比对法真空计校准系统标定实验过程

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)合肥工业大学机械与汽车工程学院 作者:王桂花

      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。

真空计校准系统结构

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。

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