[发明专利]一种将气体微流量校准下限延伸至10-14Pam3/s的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种极小气体流量校准系统及方法，用于真空漏孔、检漏仪及气体微流量计的校准和测量。

背景技术

泄漏检测是航天工程、半导体工业、太阳能工业等应用领域中的关键技术，尤其在航天工程中对极小气体流量提出了急切需求。文献“恒压式气体微流量计的测控系统研制《宇航计测技术》第24卷、2004年第6期、第14～16页”，介绍提出了采用恒压法测量气体微流量的方法，其测量范围为3.9×10^-4～3.6×10^-8Pam³/s；文献“便携式气体微流量计的设计，《真空》第47卷、2010年第2期、第60～63页”，介绍提出了采用定容法和流导法测量气体微流量的方法，其测量范围为5×10^-2～5×10^-11Pam³/s；文献＂APRECISION GAS FLOWMETER FOR VACUUM METROLOGY＂VACUUM 44(2)：(1993).135-141.提出了固定流导法流量计可将气体流量下限延伸至5×10^-12Pam³/s，该流量计下限不能继续延伸的原因主要有两个，一是固定流量法采用磁悬浮转子规测量小孔入口压力，由于质谱分析室及管道放气影响使可精确测量的小孔入口压力下限为10^-3Pa；二是即使获得了小于10^-12Pam³/s气体流量，由于采用连续膨胀法在质谱分析室建立的是示漏气体动态稳定的分压力，该分压力超出了质谱计的检测下限。而目前商用检漏仪的最小可检测漏率达到10^-16Pam³/s，为此对气体流量小于10^-12Pam³/s的校准是目前尚未解决的难题。

发明内容

本发明的目的是针对小于10^-12Pam³/s气体微流量的校准需求，提出了一种将气体微流量测量下限延伸至10^-14Pam³/s的系统及方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的

一种将气体微流量校准下限延伸至10^-14Pam³/s的系统，包括：

第一机械泵、第二机械泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、第四真空阀门、第五真空阀门、第六真空阀门、第一分子泵、第二分子泵、质谱分析室、小孔、第一消气剂泵、第二消气剂泵、稳压室、第一真空规、第二真空规、第三真空规、储气瓶、微调阀、四极质谱计和真空漏空；

在该系统中，第一机械泵与第一电磁阀连接，第一分子泵一端与第一电磁阀连接，另一端与第一真空阀门连接；质谱分析室上安装有第二真空规、四极质谱计，第二消气剂泵通过第六真空阀门与质谱分析室连接，质谱分析室的下端抽气口与第一真空阀门连接，质谱分析室的上端分别与小孔、第四真空阀门连接；第四真空阀门的另一端与真空漏孔连接；第二真空阀门的一端与小孔连接，另一端与微调阀、稳压室及第三真空规连接，储气瓶与微调阀连接；稳压室上有六个接口，分别与第一真空规、微调阀、第五真空阀门、第三真空规、第三真空阀门及第二真空阀门连接，第一消气剂泵与第五真空阀门连接；第二分子泵两端分别与第三真空阀门、第二电磁阀连接，第二电磁阀的另一端与第二接机械泵连接。

优选地，校准范围为10^-11～10^-14Pam³/s。

优选地，所述第一真空规采用磁悬浮转子规(SRG)，小孔直径小于2u，并且测量前SRG稳定3小时以上。

优选地，所述第一消气泵、第二消气泵对惰性气体无抽速。

优选地，所述真空漏孔和储气瓶的示漏气体是惰性气体。

优选地，所述四极质谱计测量前工作3小时以上。

本发明还提供一种将气体微流量校准下限延伸至10^-14Pam³/s的系统的方法，包括步骤：

S1、将被校准真空漏孔与第四真空阀门连接，并检查密封性，然后关闭第四真空阀门；