分流法超高/极高真空校准装置的组成

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国家重点实验室 作者:李得天

      超高/极高真空测量在宇宙空间模拟、真空表面分析仪器、核聚变、高能加速器、真空微电子技术和空间航天器等方面具有广泛的应用价值。超高/极高真空规是超高/极高真空测量的主要工具,要得到准确的测量结果,就必须对这些真空规进行精确校准, 以保证超高/极高真空条件下应用的可靠性。

      为了解决我国超高/极高真空规校准的急需,研制了分流法超高/极高真空校准装置,并对其性能进行了研究。

校准装置的组成

      校准装置主要由极高真空(XHV)系统、超高真空(UHV)系统、流量分流系统三部分组成,工作原理如图1 所示。

真空校准装置

图:分流法超高/ 极高真空校准装置工作原理图

 

XHV系统

       XHV 校准室采用φ0.25 m×0.25 m 的柱形容器, 为了降低出气量, XHV 校准室采用真空熔炼的特殊SUS316L不锈钢制作, 并进行了真空高温除气处理, 以便降低材料内H2 的含量。为了既保证校准室有足够的抽速, 又保证校准室中压力的均匀性和避免束流效应, 校准室抽气限流孔直径为0.033 m 的小孔, 该小孔对于氮气的分子流导约为0.1 m3/s。XHV 校准室中的极限压力由IE514 型分离规测量, 该规测量下限为2×10- 10 Pa。XHV 校准室上接有一台QMS200四极质谱计, 用于残余气体分析和极小漏孔检漏

      XHV 抽气机组由MAG2200磁悬浮涡轮分子泵、TW70H分子泵、Ecodry旋涡干泵、以及CapaciTorr- B1300-2非蒸散型吸气剂( NEG) 泵组成。涡轮分子泵对各种气体的抽速无明显的选择性,为了提高对H2、He等低压缩比气体的抽气能力, 采用了双涡轮分子泵串联结构。NEG 泵的特点是对H2的抽速大,对惰性气体无抽速。对于XHV 系统, 残余气体主要为H2,而H2又是涡轮分子泵难以抽除的气体, 因而利用NEG 泵提高了系统的真空度; 另一方面使用惰性气体。

UHV系统

       UHV校准室选用的材料、物理结构、限流孔、以及材料处理工艺等都与XHV校准室相同。UHV校准室中的极限压力由IKR270型超高真空冷规测量,该规测量下限为5×10- 9Pa。UHV 抽气系统采用双涡轮分子泵串联抽气机组,主分子泵的抽速为500 L/s,辅助泵抽速为110L/s,前级泵为GLB200型直联式机械泵。另外,在分子泵与抽气室之间安装SHV-CBF-160M型超高真空插板阀

流量分流系统

       流量分流系统主要由流量计和分流室组成,为了提高微小气体流量测量的可靠性,流量计采用了固定流导法气体微流量计。分流室采用SUS316L不锈钢制作,材料处理工艺与XHV 校准室相同。分流室上安装了电容薄膜规和磁悬浮转子规,用于测量分流室中压力和小孔的流导。

      分流室通过小孔15和23分别与XHV和UHV系统相连,小孔15是激光单孔,分子流流导为10-6m3/s量级,小孔23是80个均匀排列的激光多孔,分子流流导为10-4m3/s量级。

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