极小气体流量测量技术研究

介绍了固定流导法极小气体流量测量技术,利用流导值为10-9m3/s量级的精密小孔,通过在10-1~10 Pa范围内调节进气压力,实现了10-8~10-10Pa·m3/s的流量测量,合成标准不确定度为0.94%。利用流导比值为187.9的两个激光小孔,将固定流导法产生了流量分流为总流量的0.53%,实现了10-10~10-12Pa·m3/s范围内流量的测量,合成标准不确定度为1.2%。利用极小气体流量测量技术校准了小于10-8Pa·m3/s量级的真空漏孔,而且避免了四极质谱计的非线性引入的测量不确定度。与现有气体流量测量技术相比,提出的极小气体流量测量技术将测量下限延伸了4个数量级。     

基于动态差压法的分子流流导测量

提出一种基于动态差压法测量固定流导元件流导的新方法。固定流导元件是以阳极多孔氧化铝(AAO)为模板制作而成。在测量流导过程中,通过测量连接AAO固定流导元件两端的容器的动态差压变化关系,运用最小二乘法对实验数据进行指数函数拟合,计算出AAO固定流导元件的流导值。分别以氮气、氦气和氩气作为实验气体对AAO固定流导元件的流导进行了测量。结果表明,在大气压力以下,AAO固定流导元件的流导不随入口压力变化而变化,始终保持恒定。对He、起始压力为30 kPa、初始压差为1.97 kPa、测量时间为60 s的测试点进行了不确定度评定,其相对合成标准不确定度为13%。对评定过程进行分析,发现测量点的不确定度随测量时间的增加急剧增大。该流导测量装置的测量范围为1×10~(-4)～1×10~(-7)m~3/s,此方法具有操作简便、结果精确等优点。     

铟封接和硅硅键合技术制作微通道型固定流导元件

提出了一种制作微通道型固定流导元件的方法,即基于硅硅直接键合将刻蚀深度约为1μm的沟槽结构密封成微通道,利用铟熔融封接技术使其与金属法兰结合构成通道型固定流导组件,使用氦质谱检漏仪对其漏率测试。测量结果表明,固定流导元件的流导测量值与理论计算值接近,相对误差不超过22.2%。氦气作为测量气体时,固定流导元件能够从高真空到30000 Pa压强下实现分子流状态,即流导恒定。     

流导可控的AAO分子流漏孔的制作与动态测试

随着分子流漏孔的广泛应用,迫切需要一种制作简单、成本低廉且流导可控的分子流漏孔制作方法。本文基于阳极多孔氧化铝(AAO)模板,利用打孔硅片作为掩膜和支撑材料,制作出不同有效面积的AAO新型分子流漏孔,然后使用自主设计的动态差压法漏孔测量设备,以氮气、氦气和氩气作为测试气体对所制作的直径分别为2和13 mm圆形AAO分子流漏孔流导进行了测量。实验结果表明,漏孔的流导测量值接近理论计算值,流经AAO漏孔的气体始终保持分子流状态,即流导维持不变。AAO分子流漏孔具有制备工艺简单、成本低、流导可控且可预测不同种类气体流导等优点。     

活塞间隙型流导性能研究

本文设计了一种基于活塞间隙的微小流导结构,流导数值可调,采用实验的方法研究了微小流导的压力特性、温度特性及调节重复性。讨论了该流导在微小气体流量计量的应用情况及前景。     

升压法测量小孔分子流流导的方法研究

在真空系统中,流导作为主要性能参数需要精确测量.介绍了升压法测量小孔分子流流导的测量原理、测量方法、计算公式和不确定度的评定方法.通过对一小孔流导实际测量和不确定度评定,得出升压法测量流导的合成标准不确定度为2.0%,并用线性真空计测量流导的方法对同一小孔的流导测量结果进行了验证.升压法测量流导的方法简单、测量方便,适合于流导的快速测量.     

兰州重离子加速器前束线真空系统改造

介绍了兰州重离子加速器 (HIRFL)前束线真空系统的基本结构 ,给出了HIRFL前束线真空系统改造前的流导、气体负荷及压力分布情况。提出了具体的改造方案。使真空系统达到了设计要求 :泵口压力小于 5× 10 -6Pa ,两泵中心平面压力小于 1× 10 -5Pa。结果表明HIRFL前束线真空系统的改造方案是可行的     

全压强范围内等边三角形截面管道的流导计算

利用文献[1]提出的分层流动模型流导计算理论，对等边三角形截面管道的流导进行计算，得到了在全压强范围内适用的流导计算公式。     

一种(10~(-5)-10~(-16))Pa·m~3/s标准气体流量计的设计

本文设计出下限为5×10~(-16) Pa·m~3/s的标准气体流量计,解决了超灵敏度检漏仪的量值溯源难题。采用基于固定流导法基本原理的标准气体流量计,通过激光打孔和镀膜制备的分子流导元件,成功获得下限为10~(-10) m~3/s的分子流导;采用电容薄膜真空计作为参考标准测量压力,将直接供气、膨胀衰减压力及标准混合气体三种方法集成在一起,为流导元件入口获得(10~3-10~(-6)) Pa的示漏He气分压力;采用10~(-8) m~3/s和10~(-10) m~3/s量级的两套分子流导元件,结合流导元件入口压力获得了(10~(-5)-10~(-16)) Pa·m~3/s的标准气体流量,设计的标准气体流量计估计合成标准不确定度为1.2%-2.8%。     

真空技术及应用系列讲座第十六讲真空系统的操作与维护

(上接2008年第4期第111页) 3.2.2.4 延长前级管路和提高前级压力 延长抽气系统的前级管路可以明显降低油蒸气的返流量,返流量与管路的分子流流导有一定关系.实验表明,适当延长前级真空管路,并且压力上升至10 Pa,油蒸气的返流率可以降低95%.图23给出一只900 L/min的单级机械泵接上不同长度的管路时,其油蒸气返流率随管路长度变化的实验曲线,右边的纵坐标标出空气分子流的流导值.     

全压强范围内圆截面短管道的流导计算

将分层流动模型流导计算理论应用于计算圆截面短管道的流导，得到了全压强范围内适用的流导计算公式。     

环境模拟器低温泵测试系统设计

大口径低温泵测试系统可为环模设备低温泵提供完整的性能参数.本文介绍了一种大口径、大抽速低温泵的测试系统,对各分系统结构功能进行了详细描述.其使用流量法和流导法两种方法提供在1×10-6Pa至10 Pa范围内的抽速、预冷时间、极限真空度等参数的测量.此系统同时具有加热烘烤和可调节气体流量的功能.     

真空管道流导计算中平均压力取值的误差分析与计算方法

真空管道的流导,又叫做通导能力。它是管道的重要性能参数,是设计真空系统时必须考虑的因素之一。在计算粘滞流管道流导时,流导跟管道内的平均压力有关,通常的方法是近似把管道入口压力作为管道平均压力。但是当管道较长、真空泵抽速较低或管道入口压力较小时,上述近似方法的误差就变大了。本文对粘滞流下管道的平均压力的取值进行了讨论,分析了近似取管道高压端压力为平均压力时所产生的误差,并提供了粘滞流下管道的平均压力的计算方法等。     

全压强范围内圆截面短管道的流导计算

将分层流动模型流导计算理论应用于计算圆截面短管道的流导，得到了全压强范围内适用的流导计算公式。     

基于动态差压衰减方法瞬时流量测量装置的研制

本文介绍了一种基于动态差压衰减方法瞬时流量测量装置,该装置由真空抽气系统、恒温系统、动态差压衰减测量系统等三部分组成,通过对泄漏元件两侧的动态差压变化进行连续测量,并进行数据分析,得到泄漏元件的流导、漏率等特性。装置测量了1800Pa~0Pa下氮气、氦气和氩气通过泄漏元件的流导和漏率,具有操作简单,成本低廉,结果精确等优点。     

真空计量标准的研制与应用

兰州物理研究所研制了一系列真空标准装置,可用于真空规、方向规、分压力质谱计、真空漏孔和正压漏孔的校准.其静态膨胀法真空标准装置、动态流量法真空标准装置及超高/极高真空校准装置是用于真空规校准的三套基础标准,覆盖的校准范围为(10-10～105)Pa;程控式真空规校准装置适用于工业部门,其校准范围为(10-4～105)Pa;为实现质谱计的校准,研制了一台具有三路相同独立进样系统的分压力质谱计校准装置,标准分压力通过磁悬浮转子规以两种不同的方法进行测量,该校准装置可实现(10-7～10-1)Pa范围内的分压力校准;为实现真空漏孔的校准,研制了恒压式气体微流量标准装置和固定流导法气体微流量标准装置.恒压式气体微流量标准装置的校准范围为(10-8>～10-2)Pa·m3/s,同定流导法气体微流量标准装置的校准范围为(10-10～10-5)Pa·m3/s,漏孔漏率的校准通过比较被校漏孔和标准气体微流量计在一台四极质谱计上引起示漏气体离子流的大小计算得到;为实现正压漏孔的校准,研制了一台正压漏孔校准装置,采用定容法和定量气体动态比较法对正压漏孔进行校准,校准范围为(5 × 10-5～10-1)Pa·m3/s;研制了一台定向流真空校准装置,实现对方向规的校准和非平衡态分子流的研究,装置的校准范围为(10-7～10-1)Pa.     

定容式流导法微流量校准装置

定容式流导法微流量校准装置是气体微流量的计量标准,可采用定容法和流导法对气体微流进行校准,校准范围为(5×10-2～5×10-11)Pa·m3/s,合成标准不确定度为0.56%～1.7%.     

密封器件压氦和预充氦细检漏的等效标准漏率上限

利用经典的分子流、黏滞流、过渡流流导公式及圆管分子流流导几率的精确数值解,对21世纪数篇文献呈现的漏孔流导随上游压力变化关系曲线进行了分析,并将密封器件的漏孔简化为长圆管,得出了以下结论:从流量角度观察气流是否偏离分子流状态是非常不灵敏的,因此可以认为,如果上游压力不超过1×105Pa,对于等效标准漏率L＜ 1.4 Pa·cm3/s的漏孔,气流大致处于分子流状态;当任务允许的L最大值Lmax＜14 Pa·cm3/s时,不论L的值是大是小,均不必考虑气流是否偏离分子流状态;仅在压氦法的压氦阶段,当Lmax和L均接近1.4 Pa· cm3/s时,从流量角度气流会处于黏滞流状态,导致合格判据偏保守;而在压氦法的其他阶段和预充氦法各阶段,只要L＜ 1.4 Pa· cm3/s,气流均处于分子流状态.从而证明对于密封器件氦质谱细检漏而言,Lmax取1.4 Pa·cm3/s可以满足气流处于分子流状态的要求,且该值大于粗检的下限.     

热流逸效应下不同截面形状微通道的流导特性分析北大核心CSCD

热流逸真空泵利用其内部微通道结构产生的热流逸效应来工作,故其本身也存在流导。本文建立了几种典型截面形状长微通道和短微通道的流导计算模型,进而分析了流导随努森数、温差及微通道特征尺寸变化的规律。结果表明,微通道在过渡流区域的流导比在自由分子流区域的大2~4个数量级;短微通道的流导性能优异长微通道的;绝大多数情况下,截面形状的对称性越强则其流导性能越好;在自由分子流区域,截面形状对流导的影响不大,但在过渡流区域,不同截面形状的流导差异显著。可见,应尽可能将热流逸真空泵设计在过渡流区域工作,且应优先采用截面形状对称性强的短微通道结构,但需要综合考虑努森数、温差和微通道特征尺寸之间的相互协同与制约。     

热流逸效应下不同截面形状微通道的流导特性分析

热流逸真空泵利用其内部微通道结构产生的热流逸效应来工作,故其本身也存在流导。本文建立了几种典型截面形状长微通道和短微通道的流导计算模型,进而分析了流导随努森数、温差及微通道特征尺寸变化的规律。结果表明,微通道在过渡流区域的流导比在自由分子流区域的大2～4个数量级;短微通道的流导性能优异长微通道的;绝大多数情况下,截面形状的对称性越强则其流导性能越好;在自由分子流区域,截面形状对流导的影响不大,但在过渡流区域,不同截面形状的流导差异显著。可见,应尽可能将热流逸真空泵设计在过渡流区域工作,且应优先采用截面形状对称性强的短微通道结构,但需要综合考虑努森数、温差和微通道特征尺寸之间的相互协同与制约。