一種橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法。使用本發(fā)明能夠消除系統(tǒng)各本底對材料本身放氣率測量帶來的影響，準確測量材料放氣率。本發(fā)明測量裝置包括抽氣系統(tǒng)、真空規(guī)I、真空規(guī)II、閥門I～閥門IV、下游室、上游室、樣品和小孔，通過4個閥門切換，利用同一支主測量真空規(guī)測量壓力計算總放氣量，利用同一支輔助測量真空規(guī)測量壓力計算主測量真空規(guī)的吸放氣量，提高了測量精度，且測量裝置簡單，測量方法簡單可靠。
【專利說明】
一種橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及材料放氣率測量技術領域，具體涉及一種橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材 料放氣率測試方法。
【背景技術】
[0002] 文獻"一種可用于材料在低溫環(huán)境下放氣的測試系統(tǒng)"（《真空》，2007年第44卷第3 期，第75~77頁），介紹了測量材料放氣率的4種方法，分別是收集法、稱重法、壓力上升率法 和氣體流量法。其中，氣體流量法也稱為小孔流導法，比前三種方法的測量精度高，該方法 是通過用兩支真空規(guī)測量小孔前后上下游室的壓力，根據(jù)材料在真空下釋放的氣體在管道 中的流量來計算放氣率的。
[0003] 氣體流量法(小孔流導法)的優(yōu)點是測量方法簡單，材料放氣量與連續(xù)抽真空過程 中真空室的壓力動態(tài)變化一一對應，克服了壓力上升率法中氣體吸附的影響，是目前應用 較為普遍、精度較高的一種測量方法。但這種方法測量結(jié)果的不確定度較大，難以延伸測量 下限，究其原因，主要是:真空規(guī)的吸放氣和不同真空規(guī)的差異性等本底因素給材料放氣率 測量帶來的誤差無法消除，當材料本身的放氣率很小，測試系統(tǒng)的本底可能會將材料的放 氣掩蓋，從而難以精確測量材料的放氣率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法，能 夠通過4個閥門切換，利用同一支主測量真空規(guī)測量壓力計算總放氣量，利用同一支輔助測 量真空規(guī)測量壓力計算主測量真空規(guī)的吸放氣量，從而消除系統(tǒng)各本底對材料本身放氣率 測量帶來的影響，準確測量材料放氣率。
[0005] 本發(fā)明的橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟1，搭建測量裝置：
[0007] 所述測量裝置包括抽氣系統(tǒng)、真空規(guī)I、真空規(guī)II、閥門I、閥門II、閥門III、閥門 IV、下游室、上游室和小孔;其中，上游室通過小孔與下游室連接，抽氣系統(tǒng)與下游室連接； 真空規(guī)I通過閥門II與上游室連接，同時又通過閥門I與下游室連接;真空規(guī)II通過閥門III 與上游室連接，同時又通過閥門IV與下游室連接；
[0008] 步驟2，將待測材料的樣品放入上游室內(nèi)，關閉閥門I、閥門II、閥門III和閥門IV; 開啟抽氣系統(tǒng)，對上游室和下游室連續(xù)抽氣；
[0009] 步驟3，打開閥門II和閥門IV，用真空規(guī)I測量上游室內(nèi)的壓力，其值記為P1;
[0010] 步驟4，關閉閥門IV，打開閥門III，用真空規(guī)II測量上游室內(nèi)的壓力，其值記為 Pi ;
[0011] 步驟5,關閉閥門II，打開閥門I，用真空規(guī)I測量下游室內(nèi)壓力，其值記為p2，同時 用真空規(guī)II測量上游室內(nèi)的壓力，其值記為 Pl〃；
[0012] 步驟6,關閉抽氣系統(tǒng)以及閥門I、閥門II、閥門III和閥門IV，取出樣品后開啟抽氣 系統(tǒng)對上游室和下游室連續(xù)抽氣；
[0013]步驟7,打開閥門II和閥門IV，用真空規(guī)I測量上游室內(nèi)的壓力，其值記為P3;
[0014] 步驟8,關閉閥門IV，打開閥門III，用真空規(guī)II測量上游室內(nèi)的壓力，其值記為 P3' ；
[0015] 步驟9,關閉閥門II，打開閥門I，用真空規(guī)I測量下游室內(nèi)壓力，其值記為P4,同時 用真空規(guī)II測量上游室內(nèi)的壓力，其值記為P3〃；
[0016] 則樣品的放氣率q為
[0018]其中S為樣品的表面積;Qi為樣品的放氣量，Qi = Q-Q2_Q3;
[0019] 其中，Q = C(pi_p2)，Q2 = C(p/ _pi〃），Q3 = C[ _P3〃）]，C為小孔的流導 值。
[0020] 較優(yōu)的，真空規(guī)I和真空規(guī)II選用同一型號的真空規(guī)。
[0021] 有益效果：
[0022] (1)橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法，能夠消除上游室真空規(guī)吸放 氣效應給材料放氣率準確測量帶來的影響。
[0023] (2)放氣量測量過程中壓力的測量都是利用了同一支真空規(guī)(真空規(guī)I或真空規(guī) II)，從而消除了傳統(tǒng)測試方法中不同真空規(guī)測量壓力時物理效應的差異性(ESD效應，X射 線效應等)給材料放氣率測量帶來的影響。
[0024] (3)該測試方法能夠測量出真空規(guī)的吸放氣量，為真空規(guī)計量特性的研究奠定了 重要基礎。
[0025] (4)該方法能夠消除測試系統(tǒng)所有本底對材料本身放氣率測量帶來的影響，測量 范圍寬，精度高，測量不確定度小。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明測量裝置示意圖。
[0027] 其中，1-真空規(guī)I、2_閥門I、3_閥門II、4_下游室、5-上游室、6-樣品、7-小孔、8-閥 門III、9-閥門IV、10-真空規(guī)II。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0029] 本發(fā)明提供了一種橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法，采用如圖1所 示的測量裝置進行測量。
[0030] 其中測量裝置包括抽氣系統(tǒng)、真空規(guī)I 1、真空規(guī)II 10、閥門I 2、閥門II 3、閥門 III 8、閥門IV 9、下游室4、上游室5、樣品6和小孔7。其中，上游室5通過小孔7與下游室4連 接，抽氣系統(tǒng)與下游室4連接，樣品6放置在上游室5內(nèi)。真空規(guī)I 1通過閥門II 3與上游室5 連接;真空規(guī)I 1通過閥門I 2與下游室4連接;真空規(guī)II 10通過閥門III 8與上游室5連接； 真空規(guī)II 10通過閥門IV 9與下游室4連接。
[0031] 測試步驟如下：
[0032] 步驟1，將待測材料的樣品6放入上游室5,關閉閥門I 2、閥門II 3、閥門III 8和閥 門IV 9;開啟抽氣系統(tǒng)，對上游室5和下游室4連續(xù)抽氣；
[0033] 步驟2,打開閥門II 3和閥門IV 9,用真空規(guī)I 1測量上游室5內(nèi)的壓力，其值記為 pio
[0034] 步驟3,關閉閥門IV 9,打開閥門III 8,用真空規(guī)II 10測量上游室5內(nèi)的壓力，其 值記為p/ ;
[0035] 步驟4,關閉閥門II 3,打開閥門I 2,用真空規(guī)I 1測量下游室4內(nèi)壓力，其值記為 P2,同時用真空規(guī)II 10測量上游室5內(nèi)的壓力，其值記為Pl〃；
[0036]則樣品6的總放氣量Q由下式（1)計算：
[0037] Q = Q1+Q2+Q3 = C (pi~p2) (1)
[0038] 式中，Qd樣品本身的放氣量，PamWQA真空規(guī)I 1及其連接管道、閥門的吸放 氣量，Pam3。; Q3為上游室的放氣量，Pam3。; C為小孔7的流導值，m3s一1。
[0039]真空規(guī)I 1及其連接管道、閥門的吸放氣量Q2由下式(2)計算：
[0040] Q2 = c(p1/-p1//) (2)
[0041] 貝lj，上游室5和樣品6的放氣量為：
[0042] Qi+Q3 = Q-Q2 = C[ (pi-p2)-(pi7 ~p/ ) ] (3)
[0043] 步驟5,關閉抽氣系統(tǒng)以及閥門I 2、閥門II 3、閥門III 8和閥門IV 9,取出樣品6 后開啟抽氣系統(tǒng)對上游室5和下游室4連續(xù)抽氣；
[0044] 步驟6,打開閥門II 3和閥門IV 9,用真空規(guī)I 1測量上游室5內(nèi)的壓力，其值記為 P3；
[0045] 步驟7,關閉閥門IV 9,打開閥門III 8,用真空規(guī)II 10測量上游室5內(nèi)的壓力，其 值記為P3';
[0046] 步驟8,關閉閥門II 3,打開閥門I 2,用真空規(guī)I 1測量下游室4內(nèi)壓力，其值記為 P4,同時用真空規(guī)II 10測量上游室5內(nèi)的壓力，其值記為p3〃。
[0047]則，上游室的放氣量Q3如下式(4)計算。
[0048] Q3 = C[ (p3-p4)-(p37 -p3/7) ] (4)
[0049] 最后，樣品6本身的放氣量Qi如下式(5)計算。
[0050] Qi = Q-Q2-Q3 (5)
[0051]假設樣品6的表面積為S，則樣品6的放氣率q如下式(6)計算。
(6)
[0053]式中，q為樣品的放氣率，Pam3 jT1 cnf2; Qi為樣品的放氣量，Pam3 jT1 ; S為樣品表面積， cm2。
[0054] 其中，真空規(guī)I 1和真空規(guī)II 10選用同一型號、性能相同、測量不確定大小相同的 真空規(guī)進行壓力測量。
[0055] 本發(fā)明采用同一支真空規(guī)測量上、下游室壓力計算總放氣量，避免了用不同真空 規(guī)測量壓力時真空規(guī)物理效應的差異性給總放氣量測量帶來的影響;實現(xiàn)了用同一支輔助 測量真空規(guī)(真空規(guī)II 10)測量上游室壓力計算主測量真空規(guī)(真空規(guī)I 1)及其連接管道、 閥門的本底放氣量，避免了真空規(guī)吸放氣給材料放氣率準確測量帶來的影響;最終，消除了 所有本底對材料自身放氣率測量帶來的影響，保證了測量結(jié)果的準確性。
[0056]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，搭建測量裝置： 所述測量裝置包括抽氣系統(tǒng)、真空規(guī)1(1)、真空規(guī)11(10)、閥口 1(2)、閥口 11(3)、閥口 111(8)、閥口IV(9)、下游室(4)、上游室(5)和小孔(7);其中，上游室巧)通過小孔(7)與下游 室(4)連接，抽氣系統(tǒng)與下游室(4)連接;真空規(guī)I(I)通過閥口 11(3)與上游室巧)連接，同時 又通過閥口 1(2)與下游室(4)連接;真空規(guī)11(10)通過閥口 111(8)與上游室（5)連接，同時 又通過閥口 IV(9)與下游室(4)連接； 步驟2,將待測材料的樣品（6)放入上游室（5)內(nèi)，關閉閥口1(2)、閥口11(3)、閥口III (8)和閥口 IV(9);開啟抽氣系統(tǒng)，對上游室(5)和下游室(4)連續(xù)抽氣； 步驟3,打開閥口 11(3)和閥口IV(9)，用真空規(guī)1(1)測量上游室(5)內(nèi)的壓力，其值記為 Pi; 步驟4,關閉閥口IV(9)，打開閥口 111(8)，用真空規(guī)II(IO)測量上游室(5)內(nèi)的壓力，其 值記為P' 1; 步驟5,關閉閥口 11(3)，打開閥口 1(2)，用真空規(guī)I(I)測量下游室(4)內(nèi)壓力，其值記為 P2,同時用真空規(guī)II(IO)測量上游室巧）內(nèi)的壓力，其值記為p"i; 步驟6，關閉抽氣系統(tǒng)W及閥口 I (2)、閥口 II (3)、閥口 III (8)和閥口 IV(9)，取出樣品 (6)后開啟抽氣系統(tǒng)對上游室(5)和下游室(4)連續(xù)抽氣； 步驟7,打開閥口 11(3)和閥口IV(9)，用真空規(guī)1(1)測量上游室(5)內(nèi)的壓力，其值記為 P3； 步驟8,關閉閥口IV(9)，打開閥口 111(8)，用真空規(guī)II(IO)測量上游室(5)內(nèi)的壓力，其 值記為P' 3 ; 步驟9,關閉閥口 11(3)，打開閥口 1(2)，用真空規(guī)I(I)測量下游室(4)內(nèi)壓力，其值記為 P4,同時用真空規(guī)II(IO)測量上游室巧）內(nèi)的壓力，其值記為p"3; 則樣品(6)的放氣率q為其中S為樣品(6)的表面積;化為樣品（6)的放氣量，化=Q-化-Q3; 其中，Q = C(p廣P2)，化=C(p'廣p"i)，化=C[ (p3-p4)-(p' 3-p"3) ]，C為小孔(7)的流導值。2. 如權利要求1所述的橋式對稱結(jié)構的雙真空規(guī)材料放氣率測試方法，其特征在于，真 空規(guī)I(I)和真空規(guī)II(IO)選用同一型號的真空規(guī)。
【文檔編號】G01N7/14GK105910952SQ201610227026
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】董猛, 李得天, 成永軍, 趙瀾, 郭美如, 孫雯君, 張瑞芳, 王永軍
【申請人】蘭州空間技術物理研究所