多功能真空校准装置的校准原理方法

bomoaa

1、真空规校准
; \* D0 v9 T! v
. w+ V+ w7 `6 T3 A: a8 @　　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。
9 C5 j* v: W# D% L( R6 V& Z# v
$ x' q9 U$ o' `8 S. |9 c　　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
; w: B) T* G+ V& f9 C, I
, d% f' }* J" C( y　　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。
. O4 a# _# ^& R$ \+ Q
# m1 ~- J/ x$ z5 r　　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。
4 S6 L9 @! U3 M; ]1 e
% i+ m1 i6 X0 B! a0 i  

4 F- h" y9 c/ _1 G　　式中：QL—被较漏孔的漏率，Pa·m3/s；

/ S/ J7 o0 m3 H3 G, a+ S　　IL—被校漏孔微流量对应的离子流，A；
7 E! p/ }3 Y3 {/ W! g3 X
　　IS—标准漏孔微流量所对应的离子流，A；
6 ^8 _: T# X5 I& H
　　I0—系统本底离子流，A；
; h! _& i- a( G4 f) H$ S* r0 y
　　Q—标准漏孔的漏率，Pa·m3/s。