[发明专利]一种材料放气率测试系统及其测试方法

说明书

本发明公开了一种材料放气率测试系统及其测试方法，包含第一真空室、第二真空室、第三真空室、第一小孔元件、第二小孔元件、第一真空计、第二真空计、第三真空计、机械泵、第一分子泵、第二分子泵、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、第四真空阀门、第五真空阀门、第六真空阀门，第七真空阀门、第八真空阀门、第九真空阀门、第十真空阀门、第十一真空阀门、一个气体流量控制器、一个减压阀门、离子泵、一个标准气瓶和一个恒温箱，一方面减小了两次分别测量过程中由于暴露大气对装置本底放气影响；另一方面可以实现样品和本底同时测量，将原有的测量过程缩短了一半时间，提高了测量效率。

技术领域

本发明涉及材料放气率测试领域，尤其涉及一种材料放气率测试系统及其测试方法。

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 low outgassingmaterials 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。

但是，目前材料放气测试存在的主要问题在于测试室的本底放气、真空计、漏孔、温度等影响因素为材料放气率测试装置带来很大不确定度(超过50％)，即使通过对真空计、漏孔等关键测量组件进行校准也难以提高装置的整体测量精度。此外，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，严重影响了真空器件材料筛选和寿命评估。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对微小放气率样品的材料放气率高精度测试需求，提出了一种下限可达1×10-15Pam3/(scm2)的材料放气率测试系统及其测试方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种材料放气率测试系统，包含第一真空室、第二真空室、第三真空室、第一小孔元件、第二小孔元件、第一真空计、第二真空计、第三真空计、机械泵、第一分子泵、第二分子泵、第一真空阀门、第二真空阀门、第三真空阀门、第四真空阀门、第五真空阀门、第六真空阀门，第七真空阀门、第八真空阀门、第九真空阀门、第十真空阀门、第十一真空阀门、一个气体流量控制器、一个减压阀门、离子泵、一个标准气瓶和一个恒温箱。

其中，机械泵分别与第一真空阀门的一端和第二真空阀门的一端连接，第一真空阀门的另一端与第一分子泵的抽气出口连接，第一分子泵的抽气入口与第二分子泵的抽气出口连接，第二分子泵的抽气入口与第四真空阀门的一端连接，第四真空阀门的另一端与第三真空室的一端连接，第二真空阀门的另一端分别与第一真空计、第三真空阀门的一端、第一真空室连接，第三真空阀门的另一端分别和第六真空阀门的一端、第一小孔元件的一端、第一真空室的一端连接，小孔元件的另一端通过第五真空阀门与第三真空室连接，第六真空阀门的另一端分别与第二真空计、第七真空阀门的一端连接，第七真空阀门的另一端分别与第二小孔元件的一端、第二真空室的一端连接，第二小孔元件的另一端通过第八真空阀门与第三真空室连接，第三真空计、第九真空阀门与第三真空室连接，第九真空阀门的另一端与第一离子泵连接，流量控制器的一端分别通过第十真空阀门、第十一真空阀门与第一真空室、第二真空室连接，流量控制器的另一端通过减压阀门与标准气瓶连接。