1、根本原理及務(wù)求
靜態(tài)流量法是用來(lái)高真空和超高真空區(qū)間的一種相對(duì)的真空校準(zhǔn)真空規(guī)的步驟。
靜態(tài)流量法是陸續(xù)地把已知流量的氣體注入校準(zhǔn)室中，經(jīng)過(guò)已知流導(dǎo)的小孔抽氣，在校準(zhǔn)室內(nèi)構(gòu)建起可準(zhǔn)確劃算的靜態(tài)失調(diào)壓力的校準(zhǔn)步驟。
那末校準(zhǔn)室中在于等溫狀態(tài)，氣體分子各向異性，勻稱散布，采納前級(jí)流量法，則有
Q+Q0-PSg-(P-Pe)C=V△P/△t(1)
式中，Q為注入的氣體流量(Pa·L/s);Q0為校準(zhǔn)室內(nèi)名義的放氣速率(L/s);P為校準(zhǔn)室內(nèi)的壓力值(Pa);Sg為被校真空規(guī)的抽氣速率(L/s);Pe為抽氣室中的壓力值(Pa);C為校準(zhǔn)室入口小孔的流導(dǎo)值(L/s)。V為校準(zhǔn)室的體積(L);△P/△t為校準(zhǔn)室壓力隨工夫的變遷速率(Pa/s)。
為了簡(jiǎn)化式(1)，應(yīng)滿足如次的根本條件:1)校準(zhǔn)室內(nèi)的名義放氣速率Q0應(yīng)小于最低校準(zhǔn)壓力時(shí)注入氣體流量Q的1/100；2)抽氣室內(nèi)對(duì)小孔的無(wú)效抽氣速率Se應(yīng)大于小孔分子流流導(dǎo)C的50倍;3)被校真空規(guī)的總抽氣速率應(yīng)小于校準(zhǔn)室入口流導(dǎo)值的1/100;4)在校準(zhǔn)內(nèi)中中，校準(zhǔn)室內(nèi)每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的壓力穩(wěn)定小于1/100。
那末滿足該署條件,則式(1)簡(jiǎn)化為
P=Q/C(2)
經(jīng)過(guò)測(cè)量氣體流量Q,再由分子流實(shí)踐劃算出小孔的流導(dǎo)值C,在校準(zhǔn)室中就可失去劃算的壓力值P。流量Q由恒壓式氣體微流量表測(cè)量。經(jīng)過(guò)測(cè)量參考室壓力Pf,鞲鞴的靜止進(jìn)度△L/△t,由下式劃算流量
(3)
式中,Ap為鞲鞴的橫截面積;TQ為微流量表內(nèi)的氣體熱度;Tr為參考熱度。2、規(guī)范安裝
研制的靜態(tài)流量法超高真空規(guī)范安裝重要由規(guī)范零碎、恒壓式氣體微流量表和抽氣零碎三全體組成,如圖1所示。
2.1、校準(zhǔn)零碎
通過(guò)調(diào)研,對(duì)海內(nèi)外同類規(guī)范繼續(xù)了綜合和鉆研的根底上,提出了物理模子。使用電腦采納蒙特卡羅法和視角系數(shù)法繼續(xù)了模仿劃算和綜合。設(shè)計(jì)了四球構(gòu)造的校準(zhǔn)零碎,它由出口球室、校準(zhǔn)室、裸規(guī)校準(zhǔn)球室和抽氣室組成。
2.1.1、校準(zhǔn)室
校準(zhǔn)室采納了球狀構(gòu)造,直徑為500mm。在校準(zhǔn)室的赤道地位上,有10個(gè)法蘭孔,用來(lái)被校真空規(guī)的裝置。球狀構(gòu)造是最現(xiàn)實(shí)的構(gòu)造內(nèi)容,適宜于相對(duì)真空測(cè)量。存在如次的特點(diǎn):
1)所以氣體分在整個(gè)球內(nèi)是勻稱散布的,單位工夫在單位面積上入射分子數(shù)(分子數(shù)/s·cm2)是相反的。
2)那末從球狀構(gòu)造上某處的出口孔注入按余弦散布的氣旋,并經(jīng)過(guò)入口孔繼續(xù)抽氣,因?yàn)榍蛑写嬖诙ㄏ蚬潭ǘ兞烁飨虍愋苑肿恿鞯纳⒉肌Ｈ欢谇驙顦?gòu)造中,這種畸變是輕易估算的。那末小孔的面積小于球面面積的1/1000,球中定向固定的莫須有能夠疏忽不計(jì)。
3)球狀構(gòu)造上小面積的孔與有限大立體上的孔的性質(zhì)極為相近,根本符正當(dāng)想小孔的條件。那末球面對(duì)入射分子按余弦定理散射,小孔的面積遠(yuǎn)小于球面面積(1/1000)和小孔薄厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小孔的直徑,那么小孔流導(dǎo)值就能準(zhǔn)確劃算。
校準(zhǔn)室的總體積為0.53m3,大于被校規(guī)及聯(lián)接彈道的總體積的60倍。
2.1.2、抽氣室
抽氣室采納直徑為500mm,高低為800mm的圓筒容器,為丁字形構(gòu)造。抽氣室體積為0.785m3,大于校準(zhǔn)室的體積。
2.1.3、出口球室
氣體注入的出口球室坐落校準(zhǔn)室頂部,出口孔在校準(zhǔn)室赤道的極點(diǎn)上,并對(duì)著校準(zhǔn)室內(nèi)壁。當(dāng)氣體流量注入到出口球室時(shí),到少與球壁相碰一次再進(jìn)入校準(zhǔn)室中,減小了分子束流效應(yīng)。而后通過(guò)校準(zhǔn)室與抽氣室之間的小孔由高溫泵抽走,在校準(zhǔn)室中將產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)失調(diào)壓力。
2.1.4、裸規(guī)校準(zhǔn)球室
裸規(guī)校準(zhǔn)球室理論上是一個(gè)壓力失調(diào)轉(zhuǎn)換器。為了預(yù)防入射的氣體分子間接打到規(guī)管的水解區(qū),設(shè)計(jì)了屏蔽檔板,至多通過(guò)一次碰撞后能力進(jìn)入裸規(guī)校準(zhǔn)球室。
2.1.5、小孔
小孔是圓形的,直徑為3.2939cm。小孔橫截面積為8.521cm2,不確定度小于0.1%。校準(zhǔn)室采納球狀,球的內(nèi)名義積為7854cm2。小孔橫截面積與球內(nèi)名義積的比值為1.08×10-3,瀕臨于1/1000,根本上滿足規(guī)范規(guī)程的務(wù)求。小孔邊緣薄厚為0.252mm,小孔邊緣薄厚和孔徑之比值為1/131小于的1/50,滿足規(guī)范務(wù)求。小孔裝置在校準(zhǔn)室與抽氣室之間的地位上,并與校準(zhǔn)室內(nèi)切球面相割,小孔流導(dǎo)C為99.186L/s(N2)。2.2、恒壓式氣體微流量表
恒壓式氣體微流量表用來(lái)產(chǎn)生已知?dú)怏w流量,經(jīng)過(guò)出口球室注入到校準(zhǔn)室中,為靜態(tài)流量法提供規(guī)范流量。恒壓式氣體微流量表的測(cè)量規(guī)模為2×10-3～10-8Pa·m3/s,不確定度小于2%。2.3、抽氣零碎
抽氣零碎由主抽氣零碎、前級(jí)抽氣機(jī)組、彈道和閥門(mén)組成。主抽氣零碎由高溫泵、鈦升華泵、分子泵、濺射離子泵、插板閥等組成。前級(jí)抽氣機(jī)組由羅茨泵、擋油阱、電泵等組成。
主抽泵為500mm口徑的制冷機(jī)高溫泵，對(duì)氮?dú)?N2)的抽速為16m3/s,對(duì)小孔的無(wú)效抽速為6.6m3/s,遠(yuǎn)大于小孔流導(dǎo)值的50倍。使高溫泵的抽速穩(wěn)定對(duì)小孔流導(dǎo)的莫須有減小,保障了壓力的測(cè)量精度。在失掉極限真空的內(nèi)中中須要300℃低溫烘烤48h。在主泵上配置了插板閥,并用一臺(tái)抽速為1.5m3/s的分子泵作為烘烤時(shí)的抽風(fēng)泵。同聲選用一臺(tái)15m3/s的LN2冷凍升華泵和一臺(tái)0.4m3/s的濺射離子泵作為失掉極限真空輔助泵。前級(jí)泵是一臺(tái)抽速100m3/h的羅茨泵和一臺(tái)50m3/h的雙級(jí)旋片泵。
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