[其他]極微流量氣體取樣閥門及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85107238
• 申請(qǐng)日: 1985-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN85107238A
• 公開（公告）日: 1987-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王欲知;劉建生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都電訊工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N1/22
• 分類號(hào): G01N1/22;F16K7/12;C03C15/00;C03C19/00
• 代理公司: 成都電訊工程學(xué)院專利代理室
• 代理人: 李曉洪,武登祥

本發(fā)明涉及真空技術(shù)領(lǐng)域，它特別適用于等離子體化學(xué)，氣體激光器，電光源器件中的質(zhì)譜診斷的氣體取樣技術(shù)。

我們知道，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)中，有時(shí)需要對(duì)含氣體器件（如氣體激光器、電光源器件）或設(shè)備（如等離子體化學(xué)研究中的反應(yīng)器）中的氣體進(jìn)行連續(xù)的或間斷的取樣分析。如果器件或設(shè)備中的氣體數(shù)量少，取樣的氣體就不允許過多，否則將影響器件或設(shè)備的正常工作。

現(xiàn)有的氣體取樣技術(shù)，常用的有“小泡法”和“壓強(qiáng)差分法”。例如，在對(duì)氣體激光器的氣體取樣所采取的“小泡法”（如《四川激光》雜志1980年第四期金蕊文章所述），就是在激光管上預(yù)先接上若干個(gè)玻璃小泡，定時(shí)高溫封割下小泡進(jìn)行氣體分析。這種方法取樣數(shù)據(jù)有限，不能連續(xù)監(jiān)視變化情況，小泡封下時(shí)，玻璃熔化而放出氣體導(dǎo)致較大誤差。

“壓強(qiáng)差分法”是用一個(gè)或二個(gè)漏孔接于被測(cè)容器上，用適當(dāng)?shù)某闅獗猛ㄟ^漏孔對(duì)被分析器件抽氣。由于漏孔很小，故盡管有氣體不斷抽出，在靠近泵的一方仍能維持較低的壓強(qiáng)，足以保證分析器（如回旋質(zhì)譜規(guī)管等）工作所需要的真空度。這種方法所用的漏孔，一般是真空技術(shù)中常用的標(biāo)準(zhǔn)漏孔。

現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)漏孔，主要有金屬壓偏型標(biāo)準(zhǔn)漏孔，玻璃鉑絲型標(biāo)準(zhǔn)漏孔，多孔金屬型標(biāo)準(zhǔn)漏孔等。金屬壓偏型標(biāo)準(zhǔn)漏孔常用無氧銅管壓扁而成，由于金屬的膨脹系數(shù)較大，且金屬表面常受氧化，或受其它氣體侵蝕而起變化，從而引起孔徑的變化，造成漏率不穩(wěn)，玻璃鉑絲型利用鉑絲與硬質(zhì)玻璃間的膨脹系數(shù)不同，進(jìn)行非匹配封接，從而獲得漏孔。由于漏孔長(zhǎng)達(dá)5-10mm，故容易堵塞。又環(huán)境溫度變化，漏率也有變化。多孔金屬型標(biāo)準(zhǔn)漏孔，采用金屬粉末壓制成多孔金屬塊，然后封于管中制成，因?yàn)槭谴罅靠捉M成的一條氣路故每個(gè)孔必須極小，堵塞后不易清洗。

綜上所述，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)漏孔用于壓強(qiáng)差分法對(duì)氣體取樣，常出現(xiàn)漏孔堵塞或漏率不穩(wěn)的毛病，并且因是連續(xù)抽氣，氣體數(shù)量損失較大，對(duì)容積較小或儲(chǔ)氣量較少的器件或設(shè)備很不適用。

1970年，日本Karube.Eiso.Yamaka等采用可調(diào)金屬微漏閥（見日本Journal，Applied????Physics????41，2031-2042）來對(duì)氣體激光器進(jìn)行取樣質(zhì)譜分析，因?yàn)檫@種微漏閥是可調(diào)且可關(guān)閉的，故能在需要分析時(shí)打開進(jìn)行抽樣，平時(shí)關(guān)閉以避免氣體的連續(xù)損失。但這種微調(diào)閥是根據(jù)一硬的錐形針擠壓一較軟的錐形孔底座來保證密封的，每次關(guān)閉時(shí)，底座都會(huì)因針的擠壓而產(chǎn)生形變，故在擰開時(shí)很難保證漏率的重復(fù)性。即錐形針退到同一位置時(shí)，并不對(duì)應(yīng)于同一漏率。在氣流性質(zhì)上，錐形針退出所形成的漏孔，是兩錐之間的隙縫，與氣體通過長(zhǎng)管的氣流性質(zhì)近似，因而具有較嚴(yán)重的質(zhì)量岐視效應(yīng)。

本發(fā)明的目的是制作一種極微流量的氣體取樣開關(guān)，這種開關(guān)具有良好的重復(fù)性，和較小的質(zhì)量岐視，可供需要?dú)怏w取樣的裝置作為氣體控制取樣之用。由于氣體的流量極微，可適用于儲(chǔ)氣量很少的裝置、器件（如氣體激光器、電光源器件）作為定時(shí)抽樣分析之用。

本發(fā)明的解決方案是：首先用特殊加工辦法根據(jù)需要制作一具有極微小孔（1微米到20微米范圍）的平面玻璃片（1），為增加機(jī)械強(qiáng)度，將此平面玻璃片與一帶有較大孔（500微米左右）的厚玻璃片或金屬片（2）兩孔對(duì)齊膠合在一起。將這樣的微漏片粘膠在具有開關(guān)裝置的導(dǎo)氣蕊管（9）上制成一標(biāo)準(zhǔn)漏孔。用一碗狀彈性體隔膜（4）控制漏氣孔的開閉，這個(gè)隔膜凸部正對(duì)微漏孔處貼有一平面彈性園塊（5），由閥門的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，隔膜可沿小孔的軸心方向前后伸縮。當(dāng)平面園塊離開微小孔時(shí)，閥門就開啟，氣體可經(jīng)導(dǎo)氣管蕊管和漏孔進(jìn)入閥殼與管蕊之間的空腔內(nèi)，由旁管（10）引出應(yīng)用。當(dāng)平面園塊壓緊微小孔時(shí)，閥門關(guān)閉，氣體就不能通過漏孔。

在玻璃上制造小孔的工藝。過程如下：

第一步????用高速鉆頭在玻璃片需要部位鉆出一個(gè)坑，但不讓其穿通。

第二步????用化學(xué)腐蝕劑將該坑進(jìn)一步減薄，直至幾乎穿通。

第三步????用電擊穿的方法將已減薄的坑擊穿。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)：

1、開啟時(shí)由于漏孔的孔徑極小漏孔的流率很小，氣體抽出量小。對(duì)被取樣容器的干擾小。

2、由于小孔極小，在開啟狀態(tài)時(shí)，在壓強(qiáng)差一定的條件下，氣體的流通量就完全取決于孔徑，其它部位如玻璃導(dǎo)管的阻力可忽略不計(jì)，只要平面彈性體園塊和微孔玻璃片間有足夠的距離，閥的流通量就是一定的。又因?yàn)橛脧椥泽w園塊的壓緊或放松來實(shí)現(xiàn)小孔的開啟與關(guān)閉，不會(huì)導(dǎo)致漏孔的擠壓變形，故重復(fù)性好。