[发明专利]一种判断密封铯束管材料出气率的方法

说明书

本发明公开了一种判断密封铯束管材料出气率的方法，该方法用铯束管材料平均出气率的设计值q计算材料表面总的出气量，作为每秒从铯束管抽掉的气体量Q，即Q＝q·A，其中A为铯束管材料的内表面积之和；根据得到的Q，由公式P₂＝P₀+Q/S₂计算抽气系统的压强P₂，其中P₀是抽气系统的极限压强，S₂是抽气系统进口处的有效抽速；采用排气系统对铯束管进行烘烤排气，完成后读出连接于抽气系统的真空计的读数P，并与计算得到的抽气系统的压强P₂进行比较，如P≤P₂说明材料出气率满足设计要求，如PP₂则升温继续烘烤。使用本发明既不需要改造系统，又能很容易的判断材料的出气率。

技术领域

本发明属于铯原子钟和真空技术领域，尤其涉及一种判断密封铯束管材料出气率的方法。

背景技术

小型密封铯束管是铯原子钟的物理部分，属于密封的电真空器件，内部的真空度要求小于1×10-4Pa，否则将影响铯原子钟的性能及指标。

影响密封铯束管真空度的因素来自三个方面：首先是管壁渗透进入管内的气体，其次是通过漏孔进入的气体，最后是材料表面的出气。由于现代铯束管管壁材料采用了优质不锈钢，使得渗透进入的气体量非常小，因此对真空度的影响也很小，此外铯束管在封离排气台时，要求漏率(单位Pa·L/s)小于-10量级，通过漏孔进入的气体量也可忽略，所以铯束管的真空设计可以不考虑这两个因素。目前材料表面的出气是影响铯束管真空度的关键因素，密封铯束管的体积只有5L，但其内部材料表面积之和达到了5×10⁴cm²，为了满足铯束管静态放置使用要求，材料的出气率(单位Pa·L/(s·cm²))应该在-11量级。实际材料的出气率一般在-4量级，远不能满足要求，因此需要对铯束管包含的各种材料进行真空处理，包括清洗、高温烘烤等，最后还要将铯束管接入排气系统进行真空烘烤排气。

铯束管的烘烤排气受到一些条件的限制，如国产的聚酰亚胺材料在温度超过400℃时将发生碳化，所以烘烤温度不宜过高，所以只能延长排气时间，究竟延长多久取决于铯束管内材料的出气率是否达到设计要求。然而一般排气系统上并没有接测量出气率的设备，所以人们无法判断材料的出气率，只能根据实践经验来决定排气时间。这带来如下问题：如果排气时间短了，铯束管的真空度将达不到，导致失败；如果排气时间过长，尽管真空度达到了，但付出了时间和资源的代价。

为了解决上述问题，可以考虑改造排气系统，给该系统接入出气率测试系统，但这会导致排气系统异常复杂与昂贵。如果能找到一种方法，既不需要改造系统，又能很容易的判断材料的出气率将是很有意义的。本发明找到了这样一种方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种判断密封铯束管材料出气率的方法，既不需要改造系统，又能很容易的判断材料的出气率。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种判断密封铯束管材料出气率的方法，采用排气系统对铯束管进行真空烘烤排气处理，铯束管通过排气管与排气系统内的抽气系统连接；该方法包括如下步骤：

用铯束管材料平均出气率的设计值q计算材料表面总的出气量，作为每秒从铯束管抽掉的气体量Q，即Q＝q·A，其中A为铯束管材料的内表面积之和；

根据得到的Q，由公式P₂＝P₀+Q/S₂计算抽气系统的压强P₂，其中P₀是抽气系统的极限压强，S₂是抽气系统进口处的有效抽速；