一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置及方法，涉及一種薄膜材料測(cè)量裝置及方法，所述裝置包括兩個(gè)相連的真空室，即，已經(jīng)測(cè)定了本底漏氣率的測(cè)量室和充氣室，通過(guò)帶有密封法蘭的抽氣通道連接，密封法蘭面向充氣室一側(cè)，利用法蘭壓蓋和密封圈可以密封固定圓盤(pán)形的法蘭盲板或測(cè)試樣件；充氣室設(shè)有可開(kāi)啟的充氣室門(mén)，用于安裝或拆卸法蘭盲板或測(cè)試樣件；充氣室安裝有充氣室壓力計(jì)、帶有壓力調(diào)節(jié)控制閥的充氣管路和帶有充氣室閥的抽氣管道。本發(fā)明使用多孔陶瓷支撐材料，利用真空泵創(chuàng)造較大壓力差來(lái)加快氣體傳輸速率，對(duì)于低滲透率的薄膜材料，也能快速取得穩(wěn)定氣體壓力和氣體通量數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種薄膜材料測(cè)量裝置及方法，特別是涉及一種薄膜材料的氣體傳質(zhì) 擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)于固體材料中氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定方法主要是氣體艙法和質(zhì)量法。 氣體艙法是將被測(cè)材料放置在兩個(gè)艙室的中部或單艙的出口，通過(guò)監(jiān)測(cè)材料兩側(cè)目標(biāo)氣體 的濃度變化或檢測(cè)平衡狀態(tài)目標(biāo)氣體濃度來(lái)計(jì)算材料的傳質(zhì)特性參數(shù)。若使用兩個(gè)靜態(tài) 艙，計(jì)算結(jié)果有不確定性，所以為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，一般采用動(dòng)態(tài)艙法。這種方要求被 測(cè)試材料兩側(cè)有較大的壓力差，因?yàn)閴翰钸^(guò)小，操作難度較大，并且測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，測(cè)量數(shù) 據(jù)不準(zhǔn)。
[0003] 質(zhì)量法是將材料封住裝有液態(tài)目標(biāo)氣體的容器中，隔一段時(shí)間測(cè)量容器質(zhì)量變化 量，從而計(jì)算出材料的傳質(zhì)特性參數(shù)。這種也要求材料有較大的滲透量，否則氣體傳輸速度 過(guò)慢，容器質(zhì)量變化不明顯，測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。為此，對(duì)于低滲透率的材料，為 了增大滲透量也需要增大材料兩側(cè)的壓力差。
[0004] 對(duì)于那些低強(qiáng)度、低滲透率的薄膜材料，如各種生物膜、仿生物膜等，若使用上述 方法測(cè)量其氣體擴(kuò)散系數(shù)，存在的問(wèn)題有： 低強(qiáng)度薄膜材料，不足以承受兩側(cè)較大的壓力差，不可以利用較大壓力差來(lái)加快氣體 傳輸速率;若增加厚度，對(duì)于低滲透率的薄膜材料，又不能快速取得氣體擴(kuò)散量數(shù)據(jù)，若測(cè) 量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，測(cè)量數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置及方法，本發(fā) 明使用多孔陶瓷支撐材料，利用真空栗創(chuàng)造較大壓力差來(lái)加快氣體傳輸速率，對(duì)于低滲透 率的薄膜材料，也能快速取得穩(wěn)定氣體壓力和氣體通量數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，所述裝置包括兩個(gè)相連的真空室，即，已 經(jīng)測(cè)定了本底漏氣率的測(cè)量室和充氣室，通過(guò)帶有密封法蘭的抽氣通道連接，密封法蘭面 向充氣室一側(cè)，利用法蘭壓蓋和密封圈可以密封固定圓盤(pán)形的法蘭盲板或測(cè)試樣件；充氣 室設(shè)有可開(kāi)啟的充氣室門(mén)，用于安裝或拆卸法蘭盲板或測(cè)試樣件;充氣室安裝有充氣室壓 力計(jì)、帶有壓力調(diào)節(jié)控制閥的充氣管路和帶有充氣室閥的抽氣管道;測(cè)量室安裝有測(cè)量室 壓力計(jì)和帶有測(cè)量室閥的抽氣管道;充氣室抽氣管路和測(cè)量室抽氣管路經(jīng)并聯(lián)管路后與真 空栗抽氣口連接，并聯(lián)管路上還設(shè)有放氣閥。
[0007] 所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，所述測(cè)量室和充氣室由一個(gè) 真空室體利用中間隔板分隔而成，中間隔板上開(kāi)通圓孔作為抽氣通道并設(shè)有上述密封法 .~*· 〇
[0008] 所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，所述測(cè)試樣件為帶有或不帶 有被測(cè)薄膜的圓形多孔陶瓷盤(pán)，且該多孔陶瓷盤(pán)的圓周側(cè)壁已用真空密封膠封閉，該多孔 陶瓷盤(pán)自身的擴(kuò)散系數(shù)須先行測(cè)定。
[0009] -種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法，所述方法包括測(cè)量室本底漏氣率的 測(cè)量方法、測(cè)量被測(cè)氣體在低強(qiáng)度、低滲透率薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)方法;測(cè)量室本底漏氣率的 測(cè)量方法為:打開(kāi)充氣室門(mén)，利用法蘭壓蓋和密封圈將法蘭盲板密封安裝固定于測(cè)量室和 充氣室中間的密封法蘭上，關(guān)閉充氣室門(mén)；打開(kāi)測(cè)量室閥，啟動(dòng)真空栗，為測(cè)量室抽真空至 其本底工作壓力，關(guān)閉測(cè)量室閥；監(jiān)測(cè)測(cè)量室真空計(jì)數(shù)值的變化，并記錄不同時(shí)刻i(i)下測(cè) 量室的氣體壓力p(i);當(dāng)壓力隨時(shí)間呈線性變化后，記錄測(cè)量室?。)時(shí)刻的氣體壓力Po) 和^；0時(shí)刻的氣體壓力關(guān)停真空栗，打開(kāi)放氣閥，使裝置恢復(fù)常壓狀態(tài);利用公式計(jì) 算測(cè)量室的本底漏氣率； 所述測(cè)量被測(cè)氣體在低強(qiáng)度、低滲透率薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)方法，包括以下步驟： A、測(cè)量多孔陶瓷盤(pán)的自身擴(kuò)散系數(shù)，將作為測(cè)試樣件基體的多孔陶瓷盤(pán)的一側(cè)平面確 定為工作面，并加以標(biāo)記，利用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)該工作面的透氣微孔分布并拍照;利用專(zhuān)用 圖像分析軟件分析照片圖像，計(jì)算出透氣微孔所占工作面的面積比CT;利用法蘭壓蓋和密 封圈將多孔陶瓷盤(pán)密封安裝固定于測(cè)量室和充氣室中間的密封法蘭上，使其工作面朝向充 氣室一側(cè)，其中工作面上未被密封圈覆蓋的圓形面積為透氣面積關(guān)閉充氣室門(mén)，打開(kāi)充 氣室閥和測(cè)量室閥，啟動(dòng)真空栗，為測(cè)量室和充氣室抽真空至本底工作壓力關(guān)閉充氣室 閥，打開(kāi)壓力調(diào)節(jié)控制閥向充氣室充入被測(cè)氣體至壓力為Pi，使Pi至少大于/?的1〇〇〇倍， 并維持充氣室的被測(cè)氣體壓力不變;關(guān)閉測(cè)量室閥，并監(jiān)測(cè)測(cè)量室內(nèi)的壓力變化，記錄不同 時(shí)刻iu·)下測(cè)量室的氣體壓力當(dāng)氣體壓力隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)后，記錄測(cè)量室內(nèi)i u) 時(shí)刻的氣體壓力PU)和時(shí)刻的氣體壓力?(Λ：)時(shí)刻的氣體壓力^關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)控制閥， 打開(kāi)測(cè)量室閥和充氣室閥，將測(cè)量室和充氣室內(nèi)被測(cè)氣體排空;關(guān)停真空栗;打開(kāi)放氣閥， 使裝置恢復(fù)常壓狀態(tài)，利用公式計(jì)算多孔陶瓷盤(pán)的自身擴(kuò)散系數(shù)； Β、陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件的準(zhǔn)備，測(cè)量被測(cè)試薄膜厚度J，然后將被測(cè)試的薄膜裁剪成 與多孔陶瓷盤(pán)相同尺寸的圓片形，將其緊密地貼附在多孔陶瓷盤(pán)的工作面上，邊界用真空 密封膠密封嚴(yán)實(shí)且牢固，制成陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件備用； C、測(cè)量陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件的綜合擴(kuò)散系數(shù)，利用法蘭壓蓋和密封圈將陶瓷盤(pán)薄膜測(cè) 試樣件密封安裝固定于測(cè)量室和充氣室中間的密封法蘭上，使其工作面朝向充氣室一側(cè)； 關(guān)閉充氣室門(mén)，打開(kāi)充氣室閥和測(cè)量室閥，啟動(dòng)真空栗，為測(cè)量室和充氣室抽真空至本底工 作壓力左 0 ;關(guān)閉充氣室閥，打開(kāi)壓力調(diào)節(jié)控制閥，向充氣室充入被測(cè)氣體至氣體壓力為， 使02至少大于Ρ?的1000倍，并維持充氣室的被測(cè)氣體壓力不變;關(guān)閉測(cè)量室閥，并監(jiān)測(cè)測(cè) 量室內(nèi)的壓力變化，當(dāng)測(cè)量室內(nèi)氣體壓力隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)后，記錄測(cè)量室時(shí)刻的 氣體壓力Pk)和^。時(shí)刻的氣體壓力Ρ(?);利用公式計(jì)算陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件的綜合擴(kuò) 散系數(shù)； D、計(jì)算薄膜的擴(kuò)散系數(shù)，被測(cè)量氣體在被測(cè)薄膜材料中的擴(kuò)散系數(shù)用公式計(jì)算。
[0010]所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法，所述利用公式計(jì)算測(cè)量室的 本底漏氣率為：
[0011]所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法，所述利用公式計(jì)算多孔陶瓷 盤(pán)的自身擴(kuò)散系數(shù)為：

[0012] 所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，所述利用公式計(jì)算陶瓷盤(pán)薄 膜測(cè)試樣件的綜合擴(kuò)散系數(shù)為：

[0013] 所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，所述計(jì)算薄膜的擴(kuò)散系數(shù)， 被測(cè)量氣體在被測(cè)薄膜材料中的擴(kuò)散系數(shù)用公式計(jì)算為：

[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是： 采用本發(fā)明提供的擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法，有如下特點(diǎn)： 即使薄膜材料強(qiáng)度低，由于使用多孔陶瓷支撐材料，足以承受兩側(cè)較大的壓力差;可利 用多孔陶瓷材料的支撐作用，可使用較大面積、很薄的薄膜材料進(jìn)行測(cè)量，可利用真空栗創(chuàng) 造較大壓力差來(lái)加快氣體傳輸速率，對(duì)于低滲透率的薄膜材料，也能快速取得穩(wěn)定氣體壓 力和氣體通量數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明提供的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]圖中：卜測(cè)量室，2-測(cè)量室真空計(jì)，3-法蘭盲板或測(cè)試樣件，4-法蘭壓蓋，5-充氣室 壓力計(jì)，6-壓力控制調(diào)節(jié)閥，7-充氣室，8充氣室門(mén)，9真空栗，10-充氣室閥，11-放氣閥，12-測(cè)量室閥，13-密封圈，14-密封法蘭，15-中間隔板。
[0018] 本發(fā)明裝置由如下部分組成:兩個(gè)并聯(lián)的真空室一一已經(jīng)測(cè)定了本底漏氣率的測(cè) 量室1和充氣室7,系由一個(gè)真空室體利用中間隔板15分隔而成，中間隔板上開(kāi)設(shè)圓孔作為 抽氣通道并設(shè)有密封法蘭14,密封法蘭14面向充氣室7-側(cè)，利用法蘭壓蓋4和密封圈13可 以密封固定圓盤(pán)形的法蘭盲板或測(cè)試樣件3;充氣室7設(shè)有可開(kāi)啟的充氣室門(mén)8用于安裝或 拆卸法蘭盲板或測(cè)試樣件3;充氣室7安裝有充氣室壓力計(jì)5、帶有壓力調(diào)節(jié)控制閥6的充氣 管路和帶有充氣室閥10的抽氣管道;測(cè)量室1安裝有測(cè)量室真空計(jì)2和帶有測(cè)量室閥12的抽 氣管道，測(cè)量室1的容積F X 1G-3 m3;充氣室抽氣管路和測(cè)量室抽氣管路經(jīng) 并聯(lián)管路后與真空栗9抽氣口連接，并聯(lián)管路上還設(shè)有放氣閥10。
[0019] 上述的測(cè)試樣件3為帶有或不帶有被測(cè)薄膜的圓形多孔陶瓷盤(pán)，且該多孔陶瓷盤(pán) 的圓周側(cè)壁已用真空密封膠封閉。對(duì)于同一種類(lèi)的氣體，同一個(gè)多孔陶瓷盤(pán)的自身擴(kuò)散系 數(shù)是相同的。
[0020] 上述的裝置本底漏氣率的測(cè)量方法如下： 打開(kāi)充氣室門(mén)8,利用法蘭壓蓋4和密封圈13將法蘭盲板3密封安裝固定于測(cè)量室1和充 氣室7中間的密封法蘭14上，關(guān)閉充氣室門(mén)8;打開(kāi)測(cè)量室閥12，啟動(dòng)真空栗9，為測(cè)量室1抽 真空至其本底工作壓力，關(guān)閉測(cè)量室閥12;監(jiān)測(cè)測(cè)量室真空計(jì)2的數(shù)值變化，當(dāng)壓力隨時(shí)間 呈線性變化后，記錄測(cè)量室1在〖(_^ = 1200 s時(shí)刻的壓力巧」）=5·2 Pa和?⑴二〇000 s時(shí) 刻的壓力2 Pa;關(guān)停真空栗9,打開(kāi)放氣閥11，使裝置恢復(fù)常壓狀態(tài);按如 下公式計(jì)算裝置的本底漏氣率：
[0021]利用上述測(cè)量裝置，測(cè)量某種氣體在聚乙烯薄膜中的傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)，包括以下步 驟： 1、測(cè)量多孔陶瓷盤(pán)3的自身擴(kuò)散系數(shù) 測(cè)量作為測(cè)試樣件基體的多孔陶瓷盤(pán)的厚度d 5 .X 1CT3 m。將多孔陶瓷盤(pán)3 的一側(cè)平面確定為工作面，并加以標(biāo)記，利用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)該工作面的透氣微孔分布并 拍照；利用專(zhuān)用圖像分析軟件分析照片圖像，計(jì)算出透氣微孔所占工作面的面積比 = 0. 6;利用法蘭壓蓋4和密封圈13將多孔陶瓷盤(pán)3密封安裝固定于測(cè)量室1和充氣室 7中間的密封法蘭14上，使其工作面朝向充氣室1 一側(cè)，測(cè)量工作面上未被密封圈覆蓋的圓 形面積（即法蘭內(nèi)孔面積)為透氣面積5· = 〇_GC) 了 δι&$πιζ;關(guān)閉充氣室門(mén)8,打開(kāi)充氣 室閥10和測(cè)量室閥12,啟動(dòng)真空栗9,為測(cè)量室1和充氣室7抽真空至本底工作壓力 = IQ5 Pa，維持充氣室7的被測(cè)氣體壓力不變;關(guān)閉測(cè)量室閥12,并監(jiān)測(cè)測(cè)量室1內(nèi) 的壓力變化，當(dāng)壓力隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)后，記錄測(cè)量室二4:0 s時(shí)刻的氣體壓力 = 8.2卩已和·^) =14Qs時(shí)刻的氣體壓力只^) = 3Q· I Pa;關(guān)閉壓力 調(diào)節(jié)控制閥6，打開(kāi)測(cè)量室閥12和充氣室閥10，將測(cè)量室1和充氣室7內(nèi)被測(cè)氣體排空;關(guān)停 真空栗9;打開(kāi)放氣閥，使裝置恢復(fù)常壓狀態(tài)，按如下公式計(jì)算多孔陶瓷盤(pán)的自身擴(kuò)散系數(shù)：
[0022] 2、測(cè)量薄膜厚度和多孔陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件3的準(zhǔn)備 測(cè)量被測(cè)試聚乙烯薄膜厚度J =兮X 1G_5 III，然后將被測(cè)試的聚乙烯薄膜緊密 地貼附在多孔陶瓷盤(pán)的工作面上，邊界用真空密封膠密封嚴(yán)實(shí)且牢固，制成陶瓷盤(pán)薄膜測(cè) 試樣件3備用。
[0023] 3、測(cè)量陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件3的綜合擴(kuò)散系數(shù) 用陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件3代替步驟1中的多孔陶瓷盤(pán)3,重復(fù)步驟1;控制測(cè)量過(guò)程中充 氣室7內(nèi)的被測(cè)氣體壓力/?2 = 105Pa，并監(jiān)測(cè)測(cè)量室1內(nèi)氣體壓力變化，當(dāng)測(cè)量室1內(nèi)氣體 壓力隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)后，記錄測(cè)量室1內(nèi)Aw = 90刊寸刻的氣體壓力= 4. 5Pa 和= 190 s時(shí)刻的氣體壓力= 12. 7 Pa;按如下公式計(jì)算陶瓷盤(pán)薄膜 測(cè)試樣件的綜合擴(kuò)散系數(shù)：
[0024] 4、計(jì)算薄膜的擴(kuò)散系數(shù) 被測(cè)量聚乙烯薄膜的擴(kuò)散系數(shù)可用如下公式計(jì)算：

[0025] 2、測(cè)量薄膜厚度和多孔陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件3的準(zhǔn)備 測(cè)量被測(cè)試聚乙烯薄膜厚度在=奪X 1CT5 m，然后將被測(cè)試的聚乙烯薄膜緊密 地貼附在多孔陶瓷盤(pán)的工作面上，邊界用真空密封膠密封嚴(yán)實(shí)且牢固，制成陶瓷盤(pán)薄膜測(cè) 試樣件3備用。
[0026] 3、測(cè)量陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件3的綜合擴(kuò)散系數(shù) 用陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件3代替步驟1中的多孔陶瓷盤(pán)3,重復(fù)步驟1;控制測(cè)量過(guò)程中充 氣室7內(nèi)的被測(cè)氣體壓力= 105Pa，并監(jiān)測(cè)測(cè)量室1內(nèi)氣體壓力變化，當(dāng)測(cè)量室1內(nèi)氣體 壓力隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)后，記錄測(cè)量室1內(nèi)灰，）=90 s時(shí)刻的氣體壓力々(/) = 4. 5 Pa 和iu) = 190 s時(shí)刻的氣體壓力7 Pa;按如下公式計(jì)算陶瓷盤(pán)薄膜 測(cè)試樣件的綜合擴(kuò)散系數(shù)：

[0027] 4、計(jì)算薄膜的擴(kuò)散系數(shù) 被測(cè)量聚乙烯薄膜的擴(kuò)散系數(shù)可用如下公式計(jì)算：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置包括兩個(gè)相連 的真空室，即，已經(jīng)測(cè)定了本底漏氣率的測(cè)量室和充氣室，通過(guò)帶有密封法蘭的抽氣通道連 接，密封法蘭面向充氣室一側(cè)，利用法蘭壓蓋和密封圈可W密封固定圓盤(pán)形的法蘭盲板或 測(cè)試樣件;充氣室設(shè)有可開(kāi)啟的充氣室口，用于安裝或拆卸法蘭盲板或測(cè)試樣件;充氣室安 裝有充氣室壓力計(jì)、帶有壓力調(diào)節(jié)控制閥的充氣管路和帶有充氣室閥的抽氣管道;測(cè)量室 安裝有測(cè)量室壓力計(jì)和帶有測(cè)量室閥的抽氣管道;充氣室抽氣管路和測(cè)量室抽氣管路經(jīng)并 聯(lián)管路后與真空累抽氣口連接，并聯(lián)管路上還設(shè)有放氣閥。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所 述測(cè)量室和充氣室由一個(gè)真空室體利用中間隔板分隔而成，中間隔板上開(kāi)通圓孔作為抽氣 通道并設(shè)有上述密封法蘭。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所 述測(cè)試樣件為帶有或不帶有被測(cè)薄膜的圓形多孔陶瓷盤(pán)，且該多孔陶瓷盤(pán)的圓周側(cè)壁已用 真空密封膠封閉，該多孔陶瓷盤(pán)自身的擴(kuò)散系數(shù)須先行測(cè)定。4. 一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括測(cè)量室本 底漏氣率的測(cè)量方法、測(cè)量被測(cè)氣體在低強(qiáng)度、低滲透率薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)方法;測(cè)量室本 底漏氣率的測(cè)量方法為:打開(kāi)充氣室口，利用法蘭壓蓋和密封圈將法蘭盲板密封安裝固定 于測(cè)量室和充氣室中間的密封法蘭上，關(guān)閉充氣室口；打開(kāi)測(cè)量室閥，啟動(dòng)真空累，為測(cè)量 室抽真空至其本底工作壓力，關(guān)閉測(cè)量室閥；監(jiān)測(cè)測(cè)量室真空計(jì)數(shù)值的變化，并記錄不同時(shí) 刻％)下測(cè)量室的氣體壓力化');雖力跑桐墅I.隙嘴扁概》Μ寶(…蝴腦氣體壓力巧J郝相> 時(shí)刻的氣體巧力巧"； 關(guān)停真空累，打開(kāi)放氣閥，使裝置恢復(fù)常壓狀態(tài);利用公式計(jì)算測(cè)量室的本底漏氣率； 所述測(cè)量被測(cè)氣體在低強(qiáng)度、低滲透率薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)方法，包括W下步驟： Α、測(cè)量多孔陶瓷盤(pán)的自身擴(kuò)散系數(shù)，將作為測(cè)試樣件基體的多孔陶瓷盤(pán)的一側(cè)平面確 定為工作面，并加 W標(biāo)記，利用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)該工作面的透氣微孔分布并拍照;利用專(zhuān)用 圖像分析軟件分析照片圖像，計(jì)算出透氣微孔所占工作面的面積比利用法蘭壓蓋和密 封圈將多孔陶瓷盤(pán)密封安裝固定于測(cè)量室和充氣室中間的密封法蘭上，使其工作面朝向充 氣室一側(cè)，其中工作面上未被密封圈覆蓋的圓形面積為透氣面積S;關(guān)閉充氣室口，打開(kāi)充 氣室閥和測(cè)量室閥，啟動(dòng)真空累，為測(cè)量室和充氣室抽真空至本底工作壓力巧〇 ;關(guān)閉充氣 室閥，打開(kāi)壓力調(diào)節(jié)控制閥向充氣室充入被測(cè)氣體至壓力為A，使A至蟲(chóng)大于A的1000倍， 并維持充氣室的被測(cè)氣體壓力不變;關(guān)閉測(cè)量室閥，并監(jiān)測(cè)測(cè)量室內(nèi)的壓力變化，記錄不同 時(shí)刻(U)下測(cè)量室的氣體壓力拍I,當(dāng)氣體壓力陋巧間呈哉掛張后，記熟I匿室內(nèi)《ω時(shí)到的氣體壓力fI。i和 t(?！?時(shí)刻的氣體壓A A。;;關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)控制閥，打開(kāi)測(cè)量室閥和充氣室閥，將測(cè)量室和充氣室內(nèi) 被測(cè)氣體排空;關(guān)停真空累;打開(kāi)放氣閥，使裝置恢復(fù)常壓狀態(tài)，利用公式計(jì)算多孔陶瓷盤(pán) 的自身擴(kuò)散系數(shù)； B、 陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件的準(zhǔn)備，測(cè)量被測(cè)試薄膜厚度然后將被測(cè)試的薄膜裁剪成與 多孔陶瓷盤(pán)相同尺寸的圓片形，將其緊密地貼附在多孔陶瓷盤(pán)的工作面上，邊界用真空密 封膠密封嚴(yán)實(shí)且牢固，制成陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件備用； C、 測(cè)量陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件的綜合擴(kuò)散系數(shù)，利用法蘭壓蓋和密封圈將陶瓷盤(pán)薄膜測(cè) 試樣件密封安裝固定于測(cè)量室和充氣室中間的密封法蘭上，使其工作面朝向充氣室一側(cè);關(guān)閉 充氣室口，打開(kāi)充氣室閥和測(cè)量室閥，啟動(dòng)真空累，為測(cè)量室和充氣室抽真空至本底工作壓力 巧《;關(guān)閉充氣室閥，打開(kāi)壓力調(diào)節(jié)控制閥，向充氣室充入被測(cè)氣體至氣體壓力為'&，使至塵大 干1咖:|倍，并維持充氣室的被測(cè)氣體壓力不變;關(guān)閉測(cè)量室閥，并監(jiān)測(cè)測(cè)量室內(nèi)的壓力變化， 當(dāng)測(cè)量室內(nèi)氣體壓力隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)后，記錄測(cè)量室內(nèi)t(i-)啦I附氣體壓為只的和I咐陽(yáng)可巧ν''1 I ; 利用公式計(jì)算陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件的綜合擴(kuò)散系數(shù)； D、計(jì)算薄膜的擴(kuò)散系數(shù)，被測(cè)量氣體在被測(cè)薄膜材料中的擴(kuò)散系數(shù)用公式計(jì)算。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所 述利用公式計(jì)算測(cè)量室的本底漏氣率為：式中奪。:^^測(cè)1室的本底扁氣率（扣' ;) 護(hù)--柳屋室的舒只（皿3) _計(jì)時(shí)起姬Bt間巧） 。 f評(píng))計(jì)耐雖止間巧D 貨"--計(jì)時(shí)起姑時(shí)刻視的氣陸壓力〔P過(guò)） 貨…--計(jì)巧祉時(shí)刻測(cè)1室的氣髓力cP過(guò)）6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所 述利用公式計(jì)算多孔陶瓷盤(pán)的自身擴(kuò)散系數(shù)為：式中巧1--斜啊傾的自織η孫數(shù)（m2 /曰;） 古ω一計(jì)巧歧制間〔S) 韋細(xì)-計(jì)嗤香止巧間巧） 衣(血)--計(jì)時(shí)啟臺(tái)時(shí)刻柳的氣f植力〔Pa ) A。;--計(jì)咪駕止時(shí)刻視I屋室的氣體圧力（Pa ) 邱·^視憧過(guò)?中充氣室內(nèi)的彼'測(cè)尚本壓力（化） d--對(duì)L陶憧的厚度（m) 這--多孔陶織的適氣面積cm2) y--袖置室的辣只〔m3) 守。^側(cè)量裝置的本底扁氣率（Ρ過(guò)· m V s )。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所 述利用公式計(jì)算陶瓷盤(pán)薄膜測(cè)試樣件的綜合擴(kuò)散系數(shù)為：某中馬:--岡獅臟抑樹(shù)羊件騰合護(hù)I煉數(shù)〔m2 /日） 專(zhuān)斌：^計(jì)時(shí)起捕時(shí)間I S I 亡(g)^計(jì)巧等止時(shí)間（S) 書(shū)斌--計(jì)巧起她巧割測(cè)量室的氣體拓力〔Pa ) -計(jì)巧專(zhuān)止時(shí)刻測(cè)量室的氣?植力（Ρ過(guò)） 必2^柳屋過(guò)程中充氣室的破測(cè)氣體壓力（Ρ互） d--多孔陶憧的厚度（m) S--多iL陶髓的適氣面積〔m2) 戶(hù)^-柳酵的辣只（m。） 成一細(xì)屋裝置的本底婦氣率（P過(guò)· mVs )。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種薄膜材料的氣體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所 述計(jì)算薄膜的擴(kuò)散系數(shù)，被測(cè)量氣體在被測(cè)薄膜材料中的擴(kuò)散系數(shù)用公式計(jì)算為：式中。--禍則1薄膜制rm系數(shù)〔m2 / S) 《.一被MW膜的厚度（m) 巧-透氣觸廝占工作面的面積比 。 d--多孔陶^的厚度（m) 馬--釣L陶離的自雜η務(wù)數(shù)（m2 /曰） 馬一岡髓麵抑刪牛的綜合η煉數(shù)〔曲2 / S )
【文檔編號(hào)】G01N13/00GK106092827SQ201610387702
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開(kāi)號(hào)201610387702.9, CN 106092827 A, CN 106092827A, CN 201610387702, CN-A-106092827, CN106092827 A, CN106092827A, CN201610387702, CN201610387702.9
【發(fā)明人】劉軍, 李洪仁, 趙麗麗, 張世偉, 丁濟(jì)琳
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)大學(xué)