在真空材料放氣率測試裝置上對金屬材料的放氣特性進行了實驗研究，實驗采用的方法為靜態升壓法、固定流導法、雙通道氣路轉換法。實驗結果表明，測試裝置的極限真空度為9.2×10^-9Pa，銅、鋁合金2A12、304不銹鋼三種材料半小時后的放氣率分別為2.34×10^-8 Pa·m³·s^-1·cm^-2、1.83×10^-9 Pa·m³·s^-1·cm^-2、8.48×10^-11 Pa·m³·s^-1·cm^-2。利用四極質譜計測得裝置的本底氣體成主要有H2、N2/CO、H2O和CO2，材料放出的氣體成分主要有N2/CO、H2O。三種方法測試得到的銅金屬材料的放氣率隨著溫度的升高而不斷增大。

0、引言

　　任何固體材料在大氣環境下都能溶解和吸附一些氣體。當材料置于真空中時就會因解溶、解吸而放氣。真空材料放氣率的研究在衛星、飛船和空間站污染防護、原子鐘的研制、極高真空獲得和測量、光源和熱源制造業等方面的研究中具有廣泛的應用價值。

　　材料是組成航天器的最基本單元，材料放氣往往會帶來一些負作用，對材料在真空環境中的放氣率進行測量，可以為航天器件材料的篩選提供科學依據，以保證材料在真空環境下應用的可靠性。因此，研制了真空材料放氣率測試裝置，并對其性能進行了實驗研究。

1、測試裝置及方法

　　測試裝置主要由抽氣系統、雙通道氣路轉換法測量系統、固定流導法測量系統、靜態升壓法測量系統、加熱及光輻照溫度測控系統等五部分組成，工作原理如圖1所示。

　　抽氣系統分為高真空和超高真空抽氣系統兩部分；雙通道氣路轉換法測量系統和固定流導法測量系統主要由高真空室、小孔、測試室、超高真空室、熱陰極電離真空計、四極質譜計等組成；靜態升壓法測量系統主要由高真空室、標準容器、電容薄膜真空計、供氣系統等組成；整個裝置外側均勻包裹加熱套，溫度測控范圍為23~300益，光輻照加熱采取外置紅外加熱的方式，加熱燈管位于高真空室頂部，為防止玻璃變形破裂，加熱窗口裝有水循環冷卻裝置，溫度測量采用熱電偶溫度計。實驗前，熱陰極和冷陰極電離真空計經過了精確校準。

圖1 材料放氣率測試裝置原理圖

1、2、3.熱陰極電離真空計；4.低壓力電容薄膜真空計；5.高壓力電容薄膜真空計；6.冷陰極真空計；7、10、11、12、13、17.角閥；8、9、14、16.截止閥；15.插板閥；18、20.機械泵；19、21、22.分子泵；23.超高真空室；24、25.小孔；26、27.測試室；28.高真空室；29.加熱系統；30.四極質譜計；31.標準容器

3、結論

　　由實驗看出，研制的真空材料放氣率測試裝置的極限真空度可達到9.2×10^-9 Pa。為了測試材料的放氣率，首先運用靜態升壓法、固定流導法、雙通道氣路轉換三種方法對測試裝置的本底進行了測試，在此基礎上對銅、鋁合金2A12、304不銹鋼三種金屬材料在室溫下的放氣率進行了測試，并利用四極質譜計對裝置的本底氣體成分和材料放出的氣體成分進行了分析。另外，對銅在不同溫度點下的放氣特性進行了實驗研究。

圖8 雙通道氣路轉換法不同溫度下材料放氣率

　　結果表明，這三種金屬材料半小時后的放氣率分別為2.34×10^-8Pa·m³·s^-1·cm^-2、1.83×10^-9Pa·m³·s^-1·cm^-2、8.48×10^-11Pa·m³·s^-1cm^-2。測試裝置的本底氣體成分主要為H2、N2、CO，以及少量的H2O和CO2等氣體，材料放出的氣體成分主要為N2、CO、H2O。三種方法測試得到的銅材料的放氣率隨著溫度的升高而增大。