用于区分样品中气体的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于测试样品的设备。本发明还涉及由该设备实施的方法。
[0002] 该设备允许用户测试样品，例如，致使通过动态可逆流在样品中生成动态应力，和 /或测量样品包裹物的完整性，和/或测量样品的透气性，和/或区分该样品中的气体等。
【背景技术】
[0003] 已知用于测试样品的各系统，例如，用于测量样品内给定气体的比例的系统，或用 于测量与样品的密封有关的泄露或问题的系统。
[0004] 现有技术的解决方案的常见缺点是这些解决方案太昂贵、耗时（用于C02比例的 红外测量的典型响应时间是12秒）或者不够精确（漏孔的最小可测量尺寸为5ym并具有 500mbar的相对过剩压强或外壳中的氦冲洗被测量）。
[0005] 本发明的目的是提出用于测试样品的设备和方法，其具有至少一种以下技术优 占.
[0006] _相对于现有技术具有低生产成本，
[0007] _相对于现有技术具有高测量速度，
[0008] -相对于现有技术具有高测量分辨率。
【发明内容】
[0009] 该目的是通过用于通过气流测试样品的设备实现的，该设备包括：
[0010] -开口，
[0011] -用于在设备中生成沿经过开口的至少一个流动路径的气流的装置，
[0012] -至少一个压强传感器，每个压强传感器设置为测量沿至少一个流动路径的气流 的压强，以及
[0013] -质量流量计，设置为测量代表沿每个流动路径的气流的质量流动速率的参数。
[0014] 根据本发明的设备的第一方面：
[0015] -至少一个流动路径可以包括始于开口的吸入路径，
[0016] _用于生成气流的装置可以设置为吸入待分析气体，以使得该待分析气体沿吸入 路径流动，
[0017] -设备中，上述吸入路径可以在测量孔处局域地变窄，
[0018] -至少一个压强传感器可以包括设置为测量沿吸入路径的待分析气体的压强的吸 入压强传感器，
[0019] -质量流量计可以设置为测量代表沿吸入路径的待分析气体的质量流动速率的参 数，以及
[0020] -设备还可以包括计算装置，该计算装置设置为基于代表沿着吸入路径的待分析 气体的质量流动速率的参数的测量值将待分析气体中所关注气体的存在量化。
[0021] 质量流量计优选地是利用热导率的质量流量计。
[0022] 计算装置可设置为以计算所关注气体的比例的形式将所关注气体的存在量化，其 中该计算取决于测量孔的直径。
[0023] 吸入压强传感器可以沿开口与测量孔之间的吸入路径设置。
[0024] 质量流量计可以沿吸入路径设置，以使得测量孔沿开口和质量流量计之间的吸入 路径设置。
[0025] 计算装置可以设置为以计算所关注气体的比例的形式将所关注气体的存在量化， 其中该计算：
[0026] _仿射地取决于代表沿吸入路径的质量流动速率的参数的平方根，或
[0027] _仿射地取决于代表沿吸入路径的质量流动速率的参数。
[0028] 计算装置可以设置为还基于通过吸入压强传感器测量的、沿吸入路径的压强的测 量值将所关注气体的存在量化，计算装置可以设置为以计算所关注气体的比例的形式将所 关注气体的存在量化，其中该计算：
[0029] -仿射地取决于通过吸入压强传感器测量的沿吸入路径的压强的测量值的四次方 根的倒数：计算装置可设置为以根据公式
计算所关注气体的比例的形式将所 关注气体的存在量化，其中是代表质量流动速率的参数，是由吸入压强传感器测量的 压强，A和B是数值校准系数；或
[0030] -仿射地取决于由吸入压强传感器测量的沿吸入路径的压强的测量值的倒数。计 算装置可设置为以根据公式
计算所关注气体的比例的形式将所关注气体的存在 量化，其中是代表质量流动速率的参数，P^是由吸入压强传感器测量的压强，M和N是数 值校准系数。
[0031] 计算装置可设置为对于与吸入压强参考值相对应的、通过吸入传感器测量的沿吸 入路径的压强的值，触发所关注的气体的存在的量化，计算装置设置为基于与压强测量同 时测量的、代表沿吸入路径的质量流动速率的参数的值，将所关注的气体的存在量化，其中 压强测量对与吸入压强参考值对应的压强值进行测量。计算装置可以设置为以根据以下公 式计算所关注气体的比例的形式将所关注气体的存在量化：
[0032]
其中是代表质量流动速率的参数，以及A*和B是数值校准系数， 或
[0033] M%+N，其中是代表质量流动速率的参数，M*和N是数值校准系数。
[0034] 计算装置还可设置为将所关注气体中具有某一热导率的所关注第一分子的存在 量化，设备还包括沿着吸入路径的至少一个气体传感器，该气体传感器设置为将所关注气 体中所关注的至少一种其他分子的存在量化，该分子具有在相同条件下与所关注的第一分 子的热导率至多相差10% (优选至多5%)的热导率，计算装置设置为基于对所关注气体 的存在的量化和对所关注的其他分子的存在的量化，将所关注的第一分子的存在量化。
[0035] 至少一个流动路径可以包括终止于开口的稀释路径，于是用于生成气流的装置设 置为沿稀释路径排出稀释气体。
[0036] 根据可以与根据本发明设备的第一方面结合的本发明设备的第二方面：
[0037]-至少一个流动路径可以包括终止于开口的排出路径，
[0038]-用于生成气流的装置可设置为沿排出路径排出泄露气体，
[0039]-至少一个压强传感器可以包括设置为测量沿排出路径的泄露气体的压强的排气 压强传感器，
[0040] _质量流量计可以设置为测量代表沿排出路径的泄露气体的质量流动速率的参 数，以及
[0041] 设备还可以包括计算装置，该计算装置设置为基于代表沿排出路径的质量流动速 率的参数的测量值确定连接至开口的样品的漏孔的尺寸。
[0042] 质量流量计优选是利用热导率的质量流量计。
[0043] 排气压强传感器优选地沿质量流量计与开口之间的排出路径设置。
[0044] 计算装置可设置为以计算的形式确定漏孔的尺寸，其中该计算仿射地取决于代表 沿排出路径的质量流动速率的参数的平方根。
[0045] 计算装置可设置为还基于通过排气压强传感器测量的、沿排出路径的压强的测量 值来确定漏孔的尺寸。计算装置可以设置为以计算的形式确定漏孔的尺寸，其中该计算仿 射地取决于沿排出路径的压强的测量值的四次方根的倒数。计算装置可设置为根据公式 + 6确定漏孔的尺寸，其中Dn是代表质量流动速率的参数，匕是由吸入压强传感器测 量的压强，以及a和b是数值校准系数。
[0046] 计算装置可以设置为对于与排气压力参考值相对应的、通过排气压力传感器测量 的沿着排气路径的压力的值，触发漏孔的尺寸的确定，计算装置设置为基于与压强测量同 时测量的、代表沿着排气路径的质量流动速率的参数的值确定漏孔的尺寸，压强测量对与 排气压力参考值对应的压强值进行测量。计算装置可设置为根据公式+纟确定漏孔 的尺寸，其中〇"1是代表质量流动速率的参数，a*和b是数值校准系数。
[0047] 至少一个流动路径可以包括在经过开口并且在设备内的校准路径，上述校准路径 可以在测量孔处局域地变窄，计算装置优选设置为：
[0048]-基于代表沿校准路径的质量流动速率的参数的测量值确定测量孔的尺寸，以及
[0049]_如果确定测量孔的尺寸与由计算装置存储的测量孔的实际尺寸不对应，调整用 于计算漏孔尺寸的校准系数。
[0050] 根据本发明的设备可以包括阀，该阀设置为通过经过开口和流生成装置但不经过 流量计的短路路径完成排出路径，该阀优选地设置为调节经过排气路径和短路路径的总流 动速率。
[0051] 还提出了一种用于通过气流测试样品的方法，其优选地在根据本发明设备的第一 方面中实施，其特征在于，该方法包括：
[0052]-吸入来源自样品的待分析气体，该待分析气体沿始于与样品联系的开口的吸入 路径流动，该吸入路径在测量孔处局域变窄，
[0053]-测量沿吸入路径的待分析气体的压强，
[0054]-测量代表沿吸入路径的待分析气体的质量流动速率的参数，以及
[0055]-基于代表沿吸入路径的质量流动速率的参数的测量，将待分析气体中所关注气 体的存在量化。
[0056] 代表质量流动速率的参数的测量优选地是通过利用热导率的质量流量计进行的 测量。
[0057] 所关注气体的存在的量化包括所关注气体的比例的计算，该计算取决于测量孔的 直径。
[0058] 压强的测量可以由沿样品和测量孔之间的吸入路径设置的吸入压强传感器执行。
[0059] 代表质量流动速率的参数的测量可以由沿吸入路径设置的质量流量计执行，以使 得测量孔沿着样品和质量流量计之间的吸入路径设置。
[0060] 所关注气体的存在的量化可以包括所关注气体的比例的计算，该计算仿射地取决 于代表沿吸入路径的质量流动速率的参数的平方根。
[0061] 所关注气体的存在的量化可以包括所关注气体的比例的计算，该计算仿射地取决 于代表沿吸入路径的质量流动速率的参数。
[0062] 所关注气体的存在的量化还可以基于沿吸入路径测量的压强来执行。所关注气体 的存在的量化可以包括所关注气体比例的计算，该计算仿射地取决于：
[0063]-沿吸入路径的压强的测量值的四次方根的倒数。所关注气体的存在的量化可以 .1rjj~ 包括根据公式/丨+ 5的所关注气体的比例的计算，其中D"是代表质量流动速率的参 数，匕是测量的压强，A和B是数值校准系数；或
[0064] _沿吸入路径测量的压强匕的倒数。所关注气体的存在的量化可包括根据公式 的所关注气体的比例的计算，其中&是代表质量流动速率的参数，匕是测量的压 1 r 强，M和N是数值校准系数。
[0065] 在沿吸入路径测量的压强的值与吸入压强参考值对应的情况下，所关注气体的存 在的量化可被触发，待分析气体内所关注的气体的存在的量化基于与压强测量同时测量 的、代表沿吸入路径的质量流动速率的参数的值来执行，其中压强测量对与压强参考值对 应的压强值进行测量。所关注气体的存在的量化可以包括依据以下公式对所关注气体比例 的计算：
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