介紹了固定流導法極小氣體流量測量技術, 利用流導值為10^{- 9} m³/ s 量級的精密小孔, 通過在10^{- 1}~ 10 Pa 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)進氣壓力, 實現(xiàn)了10^{- 8}~ 10^{- 10} Pa.m³/ s 的流量測量, 合成標準不確定度為0.94%。利用流導比值為187.9 的兩個激光小孔, 將固定流導法產(chǎn)生了流量分流為總流量的0.53%, 實現(xiàn)了10^{- 10}~ 10^{- 12} Pa.m³/ s 范圍內(nèi)流量的測量, 合成標準不確定度為1.2%。利用極小氣體流量測量技術校準了小于10^{- 8} Pa.m3 / s 量級的真空漏孔, 而且避免了四極質(zhì)譜計的非線性引入的測量不確定度。與現(xiàn)有氣體流量測量技術相比, 提出的極小氣體流量測量技術將測量下限延伸了4 個數(shù)量級。

　　氣體流量測量技術廣泛應用于航天型號任務及國民生產(chǎn)各個領域, 是真空技術專業(yè)的重要研究方向, 世界各國都致力于氣體流量的測量技術及流量計的研究工作, 以期不斷擴展測量范圍, 減小測量不確定度, 以滿足實際應用的需求。

　　一般情況下, 將10^{- 3} ~ 10^{- 8} Pa.m³/ s 范圍的氣體流量定義為氣體微流量, 小于10^{- 8} Pa.m³/ s 的流量稱之為極小氣體流量。目前, 國內(nèi)外在氣體微流量測量技術研究中均取得了重要進展, 以德國聯(lián)邦物理技術研究院( PTB) 、美國國家標準技術研究院(NIST) 、意大利國家計量研究所( IMGC) 、日本電子技術綜合研究所( ETL) 和中國蘭州物理研究所(LIP) 、中國計量科學院( NIM) 為代表的各研究機構(gòu), 均研制成功了基于不同方法的氣體微流量計, 主要以恒壓法和定容法為主。恒壓法最佳測量范圍為10^{- 4}~ 10^{- 8} Pa.m³/ s, 測量標準不確定度在1%左右。定容法最佳測量范圍為10^{- 3}~ 10^{- 6} Pa.m³/ s,測量標準不確定度在2%左右。

　　隨著需求的牽引和技術的發(fā)展, 傳統(tǒng)的氣體微流量測量技術已經(jīng)不能滿足實際需求, 對于小于10^{- 8} Pa.m³/ s 的真空標準漏孔的校準, 現(xiàn)有流量計已經(jīng)無法直接測量。目前通常采用的方法是, 采用四極質(zhì)譜計將被校真空漏孔和標準氣體流量在真空系統(tǒng)中產(chǎn)生的分壓力( 離子流信號) 在不同量級進行比較并計算漏率, 由于四極質(zhì)譜計具有較大的測量非線性, 使得校準結(jié)果的測量不確定度大。本文提出了固定流導法和分流法的極小流量測量技術,可直接測量最小為10^{- 12} Pa.m³/ s 量級的氣體流量,可將標準氣體流量產(chǎn)生的離子流信號與被校漏孔產(chǎn)生的離子流信號調(diào)節(jié)的相同或非常接近, 避免了四極質(zhì)譜計非線性問題, 提高了真空漏孔的校準水平。

1、測量方法

　　極小氣體流量測量包括固定流導法和分流法兩種方法, 分別進行討論。

3、結(jié)論

　　本文提出了固定流導法極小氣體流量測量的新方法, 該方法的測量范圍為8.35 x10^{- 8}~ 2.16 x10^{- 10} Pa.m³/ s, 合成標準不確定度為0.94% ( k= 1) ,具有測量下限低、測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、測量過程易于實現(xiàn)等特點, 尤其適合應用于真空計量標準。提出了將固定流導法提供的流量進行進一步分流的思想, 即氣體流量分流法。該方法的測量范圍達到了3.38 x10^{- 10} ~ 4.32 x10^{- 12} Pa.m ³/ s, 合成準不確定度為1.2% ( k= 1) 。應用兩種方法校準了10^{- 10} Pa.m³/ s 量級的真空漏孔, 校準過程中可將標準氣體流量與被校漏孔兩者產(chǎn)生的離子流信號調(diào)節(jié)到相同或非常接近, 避免了由四極質(zhì)譜計非線性入的測量不確定度, 且兩種方法具有很好一致性。本文提出的極小氣體流量測量技術的測量下限比現(xiàn)有技術延伸了4 個數(shù)量級, 推動了中國氣體流量測量技術的發(fā)展。