非蒸散型吸气剂泵在真空计量中的应用研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州物理研究所真空低温技术与物理重点实验室 作者:李得天

  本文简要阐述了非蒸散型吸气剂(NEG)泵的吸气机理, 着重介绍了NEG泵在超高/ 极高真空标准、静态膨胀法真空标准等真空计量标准中的最新应用结果。结果表明: 利用NEG 泵在室温下获得了10-10Pa 的XHV; 利用NEG 泵将超高/ 极高真空标准校准下限延伸到了10-10Pa 量级; 利用NEG泵将静态膨胀法真空标准的校准下限延伸到了10-7Pa量级。最后还对用NEG泵延伸固定流导法微流量标准测量下限的可行性进行了分析。

  非蒸散型吸气剂( Non Evaporable Getter, NEG )泵是一种全新概念的高真空泵, 它完全摆脱了泵的传统机械构型, 而以合金充当吸气剂与活性气体结合, 从而获得和维持系统的真空度。它具有对活性气体抽速大、清洁无油、无活动部件、无振动、室温抽气等一系列优点, 近年来已在光源、高能粒子加速器、电子器件、空间科学等领域得到广泛应用。

  兰州物理研究所在国际上首次将NEG 泵应用到真空计量标准之中, 大大提高了标准装置的整体性能,取得了很好的结果。本文着重对NEG 泵在真空计量中的最新应用结果进行介绍。

1、NEG泵在真空计量中的最新应用结果

1.1、NEG泵在UHV/XHV标准中的应用

  UHV/XHV标准装置的工作原理如图1 所示, 主要由极高真空(XHV)系统、超高真空(UHV)系统、流量分流系统三大部分组成。

  该UHV/XHV真空标准装置由于采用了NEG 泵,和国内外同类装置相比, 具有如下独有的特点:采用无油双涡轮分子泵串联抽气机组与NEG 泵组合方案获得XHV, 涡轮分子泵与NEG 泵都是室温抽气手段, 有利于热力学平衡态的建立和避免热辐射效应, 使标准压力能够精确计算; 利用NEG泵对惰性气体无抽速的特点,以惰性气体校准时, NEG 泵既维持了XHV本底, 又不改变XHV 校准室的有效抽速(即限流小孔的分子流导C9保持不变), 保证了动态流量法校准原理严格成立, 利用这一特点, 并采用扣除本底的方法, 可有效将校准下限延伸至10-10Pa。

分流法UHV/ XHV 标准装置工作原理图

图1 分流法UHV/ XHV 标准装置工作原理图

3、结束语

  NEG 泵在真空计量领域中的初步应用已取得了创新性成果。比如利用NEG 泵获得了10-10Pa的XHV, 利用NEG泵将真空校准下限延伸至10-10Pa量级, 利用NEG泵将静态膨胀法真空标准的校准下限延伸至10-7Pa 量级等, 这些研究成果在国际上尚属首次。通过分析, 利用NEG 泵有望将固定流导法气体微流量标准的测量下限延伸至10-13Pa.m3/s及以下量级。NEG泵在真空计量领域中的应用才刚刚开始,相信随着真空计量研究领域的不断扩展和NEG泵新产品的不断出现,NEG泵在真空计量领域中的应用会越来越广泛。

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