多功能真空校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)原理方法

2017-06-12 彭光東上海衛(wèi)星裝備研究所

1、真空規(guī)校準(zhǔn)

　　利用靜態(tài)穩(wěn)壓比對(duì)法校準(zhǔn)低真空規(guī)管，原理是通過(guò)微調(diào)閥向校準(zhǔn)室注入一定量的氣體并使壓力穩(wěn)定，通過(guò)被校規(guī)測(cè)量的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)測(cè)量的數(shù)值進(jìn)行比較，獲得被校規(guī)的相關(guān)參數(shù)。該方法適用于測(cè)量范圍在1×10^-1 Pa～133kPa 內(nèi)的規(guī)管校準(zhǔn)。因?yàn)樾?zhǔn)壓力較高，為避免校準(zhǔn)氣體對(duì)超高真空室的極限真空的影響，設(shè)計(jì)選用穩(wěn)壓室兼做低真空校準(zhǔn)室。作為校準(zhǔn)室，需要排除真空室自身放氣的影響，因此低真空校準(zhǔn)室工作本底真空度需優(yōu)于1×10^-3 Pa。同時(shí)要求該校準(zhǔn)室的極限真空優(yōu)于1×10^-4 Pa 來(lái)保證真空室自身的低泄漏率，避免泄漏的因素對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)選用inficonCDG045 系列電容薄膜規(guī)，該系列薄膜規(guī)具有45℃溫包，溫度恒定，減少周邊環(huán)境溫度變化對(duì)規(guī)測(cè)量結(jié)果的影響，且該型薄膜規(guī)具有對(duì)氣體選擇性小、精度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)。通過(guò)配備三只標(biāo)稱(chēng)量程分別是1000Torr、10Torr 和0.1Torr (1Torr=133Pa) 等于的電容薄膜規(guī)可以很好的覆蓋1×10^-1 Pa～133kPa 的校準(zhǔn)量程范圍，測(cè)量精度也能達(dá)到校準(zhǔn)要求。

　　利用動(dòng)態(tài)比對(duì)法校準(zhǔn)高真空規(guī)管，方法為利用穩(wěn)壓室建立氣體的穩(wěn)壓源，通過(guò)高精度的微調(diào)閥將氣體不斷地注入校準(zhǔn)室，同時(shí)保持分子泵機(jī)組對(duì)真空校準(zhǔn)室的抽氣，并通過(guò)微調(diào)閥調(diào)節(jié)氣體的流量，使校準(zhǔn)室真空度維持在校準(zhǔn)的真空度范圍內(nèi)。為了保證校準(zhǔn)室氣流的穩(wěn)定，校準(zhǔn)室入口設(shè)計(jì)有散流板進(jìn)行散流，雙球室之間通過(guò)小孔板穩(wěn)定氣體氣流。該方法適用于1×10^-1 Pa～1.0×10^-4 Pa 范圍的規(guī)管校準(zhǔn)。一般要求校準(zhǔn)室的工作本底真空度優(yōu)于1×10^-6 Pa。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)采用布魯克斯的GP370 真空規(guī)，同時(shí)通過(guò)四極質(zhì)譜計(jì)獲得的離子流的參數(shù)，換算出相應(yīng)的分壓力值。微調(diào)閥采用安捷倫的面密封閥。

2、漏孔校準(zhǔn)

　　漏孔校準(zhǔn)采用四極質(zhì)譜比對(duì)法校準(zhǔn)。比對(duì)法校準(zhǔn)較小漏率真空漏孔時(shí)，為了得到與被校漏孔相同或相近的氣體流量，一般采用固定流導(dǎo)法作為標(biāo)準(zhǔn)氣體流量獲得的手段，該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)量不確定度小、校準(zhǔn)精度高等優(yōu)點(diǎn)。

　　原理為利用已知流量的標(biāo)準(zhǔn)漏孔，通過(guò)穩(wěn)壓室壓力的調(diào)節(jié)，向雙球校準(zhǔn)室注入穩(wěn)定流量的氣體，并利用分子泵機(jī)組對(duì)真空校準(zhǔn)室持續(xù)抽氣，并通過(guò)微調(diào)閥調(diào)節(jié)氣體的流量，使校準(zhǔn)室壓力維持在合適的校準(zhǔn)壓力范圍內(nèi)，為校準(zhǔn)室建立起漏孔氣體的動(dòng)態(tài)平衡。首先利用四極質(zhì)譜計(jì)獲得標(biāo)準(zhǔn)漏孔的離子流參數(shù)，再切換到被較漏孔，獲得被較漏孔狀態(tài)下的四極質(zhì)譜計(jì)離子流。通過(guò)公式(1)計(jì)算得出被較漏孔漏率數(shù)值。

多功能真空校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)原理方法