分流法是在静态流量法根本原理的根底上提出的。因为气体微流量表流量测量规模和校准室极限真空度所限,静态流量法的校准上限正常在10-6Pa～10-7Pa之间。为了将真空规的校准上限蔓延到XHV规模,提出了流量分流法根本思维,行将已知流量气体注入到分流室,再通尽量流室上两个流导相差很大的小孔将气体流量分流到XHV校准室和UHV校准室,那样很少全体流量流入XHV校准室,绝大全体流量流入UHV校准室,从而蔓延了校准上限,分流法是对静态流量法的停滞。

　　1999年,德国PTB的K.Jousten等构建了新一代UHV/XHV校准零碎,以取代晚期的分子束法UHV/XHV校准零碎。该零碎的原理图如图6所示。恒压式流量表产生的已知气体流量qpV注入到分流室V0中,分流室的体积为3.6×10-3m3,内名义积为0.15m2。在分子流条件下,小孔C01和C02对N2的流导别离为(5.242±0.007)×10-3m3·s-1和(0.04942±0.00006)×10-3m3·s-1。C01和C02别离作为UHV室V1(22.7×10-3m3,0.52m2)和XHV室V2(6.8×10-3m3,0.29m2)的出口。当两个高温泵作业时,大概有99%的气体流入UHV室V1,1%的气体流入XHV室V2。所以抽气孔C1和C2对N2的分子流导大小根本相反(C1=(103.95±0.05)×10-3m3·s-1,C2=(101.21±0.04)×10-3m3·s-1),因而在V2中产生的气体压力约是V1中产生压力的1/100。

图6　德国PTB研制的分流法UHV/XHV校准零碎构造图

　　那末只有其中一个高温泵作业,当达成失调时,从流量表流出的全副流量将会流入相应的真空室。高温泵的作业热度约为217K,在T0(296.15K)热度下对N2的抽速约为10m3·s-1。为了失掉10-11Pa/m3·s-11m·-2·的出气率,真空室由AISI316L不锈钢制作而成,并在950℃下真空低温炉烘烤除气2h。

　　当只有高温泵(UHV-cryopump)作业时,真空室V1中的压力经过下式划算,

　　式中,γ1为返流比因子,F为空间散布因子,经过MonteCarlo模仿划算失去,T1为真空室V1中的均匀热度,Tfm为流量表的热度。当2个高温泵都作业时,真空室V1、V2中的压力别离经过下式划算,

　　zui近多少年,德国PTB为了进一步减小该UHV/XHV校准零碎的测量不确定度,继续了一大批的性能钻研作业。重要囊括:(1)采纳Monte2Carlo模仿划算了校准室抽气口小孔的流导;(2)采纳Monte2Carlo法对校准室内气体分子在空间散布的不匀称性继续了模仿,并经过试验验证了模仿划算产生的偏差。

　　在我国,为理解决UHV/XHV规校准的急需,兰州物理钻研所(LIP)的李得天等于2006年研制出了UHV/XHV校准零碎。该校准零碎重要XHV零碎、UHV零碎、流量分流零碎组成,作业原理如图7所示。

图7　中国LIP研制的分流法UHV/XHV校准零碎作业原理图

　　XHV校准室采纳真空熔炼的非凡SUS316L不锈钢制作,内名义先继续电抛光解决,而后继续宽大的超高真空荡涤工艺解决,装置前再将XHV校准室放入真空低温炉烘烤除气,再不升高资料内H2的含量,使资料的出气率小于5×10-10Pam3·s-1m-2。为了既保障校准室有剩余的抽速,又保障校准室中压力的匀称性和防止束流效应,校准室与抽气室之间设计了限流小孔,小孔直径为0.033m,对氮气的分子流导约为0.1m3·s-1。XHV抽气机组由磁浮涡轮分子泵、分子泵、干泵、以及非蒸散型吸气剂泵组成。涡轮分子泵对各族气体的抽速无显然的取舍性,为了普及对H2、He等工业气压缩比气体的抽气威力,采纳了双涡轮分子泵串联构造。非蒸散型吸气剂泵的特点是对H2的抽速大,对惰性气体无抽速,因此利用非蒸散型吸气剂泵普及了零碎的真空度,另一上面运用惰性气体院正点,不改观校准室的无效抽速。

　　UHV校准室选用的资料、物理构造、限流孔、以及资料名义解决工艺等都与XHV校准室相反。UHV抽气零碎采纳双涡轮分子泵串联抽气机组,前级泵为电泵。另外,在分子泵与抽气室之间装置了超高真空插板阀。

　　流量分流零碎。流量分流零碎重要由流量表和分流室组成,流量表采纳生动流导法气体微流量表。分流室采纳SUS316L不锈钢制作,内名义解决工艺与XHV校准室相反。分流室经过小孔15和23别离与XHV和UHV零碎相连,小孔15是激光单孔,分子流流导为10-6m3·s-1量级,小孔23是80个匀称排列的激光多孔,分子流流导为10-4m3·s-1量级。

　　采纳分流法校正点,XHV校准室的压力P经过公式(13)划算,

　　式中,Q为流量表提供的已知气体流量,C9为XHV室限流小孔的流导,RC为小孔23与小孔15的流导比,Rp为返流比。

　　在该校准零碎上,采纳分流法校准压力规模为10-10Pa～10-6Pa,分解规范不确定度为1.5%～3.5%。该校准零碎的重要特点有:(1)采纳无油双涡轮分子泵串联抽气机组与非蒸散型吸气剂泵组共计划失掉了10-10Pa*真空,涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵都是室温抽气目的,无利于热力学失调态的构建和防止热辐射效应,使规范压力可以准确划算;(2)利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特点,以惰性气体院正点,非蒸散型吸气剂泵既维持了*真空本底,又不改观校准室的无效抽速,利用这一特点,并采纳扣除本底的步骤,无效蔓延了校准上限。

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