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目前随着载人航天、国防工业、半导体与电子产品封装等行业对真空度的需求,泄漏和检漏技术发展迅速,促进了气体微流量测量的发展。目前主要有两种方法测量气体微流量:恒压法和定容法,衍生出两种测量气体微流量的设备:恒压式流量计和定容式流量计,但是实际测量操作繁琐,测量用时长,采用恒定流导元件作为气体传感元件进行气体微流量测量是解决上述问题的一种方法。
本文提出一种基于多孔氧化铝的恒定流导元件的制作。以多孔氧化铝为模板,通过在硅片上打孔控制有效面积,从下至上依次将无氧铜板、硅片、多孔氧化铝放置到一起,用Torr-seal真空密封胶将这三种材料密封起来,从而完成恒定流导元件的制备工艺。基于动态差压法,自主设计并搭建了流导测量系统对恒定流导元件的流导进行测量,实验结果表明,经过上述工艺制备出的恒定流导元件对氦气的流导值为1.653×10-5m3/s,对氩气的流导值5.354×10-6m3/s,对氮气的流导值为6.179×10-6m3/s,与预期计算相符,符合分子流流态,其相对合成不确定度为1.02%。同时基于恒定流导元件自主设计并搭建了气体微流量测量系统。恒定流导元件两端接有差压变送器、旁通阀门、供气机组和抽气系统。供气机组提供稳定的高纯流量已知的气体,抽气系统保证恒定流导元件低压端保持真空状态。当差压变送器示数不变时,流经恒定流导元件的气体流量即为待测气体流量。实验结果表明:气体微流量测量系统测得的气体流量与理论流量基本一致,与理论结果的相对误差最大为3.4%,最小仅为0.12%,相对合成不确定度为1.42%,验证了该系统测量气体微流量的有效性。
本文提出的基于恒定流导元件的气体微流量测量系统,组成简单,操作简易,测量用时短,可对气体微流量进行快速测量。
本文提出一种基于多孔氧化铝的恒定流导元件的制作。以多孔氧化铝为模板,通过在硅片上打孔控制有效面积,从下至上依次将无氧铜板、硅片、多孔氧化铝放置到一起,用Torr-seal真空密封胶将这三种材料密封起来,从而完成恒定流导元件的制备工艺。基于动态差压法,自主设计并搭建了流导测量系统对恒定流导元件的流导进行测量,实验结果表明,经过上述工艺制备出的恒定流导元件对氦气的流导值为1.653×10-5m3/s,对氩气的流导值5.354×10-6m3/s,对氮气的流导值为6.179×10-6m3/s,与预期计算相符,符合分子流流态,其相对合成不确定度为1.02%。同时基于恒定流导元件自主设计并搭建了气体微流量测量系统。恒定流导元件两端接有差压变送器、旁通阀门、供气机组和抽气系统。供气机组提供稳定的高纯流量已知的气体,抽气系统保证恒定流导元件低压端保持真空状态。当差压变送器示数不变时,流经恒定流导元件的气体流量即为待测气体流量。实验结果表明:气体微流量测量系统测得的气体流量与理论流量基本一致,与理论结果的相对误差最大为3.4%,最小仅为0.12%,相对合成不确定度为1.42%,验证了该系统测量气体微流量的有效性。
本文提出的基于恒定流导元件的气体微流量测量系统,组成简单,操作简易,测量用时短,可对气体微流量进行快速测量。