分流法超高/極高真空校準裝置的組成

2008-12-06 李得天蘭州物理研究所真空低溫技術與物理國家重點實驗室

超高/極高真空測量在宇宙空間模擬、真空表面分析儀器、核聚變、高能加速器、真空微電子技術和空間航天器等方面具有廣泛的應用價值。超高/極高真空規是超高/極高真空測量的主要工具,要得到準確的測量結果,就必須對這些真空規進行精確校準, 以保證超高/極高真空條件下應用的可靠性。

為了解決我國超高/極高真空規校準的急需,研制了分流法超高/極高真空校準裝置,并對其性能進行了研究。

校準裝置的組成

校準裝置主要由極高真空(XHV)系統、超高真空(UHV)系統、流量分流系統三部分組成,工作原理如圖1 所示。

圖：分流法超高/ 極高真空校準裝置工作原理圖

XHV系統

XHV 校準室采用φ0.25 m×0.25 m 的柱形容器, 為了降低出氣量, XHV 校準室采用真空熔煉的特殊SUS316L不銹鋼制作, 并進行了真空高溫除氣處理, 以便降低材料內H2 的含量。為了既保證校準室有足夠的抽速, 又保證校準室中壓力的均勻性和避免束流效應, 校準室抽氣限流孔直徑為0.033 m 的小孔, 該小孔對于氮氣的分子流導約為0.1 m3/s。XHV 校準室中的極限壓力由IE514 型分離規測量, 該規測量下限為2×10- 10 Pa。XHV 校準室上接有一臺QMS200四極質譜計, 用于殘余氣體分析和極小漏孔檢漏。

XHV 抽氣機組由MAG2200磁懸浮渦輪分子泵、TW70H分子泵、Ecodry旋渦干泵、以及CapaciTorr- B1300-2非蒸散型吸氣劑( NEG) 泵組成。渦輪分子泵對各種氣體的抽速無明顯的選擇性,為了提高對H2、He等低壓縮比氣體的抽氣能力, 采用了雙渦輪分子泵串聯結構。NEG 泵的特點是對H2的抽速大,對惰性氣體無抽速。對于XHV 系統, 殘余氣體主要為H2,而H2又是渦輪分子泵難以抽除的氣體, 因而利用NEG 泵提高了系統的真空度; 另一方面使用惰性氣體。

UHV系統

UHV校準室選用的材料、物理結構、限流孔、以及材料處理工藝等都與XHV校準室相同。UHV校準室中的極限壓力由IKR270型超高真空冷規測量,該規測量下限為5×10- 9Pa。UHV 抽氣系統采用雙渦輪分子泵串聯抽氣機組,主分子泵的抽速為500 L/s,輔助泵抽速為110L/s,前級泵為GLB200型直聯式機械泵。另外,在分子泵與抽氣室之間安裝SHV-CBF-160M型超高真空插板閥。