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(diào)節(jié)微調(diào)閥向校準室內(nèi)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(nèi)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(nèi),關閉超高真空隔斷閥13,打開超高真空隔斷閥11,調(diào)節(jié)微調(diào)閥向校準室內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(diào)節(jié)微調(diào)閥,使上游室中的壓力處于10-1~10 Pa 范圍內(nèi),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(nèi)時,校準室中的壓力在10-4~10-2 Pa 范圍內(nèi)。