真空漏率校準(zhǔn)裝置的研制和應(yīng)用
真空漏率校準(zhǔn)裝置可以對（105 ~ 10-4）Pa 范圍內(nèi)的各種真空計和（10-7 ~ 10-9）Pa·m3/s 的真空漏孔進(jìn)行校準(zhǔn)。該裝置的特點是結(jié)構(gòu)簡單、量程寬、易操作和工作效率高。
真空計量學(xué)主要是隨著尖端科學(xué)和國防軍工的發(fā)展，從二十世紀(jì)五、六十年代開始逐步發(fā)展起來的一門新的獨立學(xué)科。在真空校準(zhǔn)裝置方面，經(jīng)歷了開創(chuàng)、成長到發(fā)展階段，當(dāng)前的一個趨勢就是真空標(biāo)準(zhǔn)的實用化、金屬化、簡便化。作為國防軍工二級真空計量站，我們現(xiàn)在每年校準(zhǔn)真空計400 余臺，真空漏孔幾十個。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是國防科技的發(fā)展，為了提高工作效率，解決越來越多真空計及真空漏孔的校準(zhǔn)任務(wù)，更準(zhǔn)確的為我院科研生產(chǎn)服務(wù)，制了一套新的真空漏率校準(zhǔn)裝置。
1、裝置原理
該裝置采用了動態(tài)比對法、靜態(tài)膨脹法和靜態(tài)比對法對（105 ~ 10-4）Pa 范圍內(nèi)的各種真空計，采用相對法對（10-7 ~ 10-9）Pa·m3/s 的真空漏孔進(jìn)行校準(zhǔn)，滿足了實際工作需要。裝置原理圖如圖1所示。
圖1 裝置原理圖
比對法校準(zhǔn)真空計：通過微調(diào)閥注入所需校準(zhǔn)氣體，當(dāng)校準(zhǔn)容器中所需真空度穩(wěn)定后，用主標(biāo)準(zhǔn)器和被校真空計同時測量校準(zhǔn)容器或真空系統(tǒng)中的同一真空度值，將測得真空度值直接進(jìn)行比較。
膨脹法校準(zhǔn)真空計：膨脹法是把低真空室當(dāng)作取樣室，把高真空室當(dāng)作膨脹室。它是將已知真空度的取樣氣體充入到小體積中，然后等溫膨脹到已知的大體積中，根據(jù)玻義耳定律算出標(biāo)準(zhǔn)真空度值，再與被校真空計進(jìn)行比較。
漏孔校準(zhǔn)：將被校真空漏孔直接與已知漏孔的參考漏孔進(jìn)行相對校準(zhǔn)，根據(jù)已知參考漏孔漏率計算出被校漏孔漏率。
2、裝置設(shè)計技術(shù)方案
裝置優(yōu)異的性能主要取決于合理的設(shè)計和選用精度高、性能可靠的主標(biāo)準(zhǔn)器。整套裝置由校準(zhǔn)室、主標(biāo)準(zhǔn)器、抽氣系統(tǒng)和電控系統(tǒng)四部分組成，采用全金屬超高真空結(jié)構(gòu)設(shè)計。為了加速校準(zhǔn)室容器表面的出氣，獲得良好的極限真空，在高真空校準(zhǔn)室上纏繞烘烤帶進(jìn)行烘烤出氣。
校準(zhǔn)室突破了通常只有一個校準(zhǔn)室的傳統(tǒng)，采用了一種新的設(shè)計方法，由高真空室和低真空室兩個不銹鋼球形結(jié)構(gòu)組成。每個球的內(nèi)徑350 mm，壁厚3 mm，球體內(nèi)外表面做電解拋光處理。雙球與單球結(jié)構(gòu)相比，其優(yōu)點是既可單獨進(jìn)行高真空計或低真空計的校準(zhǔn)，又可同時進(jìn)行高低真空計的校準(zhǔn)，提高了工作效率和減少因進(jìn)行低真空校準(zhǔn)對以后進(jìn)行高真空校準(zhǔn)的影響。此外，又利用雙球結(jié)構(gòu)，增加了靜態(tài)膨脹法的校準(zhǔn)，可自身對裝置上的高低標(biāo)準(zhǔn)真空計進(jìn)行校準(zhǔn)。
真空本身誤差就很大，為了使校準(zhǔn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，主標(biāo)準(zhǔn)器全部采用進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)。其中，低真空標(biāo)準(zhǔn)選用美國MKS 公司最精密級690A 型電容薄膜規(guī)，由量程133.3 kPa 和133.3 Pa 這兩個規(guī)組成裝置的低真空標(biāo)準(zhǔn)器。高真空標(biāo)準(zhǔn)選用美國GP 公司的370 型電離規(guī)。四極質(zhì)譜計選用德國INFICON 公司的Transpector 2 質(zhì)譜計。
真空抽氣系統(tǒng)由分子泵、機械泵、閘板閥和擋油阱組成。其中，分子泵選用北京中科科儀公司FF-160/620C 型分子泵。機械泵選用寧波愛科發(fā)公司GLD-N201 機械泵。閘板閥選用美國VAT公司的DN160CF 型閘板閥。
電控系統(tǒng)采用電腦采集和處理校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，電控系統(tǒng)內(nèi)安裝銘牌、系統(tǒng)控制面板、標(biāo)準(zhǔn)電容薄膜真空計、標(biāo)準(zhǔn)電離真空計、復(fù)合真空計、分子泵控制器和電器控制等電源。系統(tǒng)控制面板上有裝置系統(tǒng)圖，并顯示閥門開閉情況。設(shè)備工作情況有指示燈顯示。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.jnannai.com/)認(rèn)為合理的設(shè)計技術(shù)方案，高規(guī)格的配置，提高了我院的科研生產(chǎn)能力。
5、結(jié)論
該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、量程寬、易操作和工作效率高等特點。經(jīng)過性能測試， 可以對（105 ~ 10-4）Pa 范圍內(nèi)的各種真空計及（10-7 ~ 10-9）Pa·m3/s 的真空漏孔進(jìn)行校準(zhǔn)。如今已建標(biāo)完成，正式投入使用一年多，使用狀況良好，對我院的科研生產(chǎn)具有重要的保障作用。
