一种空间人居环境下材料放气产物的检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空间人居环境下材料放气产物的检测装置和方法，属于电子测试领域。所述装置主要由观察窗、载物平台、真空室舱门、真空测量系统、温控系统、样品容器、真空室、充气阀、流量控制计、微调阀、过滤器、压力表、减压阀、干燥氮气容器、高纯氮气容器、高纯氧气容器、采样装置、氧气分析仪、气体采集阀、放气阀、粗抽阀、干泵、前级阀、插板阀和磁悬浮分子泵组成。所述方法包括样品制备和样品出气产物分析过程。本发明专利技术克服了以往研究中只针对真空条件下的材料放气的问题，能够评价空间站、飞船等乘员舱内低气压环境下材料的出气产物成分和含量，使放气产物的研究更加全面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种空间人居环境下非金属材料放气产物的检测装置和方法，属于电子测试领域。
技术介绍
在研究材料真空出气上，国内外有大量的工作对材料在真空条件下的出气行为进行研究。研究包括真空下非金属材料的出气性能，包括真空中非金属材料的总质量损失、收集到的可凝挥发物、水蒸气回吸量等。并制定了相关的检测标准。现有技术中已有对材料真空下的出气产物采用加热出气和用质谱计检测的方法对所述出气产物的成分进行分析。 但以上两种方法都是针对真空条件(即压力小于7X I(T3Pa)下材料的出气成分进行研究， 且分别研究了出气产物的量和成分，无法同时获得出气产物的成分和量。目前在乘员舱等空间人居环境下气体的检测方法上，尚未有相关的技术公开报道。与之相近的有航天医学研究所研究的针对6种飞船目标污染物的分离检测方法标准化研究。其方法主要针对飞船乘员舱在密闭环境下的整体气体进行分析，但无法判断出气产物的来源，没有针对某一种或多种特定材料在空间人居环境下的出气产物进行分析，未给出气体的采样方法，仅给出了分析方法，也仅能针对有限的污染物进行分析测试。同时也无法评价空间站、飞船等乘员舱内低气压(0.5X 10 LOlXlO5Pa)环境下材料的出气产物成分和含量。
技术实现思路
针对现有技术中没有同时获得真空条件下材料的出气成分和含量的方法，不能定性和定量地研究飞船和空间站乘员舱内等空间人居环境下非金属材料放气污染的缺陷，本专利技术的目的是提供一种空间人居环境下非金属材料放气产物采样装置和方法，使得放气污染的研究分析更全面。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种空间人居环境下材料放气产物检测装置，所述装置主要由观察窗、载物平台、 真空室舱门、真空测量系统、温控系统、样品容器、真空室、充气阀、N2流量控制计、第一微调阀、第一过滤器、第一压力表、O2流量控制计、第一减压阀、第二压力表、第二过滤器、第二减压阀、第二微调阀、干燥氮气容器、高纯氮气容器、高纯氧气容器、采样装置、氧气分析仪、气体采集阀、放气阀、粗抽阀、干泵、前级阀、插板阀和磁悬浮分子泵组成；其中在真空室一侧设有真空室舱门，在真空室舱门上开有观察窗，载物平台在真空室内底部水平放置，样品容器安放在载物平台上；真空测量系统和温控系统分别与真空室连接；干燥氮气容器通过充气阀与真空室连接；高纯氮气容器依次通过第一减压阀、第一压力表、第一过滤器、N2流量控制计与真空室连接，在队流量控制计的两端并联有第一微调阀；高纯氧气容器依次通过第二减压阀、4第二压力表、第二过滤器、A流量控制计与真空室连接，在A流量控制计的两端并联有第二微调阀；真空室与氧气分析仪连通，真空室通过气体采集阀与采样装置连接，在气体采集阀与采样装置之间装有第三压力表；真空室通过粗抽阀与干泵连接，在真空室和粗抽阀之间连接放气阀的一端；真空室通过插板阀与磁悬浮分子泵连接，干泵与磁悬浮分子泵之间通过前级阀连接。一种空间人居环境下材料放气产物的检测方法，所述方法使用本专利技术所述的一种空间人居环境下材料放气产物的检测装置，具体步骤如下第一步、制备样品1)当样品为不能独立存在的材料，如涂层、底漆、油墨、油漆、粘合剂、胶带、薄膜润滑剂时，将样品涂覆或粘附到基底上，样品覆盖基底的两侧，工艺状况与实际使用的工艺状况一致；当样品为可独立存在的材料，如纺织品、照相薄膜塑料、塑料膜、弹性塑料、非粘性胶带、绳索、板材、片材、复合材料时，将样品切割成便于检测的尺寸；真空室内每立方米的样品含量为5. Okg士0. 25kg；其中，所述基底为低出气材料，如铜箔、铝箔、聚四氟乙烯、玻璃。2)对样品进行清洗和干燥，如果在样品制备过程中产生可见瑕疵，重新制备样品。第二步、采样及检测过程采样及检测过程开始时所有阀门处于关闭状态；1)打开粗抽阀和前级阀，启动干泵，对真空室抽真空，当真空测量系统显示真空室内压强彡10 时依次关闭粗抽阀，开启插板阀，启动磁悬浮分子泵，打开气体采集阀，对真空室和采样装置抽真空至彡7 X 10 ；2)打开温控系统，设定烘烤温度为80 150°C ；3)关闭气体采集阀，关闭插板阀，关闭温控系统；4)打开充气阀，向真空室内冲入干燥氮气至真空室压力为1.05X 105Pa，关闭充气阀；5)打开粗抽阀，对真空室抽真空至< 10Pa，关闭粗抽阀；6)打开插板阀，对真空室抽真空至彡7X 10 ,依次关闭插板阀、磁悬浮分子泵、干泵；7)打开第一减压阀和第二减压阀，将高纯氮气容器和高纯氧气容器压力调至 IOOKPa,打开队流量控制计，将队流速调成4000SCCm，打开仏流量控制计，将仏流速调成 IOOOsccm,向真空室内冲入本底气体；其中，所述本底气体中为氧气和氮气的混合气，氧气浓度20. 7% 21. 1%;氮气浓度78. 8% 79. 2% ；本底气体中杂质最大质量分数一氧化碳lppm ；二氧化碳3. Oppm ； 混合烃:0. Ippm ；卤化物0. 5ppm ；水蒸汽7. Oppm ；8)打开氧气分析仪，待氧气含量达到20%且真空室内压力达到采样压力时，关闭 N2流量控制计和A流量控制计，打开第一微调阀和第二微调阀，通过观察氧气分析仪的读数，将本底气体中氧气的含量调节到20. 7% 21. 1%，并将真空室内的压力调节为采样压力；其中，所述采样压力比真空室外的环境压力低3. 5KPa ；9)打开气体采集阀，对真空室内的气体进行采样，当采样装置上的第三压力表显示示数与真空室内压力相同时，关闭气体采集阀，取下采样装置，得到本底气体，分析本底气体成分及含量；10)依次关闭磁悬浮分子泵、前级阀、干泵；11)打开真空室，放入盛有样品的样品容器，重复步骤1) 8)；其中重复步骤2)时打开温控系统，使真空室内的温度在采样过程中处于恒温状态，设定恒温状态的时间；12)恒温状态结束后，打开气体采集阀，利用采样装置对真空室内试验气体进行采集，当采样装置上的压力表显示读数与真空室内压力相同时，关闭气体采集阀，取下采样装置，得到样品出气产物和本底气体的混合气体，分析混合气体成分和含量，并与步骤9)中得到的本底气体成分及含量进行比较，即可得到样品出气产物的成分和含量。其中，优选步骤1 得到样品出气产物和本底气体的混合气体后，用预浓缩仪对采集的气体样品进行富集，分析混合气体成分和含量，并与步骤9)中得到的本底气体成分及含量进行比较，即可得到样品出气产物的成分和含量。对本底气体以及混合气体成份及含量的分析采用常规气体分析仪器，如分光光度计，红外吸收光谱以及核磁共振等。有益效果(1)本专利技术可同时获得人居大气环境下的单个或多个非金属材料放气产物的成分和含量，可以结合毒理学知识找出有害气体的来源，并可通过有害成分的含量数据来判断其对人体的毒性影响；(2)本专利技术克服了以往研究中只针对真空条件下的材料放气的问题，能够评价空间站、飞船等乘员舱内低气压(0.5X 105 LOlXlO5Pa)环境下材料的出气产物成分和含量；(3)本专利技术可通过多次采集气体，进行浓缩富集，提高检测浓度，满足长期载人飞行任务对微量有害气体的检测要求，检测灵敏度达到ppm量级；(4)本专利技术采用了外部加热方式，真空室内的部件大大减少，减少了采样过程中杂质气体的产生；利用抽真空，高温烘烤，外加干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴，王鹢，庄建宏，杨青，颜则东，田海，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所，
类型：发明
国别省市：