一種薄膜滲透率測量裝置和測量方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)屬于薄膜滲透率測量技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種薄膜滲透率測量裝置，包括機(jī)械泵、第一真空閥、第二真空閥、氣源、球閥、待測氣體室、第一真空計(jì)、放樣處、積累室、第二真空計(jì)、第一氣動(dòng)擋板閥、分子泵、第二氣動(dòng)擋板閥、測量室、針閥和四級(jí)桿質(zhì)譜儀。本發(fā)明專利技術(shù)采用了四級(jí)桿質(zhì)譜儀，四級(jí)桿質(zhì)譜儀分壓的靈敏度非常高，可以測得微小的分壓變化，從而提高測量精度，有利于提高柔性封裝領(lǐng)域的滲透性測量的精確性。本發(fā)明專利技術(shù)由壓塊壓緊樣品，安裝簡便，而且可以多次測量不破壞樣品，測量過程簡便，而且本發(fā)明專利技術(shù)的測試裝置體積較小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，另外，本發(fā)明專利技術(shù)適用薄膜的種類多，而且可以針對(duì)多種待測氣體進(jìn)行測量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于薄膜滲透率測量
，更具體地，涉及一種薄膜滲透率測量裝置和測量方法。
技術(shù)介紹
真空薄膜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，如顯示、半導(dǎo)體、太陽能、航空航天等領(lǐng)域。而隨著薄膜應(yīng)用的日益廣泛，薄膜對(duì)待測氣體滲透率的測量的要求顯得愈來愈重要。目前，國內(nèi)外采用的主要測量方法是稱重法、鈣膜腐蝕法、濕度傳、感器法、氦質(zhì)譜檢漏法和放射性同位素法等。稱重法比較容易實(shí)現(xiàn),其測量靈敏度不高,且不能測量除水蒸汽之外其他待測氣體的滲透率。鈣膜腐蝕法的靈敏度可達(dá)3×10-7g/m2·d,但測量時(shí)間長,測量中無法區(qū)分水蒸汽和O2的滲透率。度傳感器法可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量,但其測量靈敏度受到設(shè)備的限制,也不能測量除水蒸汽之外的待測氣體滲透率。氦質(zhì)譜檢漏法測量速度快,但在測量中用He來代替水蒸汽和O2,由于He與水蒸汽和O2的分子量、以及與封裝材料分子的相互作用存在差異,測量誤差比較大。放射性同位素法的最小可檢滲透率達(dá)1×10-8g/m2·d,靈敏度高,但在測量O2滲透率時(shí)用14CO來代替O2,由于O2和14CO的分子量、以及與封裝材料分子的相互作用存在差異,測量誤差比較大,測量設(shè)備也很復(fù)雜。另外,以上方法都不能測量CO2、CO等活性待測氣體的滲透率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本專利技術(shù)提供了一種薄膜滲透率測量裝置和測量方法，解決現(xiàn)有薄膜滲透率測量方法精度低、測試過程復(fù)雜等問題，滿足柔性封裝領(lǐng)域的精度要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本專利技術(shù)，提供了一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，包括機(jī)械泵、第一真空閥、第二真空閥、氣源、球閥、待測氣體室、第一真空計(jì)、放樣處、積累室、第二真空計(jì)、第一氣動(dòng)擋板閥、分子泵、第二氣動(dòng)擋板閥、測量室、針閥和四級(jí)桿質(zhì)譜儀，其中，所述機(jī)械泵分別連接所述第一真空閥和所述第二真空閥，所述第一真空閥和第二真空閥分別連接所述待測氣體室和所述積累室；所述氣源通過球閥與所述待測氣體室連接，所述待測氣體室還連接所述第一真空計(jì)；所述待測氣體室連接所述積累室并且兩者間形成所述放樣處，以用于放置薄膜；所述積累室與所述第二真空計(jì)連接；所述積累室通過第一氣動(dòng)擋板閥與所述測試室連接；所述測試室上分別連接所述第二氣動(dòng)擋板閥和所述針閥，所述第二氣動(dòng)擋板閥與所述分子泵連接，所述針閥與所述四級(jí)桿質(zhì)譜儀連接；所述積累室與測試室上分別設(shè)置加熱器。優(yōu)選地，所述第一真空計(jì)用于測量所述待測氣體室的壓強(qiáng)，以保證測試時(shí)所述待測氣體室內(nèi)的壓強(qiáng)為103Pa～105Pa。優(yōu)選地，所述放樣處用密封圈固定待測薄膜，并且待測薄膜的有效滲透面積為9×10-4m2～10×10-4m2。優(yōu)選地，所述積累室的室內(nèi)體積與測試室的室內(nèi)體積之和為7×10-4m3～8×10-4m3。優(yōu)選地，所述待測氣體室與所述積累室通過CF法蘭連接，并且所述CF法蘭包括可拆卸連接在一起的第一法蘭和第二法蘭，所述第一法蘭和第二法蘭分別設(shè)置在所述待測氣體室與所述積累室上，所述第二法蘭靠近所述第一法蘭的一側(cè)設(shè)置有薄膜容納孔，以用于容納薄膜，從而使所述所述待測氣體室的待測氣體經(jīng)過所述薄膜后進(jìn)入所述積累室。優(yōu)選地，所述薄膜通過壓塊壓緊在所述第二法蘭上，所述壓塊可拆卸連接在所述第二法蘭上，所述壓塊上設(shè)置有第一壓緊膠圈，所述第二法蘭上設(shè)置有第二壓緊膠圈，所述第一壓緊膠圈和第二壓緊膠圈配合夾緊所述薄膜。優(yōu)選地，所述第一法蘭和第二法蘭之間設(shè)置有用于防止待測氣體外泄的密封圈。優(yōu)選地，所述加熱器在積累室或測量室抽真空時(shí)開啟，以對(duì)所述積累室和測量室進(jìn)行烘烤除氣。按照本專利技術(shù)的另一個(gè)方面，還提供了一種采用所述的薄膜滲透率測量裝置對(duì)薄膜進(jìn)行滲透率測量的方法，其特征在于，具體步驟如下：1)關(guān)閉球閥、第二氣動(dòng)擋板閥和針閥，開啟第一真空閥、第二真空閥和第一氣動(dòng)擋板閥；2)使用機(jī)械泵對(duì)待測氣體室、積累室和測試室進(jìn)行抽真空；3)開啟加熱器，控制積累室與測試室內(nèi)的溫度在110℃～130℃，以對(duì)積累室和測試室進(jìn)行烘烤除氣；4)開啟第二氣動(dòng)擋板閥，待第二真空計(jì)的壓強(qiáng)達(dá)到1Pa～2Pa時(shí)再開啟分子泵，以對(duì)積累室與測試室進(jìn)行抽真空；5)關(guān)閉第一氣動(dòng)擋板閥和第一真空閥，開啟球閥，氣源提供待測氣體進(jìn)入待測氣體室；6)觀察第一真空計(jì)讀數(shù)，當(dāng)待測氣體室待測氣體壓強(qiáng)達(dá)到1atm時(shí)，關(guān)閉球閥；7)關(guān)閉第二真空閥，待測氣體經(jīng)過薄膜滲透進(jìn)入積累室；積累時(shí)間Δt后，開啟針閥，然后關(guān)閉第二氣動(dòng)擋板閥，接著開啟第一氣動(dòng)擋板閥，使待測氣體進(jìn)入測試室，通過針閥進(jìn)入四級(jí)桿質(zhì)譜儀，測出待測氣體分壓變化Δp；8)薄膜的滲透率Js通過下式求出：其中，V是所述積累室的室內(nèi)體積與測試室的室內(nèi)體積之和，A是薄膜的有效滲透面積，R是待測氣體常數(shù)，T是環(huán)境溫度，Δt是積累室內(nèi)待測氣體的積累時(shí)間，Δp是四級(jí)桿質(zhì)譜儀的分壓讀數(shù)。總體而言，通過本專利技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：1)采用CF法蘭連接，密封性好，測量時(shí)能夠達(dá)到極高的真空度，實(shí)現(xiàn)精確地測量。2)四級(jí)桿質(zhì)譜儀分壓的靈敏度非常高，可以測得微小的分壓變化，從而提高測量精度，有利于提高柔性封裝領(lǐng)域的滲透性測量的精確性。3)本專利技術(shù)由壓塊壓緊樣品，安裝簡便，而且可以多次測量不破壞樣品，測量過程簡便。4)本專利技術(shù)的測試裝置體積較小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便。5)本專利技術(shù)適用薄膜的種類多，而且可以針對(duì)多種待測氣體進(jìn)行測量。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的連接示意圖；圖2是本專利技術(shù)中待測氣體室和積累室連接的剖視圖；圖3是圖2中A處的放大圖。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。此外，下面所描述的本專利技術(shù)各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。參照?qǐng)D1～圖3，一種薄膜滲透率測量裝置，包括機(jī)械泵1、第一真空閥2、第二真空閥3、氣源4、球閥5、待測氣體室6、第一真空計(jì)7、放樣處8、積累室9、第二真空計(jì)10、第一氣動(dòng)擋板閥11、分子泵12、第二氣動(dòng)擋板閥13、測量室14、針閥15和四級(jí)桿質(zhì)譜儀16，其中，所述機(jī)械泵1分別連接所述第一真空閥2和所述第二真空閥3，所述第一真空閥2和第二真空閥3分別連接所述待測氣體室6和所述積累室9；所述氣源4通過球閥5與所述待測氣體室6連接，所述待測氣體室6還連接所述第一真空計(jì)7；所述待測氣體室6連接所述積累室9并且兩者間形成所述放樣處8，以用于放置薄膜；所述積累室9與所述第二真空計(jì)10連接；所述積累室9通過第一氣動(dòng)擋板閥11與所述測試室連接；所述測試室上分別連接所述第二氣動(dòng)擋板閥13和所述針閥15，所述第二氣動(dòng)擋板閥13與所述分子泵12連接，所述針閥15與所述四級(jí)桿質(zhì)譜儀16連接；所述積累室9與測試室上分別設(shè)置加熱器。進(jìn)一步，所述第一真空計(jì)7用于測量所述待測氣體室6的壓強(qiáng)，以保證測試時(shí)所述待測氣體室6內(nèi)的壓強(qiáng)為103Pa～105Pa。進(jìn)一步，所述放樣處8用密封圈24固定待測薄膜，并且待測薄膜的有效滲透面積為9×10-4m2～10×10-4m2，優(yōu)選為9.6×10-4m2。進(jìn)一步，所述積累室9的室內(nèi)體積與測試室的室內(nèi)體積之和為7×10-4m3～8×10-4m3，優(yōu)選為7.4×10-4m3。進(jìn)一步，所述待測氣體本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，包括機(jī)械泵(1)、第一真空閥(2)、第二真空閥(3)、氣源(4)、球閥(5)、待測氣體室(6)、第一真空計(jì)(7)、放樣處(8)、積累室(9)、第二真空計(jì)(10)、第一氣動(dòng)擋板閥(11)、分子泵(12)、第二氣動(dòng)擋板閥(13)、測量室(14)、針閥(15)和四級(jí)桿質(zhì)譜儀(16)，其中，所述機(jī)械泵(1)分別連接所述第一真空閥(2)和所述第二真空閥(3)，所述第一真空閥(2)和第二真空閥(3)分別連接所述待測氣體室(6)和所述積累室(9)；所述氣源(4)通過球閥(5)與所述待測氣體室(6)連接，所述待測氣體室(6)還連接所述第一真空計(jì)(7)；所述待測氣體室(6)連接所述積累室(9)并且兩者間形成所述放樣處(8)，以用于放置薄膜；所述積累室(9)與所述第二真空計(jì)(10)連接；所述積累室(9)通過第一氣動(dòng)擋板閥(11)與所述測試室(14)連接；所述測試室(14)上分別連接所述第二氣動(dòng)擋板閥(13)和所述針閥(15)，所述第二氣動(dòng)擋板閥(13)與所述分子泵(12)連接，所述針閥(15)與所述四級(jí)桿質(zhì)譜儀(16)連接；所述積累室(9)與測試室(14)上分別設(shè)置加熱器。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，包括機(jī)械泵(1)、第一真空閥(2)、第二真空閥(3)、氣源(4)、球閥(5)、待測氣體室(6)、第一真空計(jì)(7)、放樣處(8)、積累室(9)、第二真空計(jì)(10)、第一氣動(dòng)擋板閥(11)、分子泵(12)、第二氣動(dòng)擋板閥(13)、測量室(14)、針閥(15)和四級(jí)桿質(zhì)譜儀(16)，其中，所述機(jī)械泵(1)分別連接所述第一真空閥(2)和所述第二真空閥(3)，所述第一真空閥(2)和第二真空閥(3)分別連接所述待測氣體室(6)和所述積累室(9)；所述氣源(4)通過球閥(5)與所述待測氣體室(6)連接，所述待測氣體室(6)還連接所述第一真空計(jì)(7)；所述待測氣體室(6)連接所述積累室(9)并且兩者間形成所述放樣處(8)，以用于放置薄膜；所述積累室(9)與所述第二真空計(jì)(10)連接；所述積累室(9)通過第一氣動(dòng)擋板閥(11)與所述測試室(14)連接；所述測試室(14)上分別連接所述第二氣動(dòng)擋板閥(13)和所述針閥(15)，所述第二氣動(dòng)擋板閥(13)與所述分子泵(12)連接，所述針閥(15)與所述四級(jí)桿質(zhì)譜儀(16)連接；所述積累室(9)與測試室(14)上分別設(shè)置加熱器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，所述第一真空計(jì)(7)用于測量所述待測氣體室(6)的壓強(qiáng)，以保證測試時(shí)所述待測氣體室(6)內(nèi)的壓強(qiáng)為103Pa～105Pa。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，所述放樣處(8)用密封圈固定待測薄膜，并且待測薄膜的有效滲透面積為9×10-4m2～10×10-4m2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，所述積累室(9)的室內(nèi)體積與測試室(14)的室內(nèi)體積之和為7×10-4m3～8×10-4m3。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，所述待測氣體室(6)與所述積累室(9)通過CF法蘭連接，并且所述CF法蘭包括可拆卸連接在一起的第一法蘭和第二法蘭，所述第一法蘭和第二法蘭分別設(shè)置在所述待測氣體室(6)與所述積累室(9)上，所述第二法蘭靠近所述第一法蘭的一側(cè)設(shè)置有薄膜容納孔，以用于容納薄膜，從而使所述所述待測氣體室(6)的待測氣體經(jīng)過所述薄膜后進(jìn)入所述積累室(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種薄膜滲透率測量裝置，其特征在于，所述薄膜通過壓塊(21)壓緊在所述第二...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳蓉，趙凱，單斌，向勤勇，竹鵬輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42