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.     

动态流量法超高真空标准装置

研制成功的动态流量法超高真空标准装置是一台用来校准真空规的绝对真空计量标准。装置由校准系统、微流量计系统、抽气系统和计算机控制系统组成。校准系统采用四球结构 ,校准球室直径为50 0mm。极限真空度为 6 5× 10 - 9Pa ,校准范围为 10 - 2 ～ 10 - 7Pa ,不确定度为 3% (10 - 2 ～ 10 - 6 Pa)和10 % (10 - 7Pa)。     

比对法漏率校准装置

比对法漏率校准装置是计量气体漏率的一种装置 ,可绝对法和相对法对真空漏孔进行校准。绝对法的校准范围为 10 - 4～ 10 - 9Pa· m3/s;相对合成标淮不确定度为小于 10 %。相对比对法的校准范围为 10 - 6～10 - 1 0 Pa· m3/s,相对合成标准不确定度为小于 2 5 %。     

用定容式气体流量计进行真空规校准方法的研究

提出了一种采用定容式气体流量计校准真空规的方法,并对校准装置进行了不确定度的分析。定容式气体流量计有2种工作模式:采用定容法模式可以提供(10-8～10-2)Pa.m3/s的流量,采用固定流导法模式可以提供(10-6～10-11)Pa.m3/s的流量,2种方法组合提供的标准流量范围变宽,延伸了流量下限。定容式气体流量计相对于恒压式气体流量计,有结构简单、操作方便等特点。采用定容式气体流量计校准真空规的范围为(10-6～10-2)Pa,合成标准不确定度为(0.67～1.74)%。并用恒压式气体流量计校准同一分离规进行了比较,2个校准结果一致性好于5.7%。     

超高/极高真空校准装置的研制

超高/极高真空校准装置由极高真空(XHV)系统、超高真空(UHV)系统、流量分流系统和供气系统四部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气,在XHV校准室获得了10-10Pa的极高真空;提出了分流法校准真空规的方法,使校准下限延伸到10-10Pa;利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性,使用惰性气体校准时,减小了校准下限的不确定度;提出了采用线性真空计测量激光小孔分子流流导的方法,减小了小孔流导的测量不确定度。校准装置复合了分流法、压力衰减法和直接测量法对真空规进行校准,压力校准范围为10-1Pa~10-10Pa,合成标准不确定度为0.41%~3.5%。     

现场真空漏孔校准装置的设计

为了减小现场环境与校准环境的差异对真空漏孔校准的影响,通过理论研究,设计了现场真空漏孔校准装置,可实现对真空漏孔的现场校准。考虑到现场真空漏孔校准装置需便于携带及搬运,装置的设计采用了分体式结构。现场真空漏孔校准装置由抽气系统、校准室系统、真空漏孔连接系统、流量输出系统、充气系统、定容室与压力测量系统及烘烤系统等7个部分组成,复合了定容法及固定流导法两种校准方法,预计真空漏孔校准范围为5＆#215;10-10～5＆#215;10-5 Pa？m3/s,合成标准不确定度为10％。     

分流法超高/极高真空校准装置性能研究

分流法超高／极高真空校准装置由极高真空（XHV）系统、超高真空（UHV）系统、流量分流系统三部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气在XHV校准室获得了10^-10 Pa的极高真空；采用的分流法真空规校准方法，使压力校准下限延伸到了10^-10 Pa；利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性，使用惰性气体校准时，减小了校准下限的不确定度；校准装置的校准范围为（10^4～10^-10）Pa，合成标准不确定度为1．5％～3．5％。     

固定流导法真空漏孔校准装置

为了精确校准较小漏率真空漏孔,研制了固定流导法真空漏孔校准装置。在漏孔校准过程中,通过调节稳压室中的压力,很容易使标准气体流量与漏孔漏率非常接近或相等,从而避免四极质谱计的非线性影响。通过实验测试,校准装置的极限真空度为3.7×10-6Pa,漏率校准范围为10-5Pa.m3/s~10-11Pa.m3/s,合成标准不确定度为1.4%~4.2%。     

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%.     

动态流导法真空校准装置的性能测试

介绍了动态流导法真空校准装置的校准原理、校准方法,测试了性能指标,校准了分离规和磁悬浮转子规.实验结果表明,校准范围为(2.6×10-7～2.4×10-1)Pa,不确定度小于1.4%,磁悬浮转子规的校准结果与德国PTB的校准结果的一致性好于1.6%.     

真空计量的现状及发展趋势

介绍了真空计量、真空计量标准、真空测量与校准技术、空间真空测量等方面的内容.基于真空计量的现状,提出了真空计量的发展趋势.     

多室连续式真空炉的研制与应用

介绍了多室连续式真空炉的性能、结构、特点以及在真空钎焊、粉末冶金材料真空烧结、金属材料真空热处理、电子器件与不锈钢保温容器的真空排气与封接等领域的应用及现状。     

真空热处理的发展与关键技术

介绍了真空淬火，真空回火，真空和离子化学热处理的最新发展及关键技术，提出了真空热处理研究发展方向。     

有色金属真空冶金进展

回顾了近三十年来有色金属真空冶金方面的一些进展,扼要说明其作用和应当注意发展的若干方面.     

著名教授专家访谈录——访东北大学巴德纯教授

谈及到纳米与真空技术的发展方向，特别是对分子气体动力学、干式真空泵、真空冶金的发展等问题提出了新的观点。     

方坯连铸RH真空装置真空泵控制系统

介绍攀钢方坯RH精炼装置真空系统基本控制功能,侧重介绍真空泵系统的功能和其相关系统控制.     

容积式真空泵真空度测试装置的技术探讨

本文提出了替代压缩式真空计测量容积式真空泵极限真空度的必要条件 ,并研制一种新颖的能完全替代压缩式真空计的测试仪器以及相关的装置和测试方法     

中国航天器真空技术的进展(二)

围绕着中国航天器真空技术在航天领域中的应用问题 ,综合地介绍了其技术的发展 ,重点突出了中国极高真空技术的发展。提出了“分子真空寿命”这一新的物理量 ,并以此概念推导出测量气体分子热适应系数的方法。指出了在超高和极高真空条件下压力失去了原有的物理意义 ,引入了“有效压力”、“入射率”、“静压”、“动压”等新概念。探索了在空间条件下真空测量中的方向性效应和理论计算与实际测量偏离问题的特殊性和复杂性。介绍了利用分子沉技术研制的极高真空装置可获得 10 -11Pa极限真空度 ,介绍了中国已建立的航天器模拟设备的现状、性能指标和主要用途。概述了中国空间材料的真空效应研究现状 ,并指出空间材料、活动部件的冷焊及航天器敏感表面分子污染对航天器的长寿命和可靠性的影响。展望了中国航天器真空技术的发展。     

中国航天器真空技术的进展（一）

围绕着中国航天器真空技术在航天领域中的应用问题,综合地介绍了其技术的发展,重点突出了中国极高真空技术的发展.提出了"分子真空寿命"这一新的物理量,并以此概念推导出测量气体分子热适应系数的方法.指出了在超高和极高真空条件下压力失去了原有的物理意义,引入了"有效压力"、"入射率"、"静压"、"动压"等新概念.探索了在空间条件下真空测量中的方向性效应和理论计算与实际测量偏离问题的特殊性和复杂性.介绍了利用分子沉技术研制的极高真空装置获得了10-11Pa极限真空度,介绍了中国已建立的航天器模拟设备的现状、性能指标和主要用途.概述了中国空间材料的真空效应研究现状,指出了空间材料、活动部件的冷焊及航天器敏感表面分子污染对航天器的长寿命和可靠性的影响.展望了中国航天器真空技术的发展.     

70SV2P1机组的研制

本文介绍了 70 SV2 P1机组的设计和制造要点 ,简述了该类机组在石油、化工行业中的应用方向 ,并通过具体实用展望其前景。