真空規(guī)原位校準(zhǔn)裝置的不確定度分量的分析評估
真空規(guī)原位校準(zhǔn)裝置的不確定度來源主要在以下幾個方面。
1、校準(zhǔn)室設(shè)計引起的不確定度
校準(zhǔn)室設(shè)計完全符合ISO 的有關(guān)真空標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,克服了氣體分子的束流效應(yīng),而且校準(zhǔn)室是一個完整的球形容器,最有利于建立起均勻的、各向同性的分子流場。根據(jù)蒙特卡洛模擬計算,對于球形容器,在高真空狀態(tài)下赤道附近分子密度的不均勻性小于0.13%。校準(zhǔn)室的容積滿足被校規(guī)總體積的20 倍的要求,所以校準(zhǔn)熱陰極電離規(guī)時吸放氣的影響可以忽略。
2、本底壓力造成的不確定度
校準(zhǔn)室內(nèi)本底壓力對被校規(guī)的影響,主要是容器內(nèi)殘余氣體成分和容器壁的吸放氣造成的。選擇分子泵抽氣,經(jīng)烘烤后殘余氣體成分主要為H2,實際校準(zhǔn)時都采用N2 作為校準(zhǔn)氣體,而且要求本底壓力低于最小被校壓力的2 個數(shù)量級,這樣本底壓力造成的不確定度分量小于2%。
3、校準(zhǔn)室中壓力波動造成的不確定度
在校準(zhǔn)范圍內(nèi),用參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)測量校準(zhǔn)室中3 min 的壓力波動,通過實驗得到的結(jié)果最大為1%。
4、電離規(guī)之間的相互影響造成的不確定度
當(dāng)同時校準(zhǔn)幾支電離規(guī)時,一支規(guī)管的開關(guān)會對其他規(guī)管的讀數(shù)造成影響,而現(xiàn)場校準(zhǔn)室容器較大,一般都是單支校準(zhǔn),這種影響造成的不確定度可以忽略。
5、 規(guī)管安裝位置造成的不確定度
安裝在校準(zhǔn)室上和測試系統(tǒng)的被校規(guī)不能處于同一赤道平面上,所以被校準(zhǔn)規(guī)和參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)之間存在一定的壓力梯度,通過實驗得到的結(jié)果為1%。
6、主標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度
主標(biāo)準(zhǔn)器每年要在一等標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行校準(zhǔn),所以它的不確定度應(yīng)由一等標(biāo)準(zhǔn)的不確定度、加上隨機校準(zhǔn)的不確定度分量合成,一般小于1.5%左右。
7、工作現(xiàn)場環(huán)境影響的不確定度
由于工作現(xiàn)場環(huán)境條件不易控制,很難將環(huán)境溫度恒溫在23 ℃附近,一般造成小于3.5%的影響。
根據(jù)以上分析評估,該裝置的合成不確定度小于5%,擴展不確定度小于10%(k=2),符合國家二等真空標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于10%的要求,可以開展量值的校準(zhǔn)工作。