具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統的製作方法

2023-05-10 16:45:21 1

專利名稱：具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測量技術領域，具體涉及真空條件下材料放氣率的測試系統，用於材料放氣率的測試和真空規及質譜計的自校準。
背景技術：
材料放氣率是材料在真空狀態下的主要特性之一，是研製真空儀器及設備的重要選擇依據，對於航空航天、半導體工業、高能物理等應用領域選擇合適的材料具有重要的意義。文獻「小孔流導法測量材料放氣率研究」，《真空》第47卷、2010年第3期、第55 58頁」，介紹了小孔流導法測量材料放氣率的方法，其測量範圍為1X10_7 lX10_12Pa m3/(scm2)。文獻「基於雙通道方法對不鏽鋼高溫出氣性能的研究」《真空科學與技術學報》第31卷，2011年第3期、第368 371頁，介紹了雙通道方法測量材料放氣率的方法。以上文章建立的材料放氣率測量系統的特點有，一是採用不鏽鋼作為樣品室，其自身的放氣率比較大，致使本底放氣影響無法延伸測量下限；二是系統採用的抽氣方式獲得不了 IO-uiPa的極限真空度致使測量下限受限；三是系統不具有自校準功能，因此系統上所接的超高真空規和質譜計測量結果不可靠；四是系統不能測量放氣率較大的材料。而當前許多應用領域需要系統的測量範圍寬、效率高、具有自校準功能，基於以上需要的系統國內尚屬空白。

實用新型內容本實用新型針對目前科研生產應用中對材料放氣率測試需求，建立寬量程、具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統，要求系統對材料放氣量的測量範圍，並且對超高真空規和質譜計具有自校準功能，提高測量數據的正確性和可靠性的問題，提供一種具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統及方法。本實用新型提供一 種具 有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統及方法，系統複合了累積法、動態流量法及雙通路法三種材料放氣率測試方法，可測試氣體流量範圍為 IPamVs 6X10_12Pam3/s (若表面積 A = 6000cm2，放氣率測量下限達 I X 10_15Pam3/(scm2))。累積法的氣體流量測量範圍為I 5\10_午&1113/8(若表面積六=100cm2，放氣率測量上限為I X IO-2Pam3/(s cm2)，若表面積A = 5000cm2，放氣率測量下限為lX10_9Pam3/(s cm2));動態流量法對氣體流量的測量範圍為6X10_6Pam3/s 6X10_9Pam3/s，(若表面積A = 600cm2，放氣率測量上限為I X IO-8Pam3/(s cm2)，若表面積A = 6000cm2，放氣率測量下限為lX10_12Pam3/(s cm2));雙通路法對氣體流量的測量範圍為6X 10_9Pam3/s 6 X IO^12PamVs,(若表面積A = 6000cm2，放氣率測量上限為I X KT12Pam3/(s cm2)，若表面積 A = 6000cm2，放氣率測量下限為 I X 10_15Pam3/ (s cm2))。本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的。一種具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統，該系統包括:第一幹泵、第二幹泵、第一分子泵、第二分子泵、第三分子泵、第一超高全金屬角閥、第二超高全金屬角閥、第三超高全金屬角閥、第四超高全金屬角閥、第五超高全金屬角閥、第六超高全金屬角閥、第七超高全金屬角閥、第八超高全金屬角閥、第九超高全金屬角閥、第十超高全金屬角閥、吸氣劑泵、第一小孔、第二小孔、第三小孔、第四小孔、四極質譜計、第一真空室、第二真空室、第一分離規、第二分離規、第一複合型真空規、第二複合型真空規、第一樣品室、第二樣品室、第三樣品室、第四樣品室、第一電容薄膜規，第二電容薄膜規、第一波紋管截止閥，第二波紋管截止閥、第三波紋管截止閥、第四波紋管截止閥、第五波紋管截止閥、第六波紋管截止閥、標準體積、超高全金屬插板閥、電磁閥、穩壓室、皮拉尼真空規、KF25接口波紋管截止閥、球閥及氣源；其連接關係為:第一幹泵與第一分子泵連接，第一超高全金屬超高角閥兩端分別與第一分子泵、第二分子泵連接，第二分子泵通過第一小孔與第一真空室連接；第二超高全金屬角閥一端與消氣劑泵連接，另一端與第一真空室連接；四極質譜計、分離規、第三超高全金屬角閥及第二小孔、第三小孔分別與第一真空室連接；複合型真空規與第三超高全金屬角閥和第四小孔連接，波紋管截止閥的另一端與第四小孔連接；第一樣品室分別與第四超高全金屬角閥、第五超高全金屬角閥連接，超高全金屬角閥與第二小孔連接，第二分離規分別與第五超高全金屬角閥、第六超高全金屬角閥的一端連接；第六超高全金屬角閥、第七超高全金屬角閥的一端分別與第二樣品室連接，第七超高全金屬角閥的另一端通與第三小孔連接；第二真空室分別與第一波紋管截止閥、第五波紋管截止閥、第六波紋管截止閥、第八超高全金屬角閥、第九超高全金屬角閥、第十超高全金屬角閥及超高全金屬插板閥連接；第一電容薄膜規與第一波紋管截止閥、第二波紋管截止閥、第三波紋管截止閥的一端連接，標準體積分別與第三波紋管截止閥的、第四波紋管截止閥及第五波紋管截止閥的另一端連接；第二複合型真空規與第九超高全金屬角閥的另一端連接，第二電容薄膜規與第六波紋管截止閥的另一端連接；穩壓室分別與皮拉尼真空規、第四波紋管截止閥、KF25接口波紋管截止閥及球閥連接，球閥的另一端與氣源連接，KF25接口波紋管截止閥的另一端分別與第二幹泵與電磁閥連接；超高全金屬插板閥的另一端與第三分子泵連接，電磁閥的一端與第三分子泵連接，另一端與KF25接口波紋管截止閥和第二幹泵連接，第四樣品室和第十超高全金屬角閥連接。第一樣品室、第二樣品室為石英玻璃製成的真空容器；第三樣品室、第四樣品室為不鏽鋼製成的真空容器。本實用新型還提供一種具有自校準功能的複合型材料放氣率測試方法，包括步驟:(I)累積法測量S1、將處理好的樣品放置在第三樣品室中，與第八超高全金屬角閥連接，將相同的第四樣品室與第十超高全金屬角閥連接，並檢查以上連接處的密封性；S2、打開第二幹泵、電磁閥及超高全金屬插板閥對第二真空室抽氣，打開第第八超高全金屬角閥、第九超高全金屬角閥、第六超波紋管截止閥和第二複合型真空規、第一電容薄膜規，在第二真空室中真空度小於IOPa後，打開第一波紋管截止閥，然後打開第三分子泵抽真空；S3、打開第二電容薄膜規，並在第二真空室中真空度小於IX 10_4Pa且正常工作4小時以上對第一電容薄膜規、第二電容薄膜規進行調零；S4、在第二真空室中真空度小於lX10_5Pa後，關閉第九超高全金屬角閥，然後關閉超高全金屬插板閥，記錄第一電容薄膜規、第二電容薄膜規((22)是滿量程為lOOOTorr的電容薄膜規，38是滿量程為ITorr的電容薄膜規)壓力隨時間t的變化，測量結果為樣品
及其管道等總的放氣為
權利要求1.具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統，其特徵在於，該系統複合了累積法、動態流量法及雙通路法三種材料放氣率測試方法，集成了對真空規、質譜計的自校準功能；系統包括: 第一幹泵(I)、第二幹泵(39)、第一分子泵(2)、第二分子泵(4)、第三分子泵(33)、第一超高全金屬角閥(3)、第二超高全金屬角閥(7)、第三超高全金屬角閥(12)、第四超高全金屬角閥(14)、第五超高全金屬角閥(16)、第六超高全金屬角閥(18)、第七超高全金屬角閥(20)、第八超高全金屬角閥(29)、第九超高全金屬角閥(35)、第十超高全金屬角閥(46)、吸氣劑泵(5)、第一小孔(6)、第二小孔(13)、第三小孔(19)、第四小孔(45)、四極質譜計(8)、第一真空室(9)、第二真空室(31)、第一分離規(10)、第二分離規(17)、第一複合型真空規(11)、第二複合型真空規(36)、第一樣品室(15)、第二樣品室(21)、第三樣品室(28)、第四樣品室(47)、第一電容薄膜規(22)，第二電容薄膜規(38)、第一波紋管截止閥(23)，第二波紋管截止閥(24)、第三波紋管截止閥(25)、第四波紋管截止閥(27)、第五波紋管截止閥(30)、第六波紋管截止閥(37)、標準體積(26)、超高全金屬插板閥(32)、電磁閥(34)、穩壓室(40)、皮拉尼真空規(41)、KF25接口波紋管截止閥(42)、球閥(43)及氣源(44);其連接關係為: 第一幹泵(I)與第一分子泵(2)連接，第一超高全金屬超高角閥(3)兩端分別與第一分子泵(2)、第二分子泵(4)連接，第二分子泵(4)通過第一小孔(6)與第一真空室(9)連接；第二超高全金屬角閥(7) —端與消氣劑泵(5)連接，另一端與第一真空室(9)連接；四極質譜計(8)、分離規(10)、第三超高全金屬角閥(12)及第二小孔(13)、第三小孔(19)分別與第一真空室(9)連接；複合型真空規(11)與第三超高全金屬角閥(12)和第四小孔(45)連接，波紋管截止閥(24)的另一端與第四小孔(45)連接；第一樣品室(15)分別與第四超高全金屬角閥(14)、第五超高全金屬角閥(16)連接，超高全金屬角閥與第二小孔(13)連接，第二分離規(17)分別與第五超高全金屬角閥(16)、第六超高全金屬角閥(18)的一端連接；第六超高全金屬 角閥(18)、第七超高全金屬角閥(20)的一端分別與第二樣品室(21)連接，第七超高全金屬角閥(20)的另一端通與第三小孔(19)連接；第二真空室(31)分別與第一波紋管截止閥(23)、第五波紋管截止閥(30)、第六波紋管截止閥(37)、第八超高全金屬角閥(29)、第九超高全金屬角閥(35)、第十超高全金屬角閥(46)及超高全金屬插板閥(32)連接；第一電容薄膜規(22)與第一波紋管截止閥(23)、第二波紋管截止閥(24)、第三波紋管截止閥(25)的一端連接，標準體積(26)分別與第三波紋管截止閥的(25)、第四波紋管截止閥(27)及第五波紋管截止閥(30)的另一端連接；第二複合型真空規(36)與第九超高全金屬角閥(35)的另一端連接，第二電容薄膜規(38)與第六波紋管截止閥(37)的另一端連接；穩壓室(40)分別與皮拉尼真空規(41)、第四波紋管截止閥(27)、KF25接口波紋管截止閥(42)及球閥(43)連接，球閥(43)的另一端與氣源(44)連接，KF25接口波紋管截止閥(42)的另一端分別與第二幹泵(39)與電磁閥(34)連接；超高全金屬插板閥(32)的另一端與第三分子泵(33)連接，電磁閥(34)的一端與第三分子泵(33)連接，另一端與KF25接口波紋管截止閥(42)和第二幹泵(39)連接，第四樣品室(47)和第十超高全金屬角閥(46)連接。
2.如權利要求1所述的具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統，其特徵在於:第一樣品室(15)、第二樣品室(21)為石英玻璃製成的真空容器；第三樣品室(28)、第四樣品室(47)為不鏽鋼製成的真空容器。
3.如權利要求1所述的具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統，其特徵在於:第二小孔、第三小孔的分子流導大於6L/s。
4.如權利要求1所述的具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統，其特徵在於:第一小孔優選直徑約為50mm，厚度小於直徑的1/200的圓形小孔；第四小孔是直徑約為2um。`
專利摘要本實用新型屬於測量技術領域，具體涉及一種具有自校準功能的複合型材料放氣率測試系統。包括，幹泵，分子泵，超高真空全金屬角閥；吸氣劑泵，小孔，四極質譜計，真空室，分離規，複合型真空規，樣品室，電容薄膜規等器件；系統複合了累積法、動態流量法及雙通路法三種材料放氣率測試方法，可測試氣體流量範圍為1Pam3/s～6×10-12Pam3/s(若表面積A＝6000cm2，放氣率測量下限達1×10-15Pam3/(s cm2))，系統覆蓋了13個數量級材料放氣量測試範圍，採用的對稱結構設計，提高了測試效率和數據的可靠性；同時系統能夠對超高真空規、質譜計及氣體微流量的自校準功能，具有功能多，集成度高等特點。
文檔編號G01N7/14GK202947944SQ201220572180
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者盧耀文 申請人:盧耀文