超高真空气体渗透实验系统

超高真空气体渗透实验系统

超高真空热解吸实验系统如图所示,主要功能是在超高真空下采用样品加热平台加热固体样品释放驻留的气体,由高分辨率四极质谱仪在线测量释放气体并研究其释放特性。可测试样品的最大直径Φ20mm、最大厚度3mm。样品背面最高加热温度1100℃(1323K),测量误差≤5℃;样品表面边缘测温温度可达850℃(1123K)。加热体可实现线性升温速率,范围为0.1K/min至100K/min。该系统主要由主真空腔、样品准备腔、气体漏孔与储气室、真空获得设备以及测控系统等组成,由主真空腔可实现5.0E-7Pa动态真空度。

超高真空气体渗透实验系统装置实物如图所示,主要功能是测试316L、高温合金Incoloy 800H和2.25Cr-1Mo片状样品和管状样品的气体渗透特性。该装置整体氦漏率<5×10-10Pa.m3/s;主要检测设备为高精度四级质谱仪,分析灵敏度5ppb;质量分辨率0.8 amu;质谱仪定量标定漏孔为全金属密封VCR漏孔;主要真空泵为涡轮分子泵;氘压测量采用绝压传感器。样品室上游和下游真空度分别达到1×10-7和1×10-6Pa量级,上游氘气压力范围1~300kPa,实验温度范围450~600℃。采用氦质谱检漏仪对样品上下游进行检漏,漏率达到5×10-10Pa.m3/s量级即满足渗透实验要求,然后将样品室安装到渗透系统上对上下游抽真空。当样品上下游真空度达到1×10-5Pa时,开始对样品进行升温,升温速率为2.5℃/min并分别在150℃和渗透温度保温2h以上,温度稳定后上游通入设定压强的高纯D2气,下游为超高真空条件,在选定的实验温度条件下,由高精度四级质谱仪测定样品下游渗透的D2浓度信号4amu,通过标定得到的氘漏率灵敏度系数得到氘的渗透速率。

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