本发明专利技术的一种分流式真空漏孔校准的装置及方法,特别是采用分流技术实现漏率值小于1×10-8Pa.m3/s的真空漏孔校准的装置及方法,属于测量技术领域。该装置由被校漏孔、阀门、电离规、小孔、分流室、非蒸散型吸气剂泵、极高真空校准室、限流孔、极高真空抽气室、无油双涡轮分子泵抽气机组、四极质谱计、流量计、超高真空校准室、限流孔、超高真空抽气室、普通分子泵抽气机组组成。该方法采用固定流导法气体微流量计提供已知气体流量,流量测量范围宽,测量不确定度小;采用流量分流法校准真空漏孔,完全避免了四极质谱计的非线性误差,使得漏率值小于1×10-8Pa.m3/s的真空漏孔能够精确校准。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的,特别是采用分流技术实现漏率 值小于1X10—8Pa. mVs的真空漏孔校准的装置及方法,属于测量
技术介绍
在计量实验室中,大多采用高精度气体微流量计测量和提供已知气体流量。高精 度气体微流量计多选用恒压式气体微流量计,其测量范围为1 X 10—8 1 X 10—4Pa. m3/s。在 实际应用中,绝大多数真空漏孔的漏率值小于1X10—8Pa. mVs,因此无法用恒压式气体微流 量计直接测量真空漏孔的漏率。 文献"李得天.真空计量的若干进展.真空与低温9(3),2003."介绍了目前真空 漏孔所普遍采用的校准方法。该方法是真空漏孔的校准通过比较被校漏孔和气体微流量 计分别在一个四极质谱计上产生的特定气体的离子流信号来进行,如果在校准过程中,流 量计产生的流量与漏孔的漏率相等或非常接近,则可降低四极质谱计的非线性对测量结果 的影响。实际上这一点很难做到,因此真空漏孔的校准结果取决于四极质谱计的非线性。 这种方法的不足之处是当校准漏率小于1 X 10—8Pa. m3/s的真空漏孔时,四极质谱 计的非线性往往会引起较大的测量不确定度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有校准方法的不足之处,提供一种分流式真空漏孔校 准的装置及方法,避免了四极质谱计的非线性误差,使得漏率值小于1 X 10—8Pa. m3/s的真空 漏孔能够精确校准。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。 本专利技术的一种分流式真空漏孔校准的装置,它由被校漏孔、电离规、阀门、小?L、分 流室、超高真空校准室、限流孔、非蒸散型吸气剂泵、极高真空抽气室、无油双涡轮分子泵抽 气机组、极高真空校准室、四极质谱计、流量计、普通分子泵抽气机组和超高真空抽气室组 成;其连接关系为被校漏孔通过阀门与极高真空校准室连接,电离规和四极质谱计直接 连接在极高真空校准室上,无油双涡轮分子泵抽气机组与极高真空抽气室相连并从中抽出 气体,极高真空抽气室与极高真空校准室连在一起,中间有一个限流孔,非蒸散型吸气剂泵 和非蒸散型吸气剂泵通过阀门和阀门分别与极高真空校准室、极高真空抽气室相连并从中 抽出气体,普通分子泵抽气机组与超高真空抽气室相连并从中抽出气体,超高真空抽气室 与超高真空校准室连在一起,中间有一个限流孔,超高真空校准室通过阀门与分流室相连, 气体微流量计通过阀门与分流室相连,分流室中的校准气体分别通过小孔、阀门、小孔进入 极高真空校准室、超高真空校准室。 其中,无油双涡轮分子泵抽气机组的主泵为磁悬浮涡轮分子泵、前级泵为干泵,阀 门为极高真空角阀。本专利技术的一种分流式真空漏孔校准的方法,其具体实施步骤为 1)启动无油双涡轮分子泵抽气机组和普通分子泵抽气机组,从校准装置中抽出气 体; 2)对校准装置整体进行烘烤除气,烘烤温度以匀速率分别升至各自最高点后,保 持60 80h,然后再以匀速率逐渐降至室温; 3)在烘烤最高温度保持期间,打开非蒸散型吸气剂泵的连接阀门、非蒸散型吸气 剂泵的连接阀门,对非蒸散型吸气剂泵进行激活,激活2 4h后停止,并关闭非蒸散型吸气 剂泵连接阀门,当温度恢复至室温后,再打开非蒸散型吸气剂泵连接阀门,继续抽气24 48h,直至极高真空校准室内达到10—1QPa数量级的极限真空; 4)打开阀门,将被校漏孔流出的气体引入到极高真空校准室中,达到动态平衡后, 在四极质谱计上产生一离子流信号; 5)打开阀门,将气体微流量计流出的气体引入到分流室中,利用分流室上两个孔 径不同的小孔将气体分流到极高真空校准室和超高真空校准室中,引入气体微流量计流出 的气体时,一边缓慢调节流量计稳压室中的气体压力,一边观察四极质谱计上产生的离子 流信号,当该信号与被校漏孔产生的离子流信号相同时,停止调节压力,这时气体微流量计 的流量就等于漏孔的漏率; 所述步骤5)中气体微流量计能提供已知气体流量的范围是1 X 10—9 1 X 10—5Pa. mVs,分流室上两个孔径不同的小孔的分子流流导分别为10—6m3/s数量级和10—4m3/s数量 级。 有益效果 1)采用固定流导法气体微流量计提供已知气体流量,流量测量范围宽,测量不确 定度小; 2)采用流量分流法校准真空漏孔,完全避免了四极质谱计的非线性误差,使得漏 率值小于1 X 10—8Pa. m3/s的真空漏孔能够精确校准。附图说明 图1是本专利技术分流式真空漏孔校准的装置结构图; 其中,1-被校漏孔、2-阀门、4-阀门、7-阀门、8-阀门、10-阀门、13-阀门、16-阀 门、3_电离规、5_小孔、9_小孔、6_分流室、11_超高真空校准室、12_限流小孔、19_限流小 孔、14-非蒸散型吸气剂泵、15-非蒸散型吸气剂泵、17-极高真空抽气室、18-无油双涡轮分 子泵抽气机组、20-极高真空校准室、21-四极质谱计、22-流量计、23-普通分子泵抽气机 组。具体实施例方式如图1所示,为本专利技术的分流式真空漏孔校准装置,由被校漏孔1、阀门2、阀门4、 阀门7、阀门8、阀门10、阀门13、阀门16、电离规3、小孔5、小孔9、分流室6、非蒸散型吸气 剂泵14、非蒸散型吸气剂泵15、极高真空校准室20、限流孔19、极高真空抽气室17、无油双 涡轮分子泵抽气机组18、四极质谱计21、流量计22、超高真空校准室11、限流孔12、超高真 空抽气室24、普通分子泵抽气机组23组成,其中阀门13和阀门16为极高真空角阀。 实施例 1)打开阀门IO,启动无油双涡轮分子泵抽气机组18和普通分子泵抽气机组23 ; 2)对校准装置整体进行烘烤除气,极高真空校准室20、极高真空抽气室17最高烘 烤温度为30(TC,超高真空抽气室24、超高真空校准室11以及分流室6的最高烘烤温度为 200°C ,流量计22的最高烘烤温度为150°C ,从室温开始以30°C /h的匀速率升温,升温达到 各自的最高温度后保持72h,然后以30°C /h的匀速率降温,当温度达到IO(TC时,停止烘烤 让其自然降温; 3)在烘烤最高温度保持期间,打开非蒸散型吸气剂泵14的连接阀门13、非蒸散型 吸气剂泵15的连接阀门16,对非蒸散型吸气剂泵进行激活,激活温度50(TC,激活3h后停 止,并关闭非蒸散型吸气剂泵连接阀门,当温度恢复至室温后,再打开非蒸散型吸气剂泵连 接阀门,继续抽气24h以上,直至极高真空校准室20内达到10—1QPa数量级的极限真空; 4)打开阀门2,将被校漏孔1流出的气体引入到极高真空校准室20中,达到动态 平衡后,在四极质谱计21上产生一离子流信号; 5)打开阀门7,将气体微流量计22流出的已知流量气体引入到分流室6中,利用 分流室上两个孔径不同的小孔5、小孔9将气体分流到极高真空校准室20和超高真空校准 室11中,引入气体微流量计流出的气体时,一边缓慢调节流量计稳压室中的气体压力,一 边观察四极质谱计21上产生的离子流信号,当该信号与被校漏孔产生的离子流信号相同 时,停止调节压力,这时气体微流量计的流量就等于漏孔的漏率,被校漏孔的漏率由(1)式 计算込^irfe(1) 式中Qf被校漏孔的漏率,Pa. mVs ; QF-气体微流量计提供的已知气体流量,Pa. mVs ; Re-在分子流条件下,小孔9的流导与小孔5的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分流式真空漏孔校准的装置,其特征在于:该装置由被校漏孔(1)、阀门(2)、电离规(3)、阀门(4)、小孔(5)、分流室(6)、阀门(7)、阀门(8)、小孔(9)、阀门(10)、超高真空校准室(11)、限流孔(12)、阀门(13)、非蒸散型吸气剂泵(14)、非蒸散型吸气剂泵(15)、阀门(16)、极高真空抽气室(17)、无油双涡轮分子泵抽气机组(18)、限流孔(19)、极高真空校准室(20)、四极质谱计(21)、流量计(22)、普通分子泵抽气机组(23)和超高真空抽气室(24)组成;其连接关系为:被校漏孔(1)通过阀门(2)与极高真空校准室(20)连接,电离规(3)和四极质谱计(21)直接连接在极高真空校准室(20)上,无油双涡轮分子泵抽气机组(18)与极高真空抽气室(17)相连并从中抽出气体,极高真空抽气室(17)与极高真空校准室(20)连在一起,中间有一个限流孔(19),非蒸散型吸气剂泵(14)和非蒸散型吸气剂泵(15)通过阀门(13)和阀门(16)分别与极高真空校准室(20)、极高真空抽气室(17)相连并从中抽出气体,普通分子泵抽气机组(23)与超高真空抽气室(24)相连并从中抽出气体,超高真空抽气室(24)与超高真空校准室(11)连在一起,中间有一个限流孔(12),超高真空校准室(11)通过阀门(10)与分流室(6)相连,气体微流量计(22)通过阀门(7)与分流室(6)相连,分流室(6)中的校准气体分别通过小孔(5)、阀门(4)、阀门(8)、小孔(9)进入极高真空校准室(20)、超高真空校准室(11)。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:李得天,成永军,郭美如,
申请(专利权)人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所,
类型:发明
国别省市:62
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