[其他]极微流量气体取样阀门及其制造方法

说明书

本发明涉及真空技术领域，它特别适用于等离子体化学，气体激光器，电光源器件中的质谱诊断的气体取样技术。

我们知道，在科学实验或生产中，有时需要对含气体器件（如气体激光器、电光源器件）或设备（如等离子体化学研究中的反应器）中的气体进行连续的或间断的取样分析。如果器件或设备中的气体数量少，取样的气体就不允许过多，否则将影响器件或设备的正常工作。

现有的气体取样技术，常用的有“小泡法”和“压强差分法”。例如，在对气体激光器的气体取样所采取的“小泡法”（如《四川激光》杂志1980年第四期金蕊文章所述），就是在激光管上预先接上若干个玻璃小泡，定时高温封割下小泡进行气体分析。这种方法取样数据有限，不能连续监视变化情况，小泡封下时，玻璃熔化而放出气体导致较大误差。

“压强差分法”是用一个或二个漏孔接于被测容器上，用适当的抽气泵通过漏孔对被分析器件抽气。由于漏孔很小，故尽管有气体不断抽出，在靠近泵的一方仍能维持较低的压强，足以保证分析器（如回旋质谱规管等）工作所需要的真空度。这种方法所用的漏孔，一般是真空技术中常用的标准漏孔。

现有的标准漏孔，主要有金属压偏型标准漏孔，玻璃铂丝型标准漏孔，多孔金属型标准漏孔等。金属压偏型标准漏孔常用无氧铜管压扁而成，由于金属的膨胀系数较大，且金属表面常受氧化，或受其它气体侵蚀而起变化，从而引起孔径的变化，造成漏率不稳，玻璃铂丝型利用铂丝与硬质玻璃间的膨胀系数不同，进行非匹配封接，从而获得漏孔。由于漏孔长达5-10mm，故容易堵塞。又环境温度变化，漏率也有变化。多孔金属型标准漏孔，采用金属粉末压制成多孔金属块，然后封于管中制成，因为是大量孔组成的一条气路故每个孔必须极小，堵塞后不易清洗。

综上所述，现有的标准漏孔用于压强差分法对气体取样，常出现漏孔堵塞或漏率不稳的毛病，并且因是连续抽气，气体数量损失较大，对容积较小或储气量较少的器件或设备很不适用。

1970年，日本Karube.Eiso.Yamaka等采用可调金属微漏阀（见日本Journal，Applied    Physics    41，2031-2042）来对气体激光器进行取样质谱分析，因为这种微漏阀是可调且可关闭的，故能在需要分析时打开进行抽样，平时关闭以避免气体的连续损失。但这种微调阀是根据一硬的锥形针挤压一较软的锥形孔底座来保证密封的，每次关闭时，底座都会因针的挤压而产生形变，故在拧开时很难保证漏率的重复性。即锥形针退到同一位置时，并不对应于同一漏率。在气流性质上，锥形针退出所形成的漏孔，是两锥之间的隙缝，与气体通过长管的气流性质近似，因而具有较严重的质量岐视效应。

本发明的目的是制作一种极微流量的气体取样开关，这种开关具有良好的重复性，和较小的质量岐视，可供需要气体取样的装置作为气体控制取样之用。由于气体的流量极微，可适用于储气量很少的装置、器件（如气体激光器、电光源器件）作为定时抽样分析之用。

本发明的解决方案是：首先用特殊加工办法根据需要制作一具有极微小孔（1微米到20微米范围）的平面玻璃片（1），为增加机械强度，将此平面玻璃片与一带有较大孔（500微米左右）的厚玻璃片或金属片（2）两孔对齐胶合在一起。将这样的微漏片粘胶在具有开关装置的导气蕊管（9）上制成一标准漏孔。用一碗状弹性体隔膜（4）控制漏气孔的开闭，这个隔膜凸部正对微漏孔处贴有一平面弹性园块（5），由阀门的启动机构带动，隔膜可沿小孔的轴心方向前后伸缩。当平面园块离开微小孔时，阀门就开启，气体可经导气管蕊管和漏孔进入阀壳与管蕊之间的空腔内，由旁管（10）引出应用。当平面园块压紧微小孔时，阀门关闭，气体就不能通过漏孔。

在玻璃上制造小孔的工艺。过程如下：

第一步    用高速钻头在玻璃片需要部位钻出一个坑，但不让其穿通。

第二步    用化学腐蚀剂将该坑进一步减薄，直至几乎穿通。

第三步    用电击穿的方法将已减薄的坑击穿。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

1、开启时由于漏孔的孔径极小漏孔的流率很小，气体抽出量小。对被取样容器的干扰小。

2、由于小孔极小，在开启状态时，在压强差一定的条件下，气体的流通量就完全取决于孔径，其它部位如玻璃导管的阻力可忽略不计，只要平面弹性体园块和微孔玻璃片间有足够的距离，阀的流通量就是一定的。又因为用弹性体园块的压紧或放松来实现小孔的开启与关闭，不会导致漏孔的挤压变形，故重复性好。