CN107884310A - 基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置 - Google Patents

基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，包括样品室，样品室两侧设有第一测试室和第二测试室，第一测试室和第二测试室分别通过第一通孔和第二通孔与样品室相连通，第一测试室连接第一真空规管，样品室连接第二真空规管，第二测试室连接第三真空规管，第一测试室通过角阀连接分子泵和机械泵，第一测试室通过第一插板阀连接离子泵，第二测试室通过第二插板阀连接离子泵；本发明采用双测试室对称气路转换结构，在测量待测材料样品的放气率时，仅需读取同一真空规管显示的真空度数值进行计算，有效避免了不同真空规管测量过程中产生的误差，测量精度高，不确定度小，且延伸了测量下限，测量范围宽。

Description

基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置
技术领域
本发明属于真空材料测量技术领域，涉及一种材料放气率测量装置，具体是一种基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置。
背景技术
放置于真空环境中的材料会产生以下三种形式的放气现象：1、在大气环境中吸附在材料表面气体的脱附；2、溶解在材料内部的气体通过扩散而放出；3、材料自身的蒸发、分解。
现代科研及工业生产中越来越多的使用到真空环境，例如航天器地面试验、真空镀膜、半导体加工等。因此，国内外一直开展着真空材料出放气相关的研究工作。随着实验、生产环境需求的逐步提高，对真空材料放气率测量的要求也不断提高。
目前，现有的真空材料放气率测量装置和测量方法普遍存在测量精度低，不确定度大，测量范围窄等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，使得真空材料放气率的测量精度高，不确定度小，且延伸了测量下限，测量范围宽。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，包括样品室，所述样品室两侧分别设有第一测试室和第二测试室，所述第一测试室通过第一通孔与样品室相连通，所述第二测试室通过第二通孔与样品室相连通；
所述第一测试室连接第一真空规管，所述样品室连接第二真空规管，所述第二测试室连接第三真空规管；
所述第一测试室通过角阀连接分子泵，所述分子泵连接机械泵；
所述第一测试室和第二测试室均连接离子泵，所述第一测试室与离子泵之间设有第一插板阀，所述第二测试室与离子泵之间设有第二插板阀。
进一步地，所述第一通孔和第二通孔的流导值相同，所述导流值为C。
进一步地，本装置的测量方法包括以下步骤：
步骤S1，在所有阀门处于关闭状态下，首先打开角阀，并使用机械泵和分子泵对整个装置抽真空；
步骤S2，打开第一插板阀和第二插板阀，对整个装置和离子泵进行烘烤；
步骤S3，开启离子泵，同时关闭第一插板阀、第二插板阀和角阀，将待测材料样品放入样品室；
步骤S4，再次打开角阀，并使用机械泵和分子泵对整个装置抽真空，当第一真空规管显示的真空度数值达到预设值时，关闭角阀；
步骤S5，打开第一插板阀，使用离子泵对第一测试室抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管、第二真空规管、第三真空规管显示的真空度数值P1、P2、P3；
步骤S6，关闭第一插板阀，打开第二插板阀，使用离子泵对第二测试室抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管、第二真空规管、第三真空规管显示的真空度数值P1’、P2’、P3’；
步骤S7，分别比较P1和P3’、P2和P2’、P3和P1’，若误差较大，则需要对装置进行检修后重新进行测量；若误差不大，则样品室内有待测材料样品时，系统的总放气量Q为Q＝C(P3-P1)＝C(P1’-P1)；
步骤S8，关闭第一插板阀、第二插板阀和角阀，从样品室内取出待测材料样品，然后打开角阀，用机械泵和分子泵对整个装置抽真空，当第一真空规管显示的真空度数值达到预设值时，关闭角阀；
步骤S9，打开第一插板阀，使用离子泵对第一测试室抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管、第二真空规管、第三真空规管显示的真空度数值P4、P5、P6；
步骤S10，关闭第一插板阀，打开第二插板阀，使用离子泵对第二测试室抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管、第二真空规管、第三真空规管显示的真空度数值P4’、P5’、P6’；
步骤S11，计算在样品室内没有待测材料样品时，系统的总放气量Q’，Q’＝C(P6-P4)＝C(P4’-P4)；
步骤S12，计算待测材料样品的放气率式中，S为待测材料样品的表面积。
本发明的有益效果：本发明提供的材料放气率测量装置，采用双测试室对称气路转换结构，在测量待测材料样品的放气率时，仅需读取同一真空规管显示的真空度数值进行计算，有效避免了不同真空规管测量过程中产生的误差，使得真空材料放气率的测量精度高，不确定度小，且延伸了测量下限，测量范围宽。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供了一种基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，包括用于放置待测材料样品的样品室1，样品室1两侧分别设有第一测试室2和第二测试室3。第一测试室2通过第一通孔21与样品室1相连通，第二测试室3通过第二通孔31与样品室1相连通。其中，第一通孔21和第二通孔31的流导值相同，导流值为C。
第一测试室2连接第一真空规管41，样品室1连接第二真空规管42，第二测试室3连接第三真空规管43，第一真空规管41、第二真空规管42、第三真空规管43分别用于测量第一测试室2、样品室1、第二测试室3内的真空度。
第一测试室2通过角阀5连接分子泵6，分子泵6连接机械泵7，机械泵7和分子泵6用于将整个装置抽成真空。
第一测试室2和第二测试室3均连接离子泵8，第一测试室2与离子泵8之间设有第一插板阀91，第二测试室3与离子泵8之间设有第二插板阀92，离子泵8用于进一步将整个装置抽成高真空。
基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，其测量方法具体包括以下步骤：
步骤S1，在所有阀门处于关闭状态下，首先打开角阀5，并使用机械泵7和分子泵6对整个装置抽真空。
步骤S2，打开第一插板阀91和第二插板阀92，对整个装置和离子泵8进行烘烤，烘烤时间为24小时。
步骤S3，开启离子泵8，同时关闭第一插板阀91、第二插板阀92和角阀5，将待测材料样品放入样品室1。
步骤S4，再次打开角阀5，并使用机械泵7和分子泵6对整个装置抽真空，当第一真空规管41显示的真空度数值达到10-5Pa时，关闭角阀5。
步骤S5，打开第一插板阀91，使用离子泵8对第一测试室2抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管41、第二真空规管42、第三真空规管43显示的真空度数值P1、P2、P3。
此时，由第二测试室3进入到样品室1的气体量Q1为：Q1＝C(P3-P2)；
由样品室1进入到第一测试室2的气体量Q2为：Q2＝C(P2-P1)；
整个装置的总放气量Q为：Q＝Q1+Q2＝C(P3-P2)+C(P2-P1)＝C(P3-P1)。
步骤S6，关闭第一插板阀91，打开第二插板阀92，使用离子泵8对第二测试室3抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管41、第二真空规管42、第三真空规管43显示的真空度数值P1’、P2’、P3’。
步骤S7，由于本装置采用双测试室对称气路转换结构，则理论上应满足P1＝P3’、P2＝P2’、P3＝P1’，分别比较P1和P3’、P2和P2’、P3和P1’，若误差较大，则需要对装置进行检修后重新进行测量；若误差不大，则样品室1内有待测材料样品时，系统的总放气量Q为Q＝C(P3-P1)＝C(P1’-P1)。
步骤S8，关闭第一插板阀91、第二插板阀92和角阀5，从样品室1内取出待测材料样品，然后打开角阀5，用机械泵7和分子泵6对整个装置抽真空，当第一真空规管41显示的真空度数值达到10-5Pa时，关闭角阀5。
步骤S9，打开第一插板阀91，使用离子泵8对第一测试室2抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管41、第二真空规管42、第三真空规管43显示的真空度数值P4、P5、P6。
此时，由第二测试室3进入到样品室1的气体量Q1’为：Q1’＝C(P6-P5)；
由样品室1进入到第一测试室2的气体量Q2为：Q2’＝C(P5-P4)；
整个装置的总放气量Q’为：Q’＝Q1’+Q2’＝C(P6-P5)+C(P5-P4)＝C(P6-P4)。
步骤S10，关闭第一插板阀91，打开第二插板阀92，使用离子泵8对第二测试室3抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管41、第二真空规管42、第三真空规管43显示的真空度数值P4’、P5’、P6’。
步骤S11，计算在样品室1内没有待测材料样品时，系统的总放气量Q’，Q’＝C(P6-P4)＝C(P4’-P4)。
步骤S12，计算待测材料样品的放气率式中，S为待测材料样品的表面积。
本发明提供的材料放气率测量装置，采用双测试室对称气路转换结构，在测量待测材料样品的放气率时，仅需读取同一真空规管显示的真空度数值，有效避免了不同真空规管测量过程中产生的误差，使得真空材料放气率的测量精度高，不确定度小，且延伸了测量下限，测量范围宽。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，包括样品室(1)，其特征在于，所述样品室(1)两侧分别设有第一测试室(2)和第二测试室(3)，所述第一测试室(2)通过第一通孔(21)与样品室(1)相连通，所述第二测试室(3)通过第二通孔(31)与样品室(1)相连通；
所述第一测试室(2)连接第一真空规管(41)，所述样品室(1)连接第二真空规管(42)，所述第二测试室(3)连接第三真空规管(43)；
所述第一测试室(2)通过角阀(5)连接分子泵(6)，所述分子泵(6)连接机械泵(7)；
所述第一测试室(2)和第二测试室(3)均连接离子泵(8)，所述第一测试室(2)与离子泵(8)之间设有第一插板阀(91)，所述第二测试室(3)与离子泵(8)之间设有第二插板阀(92)。
2.根据权利要求1所述的基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，其特征在于，所述第一通孔(21)和第二通孔(31)的流导值相同，所述导流值为C。
3.根据权利要求2所述的基于双测试室气路转换的材料放气率测量装置，其特征在于，本装置的测量方法包括以下步骤：
步骤S1，在所有阀门处于关闭状态下，首先打开角阀(5)，并使用机械泵(7)和分子泵(6)对整个装置抽真空；
步骤S2，打开第一插板阀(91)和第二插板阀(92)，对整个装置和离子泵(8)进行烘烤；
步骤S3，开启离子泵(8)，同时关闭第一插板阀(91)、第二插板阀(92)和角阀(5)，将待测材料样品放入样品室(1)；
步骤S4，再次打开角阀(5)，并使用机械泵(7)和分子泵(6)对整个装置抽真空，当第一真空规管(41)显示的真空度数值达到预设值时，关闭角阀(5)；
步骤S5，打开第一插板阀(91)，使用离子泵(8)对第一测试室(2)抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管(41)、第二真空规管(42)、第三真空规管(43)显示的真空度数值P1、P2、P3；
步骤S6，关闭第一插板阀(91)，打开第二插板阀(92)，使用离子泵(8)对第二测试室(3)抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管(41)、第二真空规管(42)、第三真空规管(43)显示的真空度数值P1’、P2’、P3’；
步骤S7，分别比较P1和P3’、P2和P2’、P3和P1’，若误差较大，则需要对装置进行检修后重新进行测量；若误差不大，则样品室(1)内有待测材料样品时，系统的总放气量Q为Q＝C(P3-P1)＝C(P1’-P1)；
步骤S8，关闭第一插板阀(91)、第二插板阀(92)和角阀(5)，从样品室(1)内取出待测材料样品，然后打开角阀(5)，用机械泵(7)和分子泵(6)对整个装置抽真空，当第一真空规管(41)显示的真空度数值达到预设值时，关闭角阀(5)；
步骤S9，打开第一插板阀(91)，使用离子泵(8)对第一测试室(2)抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管(41)、第二真空规管(42)、第三真空规管(43)显示的真空度数值P4、P5、P6；
步骤S10，关闭第一插板阀(91)，打开第二插板阀(92)，使用离子泵(8)对第二测试室(3)抽真空，待各真空规管的真空度数值显示稳定后，分别记录第一真空规管(41)、第二真空规管(42)、第三真空规管(43)显示的真空度数值P4’、P5’、P6’；
步骤S11，计算在样品室(1)内没有待测材料样品时，系统的总放气量Q’，Q’＝C(P6-P4)＝C(P4’-P4)；
步骤S12，计算待测材料样品的放气率式中，S为待测材料样品的表面积。
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