CN208921511U - 一种采样腔及采样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采样腔及具有上述采样腔的采样器，所述采样腔包括采样腔本体，所述采样腔本体内具有采样空腔，所述采样腔本体上设有与所述采样空腔连通的采样孔，所述采样孔的上端面用于放置校准片，所述采样孔上端面的两侧分别设有第一滑片和第二滑片，所述第一滑片的前端和所述第二滑片的前端用于压紧所述校准片的两侧。该采样腔可以存放具有微量气氛、组分浓度极低的样品气体，且具有微小密封空腔，可以提供量值已知的参考样品对内部水汽质谱分析仪进行校准，以保障水汽分析的量值准确可靠。

Description

一种采样腔及采样器

技术领域

本实用新型涉及气体采样设备技术领域，尤其涉及一种采样腔以及包括上述采样腔的采样器。

背景技术

电子信息技术与微纳米器件的持续发展及不断深化不仅带来了新的机遇与挑战，同时对电子元器件的长期可靠性提出了更高的要求，尤其是在航空航天、卫星通讯以及其他高可靠应用领域，不仅要求电子元器件具有高品质的质量，还要求具有长的贮存寿命和使用寿命。

在构成航空航天等关键电子系统或设备的元器件中，因可靠性要求高，返修困难，使得密封封装(具有内部小腔体的封装形式)的电子元器件因在长期可靠性方面的明显优势而得以广泛应用，而密封封装元器件的可靠性，尤其是长期可靠性，在很大程度上是由其小腔体内部水汽含量决定的。密封封装元器件内部水汽含量过高，会使芯片及电连接系统发生各种物理化学反应，从而造成器件参数不稳定甚至失效，为了保证密封封装元器件的可靠性，需对密封封装元器件内部水汽含量进行有效的控制。

内部水汽质谱分析仪，是一种用来分析检测电子元器件密封腔体内的水汽含量的高分辨率分析仪器，是目前对密封封装类电子元器件内部水汽检测唯一可用的高分辨率分析仪器。该类仪器是一种相对分析仪器，需要量值已知的参考样品对仪器进行校准，仪器测量待测样品中某组分浓度时，需将测的某组分的特征信号与参考样品进行比较，按一定的函数关系算出待测样品中某组分的浓度。由此可见，量值已知的参考样品对该类分析仪器是非常关键的。

但是，测试电子元器件内部气氛的内部水汽质谱分析仪有其特殊性，首先，其测试对象是密封的微小腔体，可供分析的气体量非常少(可达10μL)，加上气体中测试组分的浓度极低(有些甚至达到ppb级)，材料的吸附、脱附影响大，量值不易保持稳定；其次，该类仪器采用特殊的采样系统，采样针可以直接对元器件的外壳穿刺；再次，仪器内部真空度非常高，样品采样面必须平整，与采样平台能够紧密配合，保证不漏气。

已有的采样器大都是对一定流量的流体进行采样，采样量可从(1mL/min-100L/min)，气体可储存在采样袋内，并没有专门针对微量气氛、组分浓度极低、需形成一个微小密封腔体样品的采样器。目前由于没有满足上述三个特殊要求的采样器，无法提供量值已知的参考样品对小腔体内部水汽质谱分析仪进行校准，无法保障水汽分析的量值准确可靠。

因此，提供一种可以存放具有微量气氛、组分浓度极低样品气体、且具有微小密封空腔的采样腔，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以存放具有微量气氛、组分浓度极低样品气体、且具有微小密封空腔的采样腔以及包括该采样腔的采样器，可以提供量值已知的参考样品对内部水汽质谱分析仪进行校准，以保障水汽分析的量值准确可靠。

为了实现上述目的，本实用新型的一个方面提供一种采样腔，包括采样腔本体，所述采样腔本体内具有采样空腔，所述采样腔本体上设有与所述采样空腔连通的采样孔，所述采样孔的上端面用于放置校准片，所述采样孔上端面的两侧分别设有第一滑片和第二滑片，所述第一滑片的前端和所述第二滑片的前端用于压紧所述校准片的两侧。

优选地，所述采样腔本体上设有滑片导向槽，所述滑片导向槽的侧壁与底边的夹角为锐角，所述第一滑片和第二滑片均设于所述滑片导向槽内。

优选地，所述第一滑片和所述第二滑片的两侧边设有呈斜坡状的滑片导角。

优选地，所述第一滑片和所述第二滑片的前端均设有用于压紧所述校准片的校准片卡位凸起。

优选地，所述第一滑片或所述第二滑片的上侧面设有一个以上的防滑凹槽或防滑凸起。

优选地，所述采样腔本体上在所述滑片导向槽内设有用于连接所述第一滑片的螺纹接口。

优选地，所述采样腔本体上在所述滑片导向槽内设有圆形开口，所述圆形开口内由下到上依次安装有弹性件和弹珠，所述第二滑片的底侧设有弹珠开口，在所述弹珠开口滑动至所述弹珠位置的情况下，在所述弹性件的作用下，所述弹珠卡于所述弹珠开口内。

优选地，所述采样孔的上端面设有圆形凹槽，所述圆形凹槽内设置有密封圈，所述校准片放置于所述密封圈的上端面。

本实用新型的另一个方面提供一种采样器，包括采样气管和上述的采样腔，所述采样气管连通所述采样腔的采样空腔。

优选地，所述采样器还包括第一三通阀、第二三通阀、旁路管道，所述采样气管连通所述第一三通阀的进气口，所述第一三通阀的第一出气口连通所述采样空腔，所述第一三通阀的第二出气口通过所述旁路管道连通所述第二三通阀的第一进气口，所述采样空腔连通所述第二三通阀的第二进气口。

根据本实用新型的上述方面提供的技术方案，在具有采样空腔的采样腔本体上设有采样孔，采样空腔内用于存放样品气体，在采样孔的上方放置校准片，由第一滑片和第二滑片压紧校准片，使得采样空腔密闭，防止采样气体泄漏。采样完毕需测试样品时，将第一滑片和第二滑片打开一部分露出一部分校准片，采样针从校准片处穿刺，仪器采样腔内是真空，采样空腔内密闭的气氛就会在内外压差的作用下进入仪器采样腔；测试完毕后，将第一滑片和第二滑片完全打开，更换新的校准片，再将第一滑片和第二滑片合拢并压紧。校准片为易耗品，采样腔可以重复使用，可以大大降低使用成本。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例提供的采样腔的正视结构示意图；

图2为图1中采样腔的俯视结构示意图；

图3为图1中采样腔的左视结构示意图；

图4为图3的局部放大示意图；

图5为图2中第一滑片的俯视结构示意图；

图6为图5中第一滑片的横向剖面结构示意图；

图7为图5中第一滑片的纵向剖面结构示意图；

图8为图2中第二滑片的俯视结构示意图；

图9为图8中第二滑片的横向剖面结构示意图；

图10为图8中第二滑片的纵向剖面结构示意图；

图11为本实用新型一种实施例提供的采样器的结构示意图。

其中，图1-图11中：

采样腔本体1、采样孔11、圆形凹槽12、第一气体管路接口13、滑片导向槽14、导角15、螺纹接口16、圆形开口17、第二气体管路接口18、校准片2、第一滑片3、第一滑片导角31、第一校准片卡位凸起32、第一U形槽33、滑片螺纹接口34、第二滑片4、第二滑片导角41、第二校准片卡位凸起42、第二U形槽43、弹珠开口44、防滑凹槽45；采样腔100、采样气管200、第一三通阀300、第二三通阀400、旁路管道500。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

请参看图1-图10，图1为本实用新型一种实施例提供的采样腔的正视结构示意图；图2为图1中采样腔的俯视结构示意图；图3为图1中采样腔的左视结构示意图；图4为图3中的局部放大示意图；图5为图2中第一滑片的俯视结构示意图；图6为图5中第一滑片的横向剖面结构示意图；图7为图5中第一滑片的纵向剖面结构示意图；图8为图2中第二滑片的俯视结构示意图；图9为图8中第二滑片的横向剖面结构示意图；图10为图8中第二滑片的纵向剖面结构示意图。

如图1-4所示，本实用新型提供的采样腔包括采样腔本体1，所述采样腔本体1内具有采样空腔，具体的实施例中采样空腔的容积可以为10L-100mL，采样腔本体1可以采用不锈钢材料制成，采样腔本体1的内壁可以做抛光处理，使其表面光滑，如果样品气体为非惰性气体，采样腔本体1的内壁可以进行钝化处理，以防止与样品气体发生反应。

所述采样腔本体1上设有与所述采样空腔连通的采样孔11，采样孔11可以为圆形孔，也可以为方形孔，本实施例中，采样孔11采用圆形孔，所述采样孔11的上端面用于放置校准片2，所述采样孔11上端面的两侧分别设有第一滑片3和第二滑片4，所述第一滑片3的前端和所述第二滑片4的前端用于压紧所述校准片2的两侧。

具体的实施例中，采样腔本体1上还设有第一气体管路接口13和第二气体管路接口18，第一气体管路接口13和第二气体管路接口18可以分别作为样品气体的进气口和出气口。第一气体管路接口13可以连接采样气管。

校准片2的材质为硬质金属，硬质金属适合采样针直接穿刺采样。校准片2可以是不易吸附水汽的金属，如不锈钢、表面镀镍的不锈钢、表面镀银的不锈钢、表面镀金的不锈钢等，不可以用铜或其合金。

本实用新型提供的方案，在具有采样空腔的采样腔本体1上设有采样孔11，采样空腔内用于存放样品气体，在采样孔11的上方放置校准片2，由第一滑片3和第二滑片4压紧校准片2，使得采样空腔密闭，防止采样气体泄漏。采样完毕需测试样品时，将第一滑片3和第二滑片4打开一部分露出一部分校准片2，采样针从校准片2处穿刺，仪器采样腔内是真空，采样空腔内密闭的气氛就会在内外压差的作用下进入仪器采样腔；测试完毕后，将第一滑片3和第二滑片4完全打开，更换新的校准片2，再将第一滑片3和第二滑片4合拢并压紧。校准片2为易耗品，采样腔可以重复使用，可以大大降低使用成本。

优选的方案中，所述采样腔本体1上设有滑片导向槽14，所述滑片导向槽14的侧壁与底边的夹角为锐角，所述第一滑片3和第二滑片4均设于所述滑片导向槽14内。这种结构中，第一滑片3和第二滑片4放置于滑片导向槽14内后，第一滑片3和第二滑片4可以沿滑片导向槽14进行滑动，由于滑片导向槽14的侧壁与底边的夹角为锐角，也即二者呈∠型，可以在水平和竖直两个方向限制第一滑片3和第二滑片4，使得第一滑片3和第二滑片4仅能沿滑片导向槽14延伸的方向滑动，以保证第一滑片3和第二滑片4能够压紧校准片2。

进一步的方案中，所述第一滑片3和所述第二滑片4的两侧边设有呈斜坡状的滑片导角。如图5-图10所示，所述第一滑片3的两侧边设有斜坡状的第一滑片导角31，第二滑片4的两侧设有呈斜坡状的第二滑片导角41，第一滑片导角31和第二滑片导角41均与滑片导向槽14的侧壁之间形成配合。

优选的方案中，所述第一滑片3和所述第二滑片4的前端均设有用于压紧校准片2的校准片卡位凸起。如图5、图6所示，第一滑片3的前端设有第一校准片卡位凸起32，第一校准片卡位凸起32的宽度与校准片2的宽度相当，第一校准片卡位凸起32可抵靠校准片2的侧面并压紧校准片2的上端面。如图8、图9所示，第二滑片4的前端设有第二校准片卡位凸起42，第二校准片卡位凸起42的宽度与校准片2的宽度相当，第二校准片卡位凸起42可抵靠校准片2的侧面并压紧校准片2的上端面。第一校准片卡位凸起32和第二校准片卡位凸起42既可以起到定位作用又可以压紧定位片。

优选的方案中，为了方便操作第二滑片4滑动，可以在第二滑片4的上侧面设有多个防滑凹槽45或者防滑凸起，如图8所示，第二滑片4上设有3个防滑凹槽45。

优选的方案中，所述第一滑片3和所述第二滑片4的后端均设有U形槽，如图5、图8所示，第一滑片3的后端设设有第一U形槽33。第二滑片4的后端设有第二U形槽43，这样可以便于操作第一滑片3和第二滑片4。

优选的方案中，所述采样腔本体1上位于滑片导向槽14内设有螺纹接口，连接螺丝穿过所述第一滑片3上的滑片螺纹接口34后连接于所述螺纹接口。第一滑片3可以采用固定连接的方式固定在滑片导向槽14内。

优选的方案中，所述采样腔本体1上位于所述滑片导向槽14内设有圆形开口17，所述圆形开口17内由下到上依次安装有弹性件和弹珠，弹性件可以为弹簧等具有可伸缩的弹性件，所述第二滑片4的底侧设有弹珠开口44，所述弹珠开口44滑动至所述弹珠位置时，所述弹珠卡于所述弹珠开口44内。第二滑片4采用滑动连接的方式固定在滑片导向槽14内。

采样腔本体1上圆形开口17的位置与第二滑片4底部弹珠开口44的位置相对应，圆形开口17里面安装弹簧，弹簧上面放置弹珠，弹珠与圆形开口17之间间隙装入大小合适的O型垫圈，需要滑动第二滑片4时，用力按住第二滑片4，弹珠下面弹簧受压，向里收缩，弹珠也跟着缩进腔体内，这样就可以左右滑动第二滑片4，当第二滑片4滑动到中间卡住校准片2时，第二滑片4底部的弹珠开口44正好对着弹珠，第二滑片4被弹珠顶住。第一滑片3和第二滑片4都滑到采样腔本体1的中间位置时，采样腔本体1中间正好预留一个正方形(或圆形)的放置校准片2的位置，第一滑片3前端的第一校准片卡位凸起32和第二滑片4前端的第二校准片卡位凸起42正好可以卡住校准片2，校准片2表面平整光滑，安装到分析仪器的采样夹具上，可以与采样夹具紧密接触。

优选的方案中，所述采样孔11的上端面设有圆形凹槽12，所述圆形凹槽12内设置有密封圈，密封圈可以为O型密封圈，所述校准片2放置于所述密封圈的上端面，第一滑片3和第二滑片4压紧校准片2，校准片2与密封圈、采样腔本体1紧密接触不漏气，形成一个密封空腔。

优选的方案中，所述采样腔本体1的棱边设有导角15。由于采样腔本体1采用不锈钢的金属，将其棱边设置导角15，可以防止割伤，优选的方案中，导角15的角度可以为40-50°。

本实用新型还提供了一种采样器，请参考图11，图11为本实用新型一种实施例提供的采样器的结构示意图。

如图11所示，本实用新型提供的采样器包括采样气管200、上述的采样腔100，采样气管200连通所述采样腔100的采样空腔。具体的方案中，采样气管200可以连接采样腔100本体上的第一气体管路接口13。

优选的方案中，还包括第一三通阀300、第二三通阀400、旁路管道500，所述采样气管200连通所述第一三通阀300的进气口，所述第一三通阀300的第一出气口连通所述采样腔100的采样空腔，所述第一三通阀300的第二出气口通过所述旁路管道500连通所述第二三通阀400的第一进气口，所述采样腔的采样空腔连通所述第二三通阀400的第二进气口。

具体的方案中，采样气管200通过螺纹接头与第一三通阀300、采样腔本体的不锈钢外壳连接。连接螺丝与采样腔本体的不锈钢外壳连接一端是螺纹接头，与气管连接一端是宝塔接头，方便柔性气管插拔，方便使用。

第一三通阀300与采样气管200、采样腔100及旁路管道500相连，当第一三通阀300的旋拧开关与采样气管200平行时，采样气路打开，旁路关闭，样品气体从采样腔100流过，当第一三通阀300的旋拧开关与采样气管200垂直时，旁路打开，采样气路关闭，采样腔100中无气体流过。

采样时，先转动第一三通阀300的旋拧开关使其与采样气管平行，采样气管打开，旁路关闭，采样气管中的气体可以在腔体内流动，置换出采样腔100内的气体，然后将第一三通阀300的旋拧开关转到与采样气管垂直方向，旁路打开，采样气路关闭，将一部分样品气体密封在采样腔100体内，形成一个小腔体样品，完成采样。

本方案中，气体管路增加旁路设计，当采样腔内完成采样进行测试时，气体可从旁路通过，另外，在刚开启时，引气用旁路，保证引气过程中设备安全。采样腔出现故障时，旁路还可以做临时通道。

将采样气管中通标准气体，用本实用新型所述采样器采样，制备一个量值已知的小腔体标准样品，样品类似密封器件的密封腔，制备的标准样品与小腔体内部气氛质谱分析仪的实际测试样品类似，制备的标准样品更具可比性，可用于小腔体内部气氛质谱分析仪的校准，使其量值准确可靠。从而提高分析测试的准确度。

本实用新型中，采样气体是实时制备、实时采样检测，采样时，采样腔内有大量待测气体流动，材料吸附、脱附产生的影响气氛不会随时间的增加而累积，这样就可以大大降低材料对气体组分影响，解决了微量气氛量值易受材料影响而不稳定的问题，保证测量结果更加准确可靠。

现有的气体采样装置大都采用静态采样，样品气体不是实时制备实时使用，材料对样品气体中组分有吸附和脱附作用，会改变样品气体组分含量，对于微量气氛，少量的吸附脱附对其量值都会很大影响，采用本实用新型的采样器采样可以很好地减少材料吸附脱附的影响，这对于微量气氛量值保持作用是非常重要的。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种采样腔，其特征在于，包括采样腔本体，所述采样腔本体内具有采样空腔，所述采样腔本体上设有与所述采样空腔连通的采样孔，所述采样孔的上端面用于放置校准片，所述采样孔上端面的两侧分别设有第一滑片和第二滑片，所述第一滑片的前端和所述第二滑片的前端用于压紧所述校准片的两侧。

2.根据权利要求1所述的采样腔，其特征在于，所述采样腔本体上设有滑片导向槽，所述滑片导向槽的侧壁与底边的夹角为锐角，所述第一滑片和第二滑片均设于所述滑片导向槽内。

3.根据权利要求1或2所述的采样腔，其特征在于，所述第一滑片和所述第二滑片的两侧边设有呈斜坡状的滑片导角。

4.根据权利要求1或2所述的采样腔，其特征在于，所述第一滑片和所述第二滑片的前端均设有用于压紧所述校准片的校准片卡位凸起。

5.根据权利要求1或2所述的采样腔，其特征在于，所述第一滑片或所述第二滑片的上侧面设有一个以上的防滑凹槽或防滑凸起。

6.根据权利要求2所述的采样腔，其特征在于，所述采样腔本体上在所述滑片导向槽内设有用于连接所述第一滑片的螺纹接口。

7.根据权利要求2所述的采样腔，其特征在于，所述采样腔本体上在所述滑片导向槽内设有圆形开口，所述圆形开口内由下到上依次安装有弹性件和弹珠，所述第二滑片的底侧设有弹珠开口，在所述弹珠开口滑动至所述弹珠的位置的情况下，在所述弹性件的作用下，所述弹珠卡于所述弹珠开口内。

8.根据权利要求1或2所述的采样腔，其特征在于，所述采样孔的上端面设有圆形凹槽，所述圆形凹槽内设置有密封圈，所述校准片放置于所述密封圈的上端面。

9.一种采样器，其特征在于，包括采样气管和权利要求1-8中任一项所述的采样腔，所述采样气管连通所述采样腔的采样空腔。

10.根据权利要求9所述的采样器，其特征在于，还包括第一三通阀、第二三通阀、旁路管道，所述采样气管连通所述第一三通阀的进气口，所述第一三通阀的第一出气口连通所述采样空腔，所述第一三通阀的第二出气口通过所述旁路管道连通所述第二三通阀的第一进气口，所述采样空腔连通所述第二三通阀的第二进气口。