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基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置及方法，其中，裝置包括真空室，所述真空室內(nèi)設(shè)置有隔板，所述隔板將所述真空室內(nèi)的空腔分隔為第一游室和第二游室，所述隔板上設(shè)置有連通所述第一游室和所述第二游室的導(dǎo)流孔，所述第一游室通過第一閥門連接有第一真空規(guī)；所述第二游室連接有第二真空規(guī)、且通過第二閥門連接有抽氣系統(tǒng)，所述第一游室還連接有用于連接待測真空規(guī)的第三閥門。上述方案，通過抽氣系統(tǒng)對真空室進(jìn)行持續(xù)抽氣，使第一游室和第二游室達(dá)到動態(tài)平衡，并在動態(tài)平衡后根據(jù)導(dǎo)流孔的氣體流量來測試真空規(guī)的吸放氣量，測試過程易于操作控制，且測量不確定度小。
【專利說明】基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]期刊《真空》(英文名稱為VacUUm)2004(73): 149-153，公開了一篇“不銹鋼容器放氣對計量的影響”(英文名稱為 Outgassing from stainless steel and the effects ofthe gauges),其研究了 316L不銹鋼真空容器和四極質(zhì)譜計的吸放氣現(xiàn)象,對不銹鋼真空容器放出的氣體量及氣體成分進(jìn)行了研究。文章采用傳統(tǒng)的定容升壓法對真空容器和質(zhì)譜計的吸放氣進(jìn)行了測試研究，該方法是通過記錄一段時間中容積一定的真空容器中壓力的變化，進(jìn)而來測試真空容器和四極質(zhì)譜計的吸放氣。
[0003]上述所用定容升壓法的優(yōu)點是測量方法簡單，適合對較大出氣量的材料進(jìn)行測試，是目前應(yīng)用較為普遍的一種測試方法。
[0004]但是，這種方法的不足之處是測量結(jié)果的不確定度較大，主要原因是:真空容器材料放出的氣體會累積而重新吸附到容器器壁表面及真空規(guī)管的電極表面，無法克服氣體再吸附對測試帶來的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0006]本發(fā)明提供一種基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置及方法，用以克服定容升壓法測量結(jié)構(gòu)不確定度大的問題。
[0007]本發(fā)明提供一種基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置，包括真空室，所述真空室內(nèi)設(shè)置有隔板，所述隔板將所述真空室內(nèi)的空腔分隔為第一游室和第二游室，所述隔板上設(shè)置有連通所述第一游室和所述第二游室的導(dǎo)流孔，所述第一游室通過第一閥門連接有第一真空規(guī)；所述第二游室連接有第二真空規(guī)、且通過第二閥門連接有抽氣系統(tǒng)，所述第一游室還連接有用于連接待測真空規(guī)的第三閥門。
[0008]本發(fā)明還提供一種采用上述裝置測量真空規(guī)吸放氣量的方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1:將待測的真空規(guī)連接至所述第三閥門，開啟所述第二閥門，通過所述抽氣系統(tǒng)對所述真空室持續(xù)抽氣，使所述真空室內(nèi)的氣體分子處于分子流狀態(tài)；
[0010]步驟2:開啟所述第一閥門及所述第三閥門，通過所述第一真空規(guī)測量所述第一游室的壓力P1，通過所述真空規(guī)測量所述第二游室的壓力P2 ；
[0011]步驟3:關(guān)閉所述第三閥門，通過所述第一真空規(guī)測量所述第一游室當(dāng)前的壓力P3，通過所述真空規(guī)測量所述第二游室當(dāng)前的壓力P4 ；[0012]根據(jù)以下關(guān)系獲得所述真空規(guī)的吸放氣量:
[0013]Q1=C(P1-P2);
[0014]Q2=C(P3-P4)；
[0015]Q0=Q1-Q2;
[0016]其中，Q1為包括真空規(guī)在內(nèi)的總的氣體量，Q2為通過導(dǎo)流孔的氣體量,Qtl為真空規(guī)的吸放氣量，C為導(dǎo)流孔的流導(dǎo)值。
[0017]本發(fā)明提供的上述方案，通過抽氣系統(tǒng)對真空室進(jìn)行持續(xù)抽氣，使第一游室和第二游室達(dá)到動態(tài)平衡，并在動態(tài)平衡后根據(jù)導(dǎo)流孔的氣體流量來測試真空規(guī)的吸放氣量，測試過程易于操作控制，且測量不確定度小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參照下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的說明，會更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點和優(yōu)點。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0019]圖1為本發(fā)明實施例提供的基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0021]圖1為本發(fā)明實施例提供的基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置，包括真空室6，真空室6內(nèi)設(shè)置有隔板11，隔板11將真空室6內(nèi)的空腔分隔為第一游室7和第二游室12，隔板11上設(shè)置有連通第一游室7和第二游室12的導(dǎo)流孔8，第一游室7通過第一閥門5連接有第一真空規(guī)4 ;第二游室12連接有第二真空規(guī)3、且通過第二閥門2連接有抽氣系統(tǒng)1，第一游室7還連接有用于連接待測的真空規(guī)10的第三閥門9。
[0022]本發(fā)明提供的上述方案，使用時通過抽氣系統(tǒng)I對真空室6進(jìn)行持續(xù)抽氣，使第一游室7和第二游室12達(dá)到動態(tài)平衡，此處所說的動態(tài)平衡也即真空室6中的氣體分子處于分子流狀態(tài)，并在動態(tài)平衡后根據(jù)導(dǎo)流孔8的氣體流量來測試真空規(guī)的吸放氣量，測試過程易于操作控制，且測量不確定度小。
[0023]實際使用，真空室6是具有固定容積的部件，其中，真空室6及隔板11均可采用不銹鋼材料加工而成。
[0024]進(jìn)一步地，為了能使真空室6內(nèi)的真空度達(dá)到使真空室6中的氣體分子處于分子流狀態(tài)，以提高測量的準(zhǔn)確性，降低不確定度，則抽氣系統(tǒng)I可以但不限于采用串聯(lián)設(shè)置的真空室6用分子泵及機械泵。通過采用串聯(lián)設(shè)置的真空室6用分子泵及機械泵，可以使第一游室7的壓力小于等于10_3Pa數(shù)量級、第二游室12的壓力小于等于10_4Pa數(shù)量級。
[0025]進(jìn)一步地，第一真空規(guī)4及所述第二真空規(guī)3均為熱陰極電離規(guī)、冷陰極電離規(guī)、磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)和電容薄膜規(guī)中的任一種。
[0026]進(jìn)一步地，為了提高測試的準(zhǔn)確性，第一真空規(guī)4及第二真空規(guī)3為兩個完全相同的熱陰極電離規(guī)。這里所指的完全相同是參數(shù)相同，不包括其形狀、生產(chǎn)企業(yè)等的相同。
[0027]本發(fā)明實施例還提供一種采用上述裝置實施例的測量真空規(guī)吸放氣量的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0028]步驟1:將待測的真空規(guī)連接至所述第三閥門9，開啟所述第二閥門2，通過所述抽氣系統(tǒng)I對所述真空室6持續(xù)抽氣，使所述真空室6內(nèi)的氣體分子處于分子流狀態(tài)；也即此時真空室6的壓力達(dá)到動態(tài)平衡，克服了真空室6器壁放氣對測量的影響。
[0029]步驟2:開啟所述第一閥門5及所述第三閥門9，通過所述第一真空規(guī)4測量所述第一游室7的壓力P1，通過所述真空規(guī)測量所述第二游室12的壓力P2。
[0030]步驟3:關(guān)閉所述第三閥門9，通過所述第一真空規(guī)4測量所述第一游室7當(dāng)前的壓力P3,通過所述真空規(guī)測量所述第二游室12當(dāng)前的壓力P4 ；
[0031]根據(jù)以下關(guān)系獲得所述真空規(guī)的吸放氣量:
[0032]Q1=C (P1-P2);
[0033]Q2=C (P3-P4)；
[0034]Q0=Q1-Q2;
[0035]其中，Q1為包括真空規(guī)在內(nèi)的總的氣體量,Q2為通過導(dǎo)流孔8的氣體量，Q0為真空規(guī)的吸放氣量，C為導(dǎo)流孔8的流導(dǎo)值。
[0036]本方法實施例的效果參見上述裝置實施例，這里不再贅述。
[0037]為了保證真空室6內(nèi)氣體分子處于分子流狀態(tài)，也即真空室6的壓力達(dá)到動態(tài)平衡，則所述步驟I中通過抽氣系統(tǒng)I對真空室6持續(xù)抽氣，使第一游室7的壓力小于等于IO-3Pa數(shù)量級、第二游室12的壓力小于等于10_4Pa數(shù)量級。
[0038]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置，其特征在于，包括真空室，所述真空室內(nèi)設(shè)置有隔板，所述隔板將所述真空室內(nèi)的空腔分隔為第一游室和第二游室，所述隔板上設(shè)置有連通所述第一游室和所述第二游室的導(dǎo)流孔，所述第一游室通過第一閥門連接有第一真空規(guī)；所述第二游室連接有第二真空規(guī)、且通過第二閥門連接有抽氣系統(tǒng)，所述第一游室還連接有用于連接待測真空規(guī)的第三閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置，其特征在于，所述抽氣系統(tǒng)包括串聯(lián)設(shè)置的真空室用分子泵及機械泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置，其特征在于，所述第一真空規(guī)及所述第二真空規(guī)均為熱陰極電離規(guī)、冷陰極電離規(guī)、磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)和電容薄膜規(guī)中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于動態(tài)流量法測試真空規(guī)吸放氣量的裝置，其特征在于，所述第一真空規(guī)及所述第二真空規(guī)為兩個完全相同的熱陰極電離規(guī)。
5.一種采用權(quán)利要求1-4任一項所述裝置測量真空規(guī)吸放氣量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:將待測的真空規(guī)連接至所述第三閥門，開啟所述第二閥門，通過所述抽氣系統(tǒng)對所述真空室持續(xù)抽氣，使所述真空室內(nèi)的氣體分子處于分子流狀態(tài)； 步驟2:開啟所述第一閥門及所述第三閥門，通過所述第一真空規(guī)測量所述第一游室的壓力P1，通過所述真空規(guī)測量所述第二游室的壓力P2 ； 步驟3:關(guān)閉所述第三閥門，通過所述第一真空規(guī)測量所述第一游室當(dāng)前的壓力P3，通過所述真空規(guī)測量所述第二游室當(dāng)前的壓力P4 ； 根據(jù)以下關(guān)系獲得所述真空規(guī)的吸放氣量:
Q1=C(P1-P2);
Q2=C(P3-P4);
Q0=QrQ2; 其中，Q1為包括真空規(guī)在內(nèi)的總的氣體量，Q2為通過導(dǎo)流孔的氣體量，Q0為真空規(guī)的吸放氣量，C為導(dǎo)流孔的流導(dǎo)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量真空規(guī)吸放氣量的方法，其特征在于，所述步驟I中通過抽氣系統(tǒng)對所述真空室持續(xù)抽氣，使所述第一游室的壓力小于等于KT3Pa數(shù)量級、所述第二游室的壓力小于等于10_4Pa數(shù)量級。
【文檔編號】G01L27/00GK103808458SQ201310724830
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】董猛, 馮焱, 李得天, 習(xí)振華, 趙瀾, 魏萬印, 李莉 申請人:蘭州空間技術(shù)物理研究所