本發(fā)明涉及氣體透過率測(cè)試領(lǐng)域，特別是一種能夠提高測(cè)量精度、能夠校準(zhǔn)不同氣體的一種測(cè)量甲烷透過率的裝置。
背景技術(shù)：
測(cè)量氣體透過率(transmissionrate)的現(xiàn)有方法中，如使用質(zhì)譜測(cè)量氣體透過率的方法，現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的是質(zhì)量流量計(jì)來測(cè)量通入氣體的量，精確度較低，在對(duì)于某些氣體透過率非常低的樣品的情況，比如甲烷氣體在某些工業(yè)用有機(jī)保護(hù)膜的透過情況，測(cè)試通常需要較長(zhǎng)時(shí)間，因此會(huì)造成較大誤差，另外，由于甲烷分子的動(dòng)態(tài)體積通常不同于化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的氦氣、氮?dú)獾葰怏w，這導(dǎo)致了質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量有更大誤差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度下降，所述一種測(cè)量甲烷透過率的裝置能解決問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明使用經(jīng)過校準(zhǔn)的氦氣微漏裝置來校準(zhǔn)氣體透過率，提高了測(cè)量精度，并具有特殊設(shè)計(jì)的閘板閥，能夠校準(zhǔn)不同的氣體。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
所述一種測(cè)量甲烷透過率的裝置主要包括氦氣微漏裝置、儲(chǔ)氣罐、氣壓計(jì)、閥i、閥ii、閘板閥、傳樣腔、傳樣桿、氣動(dòng)閥、高壓區(qū)域、樣品、樣品架、測(cè)試區(qū)域、質(zhì)譜、測(cè)試腔、真空泵及氣管，所述高壓區(qū)域、樣品、樣品架、測(cè)試區(qū)域均位于所述測(cè)試腔內(nèi)，所述樣品架安裝到測(cè)試腔時(shí)能夠?qū)⑺鰷y(cè)試腔隔開為所述高壓區(qū)域和所述測(cè)試區(qū)域，所述樣品架中心具有貫穿的開口，當(dāng)樣品架安裝到測(cè)試腔時(shí)，所述開口為所述高壓區(qū)域和所述測(cè)試區(qū)域之間唯一的氣路，所述測(cè)試區(qū)域外端安裝有所述質(zhì)譜，所述質(zhì)譜入口在所述測(cè)試區(qū)域內(nèi)，所述樣品用真空膠粘于所述樣品架上位于所述高壓區(qū)域的一面、且完全覆蓋所述樣品架中心的開口，所述傳樣腔通過所述氣動(dòng)閥連接所述測(cè)試腔，所述傳樣腔具有所述傳樣桿、且能夠?qū)⑺鰳悠芳茉谒鰝鳂忧缓蜏y(cè)試腔之間傳輸，所述測(cè)試腔連接有所述真空泵；所述儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存有甲烷氣體，所述氦氣微漏裝置和儲(chǔ)氣罐出口處均具有閥門，所述氦氣微漏裝置和儲(chǔ)氣罐通過氣管相連、且該段氣管相連處具有所述氣壓計(jì)，然后經(jīng)氣管分別連接氣路i和氣路ii，再氣管連接于所述測(cè)試腔的所述高壓區(qū)域，所述氣路i上依次連有所述閥ii、閘板閥，所述氣路ii上具有所述閥i，所述氦氣微漏裝置在一定溫度下氦氣的漏率是可控的，并已經(jīng)過校準(zhǔn)，所述高壓區(qū)域和所述測(cè)試區(qū)域內(nèi)均安裝有殘余氣體分析儀，用于測(cè)量氣體分壓；所述閘板閥內(nèi)部具有多塊擋板，不同擋板上各具有一個(gè)不同尺寸的孔，能夠在不破壞真空環(huán)境的條件下，用所述不同的擋板阻擋裝置中氣路，以改變氣路的橫截面積，使得對(duì)于不同的氣體，在不同的氣壓條件下氣流都能達(dá)到穩(wěn)定，提高測(cè)量精度。
所述閘板閥內(nèi)部擋板上的孔的直徑30微米至150微米，所述質(zhì)譜入口到樣品的距離為20毫米至50毫米；所述質(zhì)譜入口為毛細(xì)管形狀、且長(zhǎng)度5毫米至30毫米，內(nèi)徑0.3毫米至1毫米；所述樣品架中心的開口形狀是直徑1毫米至5毫米的圓形、也可以是邊長(zhǎng)1毫米至3毫米的正方形；所述樣品的厚度為200微米至2毫米；所述樣品架與測(cè)試腔的密封結(jié)構(gòu)是橡膠圈密封、也可以是銅圈密封。
利用所述一種測(cè)量甲烷透過率的裝置進(jìn)行測(cè)量的方法步驟為：
一.開啟所述氣動(dòng)閥，用所述傳樣桿將所述樣品架取至所述傳樣腔，開啟所述閥i和閥ii，開啟所述真空泵對(duì)裝置抽真空；
二.關(guān)閉所述氣動(dòng)閥，關(guān)閉所述閥i，打開所述氦氣微漏裝置，使氦氣以恒定的漏率經(jīng)過所述閘板閥后進(jìn)入所述測(cè)試腔，開啟所述質(zhì)譜，開始校準(zhǔn)過程；
三.待系統(tǒng)穩(wěn)定后，得到真空度與氦氣漏率之間的關(guān)系曲線、以及氦氣分壓與氦氣漏率之間的關(guān)系曲線；
四.測(cè)量所述高壓區(qū)域的氦氣分壓和所述測(cè)試區(qū)域的氦氣分壓，并由上述已知的一定漏率條件下氦氣分壓，來估計(jì)瀉流，并記錄所述質(zhì)譜的離子電流，得到質(zhì)譜的離子電流與瀉流的關(guān)系曲線；
五.計(jì)算氦原子在單位時(shí)間內(nèi)與單位面積表面的碰撞率
六.測(cè)試過程，關(guān)閉所述氦氣微漏裝置，關(guān)閉所述閥ii，用所述傳樣桿將所述樣品架取至所述測(cè)試腔，并將所述測(cè)試腔隔開為所述高壓區(qū)域和所述測(cè)試區(qū)域，開啟所述儲(chǔ)氣罐，開啟所述閥i，對(duì)甲烷進(jìn)行透過率測(cè)試，將所述質(zhì)譜得到的離子電流與上述步驟四得到的氦氣的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)比，并對(duì)測(cè)量得到的所述高壓區(qū)域和測(cè)試區(qū)域的甲烷的分壓進(jìn)行校準(zhǔn)；
七.計(jì)算甲烷在樣品處從所述高壓區(qū)域到所述測(cè)試區(qū)域的漏率
八.步驟七中得到的甲烷在樣品處的漏率乘以測(cè)試區(qū)域的甲烷的分壓，即得到甲烷在所述樣品中的透過率。
本發(fā)明的有益效果是：
根據(jù)不同氣體分子在不同的氣壓條件下的平均自由程不同，且真空泵對(duì)不同氣體分子的抽速不同，因此本發(fā)明特殊設(shè)計(jì)的閘板閥能提供不同的氣路的橫截面積，使得對(duì)于不同的氣體，在不同的氣壓條件下氣流都能達(dá)到穩(wěn)定；本發(fā)明使用經(jīng)過校準(zhǔn)的氦氣微漏裝置來校準(zhǔn)氣體透過率，提高了測(cè)量精度，且校準(zhǔn)和測(cè)量能一次性完成，另外，具有特殊設(shè)計(jì)的閘板閥，在不用打開裝置的真空系統(tǒng)的情況下就能夠校準(zhǔn)不同的氣體。
附圖說明
下面結(jié)合本發(fā)明的圖形進(jìn)一步說明：
圖1是本發(fā)明示意圖。
圖中，1.氦氣微漏裝置，2.儲(chǔ)氣罐，3.氣壓計(jì)，4.閥i，5.閥ii，6.閘板閥，7.傳樣腔，8.傳樣桿，9.氣動(dòng)閥，10.高壓區(qū)域，11.樣品，12.樣品架，13.測(cè)試區(qū)域，14.質(zhì)譜，15.測(cè)試腔，16.真空泵。
具體實(shí)施方式
如圖1是本發(fā)明示意圖，主要包括氦氣微漏裝置1、儲(chǔ)氣罐2、氣壓計(jì)3、閥i4、閥ii5、閘板閥6、傳樣腔7、傳樣桿8、氣動(dòng)閥9、高壓區(qū)域10、樣品11、樣品架12、測(cè)試區(qū)域13、質(zhì)譜14、測(cè)試腔15、真空泵16及氣管，所述高壓區(qū)域10、樣品11、樣品架12、測(cè)試區(qū)域13均位于所述測(cè)試腔15內(nèi)，所述樣品架12安裝到測(cè)試腔15時(shí)能夠?qū)⑺鰷y(cè)試腔15隔開為所述高壓區(qū)域10和所述測(cè)試區(qū)域13，所述樣品架12中心具有貫穿的開口，當(dāng)樣品架12安裝到測(cè)試腔15時(shí)，所述開口為所述高壓區(qū)域10和所述測(cè)試區(qū)域13之間唯一的氣路，所述測(cè)試區(qū)域13外端安裝有所述質(zhì)譜14，所述質(zhì)譜14入口在所述測(cè)試區(qū)域13內(nèi)，所述樣品11用真空膠粘于所述樣品架12上位于所述高壓區(qū)域10的一面、且完全覆蓋所述樣品架12中心的開口，所述傳樣腔7通過所述氣動(dòng)閥9連接所述測(cè)試腔15，所述傳樣腔7具有所述傳樣桿8、且能夠?qū)⑺鰳悠芳?2在所述傳樣腔7和測(cè)試腔15之間傳輸，所述測(cè)試腔15連接有所述真空泵16；所述儲(chǔ)氣罐2中儲(chǔ)存有甲烷氣體，所述氦氣微漏裝置1和儲(chǔ)氣罐2出口處均具有閥門，所述氦氣微漏裝置1和儲(chǔ)氣罐2通過氣管相連、且該段氣管相連處具有所述氣壓計(jì)3，然后經(jīng)氣管分別連接氣路i和氣路ii，再氣管連接于所述測(cè)試腔15的所述高壓區(qū)域10，所述氣路i上依次連有所述閥ii5、閘板閥6，所述氣路ii上具有所述閥i4。
所述氦氣微漏裝置1在一定溫度下氦氣的漏率是可控的，并已經(jīng)過校準(zhǔn)，所述高壓區(qū)域10和所述測(cè)試區(qū)域13內(nèi)均安裝有殘余氣體分析儀，用于測(cè)量氣體分壓；所述閘板閥6內(nèi)部具有多塊擋板，不同擋板上各具有一個(gè)不同尺寸的孔，能夠在不破壞真空環(huán)境的條件下，用所述不同的擋板阻擋裝置中氣路，以改變氣路的橫截面積，使得對(duì)于不同的氣體，在不同的氣壓條件下氣流都能達(dá)到穩(wěn)定，提高測(cè)量精度。
所述閘板閥6內(nèi)部擋板上的孔的直徑30微米至150微米，所述質(zhì)譜14入口到樣品11的距離為20毫米至50毫米；所述質(zhì)譜14入口為毛細(xì)管形狀、且長(zhǎng)度5毫米至30毫米，內(nèi)徑0.3毫米至1毫米；所述樣品架12中心的開口形狀是直徑1毫米至5毫米的圓形、也可以是邊長(zhǎng)1毫米至3毫米的正方形；所述樣品11的厚度為200微米至2毫米；所述樣品架12與測(cè)試腔15的密封結(jié)構(gòu)是橡膠圈密封、也可以是銅圈密封。
本發(fā)明使用經(jīng)過校準(zhǔn)的氦氣微漏裝置來校準(zhǔn)氣體透過率，提高了測(cè)量精度，且校準(zhǔn)和測(cè)量能一次性完成，另外，具有特殊設(shè)計(jì)的閘板閥，在不用打開裝置的真空系統(tǒng)的情況下就能夠校準(zhǔn)不同的氣體。