真空規原位校準裝置的不確定度分量的分析評估
真空規原位校準裝置的不確定度來源主要在以下幾個方面。
1、校準室設計引起的不確定度
校準室設計完全符合ISO 的有關真空標準的規定,克服了氣體分子的束流效應,而且校準室是一個完整的球形容器,最有利于建立起均勻的、各向同性的分子流場。根據蒙特卡洛模擬計算,對于球形容器,在高真空狀態下赤道附近分子密度的不均勻性小于0.13%。校準室的容積滿足被校規總體積的20 倍的要求,所以校準熱陰極電離規時吸放氣的影響可以忽略。
2、本底壓力造成的不確定度
校準室內本底壓力對被校規的影響,主要是容器內殘余氣體成分和容器壁的吸放氣造成的。選擇分子泵抽氣,經烘烤后殘余氣體成分主要為H2,實際校準時都采用N2 作為校準氣體,而且要求本底壓力低于最小被校壓力的2 個數量級,這樣本底壓力造成的不確定度分量小于2%。
3、校準室中壓力波動造成的不確定度
在校準范圍內,用參照標準規測量校準室中3 min 的壓力波動,通過實驗得到的結果最大為1%。
4、電離規之間的相互影響造成的不確定度
當同時校準幾支電離規時,一支規管的開關會對其他規管的讀數造成影響,而現場校準室容器較大,一般都是單支校準,這種影響造成的不確定度可以忽略。
5、 規管安裝位置造成的不確定度
安裝在校準室上和測試系統的被校規不能處于同一赤道平面上,所以被校準規和參照標準規之間存在一定的壓力梯度,通過實驗得到的結果為1%。
6、主標準器的不確定度
主標準器每年要在一等標準裝置上進行校準,所以它的不確定度應由一等標準的不確定度、加上隨機校準的不確定度分量合成,一般小于1.5%左右。
7、工作現場環境影響的不確定度
由于工作現場環境條件不易控制,很難將環境溫度恒溫在23 ℃附近,一般造成小于3.5%的影響。
根據以上分析評估,該裝置的合成不確定度小于5%,擴展不確定度小于10%(k=2),符合國家二等真空標準不確定度小于10%的要求,可以開展量值的校準工作。