[其他]極微流量氣體取樣閥門及其制造方法

無效

• 申請號: 85107238
• 申請日: 1985-09-26
• 公開（公告）號: CN85107238A
• 公開（公告）日: 1987-05-27
• 發明（設計）人: 王欲知;劉建生
• 申請（專利權）人: 成都電訊工程學院
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;F16K7/12;C03C15/00;C03C19/00
• 代理公司: 成都電訊工程學院專利代理室
• 代理人: 李曉洪,武登祥

本發明涉及真空技術領域，它特別適用于等離子體化學，氣體激光器，電光源器件中的質譜診斷的氣體取樣技術。

我們知道，在科學實驗或生產中，有時需要對含氣體器件（如氣體激光器、電光源器件）或設備（如等離子體化學研究中的反應器）中的氣體進行連續的或間斷的取樣分析。如果器件或設備中的氣體數量少，取樣的氣體就不允許過多，否則將影響器件或設備的正常工作。

現有的氣體取樣技術，常用的有“小泡法”和“壓強差分法”。例如，在對氣體激光器的氣體取樣所采取的“小泡法”（如《四川激光》雜志1980年第四期金蕊文章所述），就是在激光管上預先接上若干個玻璃小泡，定時高溫封割下小泡進行氣體分析。這種方法取樣數據有限，不能連續監視變化情況，小泡封下時，玻璃熔化而放出氣體導致較大誤差。

“壓強差分法”是用一個或二個漏孔接于被測容器上，用適當的抽氣泵通過漏孔對被分析器件抽氣。由于漏孔很小，故盡管有氣體不斷抽出，在靠近泵的一方仍能維持較低的壓強，足以保證分析器（如回旋質譜規管等）工作所需要的真空度。這種方法所用的漏孔，一般是真空技術中常用的標準漏孔。

現有的標準漏孔，主要有金屬壓偏型標準漏孔，玻璃鉑絲型標準漏孔，多孔金屬型標準漏孔等。金屬壓偏型標準漏孔常用無氧銅管壓扁而成，由于金屬的膨脹系數較大，且金屬表面常受氧化，或受其它氣體侵蝕而起變化，從而引起孔徑的變化，造成漏率不穩，玻璃鉑絲型利用鉑絲與硬質玻璃間的膨脹系數不同，進行非匹配封接，從而獲得漏孔。由于漏孔長達5-10mm，故容易堵塞。又環境溫度變化，漏率也有變化。多孔金屬型標準漏孔，采用金屬粉末壓制成多孔金屬塊，然后封于管中制成，因為是大量孔組成的一條氣路故每個孔必須極小，堵塞后不易清洗。

綜上所述，現有的標準漏孔用于壓強差分法對氣體取樣，常出現漏孔堵塞或漏率不穩的毛病，并且因是連續抽氣，氣體數量損失較大，對容積較小或儲氣量較少的器件或設備很不適用。

1970年，日本Karube.Eiso.Yamaka等采用可調金屬微漏閥（見日本Journal，Applied????Physics????41，2031-2042）來對氣體激光器進行取樣質譜分析，因為這種微漏閥是可調且可關閉的，故能在需要分析時打開進行抽樣，平時關閉以避免氣體的連續損失。但這種微調閥是根據一硬的錐形針擠壓一較軟的錐形孔底座來保證密封的，每次關閉時，底座都會因針的擠壓而產生形變，故在擰開時很難保證漏率的重復性。即錐形針退到同一位置時，并不對應于同一漏率。在氣流性質上，錐形針退出所形成的漏孔，是兩錐之間的隙縫，與氣體通過長管的氣流性質近似，因而具有較嚴重的質量岐視效應。

本發明的目的是制作一種極微流量的氣體取樣開關，這種開關具有良好的重復性，和較小的質量岐視，可供需要氣體取樣的裝置作為氣體控制取樣之用。由于氣體的流量極微，可適用于儲氣量很少的裝置、器件（如氣體激光器、電光源器件）作為定時抽樣分析之用。

本發明的解決方案是：首先用特殊加工辦法根據需要制作一具有極微小孔（1微米到20微米范圍）的平面玻璃片（1），為增加機械強度，將此平面玻璃片與一帶有較大孔（500微米左右）的厚玻璃片或金屬片（2）兩孔對齊膠合在一起。將這樣的微漏片粘膠在具有開關裝置的導氣蕊管（9）上制成一標準漏孔。用一碗狀彈性體隔膜（4）控制漏氣孔的開閉，這個隔膜凸部正對微漏孔處貼有一平面彈性園塊（5），由閥門的啟動機構帶動，隔膜可沿小孔的軸心方向前后伸縮。當平面園塊離開微小孔時，閥門就開啟，氣體可經導氣管蕊管和漏孔進入閥殼與管蕊之間的空腔內，由旁管（10）引出應用。當平面園塊壓緊微小孔時，閥門關閉，氣體就不能通過漏孔。

在玻璃上制造小孔的工藝。過程如下：

第一步????用高速鉆頭在玻璃片需要部位鉆出一個坑，但不讓其穿通。

第二步????用化學腐蝕劑將該坑進一步減薄，直至幾乎穿通。

第三步????用電擊穿的方法將已減薄的坑擊穿。

本發明與現有技術相比，具有下述優點：

1、開啟時由于漏孔的孔徑極小漏孔的流率很小，氣體抽出量小。對被取樣容器的干擾小。

2、由于小孔極小，在開啟狀態時，在壓強差一定的條件下，氣體的流通量就完全取決于孔徑，其它部位如玻璃導管的阻力可忽略不計，只要平面彈性體園塊和微孔玻璃片間有足夠的距離，閥的流通量就是一定的。又因為用彈性體園塊的壓緊或放松來實現小孔的開啟與關閉，不會導致漏孔的擠壓變形，故重復性好。