[发明专利]一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置及方法

权利要求书

1.一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置，其特征在于：包括氦气瓶(1)、氦气阀(2)、氙气储罐(3)、气源阀(4)、真空阀(5)、真空泵(6)、中转阀(7)、中转气瓶(8)、中转气瓶电子秤(9)、数据采集系统(10)、纯度分析仪(11)、加注阀(12)、温控设备(13)、回收阀(14)、回收模块(15)、液氮阀(16)、液氮罐(17)和放气阀(18)；

所述温控设备(13)包括高压气瓶(131)和高压气瓶电子秤(132)，高压气瓶(131)上装有压力传感器(1311)和温度传感器(1312)，用于测量高压容器(131)的温度和压力；

回收模块(15)包括回收气瓶(151)、密封盖(152)和液氮盛放容器(153)，所述液氮盛放容器(153)为上开口且带有保温层的圆筒状容器；密封盖(152)盖在液氮盛放容器(153)的上开口上；密封盖(152)上装有液氮管路；回收气瓶(151)的瓶身部分位于液氮盛放容器(153)中，回收气瓶(151)的瓶口端穿过密封盖(152)并置于液氮盛放容器(153)外；

氦气瓶(1)通过氦气阀(2)、中转阀(7)与中转气瓶(8)连接；

氦气瓶(1)通过氦气阀(2)与纯度分析仪(11)连接；

氦气瓶(1)通过氦气阀(2)、加注阀(12)与温控设备(13)中的高压气瓶(131)连接；

氦气瓶(1)通过氦气阀(2)、回收阀(14)与回收模块(15)中的回收气瓶(151)连接；

氙气储罐(3)通过气源阀(4)和中转阀(7)与中转气瓶(8)连接；

氙气储罐(3)通过气源阀(4)与纯度分析仪(11)连接；

氙气储罐(3)通过气源阀(4)和加注阀(12)与温控设备(13)中的高压气瓶(131)连接；

氙气储罐(3)通过气源阀(4)和回收阀(14)与回收模块(15)中的回收气瓶(151)连接；

真空泵(6)通过真空阀(5)、中转阀(7)与中转气瓶(8)连接；

真空泵(6)通过真空阀(5)与纯度分析仪(11)连接；

真空泵(6)通过真空阀(5)、加注阀(12)与温控设备(13)中的高压气瓶(131)连接；

真空泵(6)通过真空阀(5)、回收阀(14)与回收模块(15)中的回收气瓶(151)连接；

中转气瓶(8)放置于中转气瓶电子秤(9)之上，并通过中转阀(7)、加注阀(12)与温控设备(13)中的高压气瓶(131)连接；

数据采集系统(10)用于采集中转气瓶电子秤(9)获得的重量参数、压力传感器(1311)获得的压力参数、温度传感器(1312)获得的温度参数以及高压气瓶电子秤(132)获得的重量参数；

高压气瓶(131)放置于高压气瓶电子秤(132)之上；

高压气瓶(131)和高压气瓶电子秤(132)放置于温控设备(13)中；

回收模块(15)通过回收阀(14)、中转阀(7)与中转气瓶(8)连接；

回收模块(15)通过回收阀(14)、加注阀(12)与温控设备(13)中的高压气瓶(131)连接；

液氮罐(17)通过液氮阀(16)与回收模块(15)中的液氮盛放容器(153)连接；

放气阀(18)连接在氦气阀(2)、气源阀(4)、真空阀(5)、中转阀(7)、加注阀(12)、回收阀(14)的公共端，用于装置中气体的释放。

2.根据权利要求1所述的一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置，其特征在于：所述的氦气阀(2)、气源阀(4)、真空阀(5)、中转阀(7)、加注阀(12)、回收阀(14)和放气阀(18)均采用隔膜阀。

3.根据权利要求1所述的一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置，其特征在于：所述所有部件间的连接方式均采用VCR连接。

4.根据权利要求1所述的一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置，其特征在于：装置中部件间的所有管路中，除回收模块(15)与液氮罐(17)之间的管路外，均采用高抛光的不锈钢高压管路。

5.根据权利要求1所述的一种密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置，其特征在于：所述回收模块(15)与液氮罐(17)之间的管路采用液氮管路。

6.一种利用权利要求1所述的密闭容器内高纯氙气PVT性质测试装置进行测试的方法，其特征在于包括下列步骤：

1)启动真空泵(6)，打开真空阀(5)、中转阀(7)、加注阀(12)和回收阀(14)，对中转气瓶(8)、高压气瓶(131)以及回收气瓶(151)抽真空，真空度达到10Pa时关闭真空阀(5)；

2)打开氦气阀(2)，给中转气瓶(8)、高压气瓶(131)以及回收气瓶(151)充入氦气，关闭氦气阀(2)；通过纯度分析仪(11)分析氦气纯度是否满足水、氧含量的阈值要求，分析完成后打开放气阀(18)，放掉装置中的氦气；放气结束后关闭放气阀(18)；

3)重复步骤1)～步骤2)，直至氦气纯度满足水、氧含量的阈值要求后，进入步骤4)；

4)打开真空阀(5)，对中转气瓶(8)、高压气瓶(131)和回收气瓶(151)抽真空，真空度达到10Pa时关闭真空阀(5)；

5)打开气源阀(4)，利用氙气储罐(3)给中转气瓶(8)、高压气瓶(131)和回收气瓶(151)充入氙气，关闭气源阀(4)；通过纯度分析仪(11)分析氙气纯度是否满足水、氧含量的阈值要求；分析完成后打开液氮阀(16)给液氮盛放容器(153)供给液氮，关闭液氮阀(16)；将液氮通入液氮盛放容器(153)，对回收气瓶(151)降温，之后打开回收阀(14)，可完成对装置中氙气的回收；回收结束后关闭回收阀(14)和加注阀(12)；

6)重复步骤4)～步骤5)，直至氙气纯度满足水、氧含量的阈值要求后，关闭真空泵(6)并进入步骤7)；

7)打开气源阀(4)，将氙气储罐(3)中的氙气填充至中转气瓶(8)，并关闭气源阀(4)；

8)打开加注阀(12)，将中转气瓶(8)中的氙气填充至高压气瓶(131)内；填充至压力平衡后，启动温控设备(13)对高压气瓶(131)进行降温，并继续将中转气瓶(8)中的氙气吸入高压气瓶(131)；通过高压气瓶电子秤(132)对氙气吸入量进行测量，当吸入量达到要求值时关闭加注阀(12)和中转阀(7)；

9)启动温控设备(13)将高压气瓶(131)控制到指定温度值，待温度传感器(1312)数值稳定后，记录压力传感器(1311)的数值，即为氙气在该温度下的测试结果；关闭温控设备(13)；

10)打开回收阀(14)、中转阀(7)和加注阀(12)，将中转气瓶(8)和高压气瓶(131)中的氙气回收至回收气瓶(151)中；回收结束后关闭回收阀(14)、中转阀(7)和加注阀(12)。