[发明专利]一种基于对称结构的材料放气率测试系统及方法

说明书

本发明一种基于对称结构的材料放气率测试系统及方法，包括第一至第四真空室、第一和第二小孔元件、第一至第三真空计、机械泵、分子泵、第一至第八真空阀门、第一和第二进样阀门、恒温箱；机械泵通过第一真空阀门与分子泵的抽气出口连接，其抽气入口分别与第一真空计、第二第三第四真空阀门的一端连接；所述第三、第四真空阀门的另一端分别与第二、第四真空室连接；第二第四真空室分别通过第一、第二小孔元件与一三真空室相连通；第二真空计分别通过第五、第六真空阀门连接至第二、第四真空室，第三真空计分别通过第七、第八真空阀门连接至第一、第三真空室；第一、第三真空室上分别设置第一、第二进样阀门。本发明可大幅提高测量精度和测试效率。

技术领域

本发明属于真空测量技术领域，涉及一种基于对称结构的材料放气率测试系统及方法。

背景技术

在真空条件下，材料表面吸附的气体或者材料内部的气体会释放出来，称为材料放气。在太空中，周围结构材料的放气可能对气象观测卫星的镜头等关键部件造成污染，大幅减低其使用寿命和性能；在其他超高真空应用中，材料放气也会对极限真空的获得和维持造成障碍。为了保障航天装备、基础电子产业、核工业、高能物理、先进医疗器械等产业的真空条件下应用的组件能够正常使用，需要对真空中应用的材料放气率进行精确测量。

在材料放气测量方面，当前国际上常用的方法有累积法和动态流量法，以及由动态流量法延伸出来的流导调制法、转换气路法等。文献“Measurement system for lowoutgassing materials by switching between two pumping paths”，《Vacuum》1996年第6-8期、第749～752页，提出基于转换气路法的测试装置；文献“小孔流导法测量材料放气率研究”，《真空》2010年第3期、第55～58页，提出了基于动态流量法的材料放气率测试装置。以上所述两种装置均采用首先测试样品，然后测试本底的方法，这种方法的缺点是两次分别测试一致性很差，本底的影响非常大，引起很大的偏差，最大可达2个数量级，不能满足对小体积样品或微小放气率样品测试的要求。

发明内容

发明所要解决的课题是，解决目前测试系统测试一致性差、不能满足小体积样品、微小放气率样品的材料放气精确测量的问题。

用于解决课题的技术手段是，针对材料放气率高精度测试的需求，本发明提出一种基于对称结构的材料放气率测试系统及方法，采用对称放置2组材质、结构和尺寸均相同的真空室，可大幅提高测量精度和测试效率。

本发明提出的一种基于对称结构的材料放气率测试系统，包括第一至第四真空室、第一和第二小孔元件、第一至第三真空计、机械泵、分子泵、第一至第八真空阀门、第一和第二进样阀门、恒温箱，其中恒温箱用于为系统提供恒温；所述机械泵分别与第一真空阀门、第二真空阀门的一端连接，且第一真空阀门的另一端与分子泵的抽气出口连接；所述分子泵的抽气入口分别与第一真空计、第二真空阀门的另一端、第三真空阀门的一端、第四真空阀门的一端连接；所述第三真空阀门的另一端与第二真空室连接，且第四真空阀门的另一端与第四真空室连接；所述第二真空室通过第一小孔元件与第一真空室相连通，及第四真空室通过第二小孔元件与第三真空室相连通；并且，所述第二真空计分别通过第五真空阀门、第六真空阀门连接至第二真空室、第四真空室，所述第三真空计分别通过第七真空阀门、第八真空阀门连接至第一真空室、第三真空室；所述第一真空室上设置第一进样阀门和第三真空室上设置第二进样阀门。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述第一真空计为满量程为1000Torr的全量程真空计。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：第二真空计和第三真空计为超高真空分离规。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述系统的测量下限为1×10^-11Pam³/s。

本发明还提出一种基于对称结构的材料放气率测试系统的测试方法，包括以下步骤：