[发明专利]微孔膜孔隙率测量方法

说明书

技术领域

本发明属于以形状、结构或性能为特征的用于分离工艺或设备的微孔膜技术领域，具体涉及一种微孔膜测量技术。

背景技术

用于微颗粒过滤或防伪用的滤膜主要有三种类型：塑料纤维膜、利用反应堆中子打铀靶产生的裂变碎片生成的核孔膜，以及利用加速器加速的重离子生成的重离子微孔膜。后两种均为核径迹膜，是20世纪70年代初发明的新型微孔薄膜。与塑料纤维膜相比，核微孔膜的微孔结构为圆柱状孔道，孔径大小均一，属筛分过滤机理，有明确的截留阈值；承压能力强，耐高温消毒，化学及生物稳定性好，无脱落。被认为是目前最好的精密过滤材料，已广泛应用于电子、食品、化学、制药、生物、医学、环境和分析检测、防伪等领域。

在与微孔膜相关的生产、应用过程中，需要时刻检测微孔膜的孔径、孔密度、孔隙率等参数，进而控制微孔膜产品的质量。微孔膜的孔隙率是开孔面积与总面积的比值。目前，测量微孔膜孔隙率主要采用光学显微镜和电子显微镜仪器两类仪器。对于孔径大于1微米的微孔膜采用光学显微镜，通过人眼或图像分析设备进行分析测量。对于孔径小于1微米的微孔膜需要采用电子显微镜、原子力显微镜等高放大倍数的显微仪器进行放大成像后再进行分析测量，并且这些测量仪器都需要苛刻的工作环境，测量所需时间很长，测量速度非常低。无论采用光学显微镜还是电子显微镜测量孔隙率，都需要间隔一定距离从生产线上截取样品进行离线测量，不仅测量时间长，对产品有损伤，而且依靠人工计数，操作人员劳动强度较大，也难以实现自动化。

郑玉来在《原子能科学技术》第35卷第2期《核孔膜自动检测算法的研究》一文中，公开了一种利用图像识别计数技术进行核孔膜自动检测的方法。该方法也主要用于离线检测，且对图像处理技术要求较高，难以普及。

另外，《石油化工》1997年第26卷刊登的《多孔无机膜孔径大小和分布的测定》一文中，公开了多种测定多孔无机膜孔径大小的方法，如:胶体或大分子截流法、电镜法、压汞法、气体吸附-脱附法、量热测孔法、泡点法、气体渗透法、压汞法、量热测孔法、液体驱除法和液-液置换法等。这些方法只能实现离线检测，同时依靠人工计数，难以实现自动检测。

发明内容

（一）发明目的

针对现有技术所存在的缺陷，本发明旨在提供一种快速、可在线使用的微孔膜孔隙率测量方法。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

一种微孔膜孔隙率测量方法，将α射线通过待测微孔膜，通过α射线能谱确定通过待测微孔膜而无能量损失部分的α粒子计数率N₁，以及α射线总的α粒子计数率N，则微孔膜的孔隙率为

η= N₁/N。

所述的微孔膜既可以是重离子微孔膜或核孔膜，也可以是近似垂直孔道的塑料纤维膜或无机材料膜等。

作为一种优化方案，当α射线的强度稳定或α射线的强度波动很小可以忽略不计时，可以在未放置待测微孔膜前测量α射线能谱，根据该α射线能谱确定α射线总的α粒子计数率N。

作为该方案的进一步的优化方案，可以在待测微孔膜的两侧各设置一个α射线探测器，根据各自测得的α射线能谱确定α射线总的α粒子计数率N，以及通过待测微孔膜而无能量损失部分的α粒子计数率N₁。

作为另一种优化方案，通过α射线能谱确定通过待测微孔膜而无能量损失部分的α粒子计数率N₁，以及通过待测微孔膜而有能量损失部分的α粒子计数率N₂，则

N=N₁+N₂。

N₁、N₂和N还可以通过使用甄别器与定标器配合测量得到，或者通过使用其他电子学仪器测量得到。

其中η的单位是%；N₁、N₂和N的单位是s^-1。

（三）实施效果

α射线是一种带电粒子流，由于α粒子（即He²⁺）组成，通常质量较大的放射性核素会通过α衰变放射出α粒子，也可以利用仪器使氦气或者氦的化合物中的He失去电子形成α粒子。