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1、真空校准装置的分流法原理时间:2008-12-06 来源:兰州物理研究所真空低温技术与物理国家重点实验 室编辑:郭美如分流法是在动态流量法基本原理的基础上提出的。动态流量法基本原理是将气体微流量 计产生的已知气体流量注入到校准室中,并通过一已知流导的小孔不断抽气,从而在校准室中产 生可精确计算的动态平衡压力，并以该平衡压力作为标准压力校准真空规。由于气体微流量计流 量测量范围和校准室极限真空度所限，动态流量法的校准下限一般在10-610-7Pa之间。为了将 真空规的校准下限延伸到10-10 Pa的极高真空范围,提出了流量分流法基本思想,即将气体微流 量计提供的气体流量引入到一个分流室中，然后再
2、通过分流室上两个分子流流导相差1001000 倍的小孔将气体流量分流到XHV校准室和UHV校准室中，XHV校准室分流的气体流量占1% 0.1%,UHV校准室占99%99.9%,这样当UHV校准室中的校准下限为10-7时,XHV校准室中的校 准下限为10- 910- 10 Pa。先考虑不分流的情况，假设某一恒定气体流量全部注入到XHV校准室中，并通过一已 知流导小孔连续抽气，则会在校准室内建立起可精确计算的动态平衡压力。如果校准室中处于等 温状态, 气体分子各向同性, 均匀分布, 校准室内气体压力满足公式( 1) 。（Pn-Pl）Cdp,errr .ch 式中Q注入校准至的气体流量，Pam3/s
3、Q0校准室内表面的放气率，Pam3/spu 校准室内的气体压力, PaSg被校真空规的抽气速率,m3/spl抽气室中的气体压力，PaC9校准室和抽气室之间小孔9的流导,m3/sV校准室的容积,m3dpu/dt校准室中压力随时间的变化率,Pa/s当满足以下条件时,可以将公式(1)进行简化:(a)校准室内表面的放气率Q0小于最低校准压力时注入气体流量Q的1/100;(b)被校真空规的总抽气速率小于校准室抽气小孔流导值的1/100;( c) 在校准过程中, 校准室中的压力波动小于 1/100 。当校准室中气体压力达到动态平衡时，即dpu/dt等于0,公式(1)可简化为公式(2)Q天 Pu Pi) Q
4、(2)设R厂则公或2)可以改写成介式；3)Pnc/ 1-RP)真空技术网 http:/www .chvacuum .com式中 : Rp 返流比。从公式(3)可以看出，当小孔流导C9和返流比Rp确定之后，只能通过减小流量Q的值来 延伸压力校准下限，固定流导法气体微流量计就是为此目的而设计的，其流量测量下限为10-9 Pa m3/s。尽管如此，采用固定流导法气体微流量计，压力校准下限也只能到10-8Pa。为了进一步将压力校准下限延伸到10- 10 Pa，采用了前面所述的流量分流法思想，即将固 定流导法气体微流量计提供的气体流量引入到分流室，再通过分流室上的两个小孔15和23分 流到 XHV 校准
5、室和 UHV 校准室中。通过实际测定， 在研制的校准装置中， 大约99.5%的气体流 量被分流到UHV校准室中，只有大约0.5%的气体流量被分流到XHV校准室中，从而将XHV校准 室中的压力校准下限延伸到10-10 Pa。采用分流法后，XHV校准室中的气体压力由公式(4)计p =11 cj 1-RP)( 1-RC)(4)卜孔23与小孔叮的流导比.即L 12小孑L 23 |j流导.mVs凫空技术网小孑L 15 I I勺洋 L 导 加fB ： WWW .chvacuum .mm根据公式(4)，要得到标准压力，须确定小孔9的流导C9;返流比RP;小孔23与小孔15的流 导比RC流量Q由气体微流量计提供并测量。各参数的测量方法或确定方法已在真空技术网中做 了详细描述，这里不再赘述，仅将对Ar气的结果列于表1中。表 1 对 Ar 气各参数的值（ 或测量范围 ） 及不确定度QPa * mVsm7sRp值或芻量范围2S.4286 X W-0.0680187.7不确定度0.94%0.18%0.72%IlLLJ-/ WWW .l lYdLUUlll.LUI
