專利名稱：具有除塵防污染裝置的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，特別是涉及一種具有除塵防污染裝置的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀。
背景技術(shù)：
目前，靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀在進(jìn)行分析測(cè)試之前，需要對(duì)裝入樣品管的樣品進(jìn)行抽真空脫氣處理，除去樣品表面吸附的水、二氧化碳等氣體雜質(zhì)。當(dāng)脫氣位抽真空時(shí)，樣品管中的氣體在被抽走過(guò)程中或粉體樣品上吸附的氣體在釋放過(guò)程中，將粉體樣品帶起來(lái)，隨氣流一同從樣品管流向真空獲得系統(tǒng)，形成抽飛現(xiàn)象。一些樣品如低松裝密度的納米材料和含水比較多的材料很可能被抽飛，這些被抽飛的粉塵如果進(jìn)入真空獲得系統(tǒng)的管路和閥門，會(huì)堵塞管路、造成閥門閉合不嚴(yán)，影響儀器的氣密性和測(cè)試精度；被抽飛的粉體如果進(jìn)入真空泵，會(huì)污染真空泵用油和閥門，很難清理。因此，必須進(jìn)行除塵防污染處理。目前的脫氣位除塵防污染裝置都是阻隔式的，即通過(guò)濾網(wǎng)、濾膜等進(jìn)行阻隔，這些裝置雖然對(duì)抽飛的樣品能起到阻隔的作用，但是會(huì)使氣體的流導(dǎo)變小。下面以具體實(shí)例說(shuō)明:假設(shè)I個(gè)半徑是r=10mm的濾片，2/3面積是阻隔部分，有1/3面積是濾孔，假設(shè)濾孔大小均勻一致，濾孔的半徑是A = 1(^111,那么共有濾孔數(shù)#1/3 31 (10*X IO3) 2/ (JI*102)=1/3X106 個(gè)。首先算一下粘滯流時(shí)進(jìn)氣管對(duì)20°C空氣的流導(dǎo):因?yàn)槊摎馓幚硪话銥榈驼婵?，氣體在管道的流動(dòng)狀態(tài)為粘滯流，圓截面長(zhǎng)管中20°C時(shí)空氣的流導(dǎo)為U=L 34*103d4ptt/L，此公式詳見達(dá)道安主編的《真空設(shè)計(jì) 手冊(cè)》第3版第106頁(yè)公式2-24a。假設(shè)該管道長(zhǎng)100cm，進(jìn)氣口處的真空度是25Pa，出口處的真空度是IPa，ptt= (25+l)/2=13Pa。從各種直徑的管道在粘滯流下對(duì)20°C空氣的流導(dǎo)圖，此圖詳見達(dá)道安主編的《真空設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3版第107頁(yè)圖2-11,從此圖查出P均=13與d=20mmm的交點(diǎn)，得出LXU=380cm.L/s;U= (380cm.L/s)/100=3.8L/s。下面算一下粘滯流時(shí)小孔對(duì)20°C空氣的流導(dǎo):壓力比=Ρ2/Ρ1=1/25=0.04<0.1，此壓力比時(shí)，粘滯流狀態(tài)下小孔對(duì)20°C空氣的流導(dǎo)的計(jì)算公式為U ^ 200A，此公式詳細(xì)推導(dǎo)詳見達(dá)道安主編的《真空設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3版第103頁(yè)。每個(gè)濾孔的流導(dǎo)為Ui ^ 200Ai=200 π(10Φ10_6)2 ^ 6.28*1(T8L/S，N 個(gè)濾孔的總流導(dǎo)為 U16=NUi=IZ3XlO6X6-2^KT8L/
S^ 2.09*10_2L/S。由以上計(jì)算可看出，此例子中阻隔式濾網(wǎng)裝置使流導(dǎo)降低為原來(lái)的1/131，降低很明顯，也就是濾網(wǎng)、濾膜等阻隔式裝置使管路傳輸氣體的能力降低，抽到相同的真空度就需要更長(zhǎng)的時(shí)間，在實(shí)際應(yīng)用中幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)高真空的獲得。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有除塵防污染裝置的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，能在防止粉塵污染的同時(shí)不降低氣體的流導(dǎo)，從而避免阻隔式濾網(wǎng)裝置阻隔粉塵但卻造成流導(dǎo)變小從而無(wú)法獲得高真空的問(wèn)題。解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:本實(shí)用新型提供一種具有除塵防污染裝置的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，包括樣品管和真空獲得系統(tǒng)，還包括:緩沖瓶、進(jìn)氣管和出氣管；其中，所述緩沖瓶的直徑大于所述進(jìn)氣管和出氣管的直徑；所述緩沖瓶經(jīng)所述進(jìn)氣管與所述樣品管連接；所述緩沖瓶經(jīng)所述出氣管與所述真空獲得系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，通過(guò)在樣品管和真空獲得系統(tǒng)之間的脫氣位設(shè)置緩沖瓶，抽真空時(shí)可將抽飛的樣品粉塵收集在緩沖瓶中，避免抽飛的樣品進(jìn)入后續(xù)的管路、閥門和真空泵而污染儀器。該裝置可有效起到除塵防污染的作用，且安裝方便、成本低廉，相對(duì)于阻隔式除塵裝置不會(huì)對(duì)氣流的流動(dòng)產(chǎn)生阻力，很具有實(shí)用價(jià)值。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型提供一種具有除塵防污染裝置的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，如圖1所示，包括樣品管I和真空獲得系統(tǒng)2，還包括:緩沖瓶3、進(jìn)氣管4和出氣管5 ；其中，緩沖瓶3的直徑大于所述進(jìn)氣管4和出氣管5的直徑；緩沖瓶3經(jīng)進(jìn)氣管4與樣品管I連接；緩沖瓶3經(jīng)出氣管5與真空獲得系統(tǒng)2連接。上述分析儀中，進(jìn)氣管4插入緩沖瓶3內(nèi)，進(jìn)氣管4的出口 41位于緩沖瓶的中部；出氣管5插入緩沖瓶3內(nèi)，出氣管5的進(jìn)口 51位于緩沖瓶3上部。上述分析儀中，在緩沖瓶3內(nèi)，所述進(jìn)氣管4的出口 41的位置低于所述出氣管5的進(jìn)口 51。上述分析儀還包括:閥門6，設(shè)置在連接所述緩沖瓶3與所述真空獲得系統(tǒng)2的出氣管5上。上述分析儀中進(jìn)氣管4也可采用玻璃管、塑料管、橡膠管、金屬管中的任一種；出氣管5也可采用玻璃管、塑料管、橡膠管、金屬管中的任一種。上述分析儀中，緩沖瓶3采用玻璃瓶、塑料瓶、金屬瓶、合金瓶中的任一種。上述分析儀中，進(jìn)氣管4和出氣管5可以獨(dú)立安裝，也可以集裝在一起。[0027]本實(shí)用新型的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，通過(guò)在樣品管和真空獲得系統(tǒng)之間設(shè)置緩沖瓶，作為脫氣位的非阻隔式除塵防污染裝置，可以將抽飛的樣品粉塵通過(guò)緩沖瓶收集起來(lái)，抽真空處理后緩沖瓶還可以拆卸，把收集的粉塵清理掉，將緩沖瓶清理干凈。該分析儀可防止一些樣品在抽真空脫氣處理時(shí)被抽飛后污染儀器內(nèi)部構(gòu)件，相對(duì)于阻隔式裝置減少脫氣處理時(shí)間和泵的能耗。上述靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀工作時(shí)，當(dāng)脫氣位對(duì)樣品抽真空時(shí)，如果部分粉塵樣品從樣品管中被氣流帶起來(lái)形成抽飛，粉塵隨氣流到達(dá)緩沖瓶時(shí)，會(huì)沉降到緩沖瓶底部，而不會(huì)再次被抽到出氣管中，緩沖瓶起到緩沖氣流的作用，從而防止樣品被抽飛后污染儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如管路、閥門和真空泵。抽真空處理后，緩沖瓶可拆卸，將沉降的粉塵樣品倒掉后清理干凈。下面通過(guò)粉塵顆粒受力分析詳細(xì)解釋一下非阻隔式除塵防污染裝置的原理。首先解釋一下樣品為什么會(huì)被抽飛。當(dāng)粉塵顆粒處在樣品管中抽真空時(shí)，由于氣體分子定向向上運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)粉體顆粒定向撞擊，當(dāng)氣體分子的撞擊力大于重力時(shí)，粉塵就被抽飛(因?yàn)楦×ο鄬?duì)于重力很小，此處忽略)。抽飛后氣體分子的撞擊力就是流動(dòng)阻力，因?yàn)榉蹓m顆粒的粒徑小、運(yùn)動(dòng)速度低，它的運(yùn)動(dòng)屬于低雷諾數(shù)區(qū)，它的流動(dòng)阻力遵循斯托克斯阻力定律。斯托克斯阻力的方向與粉塵顆粒在氣體中相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反的力，該力等于該球形顆粒的半徑、相對(duì)速度、氣體的黏度與6 31的乘積。因?yàn)榉蹓m顆粒相對(duì)于氣體向下運(yùn)動(dòng)，所以斯托克斯阻力是向上的。重力G= P 粉 gV 粉=4/3 P 粉 gnr (I)阻力F=6 π μ rV (2)被抽飛時(shí)，G〈F(3)也就是4/3 P 粉 g π r3<6 π μ rVV>2/9 Pgg r2/ μ (4)當(dāng)球形粉塵顆粒從進(jìn)氣管管口出來(lái)進(jìn)入緩沖瓶時(shí)，由于慣性作用，它會(huì)很快到達(dá)緩沖瓶底部；式(4)就是流速與顆粒半徑的關(guān)系式，通過(guò)此式可以算出某流速可以抽起多大半徑的粉體顆粒。下面再解釋被抽飛的粉體顆粒為什么會(huì)被收集在緩沖瓶中。當(dāng)含粉體的氣體從進(jìn)氣管出來(lái)進(jìn)入緩沖瓶時(shí)，它的流速會(huì)變小。因?yàn)闅怏w的體積流量(Q) =平均流速(V)X管道截面積(A)，Q—定，緩沖瓶的截面積相對(duì)于樣品管的截面積一般大100倍以上，所以流速減為原來(lái)的1/100以下。當(dāng)速度變小時(shí)，阻力也會(huì)變小，重力大于阻力，所以樣品只會(huì)在重力作用下沉積到瓶底，出氣口在收集瓶頂部，所以沉積在瓶底的粉體不會(huì)隨氣流流向出氣口，防止污染儀器內(nèi)部管路。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的分析儀作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，在脫氣位具有除塵防污染裝置，是一種非阻隔式的除塵防污染裝置，比表面及孔徑分析儀為貝士德PS4型儀器，所述脫氣位非阻隔式除塵防污染裝置包括玻璃瓶和不銹鋼套管，玻璃瓶為緩沖瓶，不銹鋼套管是將進(jìn)氣管和出氣管集裝在一起。不銹鋼套管的進(jìn)氣口連接在分析儀機(jī)箱脫氣位上，出氣口與真空閥門連接；與樣品管安裝位置相鄰；玻璃瓶通過(guò)卡箍安裝在不銹鋼套管上。不銹鋼套管內(nèi)管為進(jìn)氣管，外管上部有出氣口與出氣管路相連，內(nèi)管的上部與外管密封連接；內(nèi)管出口在瓶子中部。玻璃瓶瓶口直徑3cm，瓶身直徑12cm，瓶身高15cm，氣體通路內(nèi)徑最大處為
0.8cm。樣品管中裝入一定質(zhì)量的氣相法制備的二氧化硅，然后安裝在靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀脫氣位上。打開真空泵對(duì)樣品進(jìn)行脫氣處理，隨著真空度的逐漸提高，會(huì)有少量樣品沉降到玻璃瓶中。通過(guò)玻璃瓶可以看見，沒(méi)有粉體到達(dá)出氣口，所以不會(huì)污染儀器。脫氣處理后，拆下收集瓶，把接收的粉體倒掉，用清水洗干凈，烘干后安裝回儀器上。綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例可以有效地對(duì)抽飛的樣品除塵，防止儀器被污染，保證儀器內(nèi)部的潔凈和氣密性，從而提高測(cè)試的準(zhǔn)確性、重復(fù)性和精度。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種具有除塵防污染裝置的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，包括樣品管和真空獲得系統(tǒng)；其特征在于，還包括: 緩沖瓶、進(jìn)氣管和出氣管；其中， 所述緩沖瓶的直徑大于所述進(jìn)氣管和出氣管的直徑； 所述緩沖瓶經(jīng)所述進(jìn)氣管與所述樣品管連接； 所述緩沖瓶經(jīng)所述出氣管與所述真空獲得系統(tǒng)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于，包括: 所述進(jìn)氣管插入所述緩沖瓶?jī)?nèi)，所述進(jìn)氣管的出口位于所述緩沖瓶的中部； 所述出氣管插入所述緩沖瓶?jī)?nèi)，所述出氣管的進(jìn)口位于所述緩沖瓶上部。
3.如權(quán)利要求2所述的分析儀，其特征在于，在所述緩沖瓶?jī)?nèi)，所述進(jìn)氣管的出口的位置低于所述出氣管的進(jìn)口。
4.如權(quán)利要求2或3所述的分析儀，其特征在于，還包括:閥門，設(shè)置在連接所述緩沖瓶與所述真空獲得系統(tǒng)的出氣管上。
5.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的分析儀，其特征在于，所述進(jìn)氣管采用玻璃管、塑料管、橡膠管、金屬管中的任一種； 所述出氣管采用玻璃管、塑料管、橡膠管、金屬管中的任一種。
6.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的分析儀，其特征在于，所述緩沖瓶采用玻璃瓶、塑料瓶、金屬瓶、合金瓶中的任一種。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種防抽飛污染的靜態(tài)法比表面及孔徑分析儀，屬于檢測(cè)儀器領(lǐng)域。該分析儀包括樣品管和真空獲得系統(tǒng)，還包括緩沖瓶、進(jìn)氣管和出氣管；其中，緩沖瓶的直徑大于所述進(jìn)氣管和出氣管的直徑；緩沖瓶經(jīng)所述進(jìn)氣管與所述樣品管連接；緩沖瓶經(jīng)所述出氣管與所述真空獲得系統(tǒng)連接。該分析儀可防止樣品被抽飛后污染儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如管路、閥門和真空泵，相對(duì)于阻隔式除塵防污染裝置如濾膜、濾網(wǎng)，管路通徑和流導(dǎo)受影響小，氣體流動(dòng)所受阻力小，進(jìn)而使抽真空脫氣時(shí)間縮短、效果提高。
文檔編號(hào)G01N15/08GK203037556SQ20132004588
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者柳劍峰 申請(qǐng)人:貝士德儀器科技(北京)有限公司