用双真空规气路转换测量材料放气率的方法

摘要

本发明公开了一种用双真空规气路转换测量材料放气率的装置及方法，属于测量领域。所述装置包括：第一机械泵、第一分子泵、第一真空阀门、第二分子泵、下游室、第一小孔、第一上游室、第二上游室、第二小孔、第一真空规、第二真空阀门、第二真空规、第三真空阀门、第三真空规、第四真空阀门、第五真空阀门、第六真空阀门、第四真空规、样品室、样品、第七真空阀门、第三分子泵、第二机械泵。所述装置及方法使得真空材料放气率的测量精度高，不确定度小，且延伸了测量下限，测量范围宽。

主权项

1.一种用双真空规气路转换测量材料放气率的方法，其特征在于：其利用了一种用双真空规气路转换测量材料放气率的装置进行，所述装置包括：第一机械泵（1）、第一分子泵（2）、第一真空阀门（3）、第二分子泵（4）、下游室（5）、第一小孔（6）、第一上游室（7）、第二上游室（8）、第二小孔（9）、第一真空规（10）、第二真空阀门（11）、第二真空规（12）、第三真空阀门（13）、第三真空规（14）、第四真空阀门（15）、第五真空阀门（16）、第六真空阀门（17）、第四真空规（18）、样品室（19）、样品（20）、第七真空阀门（21）、第三分子泵（22）、第二机械泵（23）；第一机械泵（1）、第一分子泵（2）、第一真空阀门（3）、第二分子泵（4）、下游室（5）依次相连，下游室（5）通过第一小孔（6）与第一上游室（7）相连通，下游室（5）通过第二小孔（9）与第二上游室（8）相连通，第一真空规（10）与下游室（5）相连；下游室（5）与第二真空阀门（11）的一端相连，第二上游室（8）与第三真空阀门（13）的一端相连，第二真空阀门（11）的另一端和第三真空阀门（13）的另一端合成一路后与第二真空规（12）相连；第三真空规（14）通过第四真空阀门（15）与第二上游室（8）相连；第二上游室（8）与第五真空阀门（16）的一端相连，第一上游室（7）与第六真空阀门（17）的一端相连，第五真空阀门（16）的另一端和第六真空阀门（17）的另一端合成一路后与样品室（19）相连；样品（20）位于样品室（19）中，第四真空规（18）、样品室（19）还通过第七真空阀门（21）与第三分子泵（22）、第二机械泵（23）依次相连；所述第一小孔（6）和第二小孔（9）的流导值相同；所述方法步骤如下：①在所有阀门处于关闭状态下，将样品（20）放入样品室（19）中，打开第七真空阀门（21），用第三分子泵（22）、第二机械泵（23）对样品室（19）抽真空，当第四真空规（18）监测到的样品室（19）中的极限真空度达到10^-6Pa时，关闭第七真空阀门（21）；在样品室（19）抽真空的同时，打开第一真空阀门（3），用第一机械泵（1）、第一分子泵（2）、第二分子泵（4）对下游室（5）抽真空，使第一真空规（10）监测到的下游室（5）的极限真空度达到10^-9Pa；②打开第五真空阀门（16）和第三真空阀门（13），用第二真空规（12）测量第二上游室（8）内的压力，其值记为P₁；③打开第四真空阀门（15），用第三真空规（14）测量第二上游室（8）内的压力，其值记为P₂；④关闭第三真空阀门（13），打开第二真空阀门（11），用第二真空规（12）测量下游室（5）内压力，其值记为P₁′，同时，用第三真空规（14）测量第二上游室（8）内的压力，其值记为P₂′；所述装置的总放气量Q由下式（I）计算：Q＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄＝C(P₁-P₁′)    （I）式中，Q₁：样品（20）本身的放气量，单位：Pam³s^-1；Q₂：样品室（19）的放气量，单位：Pam³s^-1；Q₃：第二上游室（8）的放气量，单位：Pam³s^-1；Q₄：第二真空规（12）的放气量，单位：Pam³s^-1；C：小孔流导值，单位：m³s^-1；P₁：步骤②测得的第二上游室（8）内的压力，单位：Pa；P₁′：步骤④测得的下游室（5）内的压力，单位：Pa；第二真空规（12）的放气量Q₄由下式（II）计算：Q₄＝C(P₂-P₂′)    （II）式中，C：小孔流导值，单位：m³s^-1；P₂：步骤③测得的第二上游室（8）内的压力，单位：Pa；P₂′：步骤④测得的第二上游室（8）内的压力，单位：Pa；⑤关闭第五真空阀门（16），取出样品（20）后，打开第七真空阀门（21），用第三分子泵（22）、第二机械泵（23）对样品室（19）抽真空，当第四真空规（18）监测到的样品室（19）中的极限真空度达到10^-6Pa时，关闭第七真空阀门（21）；⑥关闭第四真空阀门（15）、第二真空阀门（11），打开第五真空阀门（16）、第三真空阀门（13），用第二真空规（12）测量第二上游室（8）内的压力，其值记为P₃，用第一真空规（10）测量下游室（5）内的压力，其值记为P₄；样品室（19）中未放样品（20）时装置的总放气量Q′由下式（III）计算：Q′＝C(P₃-P₄)    （III）式中，C：小孔流导值，单位：m³s^-1；P₃：步骤⑥测得的第二上游室（8）内的压力，单位：Pa；P₄：步骤⑥测得的下游室（5）内的压力，单位：Pa；⑦打开第六真空阀门（17），关闭第五真空阀门（16），第二真空规（12）测量第二上游室（8）内的压力，其值记为P₃′，用第一真空规（10）测量下游室（5）内的压力，其值记为P₄′；由于步骤⑥和⑦两次测量时下游室的压力未发生改变，即P₄＝P₄′，所以样品室（19）的放气量Q₂由下式（IV）计算：Q₂＝C(P₃-P₄)-C(P₃′-P₄′)＝C(P₃-P₃′)    （IV）式中，C：小孔流导值，单位：m³s^-1；P₃：步骤⑥测得的第二上游室（8）内的压力，单位：Pa；P₄：步骤⑥测得的下游室（5）内的压力，单位：Pa；P₃′：步骤⑦测得的第二上游室（8）内的压力，单位：Pa；P₄′：步骤⑦测得的下游室（5）内的压力，单位：Pa；则第二上游室（8）的放气量Q₃由下式（V）计算：Q₃＝Q′-Q₂    （V）最后，样品（20）本身的放气量Q₁如下式（VI）计算：Q₁＝Q-Q₂-Q₃-Q₄    （VI）则样品（20）的放气率如下式（VII）计算：$q=\frac{Q_1}{S}---\left(\mathrm{VII}\right)$式中，q：样品（20）的放气率，单位：Pam³s^-1cm^-2；S：样品（20）的表面积，单位：cm²。