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分压力质谱计校准安装的不确定度综合

分压力质谱计校准安装的不确定度综合
   分压力质谱计校准安装是国防科工委真空计量一级站的“九五”课题之一,用来质谱计的校准。该安装运用静态间接测量法和衰减压力的分子流静态进样法对混合气体的分压力继续测量,并在此根底上对证谱计的锐敏度、品质刻度等参数继续校准,以保障质谱计测量的正确性。因为分压力质谱综合技能宽泛地用来航天、飞行、电子和核能等型号和工事钻研使命中,因而该安装的构建满足了型号使命中对证谱计继续校准的需要,确保了型号出品的品质。1安装的组成和作业原理1.1安装的组成
   分压力质谱计校准安装作业原理简图如图1所示,重要由供气零碎、进样零碎、校准室和抽气零碎等多少全体组成。供气零碎、进样零碎共有相反的三路,图中只画出了其中一路。
   抽气零碎由电泵1,分子泵4,6,溅射离子泵,等组成。校准室由上球室14,下球室10,超高真空冷规13和磁浮旋子规15组成;进样零碎由角阀16,小孔17,针阀20,稳压室21,磁浮旋子规19组成;供气零碎由电泵26,气瓶27,电磁阀23,24,减压阀25组成。校准安装的详尽状况已参考真空技能网的舆论简报,在此不复详尽说明。1.2作业原理
   该校准安装的重要性能是对混合气体的分压力继续测量,在分压力正确测量的根底上对证谱计的锐敏度等参数继续校准。以次重要说明分压力测量步骤和质谱计锐敏度的校准步骤。
1.2.1分压力测量步骤
   该校准安装重要采纳了两种步骤对分压力继续测量,每种步骤适宜于定然规模的分压力测量。
1)静态间接测量法
   那末校准的压力规模在于10-1~10-4Pa内,可用校准室所接的磁浮旋子规作为参考规范规间接测量分压力。经过调节微调阀或改观稳压室中的压力可达成掌握校准室中压力的目标。
   当运用磁浮旋子规测量繁多气体的压力时,压力p抒发式为
(1)
   式中:K为与旋子和热度无关的常数;σ为某一气体的切向动量传送系数;M为某一气体的分子量;(-·ω/ω)为旋子转速的绝对衰减率。用式(1)使不得间接测量分压力,但通过综合,经过适当的转换,能够兑现分压力的测量。关于磁浮旋子规,式(1)成立的条件是在分子流状态下,即气体分子之间无碰撞,那样在混合气体条件下,每种气体成份与旋子产生碰撞导致的旋子转速衰减率是彼此金鸡独立的。因而,在混合气体条件下,能够对每种气体成份导致的旋子转速的绝对衰减率继续线性迭加,只有让磁浮旋子规的测量输入为(-·ω/ω),就可不便地失去混合气体中气体成份的分压力,步骤如次:
   a.用第1路进气零碎在校准室中构建定然的静态失调压力,用校准室上的磁浮旋子规测出该气体导致的旋子衰减率(-·ω/ω)1。
   b.用第2路进气零碎在校准室中构建第2种气体的某一静态失调压力,那时校准室中为两种气体的混合物,因而磁浮旋子规测出的旋子衰减率为两种气体作用所产生的(-·ω/ω)1+2,那样第2种气体所产生的旋子衰减率应为
   (-·ω/ω)2=(-·ω/ω)1+2-(-·ω/ω)1
   c.同样可失去第3种气体所产生的旋子衰减率为
   (-·ω/ω)3=(-·ω/ω)1+2+3-(-·ω/ω)1+2
   d.测出了每种气体所产生的旋子衰减率,就可由公式(1)失去每种气体的分压力。设第1,2,3种气体的分压力别离为p1,p2,p3。
2)衰减压力的分子流静态进样法
   那末校准压力在10-4~10-6Pa规模内,可采纳衰减压力的分子流静态进样法用上流室上所接的磁浮旋子规19测量。即开放超高真空角阀16,调节微调阀或稳压室中的压力,使上流室中的压力在于10-4~10-1Pa规模内,利用磁浮旋子规19的测量值,并通过划算失去校准室中的压力。
   若上流室中的压力为p1,限流小孔17的分子流流导为C1,限流小孔12的分子流流导为C2,当气体达成静态失调后,校准室中的压力p2为
p2=p1×C1/C2(2)
   在分子流条件下,对某一种气体,C1和C2一成不变,只管C1和C2与气体的品种无关,但流导比R=C1/C2的值与气体的品种无干。因而,在分子流条件下,R为常数,只有以任何一种气体正确测定了R,就能够利用式(2)划算校准室中的压力。
   依据式(2),在分子流条件下,有R=C1/C2=p2/p1。因而,无须别离测定C1和C2,只有正确测定p2和p1即可确定R。在该校准安装中,取舍限流小孔,使R的值濒临10-3,那时可利用上流室上的磁浮旋子规19和校准室上的磁浮旋子规15正确测定R。调节气体量,使上流室中的压力为10-1Pa,则校准室中的压力为10-4Pa,均在磁浮旋子规的准确测量规模内。用Ar、N2和He等气体理论测定R,通过屡次重复测定,证实R的反复性优于1%。
  


 

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