分流法超高/極高真空校準(zhǔn)裝置的組成
超高/極高真空測(cè)量在宇宙空間模擬、真空表面分析儀器、核聚變、高能加速器、真空微電子技術(shù)和空間航天器等方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。超高/極高真空規(guī)是超高/極高真空測(cè)量的主要工具,要得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,就必須對(duì)這些真空規(guī)進(jìn)行精確校準(zhǔn), 以保證超高/極高真空條件下應(yīng)用的可靠性。
為了解決我國超高/極高真空規(guī)校準(zhǔn)的急需,研制了分流法超高/極高真空校準(zhǔn)裝置,并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。
校準(zhǔn)裝置的組成
校準(zhǔn)裝置主要由極高真空(XHV)系統(tǒng)、超高真空(UHV)系統(tǒng)、流量分流系統(tǒng)三部分組成,工作原理如圖1 所示。
圖：分流法超高/ 極高真空校準(zhǔn)裝置工作原理圖
XHV系統(tǒng)
XHV 校準(zhǔn)室采用φ0.25 m×0.25 m 的柱形容器, 為了降低出氣量, XHV 校準(zhǔn)室采用真空熔煉的特殊SUS316L不銹鋼制作, 并進(jìn)行了真空高溫除氣處理, 以便降低材料內(nèi)H2 的含量。為了既保證校準(zhǔn)室有足夠的抽速, 又保證校準(zhǔn)室中壓力的均勻性和避免束流效應(yīng), 校準(zhǔn)室抽氣限流孔直徑為0.033 m 的小孔, 該小孔對(duì)于氮?dú)獾姆肿?/font>流導(dǎo)約為0.1 m3/s。XHV 校準(zhǔn)室中的極限壓力由IE514 型分離規(guī)測(cè)量, 該規(guī)測(cè)量下限為2×10- 10 Pa。XHV 校準(zhǔn)室上接有一臺(tái)QMS200四極質(zhì)譜計(jì), 用于殘余氣體分析和極小漏孔檢漏。
XHV 抽氣機(jī)組由MAG2200磁懸浮渦輪分子泵、TW70H分子泵、Ecodry旋渦干泵、以及CapaciTorr- B1300-2非蒸散型吸氣劑( NEG) 泵組成。渦輪分子泵對(duì)各種氣體的抽速無明顯的選擇性,為了提高對(duì)H2、He等低壓縮比氣體的抽氣能力, 采用了雙渦輪分子泵串聯(lián)結(jié)構(gòu)。NEG 泵的特點(diǎn)是對(duì)H2的抽速大,對(duì)惰性氣體無抽速。對(duì)于XHV 系統(tǒng), 殘余氣體主要為H2,而H2又是渦輪分子泵難以抽除的氣體, 因而利用NEG 泵提高了系統(tǒng)的真空度; 另一方面使用惰性氣體。
UHV系統(tǒng)
UHV校準(zhǔn)室選用的材料、物理結(jié)構(gòu)、限流孔、以及材料處理工藝等都與XHV校準(zhǔn)室相同。UHV校準(zhǔn)室中的極限壓力由IKR270型超高真空冷規(guī)測(cè)量,該規(guī)測(cè)量下限為5×10- 9Pa。UHV 抽氣系統(tǒng)采用雙渦輪分子泵串聯(lián)抽氣機(jī)組,主分子泵的抽速為500 L/s,輔助泵抽速為110L/s,前級(jí)泵為GLB200型直聯(lián)式機(jī)械泵。另外,在分子泵與抽氣室之間安裝SHV-CBF-160M型超高真空插板閥。
流量分流系統(tǒng)
流量分流系統(tǒng)主要由流量計(jì)和分流室組成,為了提高微小氣體流量測(cè)量的可靠性,流量計(jì)采用了固定流導(dǎo)法氣體微流量計(jì)。分流室采用SUS316L不銹鋼制作,材料處理工藝與XHV 校準(zhǔn)室相同。分流室上安裝了電容薄膜規(guī)和磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī),用于測(cè)量分流室中壓力和小孔的流導(dǎo)。
分流室通過小孔15和23分別與XHV和UHV系統(tǒng)相連,小孔15是激光單孔,分子流流導(dǎo)為10-6m3/s量級(jí),小孔23是80個(gè)均勻排列的激光多孔,分子流流導(dǎo)為10-4m3/s量級(jí)。
