中国真空计量发展概述(2)

^{- 8} Pa 的宽量程电离规^{[28 ]} ;1979 年,陈千寿在B2A 规基础上研制出测量范围为10～10 ^{- 8} Pa的宽量程电离规^[29] ,这种规后来经过王逊等人的改进,1986 年,将测量上限进一步扩展到10³ Pa^[30] ,可代替热偶规、普通三极管型热阴极电离规和B2A 规的联合使用;1985 年,何焕玮等人还在普通三极管型热阴极电离规基础上,采用氧化物阴极,在收集极筒上打有100 个直径为3 mm 的孔,在压力较高时采用较小的发射电流,扩展了测量上下限,测量范围为5～5 ×10 ^{- 6} Pa ,与普通三极管型热阴极电离规相比,量程、线性、稳定性都较优[31] 。

　　1972 年,上海电动工具研究所完成了7个品种真空仪表的研制^[32] ,能覆盖3×10⁴～1 ×10 ^{- 11} Pa 的测量范围,包括热阴极电离规、冷阴极电离规、宽量程超高真空规、热偶规、皮喇尼规等,其中皮喇尼规的测量上限被扩展至3 ×10⁴ Pa 。

　　1973 年,李旺奎等人提出了一些热阴极极高真空电离规^[33] ,包括抑制规、弯注规和双弯注规。根据实验测定和估计,抑制规、弯注规和双弯注规的测量下限分别为10 ^{- 10} Pa 、10 ^{- 11} Pa 和10 ^{- 12} Pa 。20 世纪80 年代,兰州物理研究所对弯注规进行了改进,采用敷氧化钍钨阴极和金丝网状弯注极,将光电子流降至10 - 15A以下,并用该规实际测量了兰州物理研究所研制的用分子沉技术获得极高真空装置中的真空度,稳定地测量了4 ×10 ^{- 11} Pa 的极高真空度^[34] 。

　　1973 年,王瑞生等人试制了一种类似于Readhead 型的冷阴极磁控规[35] ,并在10 - 6～10 - 10 Pa 范围内进行了校准,发现该规在较宽压力范围内是非线性的,在10 - 6～5 ×10 - 8 Pa 范围内曲线斜率近似为1. 00 ,而在5 ×10 - 8～10 - 10 Pa 范围内曲线斜率近似为1. 65。

　　1974 年,吉林计量局研制出一种性能稳定的副标准热阴极电离规[36 ] ,该规管在10 ^{- 1}～10 ^{- 4} Pa 范围内被用作参考标准对其他真空规进行校准。

　　1976 年,陈建中试制出热磁控抑制规[37 ] ,它是由热磁控规的电离机构和抑制规的光电流抑制系统组合而成,主要是降低X 射线引起的光电流,当灯丝电流为10 ^-7A 时,光电流理论值约为5 ×10 ^{- 15} Pa 等效氮压力,是一种比较有前途的极高真空规。

　　1978 年,胡伟等人研制出静电力驱动振膜规[38 ] ,主要由外壳、驱动电极和测量电极(直径均为15 mm)以及振动金属薄膜(直径17 mm、厚3μm) 所组成,测量范围1. 3 ×10 ^{- 1}～2. 7 ×10⁴ Pa ,重复性优于5 % ,反应时间小于51 ms ,且耐腐蚀、耐振动、耐高温。1995 年,毛福明提出一种新的电磁力驱动振膜规^[39] ,测量范围为10 ^{- 3}～10⁵Pa ,与静电力驱动振膜规相比,测量范围宽。该振膜规的特征是振膜两侧分别固定一个带磁极的振动线圈和信号线圈,驱动线圈通以激励交变电流后,产生一个交变电磁力,推动振膜和信号线圈振动,信号线圈再切割磁力线,从而感应出一个与压力有关的电动势。这种规管工艺制作简单,价格低。

　　1981 年,陈方钧等人研制出双调制抗干扰快速电离规^{[40 ]} ,该规是在普通热阴极发射的平行平面电极系统电离规的基础上添加了2 个离子流调制极构成的。双调制规在强磁场下有较高的灵敏度和良好的线性,能排除来自外部的等离子体干扰和规管自身的X 光电流噪声。该仪器适合特殊环境中10 ^{- 2}～10 ^{- 7} Pa 范围的快速真空度测量,对H₂的响应时间短于1 ms ,是热核聚变研究中很有用的一种“诊断”仪器。1987 年,李旺奎等人提出了另外一种抗干扰快速测量真空规^[41] ,采用了几何屏蔽和脉冲调制抗干扰技术,并利用了环境中的磁场强度,进一步提高了抗干扰能力。这种规还在入口采用了威尼斯平行叶片百叶窗的结构和纵横交叉的电场屏蔽,保证了入口的气体流导,既解决了快速测量问题,又满足了抗干扰的要求。

　　在1964 年华中一提出轴向式热阴极电离规17 年后,这种规又开始受到重视,许多研究者对该规进行了改进。该规的基本结构是阴极和收集极位于栅极的两端。1981 年提出了圆片状收集极的轴向式热阴极电离规^[42] ,对氮气的平均灵敏度为0. 28Pa ^{- 1} ,比一般B -A 规大得多。1983 年将圆片状收集极改为针状电极,并在针状收集极周围加一环形调制极,制成轴向式调制电离规^[43] 。实验得到这种规的灵敏度为0. 226Pa ^{- 1}及0. 113 Pa ^{- 1} ,即调制系数达到50 % ,测量下限约为5 ×10 ^{- 10} Pa 。1984 年提出了轴向式自调制电离规^{[44 ]} ,该规不需增加电极,而采用自调制技术改变离子收集效率来消除残余光电流,自调制系数为68 %。

　　1990 年提出了轴向式热磁控抑制规^[45] ,该规管是在轴向式热磁控规的基础上发展而成,主要在收集极前增加了一个很小的抑制极,由于抑制极对离子收集极的残余光电流的抑制作用,因而估计可测压力小于10 ^{- 14}Pa 。该规采用了碳化钍钨低温阴极,工作时放气率较低,适合于超高真空和极高真空测量。

　　1981年,丛树人等人对磁悬浮转子规的原理进行了研究^[46] ,并于1982 年在中国首次研制成功磁悬浮转子规[47 ] ,在1～10 ^{- 3}Pa 范围进行实验,取得了良好结果。后来经过数据处理技术的改进,1986 年提出的磁悬浮转子规测量范围为1 ×10 ^{- 4}～1. 3 Pa ,测量不确定度±1×10 ^{- 5} Pa ,传递系数稳定性优于1 %[48 ] 。

　　1982 年,郝承祥等人研制了一种金属膜片真空规[49 ] ,它是利用金属膜片在压力作用下产生位移而带动指针偏转原理制成的一种真空规,测量范围为102～105Pa ,可代替U 型压力计作为粗真空测量仪器。

　　1982 年,刘家澍等人研制成功静态变形电容式薄膜真空规[50 ] ,为中国在粗低真空测量中提供了一种新的测量仪器。该规线性好、反应时间快,测量范围为10⁵～10²Pa 、10²～10 ^{- 1}Pa ,精度2. 5 %。1984 年,余民森等人研制出电涡流式薄膜真空规[51 ] ,测量范围为10⁵～10 Pa 。测量精度不大于满量程的2 %。1994 年,吴家庆等人又采用磁控溅射技术研制成功了覆盖5 个数量级的“绝对型”电容薄膜真空规^[52] ,该规测量范围为1. 3105 Pa 。真空规与电容信号检测电路置于同一金属壳内,以避免外界干扰,规的恒温腔温度波动小于±0. 1 ℃,降低了温度的影响。电路的非线性小于0. 4 % ,高真空下4 h 输出漂移小于0. 1 % ,在1. 3105 Pa 各量级内,最大校准误差小于读数的4 %。

 　　1982 年,陈丕瑾等人提出了一种球形振荡器规(静电鞍场规) 设计方案^[53] ,规管系数达6. 4 Pa ^{- 1} ,测量下限预计4 ×10 ^{- 9} Pa 。