真空计量的量子化研究进展

欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）的量子帕斯卡（Quantum Pascal）项目旨在开发基于光子的真空计量标准,以将压力的国际制单位（Pa）转换为气体密度单位。该项目的主要研究方向包括折射率法、吸收光谱法和冷原子法等基于光学方法的量子真空标准,这些方法各有特点,且都具备高精度和高可重复性的优点。其中,折射率法和吸收光谱法主要基于气体分子在真空中的相互作用机制进行测量,而冷原子法则是利用玻色-爱因斯坦凝聚态的性质进行测量。本文对这些原理和应用装置进行了详细介绍,为量子真空计量技术的发展提供了有益的参考。这些技术的发展将有助于实现更准确的真空测量和更精确的科学研究,对于半导体制造、材料科学、量子信息等领域都具有重要意义。     

基于冷原子的超高/极高真空测量机理研究进展

长期以来,随着原子的激光冷却和俘获技术的发展,利用超冷原子在磁阱中与背景气体碰撞的损失率以精确测量超高/极高真空度的新方法正在国内外深入研究,该方法将宏观物理量与微观参数相联系,可实现气体密度的精密测量和真空度的准确反演.然而,目前对于冷原子碰撞损失过程的非理想损失机制以及其它附加效应对测量过程的影响尚缺乏详细的分析,...     

光学方法在真空计量中应用研究进展

光学方法在真空计量中的应用研究是真空计量中的新学科。固定长度法布里-珀罗光学谐振腔应用在粗低真空校准技术、可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)应用在分压力校准技术、迈克尔逊干涉仪动态真空校准技术以及基于法布里-珀罗(Fabry-Pérot)光学干涉法应用在气体微流量测量技术。文中介绍了原理、校准装置的结构及性能等。从中可以看出,近年来随着学科的交叉融合,采用光学方法的真空计量技术大幅减小了现有真空计量标准的测量不确定度,促进真空计量由实物标准向量子标准转变,并对真空基本量复现,以及今后真空国际单位制的重新定义具有重要的意义。     

略论绝对真空计量标准

仅就“绝对真空计量标准”略加评论，对真空计量标准的“绝对性”含义作一讨论。随着真空度的提高，真空度计量标准的绝对性越来越下降；相对真空度计量标准而言气体流量标准的绝对性还要更差些。     

略论绝对真空计量标准

仅就“绝对真空计量标难”略加评论，对真空计量标准的“绝对性”含义作一讨论。随着真空度的提高，真空度计量标准的绝对性越来越下降；相对真空度计量标准而言，气体微流量标准的绝对性还要更差些。     

流体储运装备真空测量装置设计与试验验证

目的 对新型流体储运装备真空测量装置的设计和试验进行系统研究，解决传统装置存在的量程不足、残留气体内漏等问题，验证装置漏率在环境试验中的变化，同时开展批量安装及真空测量应用。方法 运用FEM对新型真空测量装置的受力进行分析；采用氦质谱仪泄漏检测技术对环境试验前后的新型真空测量装置以及传统样品的漏率进行对比测试。结果 新型真空测量装置的初始漏率达到10-10Pa·m3/s；经过环境试验后新型真空测量装置的漏率未发生明显变化，传统装置的漏率在环境试验后明显上升。结论 新型真空测量装置所采用的热电偶&热阴极复合真空规，实现了流体储运装备夹层的真空度全量程测量，并满足易燃介质储运过程中的电气防爆要求。所增加的补抽真空结构可以有效防止真空测量装置的残留气体内漏。所采用的“CF法兰+无氧铜”密封结构具有很好环境适应性和较低的真空泄漏风险，同时也首次通过试验验证了真空测量装置的漏率在环境试验过程中的变化。     

EAST装置PKR251型真空规管的修复及标定技术研究

EAST装置复杂的真空系统需要大量PKR251型真空规管实时测量,并获得准确的真空度数据,但是长时间运行后会出现测量结果不准的现象。PKR251型真空规管的修复和标定技术是通过对规管内部电极、极板等关键部件的去污(更换)、清洗和烘烤处理,修复计量不准或错误的真空规管。搭建规管标定平台模拟EAST装置的真空环境,通过控制充入真空室内高纯氮气的充气速率,改变真空室内的气体压力,比较单个规管与标准规的读数,判定规管测量准确度,实现规管标定。标定实验发现修复后的PKR251型规管在不同压力下线性度较好,满足EAST装置真空测量要求。     

航天510所“高精度微小气体流量测量新技术及应用”获国家技术发明二等奖

<正>随着我国航天、核工业等领域快速发展,对微小气体流量的精确测量提出了迫切需求。不论是月球样品封装装置中用到的真空漏率测量,还是载人飞船舱门检漏中用到的正压漏率测量,均与高精度微小气体流量测量技术密不可分。针对以上需求,航天510所通过十余年的持续研究,提出了微小气体流量测量、真空漏     

基于光腔衰荡光谱的气体成份量测量技术

光腔衰荡光谱技术依赖于气体分子常数测量气体成份量,有望成为新一代基于自然常数的气体成份量基准方法。本文详细介绍了国内外研究机构对于光腔衰荡光谱法在气体成份量测量领域的研究现状,并在此基础上设计出一套基于Pound-Drever-Hall(PDH)锁频技术的光腔衰荡光谱测量装置,旨在完善目前实物计量标准的局限性。     

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。     

真空测量装置的流导对测量真空度的影响

夹层真空度是影响低温容器真空绝热性能的主要因素。真空度测量结果不仅与真空规管本身的测量精度有关,还与真空测量装置的流导有关。搭建了真空测量系统,设计两种不同流导的真空测量装置,模拟高真空多层绝热低温容器真空测量系统的实际工况,测量这两种装置下的真空度并进行分析。结果表明真空测量装置的流导大小对该装置的真空度测量有较大影响,流导大的测量装置需要较短的抽气时间就能保证该装置上规管的测量值有较好的精度。结果可为低温容器真空测量系统的设计、试验和使用提供参考。     

真空测试计量技术及其航天应用

真空测试计量技术是确保载人航天、探月工程、北斗导航等重大航天工程顺利实施的重要基础。围绕计量发展和航天发展建设对真空测试计量提出的新任务、新要求,真空测试计量发展在深度、广度及维度上表现出强劲的态势。近年来,围绕国家重大战略需求,瞄准真空测试计量技术核心科学问题,开展了面向航天应用的真空测试计量原始创新研究,实现了由真空中性气体测试计量向空间电推进真空等离子体测试、卫星充放电真空模拟测试、真空环境下空间计量等交叉领域的拓展,并在月球样品采样、飞船交会对接、空间守时原子钟研制、卫星平台升级换代、卫星安全防护等应用中发挥了至关重要的作用。     

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.     

计量文摘精粹

1 真空计量的新进展作者 :李得天摘要 :真空计量学已发展成为计量学的一个新的独立分支 ,其研究内容已从传统的全压力测量与校准扩展到分压力测量与校准、气体微流量 (漏率 )测量与校准。文章描述了这三个方面的最新进展 ,从中可看出真空计量学的现状与发展趋势。关键词 :真空计量学 ;全压力 ;分压力 ;气体微流量 (漏率 )(摘自《上海计量测试》 2 0 0 3年第 5期 )2 微机电系统技术及其在计量领域的应用作者 :潘光斌摘要 :在简要介绍目前国内外微机电系统技术的发展趋势及成果基础上 ,着重讨论了该技术给计量测试工作带来的积极影响 ,尤其是…     

航天510所“高精度微小气体流量测量新技术及应用”获国家技术发明二等奖

<正>随着我国航天、核工业等领域快速发展,对微小气体流量的精确测量提出了迫切需求。不论是月球样品封装装置中用到的真空漏率测量,还是载人飞船舱门检漏中用到的正压漏率测量,均与高精度微小气体流量测量技术密不可分。针对以上需求,航天510所通过十余年的持续研究,提出了微小气体流量测量、真空漏率测量、正压漏率测量等新方法,并取得重大创新与突破。     

冷原子腔体的设计与实验研究

为满足冷原子的各类量子实验,设计了用脉冲管制冷机冷却的冷原子腔体。采用ANSYS软件建立了冷原子腔体低温组件模型并进行热模拟,得到其整体的漏热主要是通过低温组件和真空罩内壁的辐射换热,并分析了接触热阻对于样品腔均温性的影响。同时开展了超真空低温条件下的测量实验,分析并改进铂电阻温度计不同安装方式对于测温的影响,实现了低温条件下温度计的绝缘、粘接和测量,同时验证了模型的准确性,最终得到均温性小于10 mK,真空度达到10~(-8)Pa的冷原子腔体系统。     

真空标准的现状

序言 低于大气压的压力状态称之为真空,真空度可定义为该状态下的压力,这个定义能够连续地表现从低真空到超高真空整个真空范围的压力状态。 为使物理量的标准能够被广泛地应用,.必须建立2个标准:即具备绝对标准和为了能够将绝对标准与实际许多测量值联系起来进行比较的副标准。在日本工业标准中,规定了标准的各种真空度的测量法。在日本电子技术综合研究所,用麦克劳真空计等真空度标准的计量装置,保持着10-3托以下压强的真空度标准。用这套装置校准,作付标准用的电离真空计,可以通过日本真空协会得到,该标准系统的详细情况本刊已有介绍。本…     

中性束注入器低温真空空间气体温度分布模拟研究

中性束的生成与传输过程需要真空梯度分布环境,准确掌握真空室内的真空度及其分布对中性束的调试和运行有非常重要的意义。受低温真空空间不同区域的器壁温度影响,真空室内空间气体温度具有特定的分布特性,该特性对准确测量并最终确定其真空度有关键性影响。本文基于Molflow软件模拟分析了全超导托卡马克中性束注入器(EAST-NBI)真空室内的气体分子碰撞频度和气体分子数密度分布,获得了真空空间不同区域的气体温度分布,为根据温度分布修正特定真空测量点的测量结果提供了依据,提高了真空度的测量精度。     

真空技术及应用系列讲座第六讲：真空测量

第六讲：真空测量刘玉岱（东北大学）一、概述１．什么是真空测量真空测量就是真空度的测量，而真空度是指低于大气压力的气体稀薄程度。以压力表示真空度是由于历史上沿用下来的，并不十分合理。压力高意味着真空度低；反之，压力低与真空度高相对应。真空测量包括全压力...     

激光与原子的相干性在计量测试领域中的应用进展

上世纪60年代激光刚被发现不久,其良好的相干性就被广泛用于测量设备的研制,在计量领域也以激光为工具建立了各类高水平计量标准,如米定义,几何量及运动量的基标准。半个世纪后的今天,冷原子技术使原子为代表的物质波具有良好的相干特性,它同样被立刻用于计量测试领域,法国计量院提供参与重力国际关键比对的冷原子重力仪就是最好的证明。本文以相干原理为主线,介绍了激光等电磁波在更高分辨力、更大空间范围以及更远物体的运动测量方面的进展,说明激光技术进展对动态测量领域开拓的重要引领作用,同时举例介绍了原子相干性在重力测量以及运动量动态测量中的重要作用。