多功能真空校准装置的校准原理方法

1、真空规校准

　　利用静态稳压比对法校准低真空规管，原理是通过微调阀向校准室注入一定量的气体并使压力稳定，通过被校规测量的数值与标准规测量的数值进行比较，获得被校规的相关参数。该方法适用于测量范围在1×10^-1 Pa～133kPa 内的规管校准。因为校准压力较高，为避免校准气体对超高真空室的极限真空的影响，设计选用稳压室兼做低真空校准室。作为校准室，需要排除真空室自身放气的影响，因此低真空校准室工作本底真空度需优于1×10^-3 Pa。同时要求该校准室的极限真空优于1×10^-4 Pa 来保证真空室自身的低泄漏率，避免泄漏的因素对测量结果带来误差。校准的标准规选用inficonCDG045 系列电容薄膜规，该系列薄膜规具有45℃温包，温度恒定，减少周边环境温度变化对规测量结果的影响，且该型薄膜规具有对气体选择性小、精度高、重复性好等特点。通过配备三只标称量程分别是1000Torr、10Torr 和0.1Torr (1Torr=133Pa) 等于的电容薄膜规可以很好的覆盖1×10^-1 Pa～133kPa 的校准量程范围，测量精度也能达到校准要求。

　　利用动态比对法校准高真空规管，方法为利用稳压室建立气体的稳压源，通过高精度的微调阀将气体不断地注入校准室，同时保持分子泵机组对真空校准室的抽气，并通过微调阀调节气体的流量，使校准室真空度维持在校准的真空度范围内。为了保证校准室气流的稳定，校准室入口设计有散流板进行散流，双球室之间通过小孔板稳定气体气流。该方法适用于1×10^-1 Pa～1.0×10^-4 Pa 范围的规管校准。一般要求校准室的工作本底真空度优于1×10^-6 Pa。标准规采用布鲁克斯的GP370 真空规，同时通过四极质谱计获得的离子流的参数，换算出相应的分压力值。微调阀采用安捷伦的面密封阀。

2、漏孔校准

　　漏孔校准采用四极质谱比对法校准。比对法校准较小漏率真空漏孔时，为了得到与被校漏孔相同或相近的气体流量，一般采用固定流导法作为标准气体流量获得的手段，该方法具有结构简单、操作方便、测量不确定度小、校准精度高等优点。

　　原理为利用已知流量的标准漏孔，通过稳压室压力的调节，向双球校准室注入稳定流量的气体，并利用分子泵机组对真空校准室持续抽气，并通过微调阀调节气体的流量，使校准室压力维持在合适的校准压力范围内，为校准室建立起漏孔气体的动态平衡。首先利用四极质谱计获得标准漏孔的离子流参数，再切换到被较漏孔，获得被较漏孔状态下的四极质谱计离子流。通过公式(1)计算得出被较漏孔漏率数值。

　　式中：QL—被较漏孔的漏率，Pa·m³/s；

　　IL—被校漏孔微流量对应的离子流，A；

　　IS—标准漏孔微流量所对应的离子流，A；

　　I0—系统本底离子流，A；

　　Q—标准漏孔的漏率，Pa·m³/s。