分壓強質譜計校準裝置測量不確定度評估
分壓強質譜計校準裝置采用動態直接測量法和衰減壓強的分子流動態進樣法，測量混合氣體的分壓強，可以對質譜計的靈敏度、圖樣系數等參數進行樣準，以保證質譜計測量的準確性。
測量不確定度是校準裝置的一個重要技術指標，而測量不確定度必須通過大量實驗研究進行科學的評估。自分壓強質譜計校準裝置建成后，進行了長期的實驗研究，特別在關鍵的參考標準—磁懸浮轉子規性能方面，積累了大量實驗數據，包括磁懸浮轉子規的長期穩定性、切向動量傳遞系數隨氣體種類和溫度的變化等。并在此基礎上，充分考慮其他影響量的影響。本文按近年國際上的推薦，采用協調一致的在“測量不確定度表示導則”中表述的“不確定度”概念及其評定方法，對分壓強質譜計校準裝置的不確定度進行了嚴格評估。
1、裝置的組成和工作原理
分壓強質譜計校準裝置工作原理簡圖如圖1所示，主要由供氣系統、進樣系統、校準室和抽氣系統等幾部分組成。供氣系統、進樣系統共有相同的三路，圖中只畫出其中一路。
抽氣系統由機械泵(1)，分子泵(4,6)，濺射離子泵(7)等組成。校準室由上球室(14)，下球室(10),真空規(13,15)組成。進樣系統由角閥(16)，小孔(17)，針閥(20)，穩壓室(21)，磁縣浮轉子規(19)組成。供氣系統由機械泵(26)，氣瓶(27)，電磁閥(23,24)，減壓閥(25)組成。校準裝置的詳細結構和工作原理有文獻報道[1]，在此不再詳細介紹。
2、測量不確定度評定[2]
分壓強測量不確定度的主要來源有:(1)壓強測量不確定度;(2)磁懸浮轉子規長期穩定性不高;(3)磁懸浮轉子規傳遞系數隨氣體的變化;(4)磁懸浮轉子規傳遞系數隨溫度的變化;(5)溫度變化對磁懸浮轉子規指示壓強的影響。
2.1、壓強測量不確定度
(1) 動態直接測量法不確定度的評定
只通入一路氣體時形成的分壓強為Pt，測量不確定度為ut，這時壓強測量不確定度就是校準室上磁懸浮轉子規的測量不確定度。根據磁懸浮轉子規校準證書，擴展不確定度U=0.80%(k=2)，即u(p1) =0.40%。其自由度v1用B類評定標準不確定度的自由度近似公式計算，見公式(1)，下文中B類評定標準不確定度的自由度均由此式計算。
中：
--表示u(xi)值的不可靠度。
u(p1)來自校準證書，假設其100%可靠，則其自由度。v1=∞。
通入第二路氣體時此路氣體產生的分壓強為p2，測量不確定度為u(p2)，設兩路氣體產生的總壓強為p1+2，則p2=p1+2 -p1。根據不確定度評定方法，當被測量的函數形式為Y= A1X1+A2X2+..+ANXN時，被測量的標準不確定度ue(y)用公式(2)計算。
(2)
設u(p1)是校準室上磁懸浮轉子規測量一種氣體的不確定度，為0.40%。u(p2)是校準室上磁懸浮轉子規測量第二種氣體的不確定度，為了減小此測量不確定度，在調節第二路氣體的分壓強時，使p1+2≥2p1，為保守起見，以p1+2=2p2為例，則u(p2)=√4·u2(p1)+(-1) 2u2(p1)=0.89%。由于。u(p2)100%可靠，則自由度。v2=∞。
當通入第三路氣體時，情況與通入第二路氣體時類似，第三路氣體的分壓強為p3=p1+2+3-p1+2同上述標準不確定度分析方法，可得測量第三種氣體的不確定度u(p3)=0.89%。自由度 v3=∞。
(2) 衰減壓強的分子流動態進樣法不確定度的評定
用衰減壓強的分子流動態進樣法計算分壓強時，三路氣體在校準室形成的分壓強的測量不確定度的計算方法相同，以第一路為例，設R為第一路進樣系統的流導比，p1為第一路的上游室壓強，p2為第一路氣體在校準室中產生的分壓強，則p2由公式(3)計算:
p2=p1×R=p1×p'2/p'1 (3)
式中 : p'2-為測量流導比時校準室的壓強;
p'1-為測量流導比時上游室的壓強。
根據數學模型和不確定度的傳遞律，當數學模型為Y=f(x1,x2,..,xn)，且各輸人量獨立不相關時，被測量的標準不確定度uc(y)用公式(4)計算:
(4)
根據公式(4)可推出p2的相對標準不確定度uc1,r(p2)，用公式(5)計算:
u(p'2)/p'2是校準室上磁懸浮轉子規測量p'2的相對標準不確定度，為.40%。u(p1)/p2,u(p'1)/p'1是上游室磁懸浮轉子規測量p1,p'1的相對標準不確定度，均為0.40%，故uc1,r(p2)為0.69%。有效自由度v4用式(6)計算，由于各自由度分量均為∞，則v4=∞。
（6）
第2、3路進樣系統與第一路相同，其不確定度分析和結果也完全相同，即用衰減壓強的分子流動態進樣法測量第2、3路氣體成份分壓強的測量不確定度uc2,r(p2)和uc3,r(p2)均為0.69%，自由度v5、v6均為∞。
