[實(shí)用新型]一種測量甲烷透過率的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720863601.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN206920273U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永建;張向平;陳興威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N7/10
• 分類號(hào): G01N7/10;G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氣體透過率測試領(lǐng)域，特別是一種能夠提高測量精度、能夠校準(zhǔn)不同氣體的一種測量甲烷透過率的裝置。

背景技術(shù)

測量氣體透過率(transmission rate)的現(xiàn)有方法中，如使用質(zhì)譜測量氣體透過率的方法，現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的是質(zhì)量流量計(jì)來測量通入氣體的量，精確度較低，在對(duì)于某些氣體透過率非常低的樣品的情況，比如甲烷氣體在某些工業(yè)用有機(jī)保護(hù)膜的透過情況，測試通常需要較長時(shí)間，因此會(huì)造成較大誤差，另外，由于甲烷分子的動(dòng)態(tài)體積通常不同于化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的氦氣、氮?dú)獾葰怏w，這導(dǎo)致了質(zhì)量流量計(jì)的測量有更大誤差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度下降，所述一種測量甲烷透過率的裝置能解決問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述問題，本實(shí)用新型使用經(jīng)過校準(zhǔn)的氦氣微漏裝置來校準(zhǔn)氣體透過率，提高了測量精度，并具有特殊設(shè)計(jì)的閘板閥，能夠校準(zhǔn)不同的氣體。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

所述一種測量甲烷透過率的裝置主要包括氦氣微漏裝置、儲(chǔ)氣罐、氣壓計(jì)、閥I、閥II、閘板閥、傳樣腔、傳樣桿、氣動(dòng)閥、高壓區(qū)域、樣品、樣品架、測試區(qū)域、質(zhì)譜、測試腔、真空泵及氣管，所述高壓區(qū)域、樣品、樣品架、測試區(qū)域均位于所述測試腔內(nèi)，所述樣品架安裝到測試腔時(shí)能夠?qū)⑺鰷y試腔隔開為所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域，所述樣品架中心具有貫穿的開口，當(dāng)樣品架安裝到測試腔時(shí)，所述開口為所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域之間唯一的氣路，所述測試區(qū)域外端安裝有所述質(zhì)譜，所述質(zhì)譜入口在所述測試區(qū)域內(nèi)，所述樣品用真空膠粘于所述樣品架上位于所述高壓區(qū)域的一面、且完全覆蓋所述樣品架中心的開口，所述傳樣腔通過所述氣動(dòng)閥連接所述測試腔，所述傳樣腔具有所述傳樣桿、且能夠?qū)⑺鰳悠芳茉谒鰝鳂忧缓蜏y試腔之間傳輸，所述測試腔連接有所述真空泵；所述儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存有甲烷氣體，所述氦氣微漏裝置和儲(chǔ)氣罐出口處均具有閥門，所述氦氣微漏裝置和儲(chǔ)氣罐通過氣管相連、且該段氣管相連處具有所述氣壓計(jì)，然后經(jīng)氣管分別連接氣路I和氣路II，再氣管連接于所述測試腔的所述高壓區(qū)域，所述氣路I上依次連有所述閥II、閘板閥，所述氣路II上具有所述閥I，所述氦氣微漏裝置在一定溫度下氦氣的漏率是可控的，并已經(jīng)過校準(zhǔn)，所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域內(nèi)均安裝有殘余氣體分析儀，用于測量氣體分壓；所述閘板閥內(nèi)部具有多塊擋板，不同擋板上各具有一個(gè)不同尺寸的孔，能夠在不破壞真空環(huán)境的條件下，用所述不同的擋板阻擋裝置中氣路，以改變氣路的橫截面積，使得對(duì)于不同的氣體，在不同的氣壓條件下氣流都能達(dá)到穩(wěn)定，提高測量精度。

所述閘板閥內(nèi)部擋板上的孔的直徑30微米至150微米，所述質(zhì)譜入口到樣品的距離為20毫米至50毫米；所述質(zhì)譜入口為毛細(xì)管形狀、且長度5毫米至30毫米，內(nèi)徑0.3毫米至1毫米；所述樣品架中心的開口形狀是直徑1毫米至5毫米的圓形、也可以是邊長1毫米至3毫米的正方形；所述樣品的厚度為200微米至2毫米；所述樣品架與測試腔的密封結(jié)構(gòu)是橡膠圈密封、也可以是銅圈密封。

利用所述一種測量甲烷透過率的裝置進(jìn)行測量的方法步驟為：

一.開啟所述氣動(dòng)閥，用所述傳樣桿將所述樣品架取至所述傳樣腔，開啟所述閥I和閥II，開啟所述真空泵對(duì)裝置抽真空；

二.關(guān)閉所述氣動(dòng)閥，關(guān)閉所述閥I，打開所述氦氣微漏裝置，使氦氣以恒定的漏率經(jīng)過所述閘板閥后進(jìn)入所述測試腔，開啟所述質(zhì)譜，開始校準(zhǔn)過程；

三.待系統(tǒng)穩(wěn)定后，得到真空度與氦氣漏率之間的關(guān)系曲線、以及氦氣分壓與氦氣漏率之間的關(guān)系曲線；

四.測量所述高壓區(qū)域的氦氣分壓和所述測試區(qū)域的氦氣分壓，并由上述已知的一定漏率條件下氦氣分壓，來估計(jì)瀉流，并記錄所述質(zhì)譜的離子電流，得到質(zhì)譜的離子電流與瀉流的關(guān)系曲線；

五.計(jì)算氦原子在單位時(shí)間內(nèi)與單位面積表面的碰撞率即單位時(shí)間單位面積上的碰撞數(shù)，其中，p是氣壓，m是分子質(zhì)量，k是玻爾茲曼常數(shù)，T是溫度，所述閘板閥擋板開孔面積由步驟四中得到的瀉流比上碰撞率而得；

六.測試過程，關(guān)閉所述氦氣微漏裝置，關(guān)閉所述閥II，用所述傳樣桿將所述樣品架取至所述測試腔，并將所述測試腔隔開為所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域，開啟所述儲(chǔ)氣罐，開啟所述閥I，對(duì)甲烷進(jìn)行透過率測試，將所述質(zhì)譜得到的離子電流與上述步驟四得到的氦氣的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)比，并對(duì)測量得到的所述高壓區(qū)域和測試區(qū)域的甲烷的分壓進(jìn)行校準(zhǔn)；