CN101470065A - 用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法，其特点在于：将被测正压漏孔装入累积室，将累积室抽真空后向其充入一定压力的出口气体，经过Δt时间后，打开累积室阀门，在气体膨胀衰减压力后，引入质谱室测得示漏气体的离子流为I_L，再把压力为Ps的示漏气体用已知小容积V₁配置成Ps×V₁的定量气体，并与累积室配置好的出口气体混合后，测得示漏气体的离子流为I_V，最后向累积室配好的出口气体，引入质谱室测得其离子流为I_A，则被测正压漏孔的全漏率为：Q＝(P_S·V₁/Δt)·(I_l－I_A/I_V－I_A)。本发明是测量正压漏孔全漏率的方法。该方法被应用于正压漏孔全漏率的测量和校准领域。

Description

用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法

技术领域

本发明涉及一种用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法，属于测量技术领域。

背景技术

文献“正压漏孔校准装置，《真空科学与技术》第21卷、2001年第1期、第55～59页”，介绍了正压漏孔漏率测量的装置及其方法。其中用定量气体法测量正压漏孔漏率的方法仅能测量正压漏孔出口的漏率，无法测量正压漏孔的全漏率。

发明内容

本发明解决的技术问题是：解决了测量正压漏孔全漏率的一种方法，该方法利用质谱计的短期稳定性和线性，将正压漏孔全漏率的测量转换为质谱计对示漏气体离子流的测量。

测量组件由累积室1，被测正压漏孔2，真空阀门3、5、11、12、15、16、18、20、21，微调阀7，真空计4，膨胀室6，质谱室8，质谱计9，小体积10，气瓶13、14，真空泵17、19组成。

测量装置中，正压漏孔2在累积室1中安装，阀门3与累积室1连接，真空计4与阀门3和5连接，阀门5与膨胀室6连接，阀门7连接膨胀室6和质谱室8，质谱计9与真空泵19和质谱室8相连接；阀门20与阀门3和标准体积及阀门11连接，阀门12与阀门11和气瓶13连接，阀门16一端与真空计4，阀门3、5连接，另一端与阀门15及气瓶14连接，阀门21一端与阀门3、5连接，另一端与阀门21和真空泵17相连，阀门18与膨胀室6和真空泵17连接。

本发明的技术解决方案是：用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法，包括下列步骤：

(1)将正压漏孔2装入累积室1中；

(2)用真空泵17、19对累积室1、膨胀室6、质谱室8、及连接管道抽真空，使累积室、膨胀室及连接管道真空度小于0.5Pa，使质谱室真空度小于1×10^-3Pa；

(3)向累积室1中充入压力为p的气体，出口压力的变化不超过5％，关闭累积室的阀门3；

(4)正压漏孔累积Δt时间后，保持环境温度为(23±3)℃，打开累积室阀门3，对气体进行压力衰减，然后引入质谱室8，用质谱计9测出示漏气体的离子流I_L；质谱室的本底压力小于1×10^-5Pa，并且质谱计稳定3小时以上。

(5)将累积室1、膨胀室6及管道抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，向累积室1充入压力p的出口气体，出口压力的变化不超过5％，关闭累积室阀门3，对其它管道和膨胀室6抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，通过小体积V₁取压力为Ps的示漏气体，使标准配置示漏气体和出口气体混合后，经过膨胀引入质谱室8，测得示漏气体的离子流为I_v；

(6)将累积室1、膨胀室6及管道抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，向累积室1充入压力为p的气体，关闭累积室阀门3，对管道和膨胀室6抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，将累积室1中气体膨胀后引入质谱室8，测得示漏气体的本底离子流为I_A；

(7)正压漏孔2的全漏率为： $Q=\frac{P_S\·V_1}{\mathrm{\Δt}}\·\frac{I_l-I_A}{I_V-I_A}.$

所述步骤(4)、(5)、(6)中当气体引入质谱室后，质谱室中气体的压力应小于1×10^-3Pa。

所述步骤(5)、(6)中取多次离子流的平均值作为离子流的测量结果。

所述步骤(7)中正压漏孔的全漏率通过多次测量的平均值表示。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

解决了正压漏孔的全漏率的测量问题。该方法测量正压漏孔全漏率装置的标准不确定度为15％。

附图说明

图1为本发明用定量气体法测量正压漏孔全漏率装置的结构原理示意图。

图2为本发明的测量流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用定量气体法测量正压漏孔全漏率的装置由累积室1，被测正压漏孔2，真空阀门3、5、11、12、15、16、18、20、21，微调阀7，真空计4，膨胀室6，质谱室8，质谱计9，小体积10，气瓶13、14，真空泵17、19组成。

实施例1

(1)将被测正压漏孔2装入累积室1中，密封好并与测量装置连接。

(2)打开真空泵17、19，打开真空阀门3、5、7、11、16、18、20、21，将累积室、膨胀室、以及各连接管道抽成真空状态(真空度为2.1×10^-1Pa)，在质谱室8中压力小于1×10^-3Pa时，打开质谱计。

(3)关闭阀门5、20、21，打开阀门15，通过阀门3向累积室充入N₂(压力为100.23KPa)后，关闭阀门3、15。打开阀门5、21对管道和膨胀室抽真空。

(4)在正压漏孔累积Δt(11540s)后，并且质谱计已经工作了3小时以上时，关闭阀7、16、18、20、21，然后依次打开阀3和5，慢慢打开针阀7，在质谱室中气体压力(8.1×10^-4Pa)稳定后，取多次测量的离子流的平均值作为IL(6.34×10^-12A)。

(5)打开阀门18、21，将累积室、膨胀室、以及各连接管道抽成真空状态(真空度为2.2×10^-1Pa)。

(6)关闭阀门5、20、21，打开阀门15，通过阀门3向累积室充入N₂(压力为100.38KPa)后，关闭阀门3、7、15、16，打开阀门11、20、21，对管道抽真空后，关闭阀门21，用小体积10(10.389mL)取一定量的示漏气体(119900Pa)，关闭阀门11，12，打开阀门21对管道抽真空。

(7)关闭阀门18、21，分别打开阀门3、20、5，慢慢打开针阀7，在质谱室中气体压力(9.2×10^-1Pa)稳定后，取多次测量的离子流的平均值作为IV(2.5×10^-11A)。

(8)打开真空阀门18、21，将累积室、膨胀室、以及各连接管道抽成真空状态(真空度为2.0×10^-1Pa).

(9)关闭阀门5、20、21，打开阀门15，通过阀门3向累积室充入N₂(累积室的气体压力为100.38KPa)。

(10)关闭阀门7、15、16、18，打开阀门3、5，慢慢打开针阀7，在质谱室中气体压力(6.8×10^-1Pa)稳定后，取多次测量的离子流的平均值作为IA(2.0×10^-15A)。

(11)待测正压漏孔2的全漏率为： $Q=\frac{P_S\·V_1}{\mathrm{\Δt}}\·\frac{I_l-I_A}{I_V-I_A}$ (2.77×10^-6Pam³s^-1)。

(12)被测正压漏孔的标准不确定度为13％。

Claims (4)

1、用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法，测量组件包括累积室1，被测正压漏孔2，真空阀门3、5、11、12、15、16、18、20、21，微调阀7，真空计4，膨胀室6，质谱室8，质谱计9，小体积10，气瓶13、14，真空泵17、19；

其特征在于包括下列测量步骤：

步骤1：将正压漏孔2装入累积室1中；

步骤2：用真空泵17、19对累积室1、膨胀室6、质谱室8、及连接管道抽真空；

步骤3：向累积室1中充入压力为p的气体，出口压力的变化不超过5％，关闭累积室的阀门3；

步骤4：正压漏孔累积Δt时间后，保持环境温度为(23±3)℃，打开累积室阀门3，对气体进行压力衰减，然后引入质谱室8，用质谱计9测出示漏气体的离子流I_L；

步骤5：将累积室1、膨胀室6及管道抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，向累积室1充入压力p的出口气体，出口压力的变化不超过5％，关闭累积室阀门3，对其它管道和膨胀室6抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，通过小体积V₁取压力为Ps的示漏气体，使标准配置示漏气体和出口气体混合后，经过膨胀引入质谱室8，测得示漏气体的离子流为I_v；

步骤6：将累积室1、膨胀室6及管道抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，向累积室1充入压力为p的气体，关闭累积室阀门3，对管道和膨胀室6抽真空后，使其真空度小于0.5Pa，将累积室1中气体膨胀后引入质谱室8，测得示漏气体的本底离子流为I_A；

步骤7：正压漏孔2的全漏率为： $Q=\frac{P_S\·V_1}{\mathrm{\Δt}}\·\frac{I_l-I_A}{I_V-I_A};$

所述步骤5、6中取多次离子流的平均值作为离子流的测量结果；

所述步骤7中正压漏孔的全漏率通过多次测量的平均值表示。

2、根据权利要求1所述的用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法，其特征在于：所述步骤1中，使累积室、膨胀室及连接管道真空度小于0.5Pa，使质谱室真空度小于1×10^-3Pa。

3、根据权利要求1所述的用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法，其特征在于：所述步骤4的质谱室的本底压力小于1×10^-5Pa，并且质谱计稳定3小时以上。

4、根据权利要求1所述的用定量气体法测量正压漏孔全漏率的方法，其特征在于：所述步骤4、5、6中当气体引入质谱室后，质谱室中气体的压力应小于1×10^-3Pa。

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