定容法正压漏孔校准装置

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)清华大学 作者:卢耀文

  研制出定容法正压漏孔校准装置。采用满量程分别为133 Pa( 差压式) 、1. 33 × 105 Pa( 绝压式) 的两台高精度电容薄膜真空计测量压力变化,通过全金属密封结构减小定容室漏放气对测量结果的影响; 采用高精度半导体双级恒温系统获得了296 ± 0. 02 K 的恒温效果,减小温度对漏孔漏率的影响; 通过三个不同的标准体积作为定容室,拓宽装置的校准范围。研究结果证实,研制的校准装置仅采用定容法实现了3 × 10 -1 ~ 4 × 10 -8 Pa·m3 /s 的校准范围,合成标准不确定度为1. 2% ~ 3.2%。

  正压漏孔是向大气压环境下提供稳定气体流量的装置,常用于标定吸枪模式下工作的检漏仪及其它正压条件下的泄漏漏率,在航空航天、空调、电力、微电子、半导体等行业得到广泛应用。为了保证正压漏孔提供漏率数据的正确性,必须进行定期校准。

  正压漏孔的校准方法通常有定容法、恒压法、定量气体动态比较法、光谱仪法等。定容法正压漏孔校准装置的特点是结构简单、成本低,其校准范围受温度波动、定容室体积大小及参考标准等因素影响,一般为10 -1 ~ 5 × 10 -6 Pa·m3 /s; 恒压法正压漏孔校准装置相对复杂、成本高,校准范围一般为10 -5 ~ 10 -7 Pa·m3 /s; 定量气体比较法采用质谱计作为比较器,通过配置标准气体实现校准,其范围一般为10 -6 ~ 10 -8 Pa·m3 /s 量级; 光谱仪法校准装置采用红外检测技术测量累积室中泄漏气体浓度变化得到泄漏漏率,主要用于校准制冷剂气体的泄漏漏率,装置的研制和运行成本比较高,校准范围一般为1 ~ 50 g /y。

  目前,大多数应用领域所用正压漏孔漏率范围为10 -2 ~ 10 -7 Pa·m3 /s,中国只有兰州物理研究所( LIP) 采用定容法和动态比较法实现了以上校准范围。本文在参考国内正压漏孔校准技术的基础上,采用满量程分别为133 Pa( 差压式) 、1. 33 × 105 Pa( 绝压式) 的两台高精度电容薄膜真空计测量定容室中气体压力变化,采用全金属密封结构减小定容室的漏放气,通过高精度半导体双级恒温系统减小温度对漏孔漏率的影响,通过三个不同标准体积作为定容室拓宽校准范围,仅用定容法实现3 × 10 -1~ 4 × 10 -8 Pa·m3 /s 的校准范围,满足大多数应用领域对正压漏孔的校准需求。

  研制的正压漏孔校准装置,采用满量程分别为133 Pa( 差压式) 、1. 33 × 105 Pa( 绝压式) 的两台高精度电容薄膜真空计测量定容室中气体压力变化,用全金属密封结构减小定容室的漏放气,设计的高精度半导体双级恒温系统将温度恒定在296 ± 0. 02K,从而减小了温度对漏孔漏率的影响,通过三个不同标准体积作为定容室拓展装置的校准范围。研究结果表明,仅采用定容法实现了3 × 10 -1 ~ 4 × 10 -8 Pa·m3 /s的校准范围,合成标准不确定度为1. 2%~ 3. 2%,装置具有成本低、范围宽、效率高等优点,能满足大多数正压漏孔校准的需求。

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