[发明专利]一种极微小密封器件腔体气体压力和组分测量装置及方法

权利要求书

1.一种极微小密封器件腔体气体压力和组分测量方法，其特征在于，采用一种极微小密封器件腔体气体压力和组分测量装置进行测量，包括如下步骤：

步骤0，构建测量装置；

所述测量装置包括：压力测量腔(2)、穿刺结构、组分测量腔(15)、抽空腔(19)、取样小孔(12)、抽空小孔(17)、抽气单元和质谱计(18)；

其中，被测密封器件(8)放置在压力测量腔(2)中；穿刺结构安装在压力测量腔(2)上，用于实现被测密封器件(8)的穿刺；压力测量腔(2)一方面通过串联的截止阀B(11)、取样小孔(12)、截止阀C(13)与组分测量腔(15)连接，另一方面通过截止阀A(10)与组分测量腔(15)连接；组分测量腔(15)通过抽空小孔(17)与抽空腔(19)连接；质谱计(18)用于分析组分测量腔(15)内气体组分；

所述抽气单元包括低真空泵(22)和高真空泵(23)，所述高真空泵(23)通过隔断阀C(21)与抽空腔(19)连接，通过隔断阀D(24)与低真空泵(22)连接；低真空泵(22)通过隔断阀B(20)与抽空腔(19)连接，通过隔断阀B(20)、隔断阀A(16)与组分测量腔(15)连接；

步骤1，将被测密封器件(8)安装在压力测量腔(2)内；

步骤2，启动低真空泵(22)，依次打开隔断阀B(20)、隔断阀C(21)、隔断阀D(24)、隔断阀A(16)、截止阀A(10)、截止阀B(11)和截止阀C(13)；

步骤3，当组分测量腔(15)内的压力小于10Pa后，启动高真空泵(23)，关闭隔断阀C(21)；

步骤4，当压力测量腔(2)内的压力小于1×10^-2Pa后，关闭截止阀A(10)和截止阀B(11)，记录压力测量腔(2)压力随时间变化曲线，并计算得到压力测量腔(2)的本底漏放气速率值；

步骤5，若压力测量腔(2)本底漏放气速率小于2×10^-8Pa·m³/s，则执行步骤6，否则打开截止阀A(10)和截止阀B(11)对压力测量腔(2)继续抽空，直至满足本底漏放气速率指标要求；

步骤6，在确保截止阀A(10)和截止阀B关闭的情况下，记录压力测量腔(2)的压力值，然后用力按下穿刺结构，然后松开，观察压力测量腔(2)的压力变化情况，如果未发生明显变化，则重新用力按下穿刺结构；

步骤7，依据公式(1)计算被测密封器件腔体压力值：

式中：p_T为被测密封器件(8)的腔体压力值，Pa；p₀、p₁为被测密封器件穿刺前后，压力测量腔(2)的压力值，Pa；V₀为压力测量腔(2)有效容积值，m³；V_T为被测密封器件(8)腔体有效容积值，m³；

步骤8，气体组分测量过程中，通过选择合适直径的抽空小孔(17)和调节隔断阀C(21)开启度，控制组分测量腔(15)的压力在2×10^-4Pa～2×10^-3Pa之间；

步骤9，当组分测量腔(15)的压力小于5×10^-3Pa后，启动质谱计(18)，关闭隔断阀A(16)，继续抽真空至组分测量腔(15)的压力小于2×10^-5Pa后，记录质谱计(18)给出的组分测量腔(15)本底残余气体扫描谱图；

步骤10，打开截止阀B(11)，将压力测量腔(2)内的气体经取样小孔(12)取样至组分测量腔(15)中，同时记录质谱计(18)给出的测量腔残余气体扫描谱图；

步骤11，采用公式(2)计算被测密封器件腔体气体组分及摩尔浓度含量：

式中：F_i为被测密封器件(8)腔体中i组分气体的摩尔浓度含量，％；I_i为取样过程中，质谱计(18)给出的组分测量腔(15)中i组分气体特征峰离子流强度，A；I_i0为取样前，本底扫描过程中，质谱计(18)给出的组分测量腔(15)中i组分气体特征峰离子流强度，A；A_i为校准证书中给出的质谱计(18)对应i质量数离子流强度修正因子；n为取样过程中，质谱计(18)给出的有明显信号的残余气体种类。