真空規(guī)原位校準在不同氣壓下的校準方法

2009-04-07 李正海 蘭州物理研究所

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

1、 靜態(tài)直接比對法

       當校準室中的本底壓力滿足被校壓力的要求時,關閉超高真空插板閥,通過調節(jié)微調閥向校準室內充入所需的校準壓力,用電容規(guī)10(133kPa)作參考標準和被校真空計同時測量校準室內的壓力,直接進行比對校準。這種方法適用于102~105 Pa 壓力范圍各類真空計的校準。

2、動態(tài)直接比對法

        在10-1~102 Pa 的壓力范圍內,關閉超高真空隔斷閥13,打開超高真空隔斷閥11,調節(jié)微調閥向校準室內充入所需的校準壓力,用電容規(guī)14(133 Pa)作參考標準和被校真空計同時測量校準室內的壓力直接進行比對校準。

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)作為主標準器,需采用壓力衰減法才能滿足要求。因為在10-4~10-1Pa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 的流導比僅僅是幾何尺寸的函數(shù),而且與氣體的成分無關。只要計算出流導比就可準確計算出校準壓力。利用壓力衰減法省略了該范圍內的磁懸浮轉子規(guī)或副標準電離真空計。具體工作過程是關閉超高真空隔斷閥,打開超高真空隔斷閥13,調節(jié)微調閥,使上游室中的壓力處于10-1~10 Pa 范圍內,用電容規(guī)14(133Pa)測量上游室中的壓力,并經(jīng)過計算得到校準室中的壓力。

       若上游室中的壓力為p1,限流小孔12 的分子流導為C1,限流小孔8 的分子流導為C2,當氣體達到平衡后,校準室中的壓力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確測定C1/C2,就可以利用式(1)計算校準室中的壓力p2。由式(1)可知,不必分別測量小孔流導C1 和C2 的值,只要準確測量p2 和p1 壓力值,即可確定流導比C1/C2的值。通過選擇限流小孔的大小,使C1/C2的值約為10-3。當上游室中的壓力在10-1~10 Pa 范圍內時,校準室中的壓力在10-4~10-2 Pa 范圍內。