真空規(guī)原位校準(zhǔn)在不同氣壓下的校準(zhǔn)方法

2009-04-07 李正海 蘭州物理研究所

         真空規(guī)原位置校準(zhǔn)裝置,裝置圖具體請(qǐng)見真空規(guī)原位置校準(zhǔn)原理和裝置 ,根據(jù)不同的校準(zhǔn)范圍采用不同的校準(zhǔn)方法,一般分為動(dòng)態(tài)直接比對(duì)法、靜態(tài)直接比對(duì)法和壓力衰減法3 種方法,校準(zhǔn)范圍為10+5~10-4Pa,合成不確定度小于5%。

1、 靜態(tài)直接比對(duì)法

       當(dāng)校準(zhǔn)室中的本底壓力滿足被校壓力的要求時(shí),關(guān)閉超高真空插板閥,通過調(diào)節(jié)微調(diào)閥向校準(zhǔn)室內(nèi)充入所需的校準(zhǔn)壓力,用電容規(guī)10(133kPa)作參考標(biāo)準(zhǔn)和被校真空計(jì)同時(shí)測(cè)量校準(zhǔn)室內(nèi)的壓力,直接進(jìn)行比對(duì)校準(zhǔn)。這種方法適用于102~105 Pa 壓力范圍各類真空計(jì)的校準(zhǔn)。

2、動(dòng)態(tài)直接比對(duì)法

        在10-1~102 Pa 的壓力范圍內(nèi),關(guān)閉超高真空隔斷閥13,打開超高真空隔斷閥11,調(diào)節(jié)微調(diào)閥向校準(zhǔn)室內(nèi)充入所需的校準(zhǔn)壓力,用電容規(guī)14(133 Pa)作參考標(biāo)準(zhǔn)和被校真空計(jì)同時(shí)測(cè)量校準(zhǔn)室內(nèi)的壓力直接進(jìn)行比對(duì)校準(zhǔn)。

3、壓力衰減法

         由于在10-4~10-1Pa范圍的壓力,已經(jīng)超出電容規(guī)(133Pa)的壓力范圍,如果仍用電容規(guī)作為主標(biāo)準(zhǔn)器,需采用壓力衰減法才能滿足要求。因?yàn)樵?0-4~10-1Pa的壓力范圍,氣體分子處在分子流狀態(tài)下,限流小孔8與12 的流導(dǎo)比僅僅是幾何尺寸的函數(shù),而且與氣體的成分無關(guān)。只要計(jì)算出流導(dǎo)比就可準(zhǔn)確計(jì)算出校準(zhǔn)壓力。利用壓力衰減法省略了該范圍內(nèi)的磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)或副標(biāo)準(zhǔn)電離真空計(jì)。具體工作過程是關(guān)閉超高真空隔斷閥,打開超高真空隔斷閥13,調(diào)節(jié)微調(diào)閥,使上游室中的壓力處于10-1~10 Pa 范圍內(nèi),用電容規(guī)14(133Pa)測(cè)量上游室中的壓力,并經(jīng)過計(jì)算得到校準(zhǔn)室中的壓力。

       若上游室中的壓力為p1,限流小孔12 的分子流導(dǎo)為C1,限流小孔8 的分子流導(dǎo)為C2,當(dāng)氣體達(dá)到平衡后,校準(zhǔn)室中的壓力p2 為

        在分子流條件下,C1/C2為常數(shù),只要以任何一種氣體準(zhǔn)確測(cè)定C1/C2,就可以利用式(1)計(jì)算校準(zhǔn)室中的壓力p2。由式(1)可知,不必分別測(cè)量小孔流導(dǎo)C1 和C2 的值,只要準(zhǔn)確測(cè)量p2 和p1 壓力值,即可確定流導(dǎo)比C1/C2的值。通過選擇限流小孔的大小,使C1/C2的值約為10-3。當(dāng)上游室中的壓力在10-1~10 Pa 范圍內(nèi)時(shí),校準(zhǔn)室中的壓力在10-4~10-2 Pa 范圍內(nèi)。