[發明專利]一種差分真空計測量材料氣體滲透率的裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201510908556.5
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105300869A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 李軍建
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N7/10
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 馬林中

技術領域

本發明屬于電機器件、食品、藥品等物體的封裝材料的氣體滲透率測量技術領域，具體公開了一種差分真空計測量材料氣體滲透率的裝置及其測量方法。

背景技術

電子器件、食品、藥品等物品需要具有低的氣體滲透率的包裝或封裝材料，以防止在使用和存儲過程中，有害氣體進入器件內(如有機電致發光器件)，導致器件的性能或壽命下降；或防止有害氣體進入食品和藥品的包裝中，導致食品和藥品變質；或防止食品或藥品的材料蒸氣逸出包裝外，導致食品和藥品的品質下降或失效。

要設計和制造出滿足使用和存儲要求的電子器件、食品和藥品的封裝或包裝材料，就必須具備對這些封裝或包裝材料的氣體滲透率進行測量的設備和測量方法。

測量材料的氣體滲透率的方法有很多種，其中一種是利用質譜測量技術來測量材料的氣體滲透率，見美國專利US4944180A、中國專利ZL200810045129.9和ZL201310026422.1。這類裝置具有測量靈敏度高，測量速度快的特點，但價格比較昂貴。另外一種方法是利用壓差變換器作為傳感器來測量薄膜的滲透率，如中國專利CN104729973A。這個設計較好地解決了測量系統的放氣對測量準確性的影響問題，但存在以下缺點：

(1)所采用的壓差傳感器—壓差變換器能測量的壓強差最小為1Pa量級，當薄膜的氣體滲透率很小，產生的壓差小于1Pa量級時就無法測量了，限制了測量靈敏度的提高。

(2)沒有考慮如何消除薄膜放氣對測量準確性的影響，而實際工作中被測薄膜大多是有機材料，放氣速率比較高，對測量準確性的影響比較大。

(3)測量室和基準室通到真空泵的抽氣管道是串聯的，中間還有一個真空閥，使得真空系統對測量室和基準室的有效抽速相差很大，導致在烘烤除氣過程中，兩個室被抽除的氣體流量不相等，除氣效果不均衡，在烘烤除氣過程完成后，兩個室的本底壓強和放氣量必然不相等，即使沒有滲透氣體進入測量室，也會產生壓差，從而產生測量誤差。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的測量靈敏度低的問題，而提供一種差分真空計測量材料氣體滲透率的裝置及其測量方法，克服了現有壓差法測量的缺點，能夠測量更低的壓差，提高測量的靈敏度；同時能夠消除被測薄膜放氣現象，以及消除測量室和基準室放氣量不均勻現象對薄膜滲透率測量準確性的影響，從而提高測量精度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種差分真空計測量材料氣體滲透率的裝置，其特征在于，包括氣源、放氣測量室、參考薄膜室、差分放大器和真空計，所述氣源經管道和減壓閥連接有氣體室，所述氣體室連通有用于放置被測薄膜的滲透室，所述滲透室配設有滲透室加熱器，所述滲透室連通有積累室，所述積累室配設有積累室加熱器，所述積累室連接有真空規A，真空規A的信號端與差分放大器的一輸入端電連接，放氣測量室連接有真空規B，真空規B的信號端與差分放大器的另一輸入端電連接；差分放大器的輸出端與真空計的信號輸入端電連接；所述放氣測量室還與用于放置參考薄膜的參考薄膜室連通，所述放氣測量室和參考薄膜室分別配設有放氣測量室加熱器和參考薄膜室加熱器；所述氣體室、積累室、放氣測量室和參考薄膜室分別經氣體室抽氣閥、積累室抽氣閥、放氣測量室抽氣閥和參考薄膜室抽氣閥連通有高真空泵，所述高真空泵經低真空閥連通有低真空泵。

所述滲透室與參考薄膜室的材質、結構和尺寸相同；所述被測薄膜與參考薄膜的材質和尺寸相同；所述被測薄膜的邊緣與滲透室的內壁之間為真空密封，所述參考薄膜的邊緣與參考薄膜室的內壁之間為真空密封。

所述積累室與放氣測量室的材質、結構和尺寸均相同。

所述真空規A與真空規B為同一種類并且為同一型號的真空規。

所述真空規為高壓強電離規、電阻規、熱偶規或者薄膜電容規中的一種。

所述差分放大器的輸入端配設有單端-雙端輸入切換裝置。

所述高真空泵為渦輪分子泵、油擴散泵或者低溫冷凝泵，所述低真空泵為旋片式機械泵。

所述氣體室抽氣閥、積累室抽氣閥、放氣測量室抽氣閥和參考薄膜室抽氣閥均為高真空閥。

一種差分真空計測量材料的氣體滲透率的裝置的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將待測量的被測薄膜密封在滲透室中，將與被測薄膜材料和尺寸相同的參考薄膜密封在參考薄膜室中；

步驟2：開啟氣體室抽氣閥、積累室抽氣閥、放氣測量室抽氣閥和參考薄膜室抽氣閥，開啟低真空泵和低真空閥對整個系統抽低真空；