【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及真空测量，尤其涉及一种基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置及方法。
技术介绍
1、流导元件在真空系统的设计中应用极其广泛，是获得微小标准气体流量和限流不可缺少的部分。例如，基于固定流导法的标准气体流量计，利用分子流条件下流导元件流导值为常数的原理设计微小流量供气装置等。
2、具有规则形状切能够测量几何尺寸流导元件的分子流导值可以通过对其尺寸计量后，通过理论计算获得其分子流导值，但是对于微孔流导无法获得其准确的几何尺寸参数，当前只能通过实验的方法测量得到。一般常用定容法对流导元件的分子流导值进行测量，在《真空》第43卷，2006年第1期，62-66页中涉及相关方法的介绍，专利“采用线性真空计测量小孔流导装置及方法(公开号为cn1865888a)”、“一种压力衰减法测量小孔流导的方法(公开号为cn104266820a)”以及“一种小孔导流正压测量装置及其测量方法(公开号为cn107389304a)”均是基于定容法对小孔流导元件的分子流导值进行测量的。其测量原理是通过测量定容室内压力的变化率并进一步计算得到小孔流导元件的分子流导值。定容法包括定容升压法和定容降压法，一般可以测量1×10-8m3/s的小孔分子流导值，测量不确定度≤1.1％。
3、然而，在分子流条件下，对于分子流导值小于1×10-8m3/s的分子流导值，采用传统的定容法测试时，要求定容室的体积小、测量压力的真空计精度高，并且测量受到环境温度波动的变化和定容室内壁释放气体的影响，很难用定容法测准分子流导值。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中对(10-8～10-11)m3/s范围内流导元件分子流导值的测量问题，本专利技术的目的在于提供一种的基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置及方法，解决(10-8～10-11)m3/s范围内流导元件分子流导值的测量问题，并且提高了测量效率。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于质谱计比较法的流导元件流导值的测量装置，包括进气管路、比较管路、待测管路、质谱分析管路和抽真空管路，
3、所述进气管路包括气源、用于向所述比较管路供气的第一阀门和用于向所述待测管路供气第二阀门，所述比较管路与所述待测管路并联接入所述进气管路；
4、所述比较管路包括第一稳压室以及与所述第一稳压室连接的第一真空计、第三真空计和参考流导元件，所述第一真空计通过第三阀门与所述第一稳压室连接，所述参考流导元件通过第九阀门与所述第一稳压室连接；
5、所述待测管路包括第二稳压室以及与所述第二稳压室连接的第二真空计、第四真空计、第五真空计和待测流导元件，所述第二真空计通过第十一阀门与所述第二稳压室连接，所述待测流导元件通过第十阀门与所述第二稳压室连接；
6、所述质谱分析管路包括质谱分析室以及与所述连接质谱分析室的限流元件、四极质谱计和第六真空计，所述质谱分析室通过管路与所述参考流导元件和所述待测流导元件连接，所述四极质谱计通过第十二阀门与所述质谱分析室连接；
7、所述抽真空管路包括第一分子泵、第二分子泵、第一干泵和第二干泵；所述第一分子泵和所述第一干泵用于对所述第一稳压室和所述第二稳压室抽真空，所述第二分子泵和所述第二干泵用于对所述质谱分析室抽真空；所述第一分子泵和所述第一干泵通过第四阀门、第六阀门和第七阀门接入所述比较管路，通过第五阀门、所述第六阀门和第八阀门接入所述待测管路；所述第二分子泵和所述第二干泵通过第十三阀门与所述限流元件连接。
8、根据本专利技术的一个技术方案，所述待测流导元件的分子流导值的范围为1×10-8～1×10-11m3/s；
9、所述参考流导元件的分子流导值的范围为1×10-7～1×10-8m3/s，入口气体压力范围为1～1000pa，提供的标准气体流量范围为1×10-4～1×10-8pa·m3/s，合成标准不确定度<2％。
10、根据本专利技术的一个技术方案，所述限流元件为薄壁圆形小孔，厚度不超过1mm，其流导值为5×10-2～5×10-1m3/s。
11、根据本专利技术的一个技术方案，所述第一真空计、所述第二真空计和所述第四真空计均为电容薄膜真空计；
12、所述第一真空计和第二真空计的测量范围为1～1000pa；
13、所述第四真空计的测量范围为1×102～1×105pa，测量精度至少为0.1％。
14、根据本专利技术的一个技术方案，所述质谱分析室体积为2l～5l，内壁放气<1×10-11pa·m3/s。
15、根据本专利技术的一个方面，提供了一种如上述技术方案中任一项所述的基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置的使用方法，包括以下步骤：
16、步骤s1、对所述质谱分析室抽气获得的本底真空为1×10-7pa，并测量所述质谱分析室的本底压力引起的离子流大小为i0；
17、步骤s2、将所述第一稳压室和所述第二稳压室的真空度抽至1×10-1pa以下，向所述第一稳压室内引入定量气体至所述第一稳压室压力为p1，基于所述参考流导元件向所述质谱分析室中引入稳定的微小气体流量，由所述四极质谱计测量得到离子流为ir；
18、步骤s3、向所述第二稳压室内引入一定量气体至所述第二稳压室内压力为p2，基于所述待测流导元件向所述质谱分析室中引入稳定的微小气体流量，由所述四极质谱计测量得到的离子流为it；
19、步骤s4、利用所述参考流导元件的分子流导值cr、所述第一稳压室的压力p1、所述第二稳压室的压力p2、所述离子流ir和it，计算所述待测流导元件的分子流导值ct，公式为：
20、
21、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s1中，包括以下子步骤：
22、步骤s11、打开所述第十三阀门，启动所述第二干泵，将所述质谱分析室中的压力抽至10pa以下；
23、步骤s12、启动所述第二分子泵，将所述质谱分析室中的压力抽至本底压力为1×10-7pa；
24、步骤s13、打开所述第十二阀门，采用所述四极质谱计测量所述质谱分析室的本底压力，记录本底压力对应离子流大小i0；
25、步骤s14、关闭所述第十二阀门。
26、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s2中，包括以下子步骤：
27、步骤s21、打开所述第六阀门、第四阀门、第五阀门，启动所述第一干泵，将所述第一稳压室和第二稳压室的压力抽至10pa以下；
28、步骤s22、启动所述第一分子泵，将所述第一稳压室和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置，其特征在于，包括进气管路、比较管路、待测管路、质谱分析管路和抽真空管路，
2.根据权利要求1所述的基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置，其特征在于，所述待测流导元件(CT)的分子流导值的范围为1×10-8～1×10-11m3/s；
3.根据权利要求1所述的基于质谱计比较法的流导元件的分子流导值测量装置，其特征在于，所述限流元件(C1)为薄壁圆形小孔，厚度不超过1mm，其流导值在5×10-2m3/s～5×10-1m3/s。
4.根据权利要求3所述基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置，其特征在于，所述第一真空计(G1)、所述第二真空计(G2)和所述第四真空计(G4)均为电容薄膜真空计；
5.根据权利要求1所述的基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置，其特征在于，所述质谱分析室(VC3)体积为2L～5L，内壁放气<1×10-11Pa·m3/s。
6.一种权利要
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤S1中，包括以下子步骤：
8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤S2中，包括以下子步骤：
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤S3中，包括以下子步骤：
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤S24和所述步骤S32中，所述第九阀门(V9)和所述第十阀门(V10)打开前和打开后，所述第一稳压室(VC1)和所述第二稳压室(VC2)内的压力变化小于10％。
...【技术特征摘要】
1.一种基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置，其特征在于，包括进气管路、比较管路、待测管路、质谱分析管路和抽真空管路，
2.根据权利要求1所述的基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置，其特征在于，所述待测流导元件(ct)的分子流导值的范围为1×10-8～1×10-11m3/s；
3.根据权利要求1所述的基于质谱计比较法的流导元件的分子流导值测量装置，其特征在于，所述限流元件(c1)为薄壁圆形小孔，厚度不超过1mm，其流导值在5×10-2m3/s～5×10-1m3/s。
4.根据权利要求3所述基于质谱计比较法测量(10-8～10-11)m3/s分子流导的装置，其特征在于，所述第一真空计(g1)、所述第二真空计(g2)和所述第四真空计(g4)均为电容薄膜真空计；
5.根据权利要求1所述的基于质谱计比较法测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢耀文，张湧颀，董云宁，冯荣尉，王汐月，丁双，康朋伟，
申请(专利权)人：北京东方计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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