[发明专利]一种下限为10-10Pam3/s的正压漏孔校准系统与方法

说明书

本发明是一种下限为10^‑10Pam³/s的正压漏孔校准系统与方法，该系统包括：分子泵抽气系统、一个高纯氦气瓶、一个高纯氮气瓶、一个气体采样阀门(V4)、十个真空阀门(V1，V2，V3，V5，V6，V7，V8，V9，V10，V11)、三个真空室(VC1，VC2，VC3)、三个真空计(G1，G2，G3)、一个四极质谱仪(G4)、一个分子流进样元件(C)、一个吸气剂泵(NEG)、一个被校正压漏孔和一个恒温箱。

技术领域

本发明属于真空测量技术领域，具体是一种下限为10^-10Pa m³/s的正压漏孔校准系统与方法。

背景技术

正压漏孔入口是指向大气环境下提供稳定气体流量的装置。漏率小于10-8Pam3/s的正压漏孔在高可靠长寿命电子元器件检漏标定中得到广泛应用，为了保证真空电子器件向大气条件下的泄漏漏率满足产品质量要求，需要对作为参考漏率的正压漏孔定期校准，从而保证真空电子器件标定漏率的正确性。文献“Two dynamic comparison methods forcalibrating the rate of pressure leaks”，《Vacuum》1999年53卷第1-2期、第187～191页，提出基于动态比较法的正压漏孔校准装置，校准范围为1×10^-2～1×10^-7Pa m³/s；文献“正压漏孔校准装置”，《真空科学技术学报》2001年21卷第1期、第55～59页，提出基于用累积法和定量气体动态比较法的正压漏孔校准方法,校准范围为1×10²～5×10^-8Pa m³/s；文献“恒压式正压漏孔校准装置的设计”，《真空科学技术学报》2007年27卷第5期、第442～445页，提出基于恒压法的正压漏孔校准方法,校准范围为4×10^-5～5×10^-7Pa m³/s；文献“定容法正压漏孔校准装置”，《真空科学技术学报》2014年34卷第6期、第579～584页，提出基于定容法的正压漏孔校准方法,校准范围为3×10^-1～4×10^-8Pa m³/s。以上所述四种装置校准下限均高于1×10^-8Pa m³/s，不能满足微小漏率(漏率小于1×10^-8Pa m³/s)正压漏孔的校准需求。

针对以上问题，本专利提出基于累积比较法的正压漏孔校准方法。通过向漏孔入口充入101.32kPa高纯度氮气模拟大气压环境，将漏孔泄漏后的示漏气体引入累积室经过一段时间的累积来提高浓度，采用膨胀衰减压力和分子流进样的方法，将混合气体引入质谱分析室；提出对质谱分析室中示漏气体进行累积模式的测量方法，通过QMS(四极质谱计)作为比较器分别测量漏孔泄漏形成的混合气及配置的标准混合气体在累积模式下离子流的变化率得到漏孔漏率，解决了无法测量微小示漏气体离子流信号的技术瓶颈；采用全金属密封结构和特殊的工艺处解决了累积室中延伸下限本底示漏气体的影响因素。为此，基于累积比较法的正压漏孔校准方法实现了10^-8～10^-10Pam³/s的校准范围，合成标准不确定度不超过7.5％。本发明解决了微小漏率正压漏孔的校准技术问题，可以用于任何漏率在10^-8～10^-10Pa m³/s漏孔的计量校准问题。

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明针对微小漏率(漏率小于1×10^-8Pa m³/s)正压漏孔的校准需求，提出了累积比较法的正压漏孔校准系统及方法。

技术手段