自1910 年克努曾提出將靜態(tài)膨脹法作為真空標(biāo)準(zhǔn)原理,距今已近100 年的歷史。經(jīng)過對(duì)靜態(tài)膨脹法真空標(biāo)準(zhǔn)近一百年的探索和研究,該標(biāo)準(zhǔn)已成為世界各國(guó)普遍采用的真空標(biāo)準(zhǔn)之一 。

　　目前,國(guó)內(nèi)外靜態(tài)膨脹法真空標(biāo)準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)下限最低為10-5Pa ,影響校準(zhǔn)下限的主要因素是校準(zhǔn)室器壁的放氣效應(yīng)。為了降低器壁放氣效應(yīng)對(duì)校準(zhǔn)下限的影響,采取的主要手段是對(duì)校準(zhǔn)室內(nèi)表面進(jìn)行拋光處理和進(jìn)行高溫烘烤,但這并不能消除放氣效應(yīng)的影響,因此,在延伸靜態(tài)膨脹法真空標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)下限方面進(jìn)展緩慢。

　　本文提出使用非蒸散型吸氣劑泵(NEGP) 消除器壁放氣影響來(lái)延伸校準(zhǔn)下限的方法,為靜態(tài)膨脹法的研究提供了另一條思路。NEGP 具有兩個(gè)顯著特點(diǎn):一個(gè)是在室溫下,對(duì)活性氣體特別是H2 的抽速很大;另一個(gè)是對(duì)惰性氣體無(wú)抽速。利用NEGP的特點(diǎn),以惰性氣體作為校準(zhǔn)氣體時(shí),可以消除器壁放氣的影響,這是因?yàn)镹EGP 既維持了校準(zhǔn)室中的高真空本底,又不改變校準(zhǔn)室內(nèi)惰性氣體的氣體量,從而保證氣體靜態(tài)膨脹時(shí)波義耳定律嚴(yán)格成立,使標(biāo)準(zhǔn)壓力能夠準(zhǔn)確計(jì)算。

1、靜態(tài)膨脹法真空標(biāo)準(zhǔn)裝置的組成

　　靜態(tài)膨脹法真空標(biāo)準(zhǔn)主要由前級(jí)壓力測(cè)量系統(tǒng)、氣體壓力衰減系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)和烘烤系統(tǒng)四部分組成,原理如圖1 所示。

　　靜態(tài)膨脹法真空標(biāo)準(zhǔn)裝置的前級(jí)壓力采用DPG8 數(shù)字式活塞壓力計(jì)和DHFRS5 數(shù)字式微壓氣體活塞壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)量,DPG8 的滿量程為160kPa ,DHFRS5 的滿量程為11kPa 。

圖1 　靜態(tài)膨脹法真空標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖

1 ,26 —rotary pump ; 2 ,25 —turbo molecular pump ; 3 ,6 ,7 , 9 ,10 ,12 ,13 , 15 , 16 , 18 , 19 , 21 , 24 , 27 —isolation valve ; 4 —leftcalibration chamber ;5 ,22 —ionization gauge ;8 ,17 —0. 1 L sam-pling chamber ; 11 , 14 —1 L sampling chamber ; 20 —DPG8 ,DHFRS5 ;23 —right calibration chamber ;28 —NEGP

　　壓力衰減系統(tǒng)由取樣室和校準(zhǔn)室組成。取樣室由一級(jí)取樣室14、17 和二級(jí)取樣室8、11 組成,取樣室11、14 的容積約為1L ,取樣室8、17 的容積約為011L 。校準(zhǔn)室由左校準(zhǔn)室4 和右校準(zhǔn)室23 組成,容積均約為100L 。

　　標(biāo)準(zhǔn)裝置的左、右校準(zhǔn)室分別配置了一套抽氣系統(tǒng),抽氣系統(tǒng)由機(jī)械泵和渦輪分子泵組成;另外,在右校準(zhǔn)室上配制了一臺(tái)NEGP 來(lái)延伸校準(zhǔn)下限。為了有效去除取樣室、校準(zhǔn)室和管道內(nèi)壁上吸附的水汽和其它殘余氣體,為標(biāo)準(zhǔn)裝置還專門設(shè)計(jì)了烘烤夾克套及烘烤控制系統(tǒng)。