[發明專利]一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置

有效

• 申請號: 201611186849.8
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108204938B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 劉洋;馮勇進;王曉宇;馮開明
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 劉昕宇

本發明屬于氫測量裝置，特別涉及一種涂層中氫擴散滲透特性的精確測量裝置。一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，包括樣品室，該樣品室包括外真空室和內真空室，樣品室與水冷機連接，水冷機用于為樣品室降溫，樣品室的內真空室通過閥門分別與內真空室分子泵和內真空室機械泵連通，該內真空室分子泵和內真空室機械泵用于內真空室的抽真空，樣品室的外真空室通過四極質譜儀分別與外真空室分子泵和外真空室機械泵連通，該外真空室分子泵和外真空室機械泵用于外真空室的抽真空，四極質譜儀還分別與工控機和離子泵連通，樣品室通過標準漏孔與進氣室連通。本發明的效果是：精確控制測試樣品的溫度，完成不同溫度下的測試。

技術領域

本發明屬于氫測量裝置，特別涉及一種涂層中氫擴散滲透特性的精確測量裝置。

背景技術

由于原子半徑較小，氫及其同位素在許多材料中都能迅速滲透。不論原子能反應堆、可控熱核反應裝置，還是熱核燃料的儲存和處理系統都存在一個防止氫滲透的問題。聚變堆中，大量組件和系統都將在含氚的環境中工作，氫及其同位素滲透是一個至關緊要的問題，它涉及多個方面的影響，比如氚的有效利用，氫、氚帶來的結構材料機械性能下降(氫脆問題)，系統運行的安全性和環境安全性等。目前國際上公認的解決辦法是在結構材料的表面制備防氚滲透層，這樣既不會損害結構材料的體性能，同時又能達到減少氫同位素滲透的目的。因此，研究氫及其同位素在涂層、金屬等材料中的擴散滲透性能具有一定的重要性和工程價值。

目前通常的測量氫及其同位素滲透的方法主要包括電化學方法和氣相滲透法兩類。前者測試設備簡單，成本低，操作簡單，但受電解質影響測試的溫度較低，所以電化學方法適合用來測量室溫‐100℃溫度范圍內的材料氫滲透性能。氣相滲透方法的發展得益于真空技術的進步，該方法已成為目前測量材料中氫滲透性能的常用方法。現有的氣相滲透測試裝置大多將樣品室整體置于加熱裝置內，以達到對樣品進行加熱的目的，進而測量不同溫度下材料中氫滲透系數。但上述加熱裝置熱電偶測得的加熱溫度為爐子均溫區的溫度，與樣品室內部樣品的實際溫度存在一定的偏差，系統對溫度的控制較差。實驗表明在升溫速率較大的情況下，熱電偶測得溫度和樣品實際溫度相差幾十甚至上百攝氏度。另外，樣品室及連接管道整個處于加熱裝置中，多次長時的高溫環境也加速了樣品室和連接管道的老化，縮短其使用壽命。

發明內容

本發明針對現有技術缺陷，提供一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置。

本發明是這樣實現的：一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，包括樣品室，該樣品室包括外真空室和內真空室，樣品室與水冷機連接，水冷機用于為樣品室降溫，樣品室的內真空室通過閥門分別與內真空室分子泵和內真空室機械泵連通，該內真空室分子泵和內真空室機械泵用于內真空室的抽真空，樣品室的外真空室通過四極質譜儀分別與外真空室分子泵和外真空室機械泵連通，該外真空室分子泵和外真空室機械泵用于外真空室的抽真空，四極質譜儀還分別與工控機和離子泵連通，樣品室通過標準漏孔與進氣室連通。

如上所述的一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，其中，所述的樣品室的內真空室設置在外真空室內部，內真空室通過出氣口與外部連通，外真空室通過進氣口與外部連通，在內真空室頂端設置樣品基座，在樣品基座上設置測試樣品，在測試樣品四周設置感應加熱裝置，感應加熱裝置設置在外真空室內。

如上所述的一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，其中，在樣品室外還設置在線式紅外測溫儀，該在線式紅外測溫儀用于檢測測試樣品溫度。

如上所述的一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，其中，所述的樣品基座與測試樣品焊接。

如上所述的一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，其中，在外真空室的側壁上設置水冷裝置。

如上所述的一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，其中，在外真空室的頂壁上設置石英觀察窗。

如上所述的一種阻氚涂層中氫擴散滲透性能測定裝置，其中，進氣口與與氫氣氣源相連，出氣口與四極質譜儀相連。