[發明專利]一種基于對稱結構的材料放氣率測試系統及方法

在審

• 申請號: 201811431933.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109443983A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 盧耀文;劉志宏;楊傳森;閆睿;余榮
• 申請（專利權）人: 北京東方計量測試研究所
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 王大方;金楊

本發明一種基于對稱結構的材料放氣率測試系統及方法，包括第一至第四真空室、第一和第二小孔元件、第一至第三真空計、機械泵、分子泵、第一至第八真空閥門、第一和第二進樣閥門、恒溫箱；機械泵通過第一真空閥門與分子泵的抽氣出口連接，其抽氣入口分別與第一真空計、第二第三第四真空閥門的一端連接；所述第三、第四真空閥門的另一端分別與第二、第四真空室連接；第二第四真空室分別通過第一、第二小孔元件與一三真空室相連通；第二真空計分別通過第五、第六真空閥門連接至第二、第四真空室，第三真空計分別通過第七、第八真空閥門連接至第一、第三真空室；第一、第三真空室上分別設置第一、第二進樣閥門。本發明可大幅提高測量精度和測試效率。

技術領域

本發明屬于真空測量技術領域，涉及一種基于對稱結構的材料放氣率測試系統及方法。

背景技術

在真空條件下，材料表面吸附的氣體或者材料內部的氣體會釋放出來，稱為材料放氣。在太空中，周圍結構材料的放氣可能對氣象觀測衛星的鏡頭等關鍵部件造成污染，大幅減低其使用壽命和性能；在其他超高真空應用中，材料放氣也會對極限真空的獲得和維持造成障礙。為了保障航天裝備、基礎電子產業、核工業、高能物理、先進醫療器械等產業的真空條件下應用的組件能夠正常使用，需要對真空中應用的材料放氣率進行精確測量。

在材料放氣測量方面，當前國際上常用的方法有累積法和動態流量法，以及由動態流量法延伸出來的流導調制法、轉換氣路法等。文獻“Measurement system for lowoutgassing materials by switching between two pumping paths”，《Vacuum》1996年第6-8期、第749～752頁，提出基于轉換氣路法的測試裝置；文獻“小孔流導法測量材料放氣率研究”，《真空》2010年第3期、第55～58頁，提出了基于動態流量法的材料放氣率測試裝置。以上所述兩種裝置均采用首先測試樣品，然后測試本底的方法，這種方法的缺點是兩次分別測試一致性很差，本底的影響非常大，引起很大的偏差，最大可達2個數量級，不能滿足對小體積樣品或微小放氣率樣品測試的要求。

發明內容

發明所要解決的課題是，解決目前測試系統測試一致性差、不能滿足小體積樣品、微小放氣率樣品的材料放氣精確測量的問題。

用于解決課題的技術手段是，針對材料放氣率高精度測試的需求，本發明提出一種基于對稱結構的材料放氣率測試系統及方法，采用對稱放置2組材質、結構和尺寸均相同的真空室，可大幅提高測量精度和測試效率。

本發明提出的一種基于對稱結構的材料放氣率測試系統，包括第一至第四真空室、第一和第二小孔元件、第一至第三真空計、機械泵、分子泵、第一至第八真空閥門、第一和第二進樣閥門、恒溫箱，其中恒溫箱用于為系統提供恒溫；所述機械泵分別與第一真空閥門、第二真空閥門的一端連接，且第一真空閥門的另一端與分子泵的抽氣出口連接；所述分子泵的抽氣入口分別與第一真空計、第二真空閥門的另一端、第三真空閥門的一端、第四真空閥門的一端連接；所述第三真空閥門的另一端與第二真空室連接，且第四真空閥門的另一端與第四真空室連接；所述第二真空室通過第一小孔元件與第一真空室相連通，及第四真空室通過第二小孔元件與第三真空室相連通；并且，所述第二真空計分別通過第五真空閥門、第六真空閥門連接至第二真空室、第四真空室，所述第三真空計分別通過第七真空閥門、第八真空閥門連接至第一真空室、第三真空室；所述第一真空室上設置第一進樣閥門和第三真空室上設置第二進樣閥門。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述第一真空計為滿量程為1000Torr的全量程真空計。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：第二真空計和第三真空計為超高真空分離規。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述系統的測量下限為1×10^-11Pam³/s。

本發明還提出一種基于對稱結構的材料放氣率測試系統的測試方法，包括以下步驟：