真空漏孔的校准方法的分类

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州物理研究所 作者:孟 扬

  在检漏工作中,定量地确定被检漏孔的漏率更具实际意义。定量地确定被检漏孔的漏率需要有三个基本条件:

  (1)漏率稳定、数值可靠的参考漏孔;

  (2)正确地用参考漏孔对检漏仪进行校准;

  (3)检漏仪的检漏条件与校准条件一致。

  按照参考漏孔使用时两端的压力状态,可以分为真空漏孔和正压漏孔两类。真空漏孔是在人口压力为一个大气压、出口压力小于1kPa条件下校准和使用的漏孔。正压漏孔是在人口压力大于一个大气压、出口压力为一个大气压条件下使用的漏孔。由于真空漏孔和正压漏孔的使用条件不同,故它们的校准方法也不完全相同。国际上对真空漏孔的校准已经研制了多种测量原理的校准装置,并在不同标准装置间进行了比对研究。对正压漏孔的校准,因为受到正压检漏定量性差和正压漏孔校准条件较难满足的局限,以前在国际上研究得不够;但是,随着吸枪式质谱计检漏法的应用和普及,对正压漏孔的校准问题已经开始引起重视了。本文主要介绍真空漏孔的校准方法,正压漏孔的校准方法见校准气体漏率的正压漏孔校准装置结构组成

  参考漏孔的漏率就是在规定条件下,在单位时间内通过漏孔流出的气体量。如果将参考漏孔的一端与密闭容器相通,通过测量容器内气体的压力、体积、温度的变化,则可以由下式得到参考漏孔的漏率

QL=d [pV/(RT)]/dt=(1/R)d(pV/T)/dt   (1)

  式中QL为参考漏孔的漏率,mol/s;p为气体的压力,Pa;V为气体的体积,m 3;R 为摩尔气体常数,J/(mol·K);T为绝对温度,K;t 为时间,s。

  由于温度变化不仅不易控制,而且还会带来其他效应,例如改变参考漏孔的漏率,所以参考漏孔的漏率都是在恒温条件下进行测量的,恒温是漏孔校准成功的基本条件。测量时,如果压力和体积都改变,则为变容变压法;如果压力保持不变,则为恒压变容法;如果体积保持不变,则为定容变压法。

  将从参考漏孔流出的气体产生的效应与参考标准相比,从而判定参考漏孔的漏率,则为比较法。如果是在动态系统中进行比较,则为动态比较法;根据采用参考标准,又可分为气体微流量计动态比较法和参考漏孔动态比较法等。如果是在静态容器中进行比较,则为静态比较法;根据采用的参考标准,又可分为定量气体静态比较法和参考漏孔静态比较法等。

  随着工业和科技领域对检漏定量性能越来越高的要求,研究真空漏孔的稳定性、校准、量值传递等计量学特性越来越受重视。在所述的校准真空漏孔的各方法中,恒压变容法最准确和绝对性最好;定容变压法适于校准漏率较大的真空漏孔;变容变压法的测量不确定度大,但效率高;比较法中以气体微流量计动态比较法最准确,且绝对性最好;其余的几种比较法较实用,但绝对性较差。

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