本發(fā)明涉及氣體透過率測試領(lǐng)域，特別是一種能夠提高測量精度、能夠校準不同氣體的一種測量甲烷透過率的裝置。

背景技術(shù)：

測量氣體透過率(transmissionrate)的現(xiàn)有方法中，如使用質(zhì)譜測量氣體透過率的方法，現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的是質(zhì)量流量計來測量通入氣體的量，精確度較低，在對于某些氣體透過率非常低的樣品的情況，比如甲烷氣體在某些工業(yè)用有機保護膜的透過情況，測試通常需要較長時間，因此會造成較大誤差，另外，由于甲烷分子的動態(tài)體積通常不同于化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的氦氣、氮氣等氣體，這導(dǎo)致了質(zhì)量流量計的測量有更大誤差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度下降，所述一種測量甲烷透過率的裝置能解決問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明使用經(jīng)過校準的氦氣微漏裝置來校準氣體透過率，提高了測量精度，并具有特殊設(shè)計的閘板閥，能夠校準不同的氣體。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述一種測量甲烷透過率的裝置主要包括氦氣微漏裝置、儲氣罐、氣壓計、閥i、閥ii、閘板閥、傳樣腔、傳樣桿、氣動閥、高壓區(qū)域、樣品、樣品架、測試區(qū)域、質(zhì)譜、測試腔、真空泵及氣管，所述高壓區(qū)域、樣品、樣品架、測試區(qū)域均位于所述測試腔內(nèi)，所述樣品架安裝到測試腔時能夠?qū)⑺鰷y試腔隔開為所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域，所述樣品架中心具有貫穿的開口，當樣品架安裝到測試腔時，所述開口為所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域之間唯一的氣路，所述測試區(qū)域外端安裝有所述質(zhì)譜，所述質(zhì)譜入口在所述測試區(qū)域內(nèi)，所述樣品用真空膠粘于所述樣品架上位于所述高壓區(qū)域的一面、且完全覆蓋所述樣品架中心的開口，所述傳樣腔通過所述氣動閥連接所述測試腔，所述傳樣腔具有所述傳樣桿、且能夠?qū)⑺鰳悠芳茉谒鰝鳂忧缓蜏y試腔之間傳輸，所述測試腔連接有所述真空泵；所述儲氣罐中儲存有甲烷氣體，所述氦氣微漏裝置和儲氣罐出口處均具有閥門，所述氦氣微漏裝置和儲氣罐通過氣管相連、且該段氣管相連處具有所述氣壓計，然后經(jīng)氣管分別連接氣路i和氣路ii，再氣管連接于所述測試腔的所述高壓區(qū)域，所述氣路i上依次連有所述閥ii、閘板閥，所述氣路ii上具有所述閥i，所述氦氣微漏裝置在一定溫度下氦氣的漏率是可控的，并已經(jīng)過校準，所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域內(nèi)均安裝有殘余氣體分析儀，用于測量氣體分壓；所述閘板閥內(nèi)部具有多塊擋板，不同擋板上各具有一個不同尺寸的孔，能夠在不破壞真空環(huán)境的條件下，用所述不同的擋板阻擋裝置中氣路，以改變氣路的橫截面積，使得對于不同的氣體，在不同的氣壓條件下氣流都能達到穩(wěn)定，提高測量精度。

所述閘板閥內(nèi)部擋板上的孔的直徑30微米至150微米，所述質(zhì)譜入口到樣品的距離為20毫米至50毫米；所述質(zhì)譜入口為毛細管形狀、且長度5毫米至30毫米，內(nèi)徑0.3毫米至1毫米；所述樣品架中心的開口形狀是直徑1毫米至5毫米的圓形、也可以是邊長1毫米至3毫米的正方形；所述樣品的厚度為200微米至2毫米；所述樣品架與測試腔的密封結(jié)構(gòu)是橡膠圈密封、也可以是銅圈密封。

利用所述一種測量甲烷透過率的裝置進行測量的方法步驟為：

一.開啟所述氣動閥，用所述傳樣桿將所述樣品架取至所述傳樣腔，開啟所述閥i和閥ii，開啟所述真空泵對裝置抽真空；

二.關(guān)閉所述氣動閥，關(guān)閉所述閥i，打開所述氦氣微漏裝置，使氦氣以恒定的漏率經(jīng)過所述閘板閥后進入所述測試腔，開啟所述質(zhì)譜，開始校準過程；

三.待系統(tǒng)穩(wěn)定后，得到真空度與氦氣漏率之間的關(guān)系曲線、以及氦氣分壓與氦氣漏率之間的關(guān)系曲線；

四.測量所述高壓區(qū)域的氦氣分壓和所述測試區(qū)域的氦氣分壓，并由上述已知的一定漏率條件下氦氣分壓，來估計瀉流，并記錄所述質(zhì)譜的離子電流，得到質(zhì)譜的離子電流與瀉流的關(guān)系曲線；

五.計算氦原子在單位時間內(nèi)與單位面積表面的碰撞率即單位時間單位面積上的碰撞數(shù)，其中，p是氣壓，m是分子質(zhì)量，k是玻爾茲曼常數(shù)，t是溫度，所述閘板閥擋板開孔面積由步驟四中得到的瀉流比上碰撞率而得；

六.測試過程，關(guān)閉所述氦氣微漏裝置，關(guān)閉所述閥ii，用所述傳樣桿將所述樣品架取至所述測試腔，并將所述測試腔隔開為所述高壓區(qū)域和所述測試區(qū)域，開啟所述儲氣罐，開啟所述閥i，對甲烷進行透過率測試，將所述質(zhì)譜得到的離子電流與上述步驟四得到的氦氣的校準數(shù)據(jù)對比，并對測量得到的所述高壓區(qū)域和測試區(qū)域的甲烷的分壓進行校準；

七.計算甲烷在樣品處從所述高壓區(qū)域到所述測試區(qū)域的漏率其中a為步驟五中所得所述閘板閥擋板開孔面積、p1和p2分別為步驟六中得到的校準后的所述高壓區(qū)域和測試區(qū)域的甲烷的分壓、d為所述樣品厚度、q為甲烷在樣品材料中的滲透系數(shù)；

八.步驟七中得到的甲烷在樣品處的漏率乘以測試區(qū)域的甲烷的分壓，即得到甲烷在所述樣品中的透過率。

本發(fā)明的有益效果是：

根據(jù)不同氣體分子在不同的氣壓條件下的平均自由程不同，且真空泵對不同氣體分子的抽速不同，因此本發(fā)明特殊設(shè)計的閘板閥能提供不同的氣路的橫截面積，使得對于不同的氣體，在不同的氣壓條件下氣流都能達到穩(wěn)定；本發(fā)明使用經(jīng)過校準的氦氣微漏裝置來校準氣體透過率，提高了測量精度，且校準和測量能一次性完成，另外，具有特殊設(shè)計的閘板閥，在不用打開裝置的真空系統(tǒng)的情況下就能夠校準不同的氣體。

附圖說明

下面結(jié)合本發(fā)明的圖形進一步說明：

圖1是本發(fā)明示意圖。

圖中，1.氦氣微漏裝置，2.儲氣罐，3.氣壓計，4.閥i，5.閥ii，6.閘板閥，7.傳樣腔，8.傳樣桿，9.氣動閥，10.高壓區(qū)域，11.樣品，12.樣品架，13.測試區(qū)域，14.質(zhì)譜，15.測試腔，16.真空泵。

具體實施方式

如圖1是本發(fā)明示意圖，主要包括氦氣微漏裝置1、儲氣罐2、氣壓計3、閥i4、閥ii5、閘板閥6、傳樣腔7、傳樣桿8、氣動閥9、高壓區(qū)域10、樣品11、樣品架12、測試區(qū)域13、質(zhì)譜14、測試腔15、真空泵16及氣管，所述高壓區(qū)域10、樣品11、樣品架12、測試區(qū)域13均位于所述測試腔15內(nèi)，所述樣品架12安裝到測試腔15時能夠?qū)⑺鰷y試腔15隔開為所述高壓區(qū)域10和所述測試區(qū)域13，所述樣品架12中心具有貫穿的開口，當樣品架12安裝到測試腔15時，所述開口為所述高壓區(qū)域10和所述測試區(qū)域13之間唯一的氣路，所述測試區(qū)域13外端安裝有所述質(zhì)譜14，所述質(zhì)譜14入口在所述測試區(qū)域13內(nèi)，所述樣品11用真空膠粘于所述樣品架12上位于所述高壓區(qū)域10的一面、且完全覆蓋所述樣品架12中心的開口，所述傳樣腔7通過所述氣動閥9連接所述測試腔15，所述傳樣腔7具有所述傳樣桿8、且能夠?qū)⑺鰳悠芳?2在所述傳樣腔7和測試腔15之間傳輸，所述測試腔15連接有所述真空泵16；所述儲氣罐2中儲存有甲烷氣體，所述氦氣微漏裝置1和儲氣罐2出口處均具有閥門，所述氦氣微漏裝置1和儲氣罐2通過氣管相連、且該段氣管相連處具有所述氣壓計3，然后經(jīng)氣管分別連接氣路i和氣路ii，再氣管連接于所述測試腔15的所述高壓區(qū)域10，所述氣路i上依次連有所述閥ii5、閘板閥6，所述氣路ii上具有所述閥i4。

所述氦氣微漏裝置1在一定溫度下氦氣的漏率是可控的，并已經(jīng)過校準，所述高壓區(qū)域10和所述測試區(qū)域13內(nèi)均安裝有殘余氣體分析儀，用于測量氣體分壓；所述閘板閥6內(nèi)部具有多塊擋板，不同擋板上各具有一個不同尺寸的孔，能夠在不破壞真空環(huán)境的條件下，用所述不同的擋板阻擋裝置中氣路，以改變氣路的橫截面積，使得對于不同的氣體，在不同的氣壓條件下氣流都能達到穩(wěn)定，提高測量精度。

所述閘板閥6內(nèi)部擋板上的孔的直徑30微米至150微米，所述質(zhì)譜14入口到樣品11的距離為20毫米至50毫米；所述質(zhì)譜14入口為毛細管形狀、且長度5毫米至30毫米，內(nèi)徑0.3毫米至1毫米；所述樣品架12中心的開口形狀是直徑1毫米至5毫米的圓形、也可以是邊長1毫米至3毫米的正方形；所述樣品11的厚度為200微米至2毫米；所述樣品架12與測試腔15的密封結(jié)構(gòu)是橡膠圈密封、也可以是銅圈密封。

本發(fā)明使用經(jīng)過校準的氦氣微漏裝置來校準氣體透過率，提高了測量精度，且校準和測量能一次性完成，另外，具有特殊設(shè)計的閘板閥，在不用打開裝置的真空系統(tǒng)的情況下就能夠校準不同的氣體。