[发明专利]便携式气体微流量校准系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及便携式气体微流量校准系统及方法，属于测量技术领域，用于微小流量真空漏孔、检漏仪及气体微流量计的实验室、现场和在线校准测试。

背景技术

泄漏检测技术在航天、表面、微电子、太阳能、光电子等科研生产中具有重要的意义，随着科技进步与发展，需要对真空漏孔、检漏仪及气体微流量计进行现场或在线校准测试，这样使校准条件与使用条件基本相同，不仅提高了泄漏检测的精度，而且避免了因为停止工作系统送往实验室校准的经济损失和时间浪费，因此在科研、生产制造中提出了在线气体微流量校准测试的紧迫需求。

文献“固定流导法真空漏孔校准装置”，《真空科学与技术学报》第26卷、2006年第5期、第358～362页”，介绍了固定流导法校准真空漏孔的方法，需要多台真空泵和真空规等，并且系统复杂庞大、成本昂贵，只适合在实验室校准用，不能满足现场真空漏孔、检漏仪及气体微流量计的校准需求。

因此，本专利研制出具有结构简单、精度高、重量小、体积小、便携等特点，用于现场或者线真空漏孔、检漏仪、气体微流量计的校准测试系统及方法，系统总重量小于40公斤，总体尺寸小于50mm×30mm×60mm，校准范围为10^-7～1×10^-11Pam³/s，合成标准不确定度为3％，满足了目前绝大多数领域对真空漏孔、检漏仪及气体微流量计的现场或在线高精度校准需求。

发明内容

本发明针对真空漏孔、检漏仪及气体微流量计现场校准的需求，提出了便携式气体微流量校准系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的

本发明的便携式气体微流量校准系统，包括机械泵1、分子泵2、第一真空阀门3、第二真空阀门4、第三真空阀门8、第四真空阀门10、第五真空阀门11、第六真空阀门15、第七真空阀门17、第八真空阀门19、校准室5、四极质谱计6、被校准真空漏孔7、小孔9、微调阀12、气源13、第一真空规14、第二真空规18和稳压室16；

机械泵1与分子泵2的一端连接，分子泵2的另一端与第一真空阀门3的一端、第二真空阀门4的一端连接；第二真空阀门4的另一端与校准室5的底端连接；第一真空阀门3的另一端与稳压室16连接；校准室5的赤道法兰上安装四级质谱计6和第八真空阀门19，校准室5的顶端与第三真空阀门8的一端、小孔9的一端、第四真空阀门10的一端连接；第三真空阀门8的另一端与被校准真空漏孔7连接；小孔9的另一端与第四真空阀门10的另一端、第五真空阀门11的一端连接；第四真空阀门10的另一端与第五真空阀门11的一端连接；第五真空阀门11的另一端与微调阀12的一端、稳压室16连接；微调阀12的另一端与气源13连接；稳压室16上安装第六真空阀门15和第七真空阀门17；第六真空阀门15的另一端与第一真空规14连接；第七真空阀门17的另一端与第二真空规18的一端连接；第二真空规18的另一端与第八真空阀门19连接；被校准真空漏孔7放置在采用泡沫保温的恒温箱中；

上述各部分之间通过管路连接。

采用小孔9在分子流条件下进样获得标准气体微流量；采用质谱计作为比较器，通过调节引入校准室中标准示漏气体流量Q_S，根据质谱计对被校准漏孔的离子流I_S和流量标准引起的离子流I_L，再考虑到本底残余气体离子流信号I₀，计算得到被校准漏孔的漏率为

本发明的便携式气体微流量校准方法，具体步骤为：

1)将被校准真空漏孔7安装在第三真空阀门8上，并检查密封性；

2)依次打开机械泵1、第一真空阀门3、第二真空阀门4、第四真空阀门10、第五真空阀门11、第六真空阀门15、第七真空阀门17和第八真空阀门19，对校准室5、稳压室16及阀门管道抽气，打开第二真空规18，并保持环境温度为23±3℃，当第二真空规18测量到稳压室16中压力小于20Pa时，启动分子泵2；

3)当稳压室16中真空度小于130Pa时，打开第六真空阀门15和第一真空规14，当校准室5中真空度小于1×10^-3Pa时，打开四极质谱计6；

4)当稳压室16中真空度小于1×10^-3Pa时，且第一真空规14稳定4小时以上，对其进行调零；