CN112146811A - 一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，包括以下步骤：(1)确定电真空器件的出气率q₀；(2)建立电真空器件的出气率模型；(3)将步骤(1)确定的出气率q₀代入步骤(2)建立的出气率模型，计算得出真空计临界压力值P₀；(4)读取真空计的压力值P；(5)将步骤(4)读取的压力值P与步骤(3)计算的真空计临界压力值P₀进行比较，判断电真空器件内部真空度是否达到设计值。本申请通过建立电真空器件的出气率模型，实现电真空器件出气率的间接获取，从而实现了电真空器件真空度的检测，本申请解决相关技术中密封的电真空器件真空度变化无法观察的的技术问题。

Description

一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法

技术领域

本申请涉及密封电真空器件制造技术领域，具体而言，涉及一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法。

背景技术

电真空器件一般是密封器件，包括微波管、显像管、光电倍增管、铯束管、气体激光管等，广泛应用于科学研究和工业生产当中。

电真空器件的内部需保持一定程度的真空或高真空，有的甚至是超高真空。为了达到真空度(压强)的设计值，在制造电真空器件时需对其进行复杂的工艺处理，如清洗、烘烤等，其中最重要的一道工序是排气。排气过程往往伴有加热，以加速释放出材料表面及内部的气体。这样随着排气过程的进行，出气率逐渐降低，最后真空度(压强)达到设计值。

然而对于密封的电真空器件，真空计是无法直接接入的，因此在排气过程中人们无法观察到电真空器件真空度的变化情况，更无法判断其压强是否达到了要求。

针对相关技术中密封的电真空器件真空度变化无法观察的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，以解决相关技术中密封的电真空器件真空度变化无法观察的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定电真空器件的出气率q₀；

(2)建立电真空器件的出气率模型；

(3)将步骤(1)确定的出气率q₀代入步骤(2)建立的出气率模型，计算得出真空计临界压力值P₀；

(4)读取真空计的压力值P；

(5)将步骤(4)读取的压力值P与步骤(3)计算的真空计临界压力值P₀进行比较，判断电真空器件内部真空度是否达到设计值。

进一步的，步骤(1)中，电真空器件的出气率q₀依据电真空器件的真空度/压强设计值确定。

进一步的，步骤(2)中，电真空器件的出气率模型为排气台真空度P与电真空器件出气率q之间的一个数学关系。

进一步的，步骤(5)中：

如果P≤P₀，则电真空器件的真空度达到了设计值；

如果P＞P₀，则电真空器件的真空度未达到设计值。

进一步的，电真空器件为铯束管，铯束管的出气率q₀依据真空度设计值和静态放置时间共同确定。

进一步的，所述排气台包括由抽气机组、真空计、排气管道以及阀门，排气台真空度P为所述真空计所显示的压力值。

进一步的，电真空器件出气率模型的建立，主要包括以下步骤：

(21)确定单位时间由电真空器件流入排气台的气体量Q，其中，气体量Q为基于电真空器件出气率q表示的函数；

(22)推导排气台装载电真空器件前的压强P_∞与装载电真空器件后的压强P之间的关系式W；

(23)将步骤(21)中确定的气体量Q代入一步骤(22)推导的关系式W中，得出压强P与电真空器件出气率q之间的函数关系。

进一步的，步骤(21)中：

Q＝q·A

其中：A为电真空器件内各部件表面积之和。

进一步的，步骤(22)中的关系式W为：

P＝P_∞+Q/S

其中：S为排气台的有效抽速。

进一步的，步骤(23)中，压强P与电真空器件出气率q之间的函数关系为：

P＝P_∞+q·A/S。

在本申请实施例中，提供一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，通过建立电真空器件的出气率模型，即建立了真空计真空度P与电真空器件出气率q之间的数学关系，从而依据电真空器件的出气率q₀得出真空计临界压力值P₀，继而通过压力值P与真空计临界压力值P₀进行比较，判断电真空器件内部真空度是否达到设计值；进而解决相关技术中密封的电真空器件真空度变化无法观察的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法的过程示意图；

图2为本申请的电真空器件出气率模型建立的过程示意图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请提供的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法的一种实施例，包括以下步骤：

ST1：确定电真空器件的出气率q₀；

ST2：建立电真空器件的出气率模型；

ST3：将步骤ST1确定的出气率q₀代入步骤ST2建立的出气率模型，计算得出真空计临界压力值P₀；

ST4：读取真空计的压力值P；

ST5：将步骤ST4读取的压力值P与步骤ST3计算的真空计临界压力值P₀进行比较，判断电真空器件内部真空度是否达到设计值。

具体的，步骤ST1中，电真空器件的出气率q₀依据电真空器件的真空度/压强设计值确定。步骤ST2中，电真空器件的出气率模型为排气台真空度P与电真空器件出气率q之间的一个数学关系。步骤ST5中：如果P≤P₀，则电真空器件的真空度达到了设计值；如果P＞P₀，则电真空器件的真空度未达到设计值。

针对步骤ST1：电真空器件内包含各种零部件，这些零部件由不同材料制成，在真空环境下，器件内壁及不同材料零部件的表面将缓慢释放出气体，这些气体将使真空度变坏。对于密封电真空器件，出气率是影响真空度的最重要因素，因此为了使电真空器满足真空度设计要求，材料表面的出气率必须小于某一确定数值，用q₀表示。

针对步骤ST2：由于电真空器件属于密封结构，不仅内部真空度无法直接测得，材料表面的出气率更是无法测得。但是可以建立出气率与排气系统真空度之间的关系式，即出气率模型。根据该模型，只要读出排气台真空计读数大小，就可以确定出气率大小。

针对步骤ST3：由步骤ST1得到的q₀代入出气率模型，可以得到排气台对应的压强值(用P₀表示)。P₀表示当出气率等于q₀时，排气台的真空计应该显示的读数。

针对步骤ST4：排气台是一真空系统，包括由抽气机组、真空计、排气管道以及阀门，排气台真空度P为排气台的真空计所显示的压力值。当电真空器件接在排气台上时，内部的气体将通过管道不断由抽气机组排出，此时观察真空计的读数，发现压强值将随着时间的推进将不断变小，直至到达由步骤ST3得到的值P₀。一旦真空计的读数小于P₀，就说明电真空器件内部压强达到设计值了。

本申请的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，通过建立电真空器件的出气率模型，即建立了真空计真空度P与电真空器件出气率q之间的数学关系，从而依据电真空器件的出气率q₀得出真空计临界压力值P₀，继而通过压力值P与真空计临界压力值P₀进行比较，判断电真空器件内部真空度是否达到设计值；进而解决相关技术中密封的电真空器件真空度变化无法观察的技术问题。

电真空器件的出气率q₀的确定方法随不同电真空器件而不同，本申请以铯束管为例，例如，铯束管可以根据真空度设计值和静态放置时间共同确定。

具体的，电真空器件为铯束管，铯束管的出气率q₀依据真空度设计值和静态放置时间共同确定。

进一步的，如图2所示，电真空器件出气率模型的建立，主要包括以下步骤：

ST21：确定单位时间由电真空器件流入排气台的气体量Q，其中，气体量Q为基于电真空器件出气率q的函数；

ST22：推导排气台装载电真空器件前的压强P_∞与装载电真空器件后的压强P之间的关系式W；

ST23：将步骤ST21中确定的气体量Q代入步骤ST22推导的关系式W中，得出压强P与电真空器件出气率q之间的函数关系。

进一步的，步骤ST21中：

Q＝q·A

其中：A为电真空器件内各部件表面积之和。

进一步的，步骤ST22中的关系式W为：

P＝P_∞+Q/S

其中：S为排气台的有效抽速。

进一步的，步骤ST23中，压强P与电真空器件出气率q之间的函数关系为：

P＝P_∞+q·A/S。

为了更清楚的理解本申请的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法的检测步骤，现通过具体检测实例进行说明：

铯束管内部各种材料的表面积之和A＝30000cm²，真空度要求小于1E-4Pa。根据铯束管真空设计方法，当静态放置时间为1个月时，要求材料的表面出气率小于q₀＝5.2×10^-11Pa·L/(s·cm²)。排气台的极限压强P_∞＝8.0×10^-8Pa，有效抽速S＝40L/s。

将A＝30000cm²、q₀＝5.2×10^-11Pa·L/(s·cm²)、P_∞＝8.0×10^-aPa及S＝40L/s代入出气率模型式P＝P_∞+q·A/S中，求得P₀如下：

P₀＝8.0×10^-8+5.2×10^-11×30000/40≈1.2×10^-7Pa

从真空计读出排气台的压强P，如果P小于或等于1.2×10^-7Pa，那么铯束管的真空度(压强)达到设计要求，如果P大于1.2×10^-7Pa，那么铯束管的真空度(压强)未达到设计要求。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定电真空器件的出气率q₀；

(2)建立电真空器件的出气率模型；

(3)将步骤(1)确定的出气率q₀代入步骤(2)建立的出气率模型，计算得出真空计临界压力值P₀；

(4)读取真空计的压力值P；

(5)将步骤(4)读取的压力值P与步骤(3)计算的真空计临界压力值P₀进行比较，判断电真空器件内部真空度是否达到设计值。

2.如权利要求1所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，步骤(1)中，电真空器件的出气率q₀依据电真空器件的真空度/压强设计值确定。

3.如权利要求2所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，步骤(2)中，电真空器件的出气率模型为排气台真空度P与电真空器件出气率q之间的一个数学关系。

4.如权利要求3所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，步骤(5)中：

如果P≤P₀，则电真空器件的真空度达到了设计值；

如果P＞P₀，则电真空器件的真空度未达到设计值。

5.如权利要求2所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，电真空器件为铯束管，铯束管的出气率q₀依据真空度设计值和静态放置时间共同确定。

6.如权利要求3所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，所述排气台包括由抽气机组、真空计、排气管道以及阀门，排气台真空度P为所述真空计所显示的压力值。

7.如权利要求3所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，电真空器件出气率模型的建立，主要包括以下步骤：

(21)确定单位时间由电真空器件流入排气台的气体量Q，其中，气体量Q为基于电真空器件出气率q表示的函数；

(22)推导排气台装载电真空器件前的压强P_∞与装载电真空器件后的压强P之间的关系式W；

(23)将步骤(21)中确定的气体量Q代入步骤(22)推导的关系式W中，得出压强P与电真空器件出气率q之间的函数关系。

8.如权利要求7所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，步骤(21)中：

Q＝q·A

其中：A为电真空器件内各部件表面积之和。

9.如权利要求8所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，步骤(22)中的关系式W为：

P＝P_∞+Q/S

其中：S为排气台的有效抽速。

10.如权利要求9所述的基于出气率的电真空器件的真空度检测方法，其特征在于，步骤(23)中，压强P与电真空器件出气率q之间的函数关系为：

P＝P_∞+q·A/S。

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