專(zhuān)利名稱(chēng)：一種極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置及方法，特別涉及一種采用動(dòng)態(tài)流量法實(shí)現(xiàn)對(duì)極高真空規(guī)精確校準(zhǔn)的裝置及方法，屬于測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，大多采用高精度氣體微流量計(jì)測(cè)量和提供已知?dú)怏w流量。高精度氣體微流量計(jì)多選用恒壓式氣體微流量計(jì)和固定流導(dǎo)法氣體微流量計(jì)，其測(cè)量范圍為(1X10_9 lX10_4)Pa*m3/s。在采用動(dòng)態(tài)流量法校準(zhǔn)時(shí)，由于受氣體微流量計(jì)管道內(nèi)壁放氣效應(yīng)的影響，流量的測(cè)量下限僅為lX10_9Pa*m3/s，相應(yīng)對(duì)真空規(guī)的校準(zhǔn)下限僅為10_8Pa量級(jí)，因此用已有氣體微流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)極高真空規(guī)的校準(zhǔn)。
文獻(xiàn)“李得天，李正海，郭美如，等.超高/極高真空校準(zhǔn)裝置的研制.真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)26 (2),2007. ”介紹了目前校準(zhǔn)極高真空規(guī)采用的一種新方法一分流法。分流法是將恒壓式氣體微流量計(jì)或固定流導(dǎo)法氣體微流量計(jì)提供的已知流量氣體注入到分流室，再通過(guò)分流室上兩個(gè)流導(dǎo)相差很大的小孔將氣體流量分流到極高真空校準(zhǔn)室和超高真空校準(zhǔn)室，這樣很少部分流量流入極高真空校準(zhǔn)室，絕大部分流量流入超高真空校準(zhǔn)室，從而延伸了校準(zhǔn)下限，分流法是對(duì)動(dòng)態(tài)流量法的發(fā)展。分流法和動(dòng)態(tài)流量法相比，不足之處是需要測(cè)量分流室上兩個(gè)小孔的流導(dǎo)比，測(cè)量環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，因此在測(cè)量流量時(shí)會(huì)引起附加不確定度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置及方法，采用所述裝置及方法測(cè)量不確定度小，能夠?qū)崿F(xiàn)在小于KT9Pa壓力區(qū)間對(duì)極高真空規(guī)的精確校準(zhǔn)，拓寬了流量測(cè)
量范圍。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置，所述裝置包括極高真空規(guī)、極高真空校準(zhǔn)室、第一閥門(mén)、被校真空規(guī)、小孔、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、高精度真空規(guī)、極高真空抽氣室、極高真空抽氣機(jī)組、限流孔、穩(wěn)壓室、非蒸散型吸氣劑泵、氣源、微調(diào)閥、流量計(jì)抽氣機(jī)組和第四閥門(mén)，外圍設(shè)備包括加熱裝置；其中，極高真空抽氣機(jī)組與極高真空抽氣室相連，極高真空抽氣室與極高真空校準(zhǔn)室連在一起，極高真空抽氣室與極高真空校準(zhǔn)室中間有一個(gè)限流孔，極高真空規(guī)和被校真空規(guī)直接和極高真空校準(zhǔn)室相連，極高真空校準(zhǔn)室、第一閥門(mén)、小孔、高精度真空規(guī)依次相連；第二閥門(mén)并聯(lián)接在小孔的兩端；穩(wěn)壓室連接到小孔與高精度真空規(guī)之間的管路中，非蒸散型吸氣劑泵通過(guò)第三閥門(mén)連接到小孔與高精度真空規(guī)之間的管路中，流量計(jì)抽氣機(jī)組通過(guò)第四閥門(mén)連接到小孔與高精度真空規(guī)之間的管路中，氣源通過(guò)微調(diào)閥連接到小孔與第四閥門(mén)之間的管路中；所述極高真空規(guī)為分離規(guī)；高精度真空規(guī)為電容薄膜規(guī)或磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)；極高真空抽氣機(jī)組的主泵為磁懸浮渦輪分子泵，前級(jí)泵為干泵；流量計(jì)抽氣機(jī)組的主泵為分子泵，前級(jí)泵為機(jī)械泵；第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、第四閥門(mén)為全金屬超高真空閥；小孔的分子流流導(dǎo)為10_9m3/S數(shù)量級(jí)；微調(diào)閥為全金屬面密封微調(diào)閥；氣源流出的校準(zhǔn)氣體為惰性氣體。本發(fā)明所述的極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法步驟如下①打開(kāi)除第三閥門(mén)和微調(diào)閥以外的所有閥門(mén)，啟動(dòng)極高真空抽氣機(jī)組和流量計(jì)抽氣機(jī)組，對(duì)所述裝置抽真空至本底；②啟動(dòng)加熱裝置，對(duì)所述裝置整體進(jìn)行烘烤除氣，烘烤溫度以(20 40) V /h的均勻速率分別升高至各自最高點(diǎn)后，保持(60 80)h，然后再以勻速率逐漸降至室溫；其中，極高真空校準(zhǔn)室和極高真空抽氣室的溫度最高點(diǎn)為300°C，其余部分的溫度最高點(diǎn)為150。。； ③在步驟②最高溫度保持期間，打開(kāi)第三閥門(mén)，對(duì)非蒸散型吸氣劑泵進(jìn)行激活，激活(2 4) h后停止，并關(guān)閉第三閥門(mén)，當(dāng)溫度恢復(fù)至室溫后，再打開(kāi)第三閥門(mén)，繼續(xù)抽氣(24 48)h，直至穩(wěn)壓室內(nèi)達(dá)到10_6Pa數(shù)量級(jí)的極限真空；此時(shí)，被校真空規(guī)的本底壓力為Po ；④關(guān)閉第四閥門(mén)，打開(kāi)微調(diào)閥，給穩(wěn)壓室充入設(shè)定量的惰性氣體，此時(shí)，被校真空規(guī)的讀數(shù)為P。，高精度真空規(guī)的讀數(shù)為P ;⑤關(guān)閉第二閥門(mén)，將從小孔流出的氣體引入到極高真空校準(zhǔn)室中，并通過(guò)限流孔連續(xù)抽出氣體，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，即極高真空規(guī)的示數(shù)穩(wěn)定，在極高真空校準(zhǔn)室中建立可精
確計(jì)算的動(dòng)態(tài)平衡標(biāo)準(zhǔn)壓力Ps ;PS由式(I)計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述裝置包括極高真空規(guī)(I)、極高真空校準(zhǔn)室(2)、第一閥門(mén)(3)、被校真空規(guī)(4)、小孔(5)、第二閥門(mén)(6)、第三閥門(mén)(7)、高精度真空規(guī)(8)、極高真空抽氣室(9)、極高真空抽氣機(jī)組(10)、限流孔(11)、穩(wěn)壓室(12)、非蒸散型吸氣劑泵(13)、氣源(14)、微調(diào)閥(15)、流量計(jì)抽氣機(jī)組(16)和第四閥門(mén)(17)，外圍設(shè)備包括加熱裝置； 其中，極高真空抽氣機(jī)組(10)與極高真空抽氣室(9)相連，極高真空抽氣室(9)與極高真空校準(zhǔn)室(2 )連在一起，極高真空抽氣室(9 )與極高真空校準(zhǔn)室(2 )中間有一個(gè)限流孔(11)，極高真空規(guī)(I)和被校真空規(guī)(4)直接和極高真空校準(zhǔn)室(2)相連，極高真空校準(zhǔn)室(2)、第一閥門(mén)(3)、小孔(5)、高精度真空規(guī)(8)依次相連；第二閥門(mén)(6)并聯(lián)接在小孔(5)的兩端；穩(wěn)壓室(12)連接到小孔(5)與高精度真空規(guī)(8)之間的管路中，非蒸散型吸氣劑泵(13)通過(guò)第三閥門(mén)(7)連接到小孔(5)與高精度真空規(guī)(8)之間的管路中，流量計(jì)抽氣機(jī)組(16)通過(guò)第四閥門(mén)(17)連接到小孔(5)與高精度真空規(guī)(8)之間的管路中，氣源(14)通過(guò)微調(diào)閥(15)連接到小孔(5)與第四閥門(mén)(17)之間的管路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述極高真空規(guī)(I)為分離規(guī)；高精度真空規(guī)(8)為電容薄膜規(guī)或磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)；極高真空抽氣機(jī)組(10)的主泵為磁懸浮渦輪分子泵，前級(jí)泵為干泵；流量計(jì)抽氣機(jī)組(16)的主泵為分子泵，前級(jí)泵為機(jī)械泵；第一閥門(mén)(3)、第二閥門(mén)(6)、第三閥門(mén)(7)、第四閥門(mén)(17)為全金屬超高真空閥；小孔(5)的分子流流導(dǎo)為10_9m3/S數(shù)量級(jí)；微調(diào)閥(15)為全金屬面密封微調(diào)閥(15);氣源(14)流出的校準(zhǔn)氣體為惰性氣體。
3.一種采用如權(quán)利要求I所述的極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法，其特征在于所述方法步驟如下 ①打開(kāi)除第三閥門(mén)(7)和微調(diào)閥(15)以外的所有閥門(mén)，啟動(dòng)極高真空抽氣機(jī)組(10)和流量計(jì)抽氣機(jī)組(16)，對(duì)所述裝置抽真空至本底； ②啟動(dòng)加熱裝置，對(duì)所述裝置整體進(jìn)行烘烤除氣，烘烤溫度以(20 40)V /h的均勻速率分別升高至各自最高點(diǎn)后，保持(60 80) h，然后再以勻速率逐漸降至室溫；其中，極高真空校準(zhǔn)室(2)和極高真空抽氣室(9)的溫度最高點(diǎn)為300°C，其余部分的溫度最高點(diǎn)為150。。； ③在步驟②最高溫度保持期間，打開(kāi)第三閥門(mén)(7)，對(duì)非蒸散型吸氣劑泵(13)進(jìn)行激活，激活(2 4) h后停止，并關(guān)閉第三閥門(mén)(7)，當(dāng)溫度恢復(fù)至室溫后，再打開(kāi)第三閥門(mén)(7)，繼續(xù)抽氣(24 48) h，直至穩(wěn)壓室(12)內(nèi)達(dá)到10_6Pa數(shù)量級(jí)的極限真空；此時(shí)，被校真空規(guī)(4)的本底壓力為P0 ； ④關(guān)閉第四閥門(mén)(17)，打開(kāi)微調(diào)閥(15)，給穩(wěn)壓室(12)充入設(shè)定量的惰性氣體，此時(shí)，被校真空規(guī)(4)的讀數(shù)為P。，高精度真空規(guī)(8)的讀數(shù)為P ； ⑤關(guān)閉第二閥門(mén)(6)，將從小孔(5)流出的氣體引入到極高真空校準(zhǔn)室(2)中，并通過(guò)限流孔(11)連續(xù)抽出氣體，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，即極高真空規(guī)(I)的示數(shù)穩(wěn)定，在極高真空校準(zhǔn)室(2)中建立可精確計(jì)算的動(dòng)態(tài)平衡標(biāo)準(zhǔn)壓力ps ；ps由式(I)計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種極高真空規(guī)校準(zhǔn)裝置及方法，屬于測(cè)量領(lǐng)域。所述裝置包括極高真空規(guī)、極高真空校準(zhǔn)室、第一閥門(mén)、被校真空規(guī)、小孔、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、高精度真空規(guī)、極高真空抽氣室、極高真空抽氣機(jī)組、限流孔、穩(wěn)壓室、非蒸散型吸氣劑泵、氣源、微調(diào)閥、流量計(jì)抽氣機(jī)組和第四閥門(mén)，外圍設(shè)備包括加熱裝置。采用所述裝置及方法測(cè)量不確定度小，能夠?qū)崿F(xiàn)在小于10-9Pa壓力區(qū)間對(duì)極高真空規(guī)的精確校準(zhǔn)，拓寬了流量測(cè)量范圍。
文檔編號(hào)G01L27/00GK102944356SQ20121045027
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者李得天, 成永軍, 馮焱, 習(xí)振華, 趙瀾, 管保國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所