真空规原位置校准原理和装置

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

1、真空规原位置校准原理

         真空规原位置校准装置校准真空计时,通过微调阀注入所需校准气体,当校准容器中所需真空度稳定后,用主标准器和被校真空计同时测量校准容器或真空系统中的同一压力值,将测得压力值进行比较,给出被校真空计的校准曲线或修正因子。

2、真空规原位置校准装置

         真空规原位置校准装置主要由真空校准室、主标准器、抽气机组和测量控制系统等部分组成,如图1 所示。该装置可直接校准被校规,也可用备用波纹管将校准装置与真空系统相连接,为真空系统提供已知的标准压力,校准真空系统上工作的真空计。

真空原位置校准装置工作原理简图 

1. 机械泵;2. 电磁隔断阀;3. 放气阀;4. 中真空规;5. 分子泵;6. 超高真空插板阀;7. 旁通阀;8,12.限流小孔;9. 校准室;10. 电容规(133kPa);11,13. 超高真空隔断阀;14. 电容规(133 Pa);15. 上游室;16. 微调阀;17. 减压阀;18. 高压气瓶;19. 监测规;20. 被校或备用接口。

图1 真空原位置校准装置工作原理简图

2.1、真空校准室

        真空校准室采用球形容器,主要目的是在球形容器内建立起各向同性均匀的分子流场,以保证主标准器和被校真空计在接近于平衡态的真空条件下进行比对校准。

2.2、主标准器

         主标准器是真空规原位置校准的关键部分,它的性能直接影响到校准结果的准确性。主标准器的优缺点分析和比较如下:磁悬浮转子规在实验室内是理想的主标准器,但对现场环境条件要求比较高,尤其是对振动比较敏感,周围的环境直接影响校准结果,而且只能测量稳态和定点压力,不能连续测量瞬态压力。所以在现场不适合使用。热阴极电离真空计的优点是测量范围宽,可以连续测量,线性好,但在运输过程中热阴极灯丝容易振断,必须采取必要的保护措施,每次运输需要卸下规管随身携带,给工作带来不便。电容薄膜规的稳定性好、测量精度高本身具有恒温功能而对环境温度的变化不敏感,测量结果与气体成分无关,在运输过程中比较安全,非常适应作为主标准器和传递标准。

        综上所述,真空规原位置校准装置首选高精度电容薄膜规作为主标准器,也可根据现场的实际情况和环境条件配备副标准热阴极电离真空计作为传递标准,直接用于在线的真空校准,以满足较宽量程的真空校准需求。

2.3、抽气机组

        抽气机组选用涡轮分子泵和机械泵串联抽气,真空校准室中的极限压力为10-5Pa。涡轮分子泵的抽速为100L/s,机械泵抽速为1L/s。抽气机组具有操作方便、抽气速度快、能够获得清洁真空、对各种气体的抽速无明显的选择性等特点,完全满足在线高真空校准的需求。

2.4、测量控制系统

       通过测量控制系统实现真空规校准过程的自动控制。自动控制采用日本OMRON公司的可编程控制器,对各真空泵、阀门、真空计和各个校准过程直接进行控制,并与笔记本计算机用RS-232 C 串行口通讯,对校准数据进行采集、处理和管理,从而实现真空校准过程的自动控制。

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