[发明专利]一种分压力质谱计校准装置及方法

说明书

本发明提供一种分压力质谱计校准装置，主要由微调阀、活塞压力计、配样室、多个高纯气瓶、电容薄膜真空计、一级进样室、二级进样室、采样室、小孔、校准室、分离规及抽气系统构成；配样室分别与活塞压力计、电容薄膜真空计相连，配样室还通过微调阀与相互并联的多个高纯气瓶相连；配样室与一级进样室之间并联多个体积互不相同的采样室，一级进样室与二级进样室之间并联多个体积互不相同的采样室，二级进样室依次串联小孔、校准室；校准室分别与待校准的分压力质谱计和分离规相连；配样室、一级进样室、二级进样室及校准室均与抽气系统相连。本发明不仅能够按照客户需求对实际需要的混合气体进行配置，而且能够保证气体在校准过程中不发生变样。

技术领域

本发明涉及一种分压力质谱计校准装置及方法，属于真空计量技术领域。

背景技术

分压力质谱计广泛应用于工业生产各个领域，分压力质谱计的校准是真空计量领域的一个重要研究方向。文献“Robert E.Ellefson.Methods for in situ QMScalibration for partial pressure andomposition analysis.Vacuum，2014”中介绍了一种分压力质谱计校准装置，它复合了两种校准方法：(1)直接将已知组分的混合气体通过细管引入到校准室中，以电离真空计作为参考标准，通过一系列理论计算得到每种组分的分压力值；(2)先将100kPa左右的高压力混合气体引入到进样室中，再通过细管将混合气体引入到校准室中，以连接在进样室上的满量程为1kPa的电容薄膜真空计作为参考标准，通过理论计算得到每种组分的分压力值。这台分压力校准装置可以采用混合气体对分压力质谱计进行校准。

这种系统的不足之处是在于：(1)只能采用配制好的已知组分的混合气体进行校准，无法根据实际需要配制气体；(2)进样前(气体进入细管前)的气体状态为粘滞流状态，进样后气体状态变为分子流状态，导致混合气体成分在进样后发生变化，需要通过复杂的理论计算对校准结果加以修正；(3)采用的参考标准分别为电离真空计和电容薄膜真空计，导致其校准结果的测量不确定度较大。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：克服现有校准装置和方法的不足之处，提供了一种分压力质谱计校准装置及方法，其不仅能够按照客户需求对实际需要的混合气体进行配置，而且能够将气体压力在进入小孔前衰减至分子流范围，从而保证气体在校准过程中不发生变样。

本发明的技术解决方案是：

一种分压力质谱计校准装置，主要由微调阀、活塞压力计、配样室、多个高纯气瓶、电容薄膜真空计、一级进样室、二级进样室、采样室、小孔、校准室、分离规及抽气系统构成；其中

所述配样室分别与活塞压力计、电容薄膜真空计相连，所述配样室还通过微调阀与相互并联的多个高纯气瓶相连；所述配样室与一级进样室之间并联多个体积互不相同的采样室，所述一级进样室与二级进样室之间并联多个体积互不相同的采样室，所述二级进样室依次串联小孔、校准室；所述校准室分别与待校准的分压力质谱计和分离规相连；所述配样室、一级进样室、二级进样室及校准室均与抽气系统相连。

较佳地，本发明所述抽气系统包括第一抽气系统、第二抽气系统和第三抽气系统。

较佳地，本发明所述的微调阀为超高真空全金属微调阀。

较佳地，本发明所述的活塞压力计测量精度为读数的0.0015％。

较佳地，本发明所述连接各部件之间的管路上设有阀门，所述阀门均为超高真空全金属角阀。

较佳地，本发明所述的配样室为SUS316L不锈钢球形结构，体积为10L。

较佳地，本发明所述电容薄膜真空计测量范围为10^-2Pa—10⁵Pa，测量精度为读数的0.08％。

较佳地，本发明并联于配样室和一级进样室之间的采样室有3个。