CN114323421B - 一种保护ie514分离规不受湿度影响的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及超高真空比对校准系统技术领域，具体而言，涉及一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置及方法，所述保护IE514分离规不受湿度影响的装置包括真空室、以及分别与所述真空室连接的第一截止阀、第二截止阀、以及第三截止阀，其中：真空室通过第一截止阀连接用于真空室内气体置换的高纯氮气瓶；真空室通过第二截止阀连接用于真空室抽真空的机械泵；IE514分离规放置于真空室内，真空室经第三截止阀接校准系统。本申请通过将IE514分离规放置于真空室内，并将真空室的湿度控制在IE514分离规允许的湿度范围内，实现IE514分离规不受外界湿度的影响，为提供IE514分离规提供良好工作环境，进而解决了相关技术中IE514分离规受湿度影响严重的技术问题。

Description

一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置及方法
技术领域
本申请涉及超高真空比对校准系统技术领域，具体而言，涉及一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置及方法。
背景技术
超高真空比对校准系统上，只有分离规能够很好地抑制软X射线效应(电子撞击电极时产生软X射线，软X光子照射离子收集集，发生光电子发射，产生正离子流，导致收集极接收气相离子流时存在本底干扰)和电子激励脱附效应(当电子收集极表明吸附一层化学活性气体时，受到电子碰撞，解吸出正离子和中性分子等，造成电离规的测量误差)，因而通常用IE514型分离规作参考标准对超高热阴极电离真空计进行比对校准，能够确保国防科技工业在超高真空区域真空量值的传递和统一。超高真空比对往往在实验室进行，而实验室具有良好的恒温、恒湿环境，对IE514分离规的性能没有影响，但是一旦脱离了实验室环境，发现IE514分离规受湿度影响严重。
申请人自主研制的远程传输共底检测设备长期服务于西昌卫星发射中心长征三号系列火箭，用于对三级共底贮箱进行抽真空和气体成份分析及监测。设备中的全量程冷阴极电离真空规需要现场校准，使用IE514分离规对其进行校准时，发现受到西昌卫星发射中心环境湿度影响，分离规不能正常工作，经分析发现：在环境湿度大于70％RH以上时，分离规不能工作。这个问题严重影响了发射场关键设备的校准工作，如果不能对全量程冷阴极电离真空规进行准确校准，将导致共底真空度测不准，氢氧共底状态无法准确判断，从而产生严重的质量问题。后续，还将对服役于海南文昌航天发射场的氢氧共底真空监测系统进行现场校准，海南文昌存在湿热和盐雾等自然环境，均达不到IE514分离规的工作环境条件。因此，必须研制一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置，用于开展航天发射场共底真空度精确校准技术研究。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置及方法，以解决相关技术中IE514分离规受湿度影响的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置。
根据本申请的保护IE514分离规不受湿度影响的装置，包括：真空室、以及分别与真空室连接的第一截止阀、第二截止阀、以及第三截止阀，其中：真空室通过第一截止阀连接用于真空室内气体置换的高纯氮气瓶；真空室通过第二截止阀连接用于真空室抽真空的机械泵；IE514分离规放置于真空室内，真空室经第三截止阀接校准系统。
进一步的，装置还包括：与真空室连接用于测量真空室内真空度的真空规；与真空室连接用于监测真空室内温湿度的温湿度计。
进一步的，装置还包括穿墙法兰接插件，穿墙法兰接插件一端用于将置于真空室内的IE514分离规数据线联通，另一端用于连接IE514分离规的显示单元。
进一步的，第一截止阀与高纯氮气瓶之间可拆卸连接有减压阀。
进一步的，第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀均采用焊接的方式固定在真空室上。
进一步的：真空规为皮拉尼真空规，温湿度计为高精度电子数显探头温湿度计；真空规及温湿度计与真空室的连接方式为KF快接卡箍。
进一步的，装置还包括用于对真空室各部位进行检漏的氦质谱检漏仪。
进一步的，真空室设置有用于打开真空室放置IE514分离规的真空室盖板。
第二方面，本申请还提供了一种应用上述保护IE514分离规不受湿度影响的装置的分离规保护方法，包括以下步骤：
(1)将IE514分离规装入真空室中，并将穿墙法兰接插件安装固定后关闭真空室盖板；
(2)将真空规和温湿度计安装在真空室上，然后在第三截止阀处连接氦质谱检漏仪，采用氦质谱真空检漏法对真空室所有部位进行检漏；
(3)计算真空室总漏率满足要求后，关闭第三截止阀，拆除氦质谱检漏仪，将高纯氮气瓶、减压阀与第一截止阀连接；
(4)打开高纯氮气瓶，并缓慢打开减压阀，调压至0.1-0.3MPa；
(5)打开第一截止阀，对真空室内充氮气，1min后，关闭第一截止阀、减压阀、高纯氮气瓶；
(6)打开第二截止阀，第二截止阀作放气阀使用，将气体排除，而后关闭第二截止阀，置换过程中实时记录温湿度计的读数；
(7)重复步骤(4)～(6)，通过此种操作使得真空室内尽可能的存储高纯氮气，而将其它气体排出，直至温湿度计显示的湿度值＜70％RH后，停止置换；
(8)置换完成后，拆除高纯氮气瓶和减压阀，将机械泵与第二截止阀连接，并启动机械泵对真空室抽气：
(9)抽气过程中，观察真空规显示单元，如果停泵后，真空室内真空度稳定维持在100Pa以下即可，如果在100Pa以上，则需继续抽气；
(10)真空室内的真空度稳定维持在100Pa以下后，计算真空室的24小时静态漏放气速率，满足指标要求后，关闭第三截止阀并拆除机械泵；
(11)持续记录真空规显示单元和温湿度计的读数，真空室内的湿度小于70％RH，真空度小于100Pa为满足要求；
(12)将穿墙法兰接插件接入IE514真空规的显示单元，如果IE514真空规工作正常，即完成了对IE514真空规的保护；装置使用时，通过第三截止阀接入校准系统即可。
更进一步的，步骤(3)中所述的真空室总漏率满足要求指，真空室总漏率Q≤1×10-9Pam3/s视为合格；步骤(10)中所述的指标要求指，真空室24小时静态漏放率气速率Q24h≤1×10-7Pam3/s视为合格。
本申请提供了一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置及保护方法，通过将IE514分离规放置于真空室内，并将真空室的湿度控制在IE514分离规允许的湿度范围内，实现IE514分离规不受外界湿度的影响，为提供IE514分离规提供良好工作环境，进而解决了相关技术中IE514分离规受湿度影响严重的技术问题。
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是根据本申请实施例提供的一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置的布置结构示意图；
图中：1-高纯氮气瓶、2-减压阀、3-第一截止阀、4-真空室盖板、5-皮拉尼真空规、6-穿墙法兰接插件、7-高精度电子数显探头温湿度计、8-IE514分离规、9-真空室、10-第二截止阀、11-第三截止阀、12-校准系统、13-机械泵；
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，本申请一种实施例的保护IE514分离规不受湿度影响的装置，包括：真空室9、以及分别与真空室9连接的第一截止阀3、第二截止阀10、以及第三截止阀11，其中：真空室9通过第一截止阀3连接用于真空室9内气体置换的高纯氮气瓶1；真空室9通过第二截止阀10连接用于真空室9抽真空的机械泵13；IE514分离规8放置于真空室9内，真空室9经第三截止阀11接校准系统12。
具体的，真空室9设置有用于打开真空室9放置IE514分离规8的真空室盖板4，真空室盖板4设置在真空室9的左侧面；优选的，真空室9的体积为0.5L，真空室9的容积根据IE514分离规8的体积大小设计，不需要太多余量空间，减小了真空室9内壁出气。第一截止阀3与高纯氮气瓶1之间可拆卸连接有减压阀2，即高纯氮气瓶1、减压阀2、第一截止阀3、真空室盖板4依次连接。第一截止阀3、第二截止阀10、第三截止阀11均采用焊接的方式固定在真空室9上，同时第一截止阀3、第二截止阀10、第三截止阀11所对应的器件可随时连接或断开(即第一截止阀3对应的高纯氮气瓶1、减压阀2；第二截止阀10对应的机械泵13；第三截止阀11对应的校准系统12，及下述的氦质谱检漏仪)，那么装置可连接到下一台/套校准系统继续使用，无需再对装置内装有IE514分离规8的真空室9进行氮气置换和抽气操作，提高了校准效率。第二截止阀10固定在真空室9的右侧面，第三截止阀11固定在真空室9的底面。校准系统12是校准现场安装有待校规的设备，如为西昌卫星发射中心远程传输共底检测设备和文昌航天发射场氢氧共底真空监测系统等等。
进一步的，装置还包括：与真空室9连接用于测量真空室9内真空度的真空规；与真空室9连接用于监测真空室9内温湿度的温湿度计。
进一步的，装置还包括穿墙法兰接插件6，穿墙法兰接插件6一端用于将置于真空室9内的IE514分离规8数据线联通，另一端用于连接IE514分离规8的显示单元。
具体的：真空规为皮拉尼真空规5，温湿度计为高精度电子数显探头温湿度计7；真空规及温湿度计与真空室9的连接方式为KF快接卡箍。真空规、温湿度计、穿墙法兰接插件6均位于真空室9的顶面。
进一步的，装置还包括用于对真空室9各部位进行检漏的氦质谱检漏仪。
为了更清楚的理解本申请的发明内容，现对其工作过程进行简单的介绍：
可以将真空室盖板4、皮拉尼真空规5、穿墙法兰接插件6、高精度电子数显探头温湿度计7、真空室9、第一截止阀3、第二截止阀10、第三截止阀11看作装置的核心部分；高纯氮气瓶1、减压阀2、机械泵13看作装置的辅助设备。总得来看，第二截止阀10有两个作用，一个是作为放气阀，一个是用于连接机械泵13；第三截止阀11有两个作用，一个是连接校准系统12，一个是连接氦质谱检漏仪。初始状态，装置的核心部分已经安装好，辅助设备未连接，所有阀门均处于关闭状态；首先将IE514分离规8放入真空室9内，然后将氦质谱检漏仪与第三截止阀11连接。启动氦质谱检漏仪，使用氦质谱抽真空喷吹检漏法对真空室9的所有连接处及焊缝进行检漏，然后使用氦罩检漏法对真空室9的总漏率进行检漏，如果真空室9总漏率Q≤1×10-9Pam3/s即视为合格。按如下公式计算单点漏率和总漏率。
式中，Q表示单点漏率或总漏率，单位是Pam3/s；I1表示漏点喷氦后检漏仪的输出指示值或对氦罩喷氦后检漏仪的输出指示值；I0表示本底；I表示打开标准漏孔后检漏仪的指示值；Q01表示标准漏孔的标定值。
真空室9总漏率指标合格后，关闭第三截止阀11，拆除氦质谱检漏仪。将高纯氮气瓶1、减压阀2与真空室9依次连接，对真空室9进行氮气置换，置换过程中实时记录高精度电子数显探头温湿度计7的湿度值，湿度值符合要求后，关闭第一截止阀3和第二截止阀10，然后拆除高纯氮气瓶1和减压阀2，将机械泵13与第二截止阀10连接。启动机械泵13，打开第二截止阀10对真空室9进行抽气操作，并记录皮拉尼真空计的真空度。真空室24小时静态漏放率气速率Q24h≤1×10-7Pam3/s视为合格。按如下公式计算24小时静态漏放气速率。
式中，Δp表示真空室静置24小时后的真空度与静置初始真空度的差值；单位是Pa；v表示真空室的体积；t表示静置时间。
本申请的一种应用上述保护IE514分离规不受湿度影响的装置的分离规保护方法，包括以下步骤：
(1)将IE514分离规装入真空室中，并将穿墙法兰接插件安装固定后关闭真空室盖板；
(2)将真空规和温湿度计安装在真空室上，然后在第三截止阀处连接氦质谱检漏仪，采用氦质谱真空检漏法对真空室所有部位进行检漏；
(3)计算真空室总漏率满足要求后，关闭第三截止阀，拆除氦质谱检漏仪，将高纯氮气瓶、减压阀与第一截止阀连接；
(4)打开高纯氮气瓶，并缓慢打开减压阀，调压至0.2MPa；
(5)打开第一截止阀，对真空室内充氮气，1min后，关闭第一截止阀、减压阀、高纯氮气瓶；
(6)打开第二截止阀，第二截止阀作放气阀使用，将气体排除，而后关闭第二截止阀，置换过程中实时记录温湿度计的读数；
(7)重复步骤(4)～(6)，通过此种操作使得真空室内尽可能的存储高纯氮气，而将其它气体排出，直至温湿度计显示的湿度值＜70％RH后，停止置换；
(8)置换完成后，拆除高纯氮气瓶和减压阀，将机械泵与第二截止阀连接，并启动机械泵对真空室抽气；
(9)抽气过程中，观察真空规显示单元，如果停泵后，真空室内真空度稳定维持在100Pa以下即可，如果在100Pa以上，则需继续抽气；
(10)真空室内的真空度稳定维持在100Pa以下后，计算真空室的24小时静态漏放气速率，满足指标要求后，关闭第三截止阀并拆除机械泵；
(11)持续记录真空规显示单元和温湿度计的读数，真空室内的湿度小于70％RH，真空度小于100Pa为满足要求；
(12)将穿墙法兰接插件接入IE514真空规的显示单元，如果IE514真空规工作正常，即完成了对IE514真空规的保护；装置使用时，通过第三截止阀接入校准系统12即可。
更进一步的，步骤(3)中所述的真空室总漏率满足要求指，真空室总漏率Q≤1×10-9Pam3/s视为合格；步骤(10)中所述的指标要求指，真空室24小时静态漏放率气速率Q24h≤1×10-7Pam3/s视为合格。
本申请的保护IE514分离规不受湿度影响的装置，具有如下优势：
(1)本申请由真空室盖板、皮拉尼真空规5、穿墙法兰接插件、高精度电子数显探头温湿度计7、真空室、截止阀组成的于保护IE514分离规不受湿度影响的装置，通过辅助设备能够将真空室内的湿度控制在IE514分离规允许的湿度范围内，并能够实时监测真空室内的真空度和湿度值；同时，装置的总重量不超过5Kg，便于携带到校准现场开展校准工作。
(2)本申请的辅助设备：高纯氮气瓶1和机械泵，均为实验室现有设备，即在实验室环境下就可完成IE514分离规的安装和真空室内湿度和真空度的控制，便于实现。
(3)真空室的容积根据IE514分离规的体积大小设计，不需要太多余量空间，减小了真空室内壁出气。
(4)本申请真空室上固定有3个截止阀，可灵活与辅助设备、校准系统连接或断开。一次校准操作完成后，如果真空度和湿度值仍满足要求，那么保护装置可连接到下一台/套校准系统继续使用，无需再对保护装置内装有IE514分离规的真空室进行氮气置换和抽气操作，提高了校准效率。
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 (5)

1.一种保护IE514分离规不受湿度影响的装置，其特征在于，包括：真空室、以及分别与所述真空室连接的第一截止阀、第二截止阀、以及第三截止阀，其中：
所述真空室通过所述第一截止阀连接用于所述真空室内气体置换的高纯氮气瓶；
所述真空室通过所述第二截止阀连接用于所述真空室抽真空的机械泵；
IE514分离规放置于所述真空室内，所述真空室经所述第三截止阀接校准系统；
还包括：
与所述真空室连接用于测量所述真空室内真空度的真空规；
与所述真空室连接用于监测所述真空室内温湿度的温湿度计；
还包括穿墙法兰接插件，所述穿墙法兰接插件一端用于将置于所述真空室内的IE514分离规数据线联通，另一端用于连接IE514分离规的显示单元；
所述第一截止阀与所述高纯氮气瓶之间可拆卸连接有减压阀；
还包括用于对所述真空室各部位进行检漏的氦质谱检漏仪；
所述真空室设置有用于打开所述真空室放置IE514分离规的真空室盖板。
2.如权利要求1所述的保护IE514分离规不受湿度影响的装置，其特征在于，所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀均采用焊接的方式固定在所述真空室上。
3.如权利要求1所述的保护IE514分离规不受湿度影响的装置，其特征在于：
所述真空规为皮拉尼真空规，所述温湿度计为高精度电子数显探头温湿度计；
所述真空规及所述温湿度计与所述真空室的连接方式为KF快接卡箍。
4.一种应用权利要求1-3中任一项所述的保护IE514分离规不受湿度影响的装置的分离规保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将IE514分离规装入真空室中，并将穿墙法兰接插件安装固定后关闭真空室盖板；
(2)将真空规和温湿度计安装在真空室上，然后在第三截止阀处连接氦质谱检漏仪，采用氦质谱真空检漏法对真空室所有部位进行检漏；
(3)计算真空室总漏率满足要求后，关闭第三截止阀，拆除氦质谱检漏仪，将高纯氮气瓶、减压阀与第一截止阀连接；
(4)打开高纯氮气瓶，并缓慢打开减压阀，调压至0.1-0.3MPa；
(5)打开第一截止阀，对真空室内充氮气，1min后，关闭第一截止阀、减压阀、高纯氮气瓶；
(6)打开第二截止阀，第二截止阀作放气阀使用，将气体排除，而后关闭第二截止阀，置换过程中实时记录温湿度计的读数；
(7)重复步骤(4)～(6)，直至温湿度计显示的湿度值＜70％RH后，停止置换；
(8)置换完成后，拆除高纯氮气瓶和减压阀，将机械泵与第二截止阀连接，并启动机械泵对真空室抽气；
(9)抽气过程中，观察真空规显示单元，如果停泵后，真空室内真空度稳定维持在100Pa以下即可，如果在100Pa以上，则需继续抽气；
(10)真空室内的真空度稳定维持在100Pa以下后，计算真空室的24小时静态漏放气速率，满足指标要求后，关闭第三截止阀并拆除机械泵；
(11)持续记录真空规显示单元和温湿度计的读数，真空室内的湿度小于70％RH，真空度小于100Pa为满足要求；
(12)将穿墙法兰接插件接入IE514真空规的显示单元，如果IE514真空规工作正常，即完成了对IE514真空规的保护；装置使用时，通过第三截止阀接入校准系统即可。
5.根据权利要求4所述的分离规保护方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的真空室总漏率满足要求指，真空室总漏率Q≤1×10-9Pam3/s视为合格；
步骤(10)中所述的指标要求指，真空室24小时静态漏放率气速率Q24h≤1×10-7Pam3/s视为合格。
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