[发明专利]一种薄膜渗透仪及其测量方法

权利要求书

1.一种薄膜渗透仪，其特征在于一种薄膜渗透仪包括机械泵(1)、分子泵(2)、第一阀门(3)、气源(4)、第二阀门(5)、高压腔(6)、真空计(7)、气体渗透单元(8)、测量室(9)、差压变送器(10)、第三阀门(11)、加热带(12)、基准室(13)、第四阀门(14)；

所述机械泵(1)与分子泵(2)为真空抽气机组；分子泵(2)通过第一阀门(3)与高压腔(6)连通；分子泵(2)通过第四阀门(14)与基准室(13)连通；气源(4)通过第二阀门(5)与高压腔(6)连通；测量室(9)通过第三阀门(11)与基准室(13)连通；气体渗透单元(8)将高压腔(6)与测量室(9)分隔；真空计(7)与高压腔(6)相连接；差压变送器(10)与测量室(9)和基准室(13)相连接；加热带(12)设置在测量室(9)和基准室(13)的外部。

2.根据权利要求1所述的一种薄膜渗透仪，其特征在于高压腔(6)的体积为测量室(9)和基准室(13)的20倍。

3.根据权利要求1所述的一种薄膜渗透仪，其特征在于真空计(7)测量高压腔(6)的压强，保证高压腔(6)内的压强为101325Pa。

4.根据权利要求1所述的一种薄膜渗透仪，其特征在于气体渗透单元(8)装夹着待测薄膜，待测薄膜的有效渗透面积为3.14×10^-4m²。

5.根据权利要求1所述的一种薄膜渗透仪，其特征在于测量室(9)与基准室(13)的体积和材质一样。

6.根据权利要求1所述的一种薄膜渗透仪，其特征在于加热带(12)在机械泵(1)和分子泵(2)对测量室(9)和基准室(13)进行抽气时开启，进行烘烤除气。

7.根据权利要求1所述的一种薄膜渗透仪的测量方法，其特征在于具体步骤如下：

一、关闭第二阀门(5)和第一阀门(3)，开启第三阀门(11)和第四阀门(14)；使用机械泵(1)和分子泵(2)对测量室(9)和基准室(13)抽真空；开启加热带(12)对测量室(9)和基准室(13)进行烘烤除气；关闭第四阀门(14)和加热带(12)，开启第一阀门(3)；使用机械泵(1)和分子泵(2)对高压腔(6)抽真空；关闭第一阀门(3)、机械泵(1)和分子泵(2)，开启第二阀门(5)，气源(4)提供的气体进入到高压腔(6)；观察真空计(7)的示数，当示数为101325Pa时，关闭第二阀门(5)；关闭第三阀门(11)，高压腔(6)中的气体经过气体渗透单元(8)中的薄膜渗透到测量室(9)；差压变送器(10)记录测量室(9)与基准室(13)之间的压差随时间t的变化规律p(t)；

二、薄膜的整体漏率Q可以用下式表示：

Q=Vdpdt---(1)]]>

其中V是测量室(9)的体积，是测量室(9)与基准室(13)之间的压差变化率；

三、扩散通量J可以用下式表示：

J=QART---(2)]]>

其中Q是薄膜的整体漏率，A是有效渗透面积，T是环境温度，R为实验气体的气体常数；

四、根据菲克第一定律，薄膜对气体的渗透率K可以用下式推论得出：

K=JhΔP---(3)]]>

其中J是扩散通量，h是薄膜的厚度，ΔP是薄膜两侧的压力差。