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％。     

复合型便携式真空计校准装置

在原有基础上研制出复合型便携式真空计校准装置。将静态比较法、静态膨胀法及动态流量法复合在一台装置上,仅采用一台满量程为1.33×105Pa的电容薄膜真空计作为参考标准,实现较宽的真空度校准范围。实验结果表明,装置的校准范围为105Pa～10-5Pa,合成标准不确定度为1.3%～2.5%。装置的外形尺寸为450 mm×400 mm×750 mm,总重量小于35 kg,在原有校准装置的基础上减小了重量和成本,更适用于许多应用领域中真空计的现场校准。     

实用超高真空比对校准系统

介绍了一种实用超高真空相对比对校准系统。该装置具有结构简单、实用、不确定度小等优点,可以满足在10^-7～10^-5Pa范围内超高真空规的比对校准。     

便携式真空计校准装置

为了解决许多应用领域对真空度的现场校准需求,研制出便携式真空计校准装置.采用直径为200mm的球形容器作为校准室,用两台不同量程的电容薄膜真空计作为参考标准.为实现宽量程校准,装置集成了静态比对法、静态膨胀法及动态流量法三种校准方法.实验结果证实该装置的校准范围可达1×105～4× 10-6 Pa,合成标准不确定度为1.3％ ～4.7％.装置的外形尺寸为450 mm× 400 mm×750 mm,总重量小于40kg.总之,该装置具有体积小、重量轻、便携和成本低等优点.     

一种105~10-7 Pa现场真空计校准装置的设计北大核心CSCD

针对现场真空校准需求,设计出校准范围为105~10-7 Pa的现场真空计校准装置。装置集成了比较和标准流导两种校准方法,采用模块化设计减小了装置的体积和重量;通过触摸屏或计算机实现自动化数据采集及操作控制,装置能够自动出具并上传校准证书;校准室通过特殊工艺处理及双极串联抽气机组抽气,设计的极限真空度为10-8 Pa量级;采用流导法和定容法设计出10-2~10-10 Pa·m3/s的复合型标准气体流量计,解决了宽量程标准流量的提供问题。本现场真空校准装置设计的校准范围为105~10-7 Pa,外形尺寸不超过500 mm×500 mm×600 mm,主体重量小于50 kg,具有校准范围宽、便携、自动化程度高等优点。     

定容式流导法气体微流量校准装置测量不确定度的评定

介绍了定容式流导法气体微流量校准装置的组成及校准方法，并着重对测量不确定度进行了评定。通过评定在定容式流量计的校准范围（1×10^-3～5×10^-6）Pa·m^3／s内，其合成标准不确定度为1，O％；在固定流导法流量计的校准范围（5×10^-4～5×10^-11）Pa·m^3／s内，其合成标准不确定度为1．4％～1.8％。     

一种(105～10-8)Pa真空计校准装置的设计

针对(105～10-8)Pa复合型真空计的一次性校准需求,设计出相应的校准装置.装置主要由校准室、真空测量模块、抽气与供气模块、标准气体流量计、烘烤模块等部分组成.设计的校准室为球形容器,通过串联分子泵组和离子泵抽气,在校准室中获得10-9 Pa量级的极限真空度.真空计的校准通过静态比较法、动态比较法及标准流量法实现,...     

现场真空校准装置的设计

基于客户提出的在工作现场对真空计进行校准的切实需求,研究并设计了现场真空校准装置。该装置主要由供气和进样模块、抽气模块、压力衰减模块、压力测量与校准模块、烘烤模块等五部分组成。考虑到现场环境对真空计的影响和校准装置易于携带、小型化的要求,设计中采用了模块化分体式结构,复合了静态比较法、动态比较法和压力衰减法等真空校准方法。可根据不同的校准需求,选配不同的模块和方法实现对真空计的校准。现场真空校准装置预计达到的技术指标是,校准范围为10-4～105Pa,合成标准不确定度小于7%。     

真空计现场校准装置的研制

研制了一台便携式真空计现场校准装置,采用分体式设计,结构紧凑,装置小型化,便于现场移动。集成MKS薄膜真空计和370电离真空计作为标准器,利用静态比较法和动态平衡法,极限真空度可达10-6 Pa量级,在(1×10-3～1×105)Pa的测量范围内,相对扩展不确定度Urel=(5～0.5)%(k=2),解决了真空计及真空系统现场校准的难题,综合技术指标达到国内先进水平。     

温度对电容薄膜真空计测量影响的实验研究

采用了一支满量程为1333Pa的绝压式电容薄膜真空计,在金属膨胀式真空标准装置上对其进行温度变化的影响实验研究,包括在开和未开控制单元的规管恒温和温度补偿功能两种情况下环境温度变化的实验,并在实验过程中记录了电容薄膜真空计的零点漂移情况。其中,在打开控制单元的规管恒温和温度补偿功能的条件下,电容薄膜真空计测量准确度非常好。而在未打开控制单元的规管恒温和温度补偿功能的条件下,在10^-2～10^-1Pa两个量级上电容薄膜真空计的示值与标准值有较大偏差,最大偏差为36％;而在1～10^2Pa量级上电容薄膜真空计测量准确度也非常好。     

薄膜电容真空计电源的研究

介绍了利用交流电桥和相敏检波（PSD）原理设计的薄膜电容真空计电源的电路实施方案、主机电路结构和实测性能，对其中关键的小电容测量方法进行了深入的研究，在8h内测量，电容差值的漂移可小至10－3pF。主机结构采用微机控制和真空计模块化设计，可构成复合真空计或用于组装其他真空计。初步测试结果表明，这种真空计用单规管可以实现从大气至1Pa，覆盖五个数量级的真空度测量。     

Calibration of ultrahigh vacuum gauge from 10 Pa to 10 Pa by the two-stage flow-dividing system

A new two-stage flow-dividing system has been developed for the calibration of ultrahigh vacuum gauges from 10⁻⁹ Pa to 10⁻⁵ Pa for N₂, Ar, and H₂. This system is designed based on the techniques for our previously developed calibration system in the range from 10⁻⁷ Pa to 10⁻² Pa. Three modifications were performed to extend the calibration pressure to a lower range. The relative standard uncertainty of the generated pressure (k = 1) is in the range from 2.3% to 2.6%, from 10⁻⁹ Pa to 10⁻⁵ Pa. The characteristics of ultrahigh vacuum gauges were also examined by using this system. The stabilities of the pressure reading, the linearity, the temperature dependence, and the long-term stability were examined. These results show that the calibration of ultrahigh vacuum gauges is possible in the range from 10⁻⁹ Pa to 10⁻⁵ Pa for N₂, Ar, and H₂ with the uncertainty of about 6.0% (k = 2) by this new system.     

非蒸散型吸气剂泵在真空计量中的应用研究

本文简要阐述了非蒸散型吸气剂(NEG)泵的吸气机理,着重介绍了NEG泵在超高/极高真空标准、静态膨胀法真空标准等真空计量标准中的最新应用结果。结果表明:利用NEG泵在室温下获得了10-10Pa的XHV;利用NEG泵将超高/极高真空标准校准下限延伸到了10-10Pa量级;利用NEG泵将静态膨胀法真空标准的校准下限延伸到了10-7Pa量级。最后还对用NEG泵延伸固定流导法微流量标准测量下限的可行性进行了分析。     

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%.     

Ionization vacuum gauge with a carbon nanotube field electron emitter combined with a shield electrode

The applicability of carbon nanotubes to an electron source for a Bayard-Alpert type vacuum gauge has been investigated. Three gauge configurations are designed to optimize the gauge performance. The optimized gauge, in which an additional shield electrode is fixed on a gate electrode, exhibits good measurement of linearity between ion current and system pressure from 10⁻⁷ to 10⁻² Pa. A gauge sensitivity of 0.05 Pa⁻¹ has been achieved under 100 μA emission current for nitrogen, comparable with 0.07 Pa⁻¹ of commercial ionization gauges.     

A vacuum sensor using field emitters made by multiwalled carbon nanotube yarns

A newly developed vacuum sensor using carbon nanotube (CNT) field-emission has been designed. The fabricated device is an ionization gauge with a silk-like CNT yarn cathode, and the vacuum is indicated by the ratio of the ion current to the electron-emission current. The metrological characteristics of the sensor were studied in a dynamic vacuum system. It showed good linearity ranged from 10⁻⁴ to 10⁻¹ Pa. Taking advantage of the field-emission cathode, the power consumption is only about 5.5 mW. Moreover, comparing it to the conventional thermionic cathode, the CNT yarn cathode is more miniature and a cold cathode with no obvious thermal outgassing effect. Due to these features, the sensor described here could have potential applications in measuring vacuum inside sealed and miniaturized devices.     

在不同真空度下的卷心菜真空冷却实验对比研究

在卷心菜真空冷却实验中,真空度是影响冷却时间和效果的主要因素。本文通过设定不同的自动补气阀工作压力范围来控制真空室的压力,进行卷心菜真空冷却实验,并分析了此过程中水分在低压下的气化过程。实验发现,自动补气阀工作压力范围分别为700 Pa-900 Pa、1000 Pa-1200 Pa和1300 Pa-1500 Pa时,当温度最低处(表叶)达到预定的0．7℃时,耗时分别为11 min、22 min和43 min,中心温度分别为3．86℃、6．68℃和9．11℃。结果表明：700 Pa～900 Pa的自动补气阀工作压力范围,对卷心菜进行真空冷却实验的效果较好；对于特定食品的真空冷却,应该可以找到各自恰当的自动补气阀工作压力范围,以提高冷却的效率。     

真空蒸馏分离锡铁合金的研究

从理论和实验两方面讨论了锡铁合金分离的可能性和规律性。利用真空感应熔炼炉与立式真空蒸馏炉,实验考查了蒸馏温度、蒸馏时间、炉内压力以及电磁搅拌作用对锡铁合金分离效果的影响。结果表明:在真空感应熔炼炉中,蒸馏温度为1885 K,炉内压力为10 Pa,蒸馏时间为42.5 min的条件下,含锡4.54%(质量比)的合金一次蒸馏后,锡的脱除率为99.79%,残留物铁中的锡含量降至0.024%。电磁搅拌作用对脱锡效果的影响显著。     

A thermocouple vacuum gauge for low vacuum measurement

The construction of a thermocouple vacuum gauge for the range of pressures from 200 to 800 mbar is reported. The gauge differs from similar ones that cover the medium vacuum region. The main difference is that the thermocouple is not fixed to the filament, as usual, but is placed at some distance from the filament.