比对法真空计校准系统标定实验过程

      比对法真空计校准系统的结构,如图2所示,它由校准真空室、高压气源气瓶、膨胀小室、抽气系统及管道及阀门等组成。核心单元校准室采用名为“封头”的直径为450mm的球形容器,球体赤道圈上均布了10个真空规接口,以保证室内真空压力的均匀性。标准规选用高准确度的副标准规,它使校准装置的不确定度大大降低。真空系统采用分子泵-旋片泵机组,主泵采用启动迅速的分子泵,缩短了校准过程所需的时间。

1、16. 旋片泵　2、15. 分子泵　3、6、8、11、13、14. 真空阀门 4. 校准真空室　5. 标准规　7. 被校规 9. 膨胀小室　10. 压电规　12. 高压气源气瓶

图2真空计校准系统结构示意图

       连接在校准真空室上的10 个规管, 包括1 个INFICON 薄膜规、1个INFICON 冷规和8 个ZJ227C 型电离规。8个电离规中有2 个是经过真空计量一级站校准过的, 这里把它们作为副标准规。另外6 个电离规和冷规、薄膜规是被校规,标准规和被校规均与各自的真空仪器配套使用。这些电离规的测量范围是1E-5 ～1 Pa ,而薄膜规是一种全压力规,不受气体种类的影响。高压气瓶用于提供实验气体的气源, 实验气体有6 种,分别为氮气、氢气、氦气、氘气、甲烷和二氧化碳,其纯度均高达99.999% 。在高压气瓶与膨胀小室之间连接有减压阀,用以减压。

       在标定装置上开展标定实验,首先将校准真空室抽至极限真空5×10-6 Pa(尽量减小本底误差),然后依次在1E-4～1E-1Pa的每一个量级内测量若干个样本数据, 即在每一量级内,通过膨胀过程使真空度缓慢变化,以等间距地读取稳定后的数据。每个量级共记录9个点,一个规管对一种气体需记录36个数据(实测数据还要多)。

      表1给出了被校热阴极规与副标准规在10-4量级内比对结果的数据记录,因受篇幅所限,这里只给出4种气体的实验数据。可以看出,在校准之前,被校规的示值与标准规的真值之间存在着10%～20%的偏差。