽气系统，所述第一游室还连接有用于连接待测真空规的第三阀门。
2.根据权利要求1所述的基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置，其特征在于，所述抽气系统包括串联设置的真空室用分子泵及机械泵。
3.根据权利要求1或2所述的基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置，其特征在于，所述第一真空规及所述第二真空规均为热阴极电离规、冷阴极电离规、磁悬浮转子规和电容薄膜规中的任一种。
4.根据权利要求3所述的基于动态流量法测试真空规吸放气量的装置，其特征在于，所述第一真空规及所述第二真空规为两个完全相同的热阴极电离规。
5.一种采用权利要求1-4任一项所述装置测量真空规吸放气量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将待测的真空规连接至所述第三阀门，开启所述第二阀门，通过所述抽气系统对所述真空室持续抽气，使所述真空室内的气体分子处于分子流状态；
步骤2：开启所述第一阀门及所述第三阀门，通过所述第一真空规测量所述第一游室的压力P1，通过所述真空规测量所述第二游室的压力P2；
步骤3：关闭所述第三阀门，通过所述第一真空规测量所述第一游室当前的压力P3，通过所述真空规测量所述第二游室当前的压力P4；
根据以下关系获得所述真空规的吸放气量：
Q1=C(P1-P2);
Q2=C(P3-P4);
Q0=Q1-Q2;
其中，Q1为包括真空规在内的总的气体量，Q2为通过导流孔的气体量，Q0为真空规的吸放气量，C为导流孔的流导值。
6.根据权利要求5所述的测量真空规吸放气量的方法，其特征在于，所述步骤1中通过抽气系统对所述真空室持续抽气，使所述第一游室的压力小于等于10-3Pa数量级、所述第二游室的压力小于等于10-4Pa数量级。
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