CN114813447A - 一种高压气体真空分压测量装置及测量方法 - Google Patents

一种高压气体真空分压测量装置及测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114813447A
CN114813447A CN202210763015.8A CN202210763015A CN114813447A CN 114813447 A CN114813447 A CN 114813447A CN 202210763015 A CN202210763015 A CN 202210763015A CN 114813447 A CN114813447 A CN 114813447A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
vacuum
cavity
test
partial pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210763015.8A
Other languages
English (en)
Inventor
孟凡利
王海涛
王学峰
赵科新
冯育强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Tianke Heda Semiconductor Equipment Co ltd
Original Assignee
Shenyang Tianke Heda Semiconductor Equipment Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Tianke Heda Semiconductor Equipment Co ltd filed Critical Shenyang Tianke Heda Semiconductor Equipment Co ltd
Priority to CN202210763015.8A priority Critical patent/CN114813447A/zh
Publication of CN114813447A publication Critical patent/CN114813447A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00—Vacuum gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027—Methods for using particle spectrometers
    • H01J49/0031—Step by step routines describing the use of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本发明涉及真空测试设备技术领域，特别是涉及一种高压气体真空分压测量装置及测量方法。本发明包括测试腔体和第一差分系统，所述测试腔体和第一差分系统并行连接，所述测试腔体出口与调节阀入口连接，所述调节阀的出口与过渡腔体相连，所述过渡腔体分别与四级质谱仪、第二差分系统和规管相连。本发明提供了一种高压气体真空分压测量装置及测量方法，实现了四级质谱仪在低真空高压强环境下分压准确测量的功能，有效提高了低真空高压强环境下四级质谱仪的测试效率和测试精度；同时，可以保证全过程气体分压实时监控，有利于产品的质量合格率的提升。

Description

一种高压气体真空分压测量装置及测量方法
技术领域
本发明属于真空测试设备技术领域，具体涉及一种高压气体真空分压测量装置及测量方法。
背景技术
真空分压测量技术能够分析真空中气体成分并测量其组分压力，是众多研究和生产领域不可或缺的技术，为真空系统提供大量有效信息。近年来，随着我国高新尖端技术的迅猛发展，分压力测量技术在航空航天、高能核物理、半导体工业和纳米材料技术等领域具有迫切的需要。
质谱法是使用最广泛最悠久的真空分压力测量方法，常用的分压力质谱计有磁偏转质谱计、飞行时间质谱计、四极质谱仪等。其中，四极质谱仪由于不使用磁场、刻度线性和离子源简单高效的优点牢牢占据分压力测量仪器的主导地位。四极质谱仪的测量使用范围一般从1×10-4Torr 至2×10-14Torr，即在高真空低压强环境下完成测量。由此可见，单独使用四级质谱仪不能准确完成低真空高压强环境下的分压测量任务。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种高压气体真空分压测量装置及测量方法，以解决上述背景技术中出现的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压气体真空分压测量装置，包括测试腔体和第一差分系统，所述测试腔体和第一差分系统并行连接，所述测试腔体出口与调节阀入口连接，所述调节阀的出口与过渡腔体相连，所述过渡腔体分别与四级质谱仪、第二差分系统和规管相连。
在一个优选地实施方式中，所述第一差分系统包括第一机械泵，所述第一机械泵出口与第一挡板阀相连。
在一个优选地实施方式中，所述第二差分系统包括第二机械泵，所述第二机械泵出口与分子泵的入口端相连，所述分子泵的出口端与过渡腔体相连。
进一步地，所述第二机械泵与分子泵之间设置有第二挡板阀。
在一个优选地实施方式中，所述测试腔体与调节阀之间管路采用毫米级不锈钢管。
在一个优选地实施方式中，所述调节阀采用微漏针阀。
在一个优选地实施方式中，所述过渡腔体的测试法兰端口与四级质谱仪的检测端口之间设置有无氧铜圈，所述过渡腔体的真空度检测法兰端口与规管的检测端口之间设置有无氧铜圈。
在一个优选地实施方式中，所述规管采用全量程测量真空度的皮拉尼规管。
一种高压强气体真空分压测量方法，包括以下步骤：检测测试腔体内的真空压强；
当测试腔体内的真空压强在小于1×10-4Torr时，打开调节阀，使测试腔体和过渡腔体相连通，启动四级质谱仪，实施分压测量；
当测试腔体内的真空压强不小于1×10-4Torr时，启动第二机械泵，然后打开第二挡板阀，当过渡腔体内的真空压强达到3.75×10-2Torr时，启动分子泵，当分子泵的工作频率稳定时，启动第一机械泵，然后打开第一挡板阀，然后打开调节阀，通过监视规管的实测值，调节过渡腔体内的真空压强，当过渡腔体内的真空压强小于1×10-4Torr时，启动四级质谱仪，实施分压测量。
本发明的有益效果在于：提供了一种高压气体真空分压测量装置及测量方法，实现了四级质谱仪在低真空高压强环境下分压准确测量的功能，有效提高了低真空高压强环境下四级质谱仪的测试效率和测试精度；同时，可以保证全过程气体分压实时监控，有利于产品的质量合格率的提升。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
附图标记为：1、测试腔体；2、调节阀；3、过渡腔体；4、第一机械泵；5、四级质谱仪；6、规管；7、第二机械泵；8、分子泵；9、第一挡板阀；10、第二挡板阀。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照说明书附图1，该实施例的一种高压气体真空分压测量装置，包括测试腔体1和第一差分系统，所述测试腔体1和第一差分系统并行连接，所述测试腔体1出口与调节阀2入口连接，所述调节阀2的出口与过渡腔体3相连，所述过渡腔体3分别与四级质谱仪5、第二差分系统和规管6相连。所述第一差分系统包括第一机械泵4，所述第一机械泵4出口与第一挡板阀9相连。当测试腔体1的压强高于四级质谱仪5工作压强时，第一机械泵4进行差分抽气，可以使测试腔体1的压强分压，增加四级质谱仪5的检测精度，保证四级质谱仪5的工作环境。所述第二差分系统包括第二机械泵7，所述第二机械泵7出口与分子泵8的入口端相连，所述分子泵8的出口端与过渡腔体3相连。所述第二机械泵7与分子泵8之间设置有第二挡板阀10。由于四级质谱仪5需要在1×10-4Torr 至2×10-14Torr压强下完成测量工作，所以过渡腔体3内的压强需要满足这个压强范围，才可以满足四级质谱仪5的工作环境。第二挡板阀10在此装置中即可以起到阀门作用，还可以起到保护分子8的作用。当分子泵8正常工作时，转速可达到43000转，装置遇到突然断电时，分子泵8转速由于惯性还在持续工作，但第二机械泵7已经停止工作，由于分子泵8一端压强低，所以分子泵8排气端气体会“回流”至泵内，造成分子泵8内叶片损坏。使用第二挡板阀10，当断电时，可以自动关闭管道，起到保护分子泵8的作用。所述测试腔体1与调节阀2之间管路采用毫米级不锈钢管，可以更好的起到分压作用。所述调节阀2采用微漏针阀，微漏针阀可以更好的控制流入过渡腔体3内的气体流量，从而控制过渡腔体3的压强，保障测试腔体1在不同真空压强下，四级质谱仪5都可以实施检测。所述过渡腔体3的测试法兰端口与四级质谱仪5的检测端口之间设置有无氧铜圈，所述过渡腔体3的真空度检测法兰端口与规管6的检测端口之间设置有无氧铜圈，通过设置无氧铜圈以起到提升密封效果的作用，同时可以使过渡腔体3的真空压强通过烘烤得到提高，从而更好的保障四级质谱仪5的工作环境。所述规管6采用全量程测量真空度的皮拉尼规管，规管6内的皮拉尼规管灯丝坚硬，具有长期使用也不会断裂等特点，可以更好的保障本装置使用稳定性和真空度的精确性，使四级质谱仪5的工作环境更加可靠。
实施场景具体为：以真空镀膜过程为例，按工艺要求，需要在测试腔体1内通入反应气体。但由于在此过程中，测试腔体1内由于反应气体的引入，造成测试腔体1内处于低真空高压强环境（>10Torr），此环境无法满足四级质谱仪5的正常工作，进而无法做到实时监测真空腔体1内的残余气体成分变化。
在此工况下，应用本装置，首先，检测测试腔体1内的真空压强，测得为1×10- 2Torr,不在四级质谱仪5的正常工作条件下，在通入反应气体的同时，启动第二机械泵7，然后打开第二挡板阀10，当过渡腔体3内的真空压强达到3.75×10-2Torr时，启动分子泵8，当分子泵8的工作频率达到710Hz时（分子泵型号为F-100/150型涡轮分子泵），工作频率处于稳定状态，然后启动第一机械泵4，然后打开第一挡板阀9，打开调节阀2，通过监视规管6的实测值，控制过渡腔体3内的真空压强，当过渡腔体3内的真空压强小于1×10-4Torr时，启动四级质谱仪5，开始检测并分析测试腔体1内残余气体（例如氮气、氢气等）的分压。当通入反应气体的过程结束，检测测试腔体1内的真空压强小于1×10-4Torr，此时满足四级质谱仪5的正常工作条件，然后打开调节阀2，使测试腔体1和过渡腔体3相连通，启动四级质谱仪5，实施分压测量。通过应用本装置，可以实现真空镀膜全过程中的测试腔体1内的气体分压的测量监控，针对测试过程中出现异常情况，为技术人员提供实时数据，便于技术人员及时进行现场处理。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高压气体真空分压测量装置，包括测试腔体（1）和第一差分系统，其特征在于：所述测试腔体（1）和第一差分系统并行连接，所述测试腔体（1）出口与调节阀（2）入口连接，所述调节阀（2）的出口与过渡腔体（3）相连，所述过渡腔体（3）分别与四级质谱仪（5）、第二差分系统和规管（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种高压气体真空分压测量装置，其特征在于：所述第一差分系统包括第一机械泵（4），所述第一机械泵（4）出口与第一挡板阀（9）相连。
3.根据权利要求1所述的一种高压气体真空分压测量装置，其特征在于：所述第二差分系统包括第二机械泵（7），所述第二机械泵（7）出口与分子泵（8）的入口端相连，所述分子泵（8）的出口端与过渡腔体（3）相连。
4.根据权利要求3所述的一种高压气体真空分压测量装置，其特征在于：所述第二机械泵（7）与分子泵（8）之间设置有第二挡板阀（10）。
5.根据权利要求1所述的一种高压气体真空分压测量装置，其特征在于：所述测试腔体（1）与调节阀（2）之间管路采用毫米级不锈钢管。
6.根据权利要求1所述的一种高压气体真空分压测量装置，其特征在于：所述调节阀（2）采用微漏针阀。
7.根据权利要求1所述的一种高压气体真空分压测量装置，其特征在于：所述过渡腔体（3）的测试法兰端口与四级质谱仪（5）的检测端口之间设置有无氧铜圈，所述过渡腔体（3）的真空度检测法兰端口与规管（6）的检测端口之间设置有无氧铜圈。
8.根据权利要求1所述的一种高压气体真空分压测量装置，其特征在于：所述规管（6）采用全量程测量真空度的皮拉尼规管。
9.一种利用权利要求1至8任一项所述的高压气体真空分压测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测测试腔体（1）内的真空压强；
当测试腔体（1）内的真空压强在小于1×10-4Torr时，打开调节阀（2），使测试腔体（1）和过渡腔体（3）相连通，启动四级质谱仪（5），实施分压测量；
当测试腔体（1）内的真空压强不小于1×10-4Torr时，启动第二机械泵（7），然后打开第二挡板阀（10），当过渡腔体（3）内的真空压强达到3.75×10-2Torr时，启动分子泵（8），当分子泵（8）的工作频率稳定时，启动第一机械泵（4），然后打开第一挡板阀（9），然后打开调节阀（2），通过监视规管（6）的实测值，调节过渡腔体（3）内的真空压强，当过渡腔体（3）内的真空压强小于1×10-4Torr时，启动四级质谱仪（5），实施分压测量。
CN202210763015.8A 2022-07-01 2022-07-01 一种高压气体真空分压测量装置及测量方法 Pending CN114813447A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210763015.8A CN114813447A (zh) 2022-07-01 2022-07-01 一种高压气体真空分压测量装置及测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210763015.8A CN114813447A (zh) 2022-07-01 2022-07-01 一种高压气体真空分压测量装置及测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114813447A true CN114813447A (zh) 2022-07-29

Family

ID=82522472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210763015.8A Pending CN114813447A (zh) 2022-07-01 2022-07-01 一种高压气体真空分压测量装置及测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114813447A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61130485A (ja) * 1984-11-28 1986-06-18 Mitsubishi Electric Corp 真空モニタ装置
JPH05172686A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Ulvac Japan Ltd リークテスト装置と方法
CN103335795A (zh) * 2013-07-02 2013-10-02 中国科学院光电研究院 真空密封件分压漏率测量系统及其测量方法
CN106525683A (zh) * 2016-10-27 2017-03-22 华中科技大学 一种薄膜渗透率测量装置和测量方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61130485A (ja) * 1984-11-28 1986-06-18 Mitsubishi Electric Corp 真空モニタ装置
JPH05172686A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Ulvac Japan Ltd リークテスト装置と方法
CN103335795A (zh) * 2013-07-02 2013-10-02 中国科学院光电研究院 真空密封件分压漏率测量系统及其测量方法
CN106525683A (zh) * 2016-10-27 2017-03-22 华中科技大学 一种薄膜渗透率测量装置和测量方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107036769B (zh) 一种用于校准不同示漏气体真空漏孔漏率的系统及方法
CN106802218B (zh) 一种真空镀膜腔体检漏系统及检漏方法
CN107543661B (zh) 灵敏度可调的真空检漏自动化系统
CN105021494B (zh) 一种材料分压放气率测试系统及方法
CN104034377B (zh) 一种空气压缩机流量测量装置及其标定系统和标定方法
CN105651854A (zh) 一种含氚老化样品中微量3 He定量测定的系统及方法
CN112285193A (zh) 一种电池质谱进样系统
CN111129549B (zh) 快速检测燃料电池堆串漏的系统及方法
CN109916568A (zh) 电机控制器密封性检测系统、装置及方法
CN114813447A (zh) 一种高压气体真空分压测量装置及测量方法
CN109026804B (zh) 一种基于接口为cf400的分子泵抽速测试系统及方法
CN106556430A (zh) 一种具有自校准功能的气体实流测试系统及方法
CN113252529B (zh) 一种金属管件的高温气体驱动渗透测试系统及测试方法
CN112629602B (zh) 一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量方法
CN113932974A (zh) 一种涡轮盘腔封严效率测试方法及装置
CN209841472U (zh) 一种真空设备放气取样装置
CN204924843U (zh) 一种材料分压放气率测试器
CN202885918U (zh) 便携式气体微流量校准装置
CN206583585U (zh) 一种用于磁体杜瓦高真空度的测量及分析装置
CN116659769B (zh) 一种用于轴流压气机封严腔泄漏流识别与检测的方法
CN219015633U (zh) 一种核用真空设备的闭式循环试验系统
CN211144878U (zh) 一种用于轴流压缩机模型级流量测量的端面喷嘴
CN216871896U (zh) 质谱仪分压校准系统
CN104697579B (zh) 一种低温容器综合性能检测设备
CN107367359B (zh) 大型汽轮发电机真空衰减试验检测分析装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220729