[发明专利]材料分压放气测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料分压放气率测量系统及其测量方法，属于测量技术领域。

背景技术

固体材料在大气环境下能溶解、吸附一些气体，放置于真空环境中就会因解析等过程而放气。在真空系统中，材料放出的气体会带来不可忽视的负面影响。特别地，对于极紫外光刻机(EUVL)、太空望远镜等设备的研制，材料放出的碳氢化合物的分压放气率至关重要。因此，材料放气率及其放气成分的分压放气率成为选用和评价真空材料的重要性能指标。

中国专利CN101696923B的说明书中公开了一种双测试室测量材料放气率的装置和方法。如图1所示，其包括抽气泵组101、超高真空室102、第一小孔103、第二小孔104、真空角阀105、真空角阀106、分离规107、对称的第一测试室108和第二测试室109、两个直通阀110和111以及样品室112。

该装置采用分离规测量小孔两侧的压力，针对氮气计算小孔流导，因此测得的仅仅是材料的等效氮放气率，而非真实放气率，更无法测量材料放气组分的分压放气率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了准确、全面的测量和评价真空材料的放气性能，必须解决以下几个问题：(1)尽可能消除真空规x射线效应、电子激励脱附效应及化学效应等对测试过程的影响；(2)动态、实时、准确测量材料放气组分及其分压放气率；(3)动态、实时、准确测量材料总放气率。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种材料分压放气率测量系统，包括抽气泵组、超高真空室和样品室，所述抽气泵组与超高真空室直接连接，用于对所述超高真空室抽真空，所述样品室用于放置样品。所述材料分压放气率测量系统还包括：第一测试室，其通过第一小孔与所述超高真空室连接；第二测试室，其通过第二小孔与所述超高真空室连接；第一质谱计和第二质谱计，其分别与所述超高真空室和第一测试室相连接。第一角阀和第二角阀，所述第一测试室和所述第二测试室分别通过所述第一角阀和第二角阀与所述样品室相连接。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一小孔和第二小孔、第一测试室和第二测试室、第一角阀和第一角阀的结构相同，尺寸相等，位置对称。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一小孔和第二小孔的孔径为5.7mm～14.0mm。

本发明还提出一种材料分压放气率测量方法，应用于所述的材料分压放气率测量系统，包括如下步骤：步骤S1、测量所需测量分压放气率的材料的样品的表面面积；步骤S2、将所述样品放入样品室内，打开第一角阀和第二角阀，启动所述抽气泵组对超高真空室进行抽气，同时对所述样品室、第一测试室、第二测试室和超高真空室进行高温烘烤除气；步骤S3、打开第一角阀，关闭第二角阀，将样品在样品室中放出的气体引入到第一测试室中，并等待一段时间以至样品室、第一测试室、第二测试室和超高真空室的压力保持不变，然后利用第一质谱计和第二质谱计分别测得超高真空室和第一测试室内某一气体组分的分压；步骤S4、打开第二角阀，关闭第一角阀，将样品在样品室中放出的气体引入到第二测试室中，并等待一段时间以至样品室、第一测试室、第二测试室和超高真空室的压力保持不变，然后利用第一质谱计和第二质谱计分别测量超高真空室和第一测试室内所述气体组分的分压；步骤S5、从样品室中取出所述样品，然后重复步骤S3和S4，得到取出样品后两种状态下的第一测试室和超高真空室内所述气体组分的分压，该两种状态为“第一角阀开启、第二角阀关闭”和“第二角阀开启、第一角阀关闭”；步骤S6、根据步骤S3～步骤S5测得的各个状态下测试室和超高真空室内所述气体组分的分压计算样品对该气体组分的分压放气率。

根据本发明的一种具体实施方式，在测量所述样品之前，对样品进行预处理。

根据本发明的一种具体实施方式，在步骤S6中，通过下述公式来计算所述气体组分的分压放气率：