动态流导法真空校准真空规装置组成

       动态流导法是用于高真空和超高真空区间的一种绝对校准真空规的方法。

       动态流导法具有不怕吸附, 校准下限随着极高真空获得技术的提高能够延伸等优点, 已成为高真空和超高真空校准中普遍采用的方法。

       从20 世纪60 年代, 我们研制了动态流导法真空校准装置的玻璃系统, 1995 年研制了动态流量法真空校准装置的金属系统。随着真空科学技术发展, 对高真空和超高真空的校准提出了更高的要求, 通过不断的改进和完善, 积累经验, 研制了测量精度更高的动态流导法真空校准装置, 可用于高真空和超高真空规的精确校准。

校准装置的组成

      动态流导法真空校准装置如图1 所示, 由真空校准系统、恒压式气体微流量计和抽气系统三部分组成。

真空校准系统

        真空校准系统采用了双球形结构, 由上球室和下球室两部分组成, 在上球室与下球室之间有一个小孔板, 小孔位于上球室与下球室的内切球的割线上, 小孔的直径511mm , 小孔对氮气的流导约为10 L , 上球室用于真空规的校准, 称为真空校准室。上球室和下球室的直径均为5350 mm , 在上球室赤道位置上有7 个CF35 法兰和1 个CF63 的法兰,可用于连接被校真空规、四极质谱计、磁悬浮转子规等。在下球室的赤道位置上有4 个CF35 法兰, 用于连接磁悬浮转子规, 真空系统压力监测规等, 称为抽气室。

        气体流量从上球室的顶部引入, 通过一散流板使气体分子散射后进入上球室中, 通过小孔进入下球室被分子泵抽出, 在上球室和下球室中产生了动态平衡的压力。真空校准系统用316L 不锈钢材料加工, 连接法兰用316LN 不锈钢材料加工, 全部采用金属密封结构, 可承受250℃的高温烘烤。

       1, 53. 溅射离子泵　2, 8, 27. 电容薄膜规(CDG) 　3, 4, 5, 6, 10,11, 13, 14, 15, 16, 17, 25, 26, 28, 29, 30, 32, 33, 36, 37, 42, 46, 48,49. 阀门　7, 47. 磁悬浮转子规(SRG) 　9. 针阀　12. 压力表　18, 19, 20. 气瓶　21, 52, 55. 角阀　22, 54, 56. 分子泵　23, 57. 机械泵　24. 稳压室　31, 34. 小孔　35. 油处理器　38. 变容室　39. 油室　40. 活塞　41. 电机　43. 四极质谱计　44, 50. 冷规　45. 上球室　51. 下球室

图1　动态流导法真空校准装置原理图

恒压式气体微流量计

        恒压式气体微流量计可为动态流导法真空校准装置提供标准气体流量。在流量计的设计中, 解决了恒压控制、恒温等许多技术问题, 对影响不确定度的各种因素进行了仔细的分析, 研制成功了恒压式气体微流量计, 实现了流量测量过程的计算机控制、数据采集和数据处理, 提高了流量测量的自动化程度,同时对测量过程可能出现的各种不确定度进行修正, 减小了流量测量的不确定度。

抽气系统

        抽气系统由主抽分子泵, 辅抽分子泵, 溅射离子泵、干泵、阀门等组成。为了获得的较高的真空度, 采用双级分子泵串联抽气。主抽泵采用了美国VARIAN 公司生产的V550分子泵,对氮气的抽速为550L/s; 辅抽泵选用法国ALCTEL 公司生产的ATH30+ 分子泵, 对氮气的抽速为26 L/s; 在两台分子泵之间安装了瑞士VAT公司生产的CF35超高真空角阀; 前级泵选用了美国VARIAN 公司生产的PTS300干泵。为了长期维持真空系统中的真空度, 采用抽速为100 Lös 溅射离子泵长期抽气, 使真空系统维持在高真空状态。