技术领域
[0001] 本技术方案属于
真空器件测试技术领域，具体是一种采用动态定压法测量非蒸散型吸气剂吸气性能的检测台。
背景技术
[0002]
现有技术中对吸气剂的吸气性能进行检测。常用的检测装置多数是实验室等临时搭建起来的，仅针对个别样品在实验室环境中进行检测，这些装置对具有微量吸气能
力的
薄膜吸气剂很难做到精确测量，并且这些检测装置的测试管路都是玻璃封接，需要专业的人才能更换样品。在工厂化生产吸气剂时，要定期对吸气剂产品进行抽检。传统的检查方式就不能满足生产要求了，需要一种集成度高、自动化程度高、实用、测量范围广、便利的检测装置来对工厂化生产的吸气剂产品进行配合检测。
发明内容
[0003] 本技术方案提供一种采用动态定压法测量非蒸散型吸气剂吸气性能的检测台，本检测台通过计算机自动控制微调进气，自动记录处理测量数据，适用于吸气剂工厂化生产。
[0004] 一种采用动态定压法测量非蒸散型吸气剂吸气性能的检测台，其特征是包括平台、抽气装置、进气装置、超高真空系统管路和样品室放置装置；
[0005] 所述抽气装置包括(直连式旋片)机械
泵和复合分子泵；复合分子泵的进气端即为抽气装置的进气端；复合分子泵的出气端通过前级
阀连接机械泵的进气端；复合分子泵与前级阀之间连接有
电阻规；
[0006] 所述进气装置(用于向样品室通入测试气体)包括储气罐和气体
质量流量计；气体质量流量计的进气端通过进气阀连接储气罐；气体质量流量计的出气端连接超高真空微调阀的一端，超高真空微调阀的另一端即为进气装置的出气端；进气装置的出气端与复合分子泵的上口进气端相通，进气装置的出气端管路上还连接有超高真空放气阀；储气罐还通过解压阀连接气瓶；
[0007] 所述的超高真空系统管路包括超高真空
截止阀；
[0008] 所述样品室放置装置(用来放置非蒸散型吸气剂试样的装置)包括样品室，样品室设有吸气剂激活装置；所述样品室通过气管连接流导阀的一端；流导阀的另一端通过气管连接超高真空截止阀的一端；样品室另一端还连接有第一真空计；超高真空截止阀的两端都连接有真空计，一个真空计是流导阀与超高真空截止阀之间的第二真空计，另一个是第三真空计；
[0009] 超高真空截止阀的另一端通过三通装置分别连接进气装置的出气端和抽气装置的进气端；
[0010] 所述超高真空系统管路和样品室放置装置在平台上；超高真空系统管路和样品室放置装置外设有烘箱；抽气装置的出口至超高真空截止阀之间的部分、以及进气装置外设有加热套；
[0011] 所述气管为真空气体管路。
[0012] 所述样品室包括玻璃材质的壳体；所述吸气剂激活装置是加热装置；
[0013] 所述加热装置是套在壳体外面的高频
感应加热装置；或者，是壳体外置的的红外加热装置或激光加热装置；或者，是壳体内的电加热装置。
[0014] 进一步：所述样品室包括可拆卸连接的上下两部分；
[0015] 样品室上部分的结构为：包括
电极芯柱、第一
法兰和真空管道；所述第一法兰为电极法兰，在电极法兰上开有孔，孔的数量与电极芯柱的数量相同；电极芯柱
焊接在可伐陶瓷芯柱内；陶瓷芯柱焊接在电极法兰上的孔内；电极法兰连接在真空管道上的第二法兰上；真空管道外接抽真空系统；
[0016] 样品室下部分的结构为：包括第四法兰、可伐环和
石英玻璃材质的壳体，壳体的一端开口，另一端封闭；壳体的开口端与可伐环焊接；可伐环焊接在第四法兰上；第四法兰连接在真空管道上的第三法兰上；所述第二法兰的轴线和第三法兰的轴线所成
角度为钝角或180度角，或者两轴线平行；
[0017] 所述电极芯柱伸入到下样品室内，且电极芯柱的末端在壳体内；电极芯柱的末端连接有热偶丝的正负极；电极芯柱的首端设有用于连接温控器及电源
端子的连接结构；
[0018] 热偶丝的正负极构成吸气剂激活的测温装置。
[0019] 进一步：是样品室中，壳体的封闭端是弧顶结构；可伐环的材质是牌号为4J29的可伐材质；所述第一法兰与第二法兰之间、第三法兰与第四法兰之间都是通过
螺栓连接固定，并且由紫
铜密封圈密封；所述电极芯柱是钼杆；
[0020] 钼杆的数量为两根；钼杆的首端设有用于连接温控器及电源端子的外
螺纹；钼杆的末端下方分别
点焊接有热偶丝的正负极；热偶丝的正负极分别为：一根为镍铬丝、一根为镍
硅丝；或者为：一根为镍铬丝、一根为镍
铝丝；
[0021] 或者，钼杆的数量为四根；四根钼杆的首端设有用于连接温控器及电源端子的
外螺纹；其中两根钼杆的末端下方分别点焊接有热偶丝的正负极；热偶丝的正负极分别为：一根为镍铬丝、一根为镍硅丝；或者为：一根为镍铬丝、一根为镍铝丝；
[0022] 另外两根钼杆的末端设有连接热子型(自发热型)吸气剂的激活电极。
[0023] 进一步：所述烘箱为可升降式；烘箱的底面设有开口的；所述平台的超高真空系统管路和样品室放置装置所在
位置的外侧设有与烘箱的开口对应的密封结构，烘箱降到平台上的状态下，烘箱的开口与平台密闭连接；
[0024] 所述烘箱整体采用304或316L不锈
钢外壁，烘箱内包裹保温材料，烘箱内侧放置电加热器，烘箱内壁的电加热器距离超高真空系统管路和样品室放置装置距离大于20mm，烘箱的
烘烤温度最高可达500℃。
[0025] 进一步：所述第一、二和三真空计都是B-A型超高真空电离计。
[0026] 进一步：所述样品抽气装置、进气装置、超高真空系统管路和样品室放置装置之间连接用的气管是金属管路，金属管路之间均采用标准的CF刀口法兰连接，并采用紫铜密封圈密封；
[0027] 所述的超高真空截止阀、流导阀、超高真空微调阀、超高真空放气阀都是全金属材质的手动
控制阀。
[0028] 进一步：所述的流导阀为带有可更换毛细管流导装置的超高真空截止阀；(更换不同流导值的毛细管流导装置。流导阀在关闭状态下，测试气体即通过带有“已知流导值”的毛细管流导装置进入样品室)。
[0029] 进一步：所述的气瓶内部贮存有一定压力状态下的测试气体(如氢气、一
氧化
碳、氮气、二氧化碳、氧气等测试气体)。
[0030] 进一步：还包括上位工控机；
[0031] 所述的测温装置是
电子温度
传感器，它的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0032] 所述的第一、二和三真空计是电子式真空计，它们的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0033] 所述的电阻规是电子式电阻规真空计，电阻规真空计的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0034] 所述的气体质量流量计是电子式气体质量流量计，它的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0035] 所述的前级阀是电磁
气动阀，它们的控制
信号输入端都连接工控机的
控制信号输出端；
[0036] 所述的吸气剂激活装置、复合分子泵的
控制器的信号都连接工控机的控制信号输出端；
[0037] 所述的烘箱和加热套的温控器控制信号输入端都连接工控机的控制信号输出端；
[0038] 所述的机械泵的
开关输入信号连接工控机的信号输出端；
[0039] 所述的烘箱升降机构的开关输入信号都连接工控机的信号输出端。
[0040] 本测试台技术特点包括：
[0041] 1、本测试台适用于采用动态定压法(国标)测量非蒸散型吸气剂吸气性能(吸气速率、吸气量和吸气特性曲线)。
[0042] 2、本测试台测试范围广，通过对毛细管流导装置的大小更换，可以测量不同装载量范围内非蒸散型吸气剂的吸气速率、既可以对具有微量吸气能力的薄膜吸气剂进行吸气性能测试，也可以对热子型吸气剂进行测试、还可以对大表面积、大体积、大抽速的非蒸散型吸气剂进行测试。
[0043] 3、本测试台采用全金属紫铜密封的真空系统，整体系统采用
不锈钢304或316L材料，管道内径均为35mm，
接口均为CF35真空刀口法兰，连接时用紫铜密封
垫圈，整体系统漏率小于1×10-7pa.L/s，极限真空优于5×10-7pa(烘烤后)。
[0044] 4、本测试台可通过高频震荡对样品进行加热、红外装置或激光装置加热、也可以通过电极通电给热子型吸气剂通电激活加热。
[0045] 5、通过计算机自动控制气体质量流量计微调向真空系统通入测试气体，测试
精度高，去除了人为调节气体对通入气量的多少的不确定性。测试期间自动记录数据、自动计算吸气剂的吸气量和吸气速率，自动生成吸气性能曲线。
[0046] 6、测试样品室分为上下两个部分，上部分为真空电极法兰，分别焊接有两根热偶电极、两根钼电极，既可以测温、又可以对热子型吸气剂通电激活；下部分为玻璃可伐封接所焊接的不锈钢真空法兰接口的样品室。样品室上下两个部分均为CF16或CF35真空刀口法兰连接，方便拆装放置样品，抛弃了传统玻璃系统每次测试必须专人对玻璃系统进行烧焊封接更换样品。
附图说明
[0047] 图1是本检测台的结构原理示意图；
[0048] 图2是本例样品室的结构原理示意图；
[0049] 图中：101机械泵、102复合分子泵、103前级阀、104电阻规、105超高真空微调阀、106超高真空截止阀、107进气阀、108气体质量流量计、109储气罐、110加热套、111烘箱、112流导阀、113样品室、114解压阀、115气瓶、116超高真空电离真空计(第三真空计)、117进气端超高真空电离真空计(第二真空计)、118样品室端超高真空电离真空计(第一真空计)、
119超高真空放气阀；样品室上部分2-A、电极芯柱201、第一法兰202、真空管道203、可伐陶瓷芯柱204、第二法兰205、样品室下部分2-B、第四法兰206、可伐环207、壳体208、第三法兰
209、热偶丝210、紫铜密封圈211、螺孔212、吸气剂样品213。
具体实施方式
[0050] 下面结合附图与具体实施方式对本实用新型进一步说明如下：
[0051] 图1中，一种采用动态定压法测量非蒸散型吸气剂吸气性能的检测台，本检测台通过计算机自动控制微调进气，自动记录处理测量数据，适用于吸气剂工厂化生产。
[0052] 本检测台包括抽气装置、进气装置、超高真空系统管路和样品室放置装置。
[0053] 所述抽气装置包括直连式旋片机械泵和复合分子泵；复合分子泵的进气端即为抽气装置的进气端；复合分子泵的出气端通过前级阀连接机械泵的进气端；复合分子泵与前级阀之间连接有电阻规；
[0054] 所述进气装置主要是向样品室通入测试气体的装置，包括储气罐和气体质量流量计；气体质量流量计的进气端通过进气阀连接储气罐，气体质量流量计的出气端连接超高真空微调阀的一端，超高真空微调阀的另一端即为进气装置的出气端，出气端与分子泵的上口进气端相通，进气装置的出气端上连接有超高真空放气阀；储气罐还通过解压阀连接气瓶；
[0055] 所述的超高真空系统管路包含超高真空截止阀在内的上端所有部分。
[0056] 所述样品室通过气管连接流导阀的一端；流导阀的另一端通过气管连接超高真空截止阀的一端；样品室另一端还连接有第一真空计；超高真空截止阀的两端都连接有真空计，一个真空计是流导阀与超高真空截止阀之间的第二真空计，另一个是第三真空计；
[0057] 超高真空截止阀的另一端通过三通装置分别连接进气装置的出气端和抽气装置的进气端；
[0058] 所述超高真空系统管路和样品室放置装置在平台上；超高真空系统管路和样品室放置装置外设有烘箱，进气装置和抽气装置的出口至超高真空截止阀以下部分外设有加热套。
[0059] 所述烘箱为可升降式；烘箱的底面设有开口的，所述平台的超高真空系统管路和样品室放置装置所在位置的外侧设有与烘箱的开口对应的密封结构，烘箱降到平台上的状态下，烘箱的开口与平台密闭连接，烘箱整体采用304或316L不锈钢外壁，烘箱内包裹保温材料，烘箱内侧放置电加热器，烘箱内壁的电加热器距离超高真空系统管路和样品室放置装置距离大于20mm，烘箱的烘烤温度最高可达500℃。
[0060] 所述吸气剂激活装置是高频感应加热装置，所述的高频感应加热装置，在吸气剂激活时，高频线圈套在样品室的玻璃罩外面，吸气剂激活装置还可以选用红外加热装置或电加热装置。
[0061] 所述第一、二和三真空计都是B-A型超高真空电离计。
[0062] 所述样品抽气装置、进气装置、超高真空系统管路和样品室放置装置之间连接的气体管路是金属管路，金属管路之间的连接均采用标准的CF刀口法兰连接，采用紫铜密封圈密封；
[0063] 所述的检测台，其特征是所述的第一、第二真空法兰均采用标准的CF16或CF35的真空刀口法兰，法兰连接采用紫铜密封。
[0064] 所述的超高真空截止阀、流导阀、超高真空微调阀、超高真空放气阀都是超高真空全金属截止阀，所述的超高真空截止阀、流导阀、超高真空微调阀、超高真空放气阀都为全金属材质的手动控制阀。
[0065] 所述的流导阀为带有“已知流导值”的毛细管流导装置的超高真空截止阀，流导阀在关闭状态下，测试气体即通过带有“已知流导值”的毛细管流导装置进入样品室。
[0066] 所述的气瓶内部贮存有一定压力状态下测试气体，如氢气、
一氧化碳、氮气、二氧化碳、氧气等测试气体。
[0067] 根据
权利要求1所述的检测台，其特征是还包括上位工控机；
[0068] 所述的测温装置是电子温度传感器，它的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0069] 所述的第一、二和三真空计是电子式真空计，它们的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0070] 所述的电阻规是电子式电阻规真空计，电阻规真空计的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0071] 所述的气体质量流量计是电子式气体质量流量计，它的数据输出端连接工控机的数据输入端；
[0072] 所述的前级阀都是电磁
气动阀，它们的控制信号输入端都连接工控机的控制信号输出端；
[0073] 所述的吸气剂激活装置、复合分子泵的控制器的信号都连接工控机的控制信号输出端；
[0074] 所述的烘箱和加热套的温控器控制信号输入端都连接工控机的控制信号输出端。
[0075] 所述的机械泵的开关输入信号连接工控机的信号输出端。
[0076] 所述的烘箱升降机构的开关输入信号都连接工控机的信号输出端。
[0077] 采用本测试台的测试原理和测试步骤包括：
[0078] 测试原理：利用处于分子流状态下的测试气体，流过“已知流导值”的毛细管进入“样品室”时，由于“试样室”内己被激活的非蒸散型吸气剂试样的吸气作用，在“样品室”内、外“已知流导值”(的两端)出现压力差的现象，通过恒定“样品室”端压力，测量“已知流导值”另一端(即：进气端)随时间变化的压力值的变化，便可按公式计算出各个时刻的被测试样的吸气性能(吸气速率和某一时间间隔内的吸气量)
[0079] 测试步骤：
[0080] 1、把吸气剂试样通过点焊，分别焊接在两根热偶电极的引线上，固定好，放置在吸气剂样品室113内，注意保持清洁。
[0081] 2、开启总电源，打开机械泵101，打开前级阀103、超高真空截止阀106、流导阀112，对真空进行预抽气。
[0082] 3、当测试台系统真空真空度优于10pa(即电阻规104读数)，打开复合分子泵102，对测试台系统抽真空，当真空度优于5×10-4pa时(即超高真空电离真空计116、进气端超高真空电离真空计117读数和样品室真空度118读数)，拔下电离真空计的传感器线，降下烘箱111，设定加温曲线，设定升温速率，缓慢升温至300摄氏度，保温10小时，对真空系统进行烘烤除气。加热套110外对进气管路也进行烘烤除气，除气温度150℃。
[0083] 4、烘烤完毕后，关闭烘箱111和加热套110电源，阶段性缓慢升起烘箱111，直至样品室降温到常温，完全升起烘箱111。
[0084] 5、对进气端超高真空电离真空计117和样品室端超高真空电离真空计118进行电离除气。
[0085] 6、除气完毕后，关闭超高真空截止阀106，测真空系统漏率。
[0086] 7、漏率测定后，打开高真空阀106，打开超高真空微调阀105，通过流量计108控制，对测试台系统通入测试气体，选取三个量级下即10-4pa、10-3pa、10-2pa量级下，进气气端超高真空电离真空计读数117及样品室端超高真空电离真空计读数118，校准供气端电离真空计117，得出进气端超高真空电离真空计117在不同真空度量级下的修正系数系数，关闭流量计108。
[0087] 8、通过高频震荡(
微波)、红外加热或通电加热激活方式对吸气剂进行加热激活。
[0088] 9、关闭流导阀112，通过计算机自动控制流量计108对系统通入测试气体，从而恒定样品室端超高真空电离真空计118读数(一般恒定在4×10-4pa)，读取进气端超高真空电离真空计117读数，直至测试结束。在自动控制期间，计算机根据两个超高真空电离真空计读数、时间、及流导值带入计算公式自动计算吸气剂的吸气速率及吸气量，并且生成吸气性能曲线。
[0089] 如图2，本例的样品室，包括可拆卸连接的上下两部分；样品室上部分的结构为：包括电极芯柱、第一法兰和真空管道；所述第一法兰为电极法兰，在电极法兰上开有孔，孔的数量与电极芯柱的数量相同；电极芯柱焊接在可伐陶瓷芯柱内；陶瓷芯柱焊接在电极法兰上的孔内；电极法兰连接在真空管道上的第二法兰上；真空管道外接抽真空系统；样品室下部分的结构为：包括样第四法兰、可伐环和石英玻璃材质的壳体，壳体的一端开口，另一端封闭；壳体的开口端与可伐环焊接；可伐环焊接在第四法兰上；第四法兰连接在真空管道上的第三法兰上；所述第二法兰的轴线和第三法兰的轴线所成角度为钝角或180度角，或者两轴线平行；所述电极芯柱伸入到下样品室内，且电极芯柱的末端在壳体内；电极芯柱的末端连接有热偶丝的正负极；电极芯柱的首端设有用于连接温控器及电源端子的连接结构。
[0090] 本例中：所述电极芯柱是钼杆；钼杆的数量为两根；钼杆的首端设有用于连接温控器及电源端子的外螺纹；钼杆的末端下方分别点焊接有热偶丝的正负极；
[0091] 热偶丝的正负极分别可以为：一根为镍铬丝、一根为镍硅丝；或者为：一根为镍铬丝、一根为镍铝丝。
[0092] 在用于测试连接热子型(自发热型)吸气剂时候，钼杆的数量为四根；四根钼杆的首端设有用于连接温控器及电源端子的外螺纹；其中两根钼杆的末端下方分别点焊接有热偶丝的正负极；热偶丝的正负极分别为：一根为镍铬丝、一根为镍硅丝；或者为：一根为镍铬丝、一根为镍铝丝；
[0093] 另外两根钼杆的末端设有连接热子型吸气剂的激活电极。
[0094] 壳体的封闭端是弧顶结构；可伐环的材质是牌号为4J29的可伐材质。
[0095] 所述第一法兰与第二法兰之间、第三法兰与第四法兰之间都是通过螺栓连接固定，并且由紫铜密封圈密封。
[0096] 本样品室的技术特性包括：
[0097] 1、本装置可以安装在全金属的非蒸散型吸气剂吸气性能测试台的装置上，也可以安装在玻璃系统非蒸散型吸气剂吸气性能测试台的装置上，主要用于放置非蒸散型吸气剂样品用。
[0098] 2、本样品室方便拆卸更换样品，操作简单易用，不需要专
门的玻璃工玻封焊接样品室。
[0099] 3、样品室分为上下两个部分，上部分为真空可伐陶瓷封接的电极法兰，钼杆首先焊接在可伐陶瓷芯柱内，让后将陶瓷芯柱焊接在开有孔的法兰内，电极芯柱为4根钼杆，钼杆选用直径3mm，钼杆的上端有螺纹，用于温控器及电源端子的连接，其中两根的钼杆下方分别点焊接有热偶丝的正负极：(一根为镍铬丝、一根为镍硅丝)或者(一根为镍铬丝、一根为镍铝丝)，装填样品室通过把镍铬丝和镍硅丝分别焊接在吸气剂样品上；另外两根钼杆连接电源，用于热子型吸气剂的通电激活。
[0100] 4、热偶丝选择：热偶丝选择直径0.2mm-0.3mm，长度为20-60mm
[0101] 5、钼杆选择，选择直径为2-6mm，长度为150-300mm
[0102] 6、法兰为标准的CF刀口法兰，材质选择304或316L不锈钢，可选用CF16/CF35/CF50等，可根据样品尺寸或管道尺寸选择法兰大小
[0103] 7、样品室下部分，选用石英玻璃壳，玻璃壳一端有一定弧度，玻璃壳另外一端经过多重不同膨胀系数的玻璃介质焊接在可伐环上，选用4J29可伐材质，最后可伐环内焊在不锈钢法兰上。
[0104] 8、样品室的上下两个部分通过螺栓固定在真空管路的法兰接口上，通过紫铜密封圈密封，样品上部分的钼杆深入到下样品室内。
[0105] 9、上样品室和下样品室的漏率优于1×10-10pa.m3/s，样品室整体烘烤温度不大于450℃，样品室内部的样品最高加温温度可达1100℃。
