静态流量法超高真空规范安装
1、静态流量法超高真空规范安装的作业原理
静态流量法用来高真空和超高真空区间的一种校准真空规的相对校准步骤。在分子流条件下，陆续地注入已知流量Q的气体于校准室中，并经过已知流导C的小孔继续抽气，从而在校准室内构建起可准确划算的静态失调压力p。
如校准室中的气体在于热力学失调状态，则有：
Q+Q0-pSg-(p-pe)C=Vdp/dt(1)
式中Q为注入的气体流量(PaL/s);Q0为校准室内名义的放器量(PaL/s);p为校准室内的压力(Pa);Sg为被校真空规的抽气速率(L/s),pe为抽气室内的压力(Pa);C为校准室入口小孔的流导(L/s),V为校准室的体积(L),dp/dt为校准室压力随工夫的变迁速率(Pa/s)。
如能满足下列条件:(1)Q0<1%Q;(2)泵的抽速Sp>50C;(3)Sg<1%C;(4)校准室内名义积≈小孔面积1000倍。
当压力稳固失调(dp/dt=0)时,则式(1)可简化为
p=Q/C(2)
由式(2)可知,用微流量表准确测量Q和依据分子流实践由小孔直径和薄厚划算出C,就能得出p值。
作为计量规范,划算公式越容易,其正确度就有可能越高。但要失去此容易的公式,就务必满足上述一些条件,这就是本规范安装的设计难点和研制要害。2、静态流量法超高真空规范安装构造
静态流量法超高真空规范安装由校准零碎、微流量表零碎、抽气零碎和电脑掌握零碎四全体组成,如图1所示(掌握零碎未画入)。图中Ⅰ为流量表零碎;Ⅱ为校准和主抽气零碎;Ⅲ为前级抽气零碎。1,21为电泵;2,13为涡轮分子泵;3为基准室;4为可变体积室;5为鞲鞴;6为ACDG,7为DCDG;8为裸规;9为出口室;10为裸规室;11为校准球室;12为离子泵;14,16为插板阀;15为抽气室;17为高温泵;18为钛升华泵;19为冷阱;20为罗茨泵。2.1、校准零碎
依据国内规范(ISO3570/1)的务求和咱们积年的实践钻研成绩,校准零碎依照四球构造继续了设计。校准室、出口室和裸规室采纳球状构造,抽气室为满足内切球务求的圆柱形构造。
在校准零碎的设计内中中,继续了电脑模仿设计,取舍最佳的构造尺寸,使校准室中的气体尽可能濒临于热力学失调状态,以减小分子流场的不匀称散布和分子束射效应。
校准球室的直径为500mm,内名义积为7854cm2,有10个法兰孔,用来装置被校真空规。出口球室和裸规球室联接在校准球室上,直径为150mm。小孔装置在校准球室与抽气室联接的地位上。
气体注入出口球室,经此室散乱后,再经小孔注入校准球室,以升高分子束射效应。
裸规球室理论是一个压力失调转换器,为了预防入射的气体分子间接进入规管的水解区,气体分子经过一隔板进入裸规球室内。
小孔直径为3.2939cm,厚为0.252mm,两者比为1/131。孔面积为8.521cm2。孔面积与校准球室内名义积之比为1.08×10-3,濒临1/1000。小孔流导C=99.186L/s(N2)。抽气室为直径500mm,高500mm的圆柱形,其体积大于校准室的体积。
2.2、气体微流量表零碎
恒压式气体微流量表零碎用来产生和测量气体流量Q,流量规模3×10-3～1×10-8Pam3/s,不确定度<2%。恒压平衡固度为0.01%。2.3、抽气零碎
失掉10-9Pa的极限真空是一项非常简单的技能,关于一个较宏大的真空零碎来说更是如此。抽气零碎由主抽气机组、前级抽气机组、弹道和阀门组成。主抽气机组由高温泵、钛升华泵、分子泵、溅射离子泵、插板阀等组成。前级抽气机组由罗茨泵、挡油阱、电泵等组成。
主抽泵为φ500mm口径的制冷机高温泵,对氮气(N2)的抽速为16m3/s,对小孔的无效抽速为6.6m3/s,远大于小孔流导值的50倍。在失掉极限真空的内中中须要300℃低温烘烤48h,在主泵上配置了插板阀,并用一台抽速为1.5m3/s的分子泵作为烘烤时的抽风泵。同声选用一台15m3/s的液氮冷冻升华泵和一台0.4m3/s的溅射离子泵作为失掉极限真空的辅助泵。前级泵是一台抽速为100m3/h的罗茨泵和一台50m3/h的双级旋片泵。3、论断3.1、重要技能指标
极限真空:1.7×10-8Pa(校准球室),6.5×10-9Pa(抽气室);
校准规模:10-2～10-7Pa;
不确定度:3%(10-2～10-6Pa)～10%(10-7Pa)。3.2、重要特点
(1)宽大地相符国内规范ISO3570/1的技能务求,安装正确度高;
(2)通过分子流场实践的钻研和划算,提出四球构造的总体计划,升高了分子流场不匀称散布和分子束射效应,校准室中的气体更濒临于热力学失调态,使此规范更具“相对性”;
(3)恒压式气体微流量表采纳电脑掌握和数据搜罗及解决,克服了高精度恒压问题(稳定0.01%)和充散发挥所用精细测量仪器的潜能,使流量测量不确定度小(<2%);
(4)采纳大流导小孔(约100L/s)和大抽速高温泵(约6600L/s),扩大了校准上限,普及了压力稳固度。
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