略論絕對真空計量標準
僅就“絕對真空計量標準”略加評論，對真空計量標準的“絕對性”含義作一討論。隨著真空度的提高，真空度計量標準的絕對性越來越下降;相對真空度計量標準而言，氣體微流量標準的絕對性還要更差些。
1 引言
真空計量學(xué)(vacuum etorlogy)這一術(shù)語，在國際上許多文獻中出現(xiàn)，并被較普遍采用還是近十多年的事。真空計量標準已具備了較高的準確度，進行了真空度標準的國際比對，建立了微流量、分壓力等多參量標準。真空測試技術(shù)和儀器向精密、準確和可靠方向發(fā)展。它標志著真空計量學(xué)已經(jīng)到達一個新階段，已成為計量學(xué)的一個新的獨立分支。
發(fā)展中的真空計量學(xué)，有必要對一些重要的名詞術(shù)語給與更準確的定義和規(guī)范。本文僅就“絕對真空計量標準”略加評論，對真空計量標準的“絕對性”含義作一討論。
2 絕對真空計A標準的特性
在ISO3529/Ⅲ文件中對絕對真空規(guī)的定義是:僅由所測量的物理量就能確定壓力的真空規(guī)。
英國國家物理實驗室(NPL)的K.F.Poulter對絕對真空規(guī)的定義是:由所測量的國際單位制(SI)中的基本量就能計算壓力的真空規(guī)。
以上兩個定義相比，K.F .Poulter的定義更嚴格，即指明所測量的物理量是SI中的基本量。但此兩個定義，僅定義了絕對真空規(guī)，還沒涉及能夠用于校準真空規(guī)的整個校準系統(tǒng)。
德國物理技術(shù)研究院(PTB)的G.Messer是這樣定義校準真空規(guī)的基本方法的:此方法僅涉及到Si基本量的直接測量。
綜合這三個定義并加以擴展，絕對真空計量標準的定義或所具有的特征是:
(1) 直接測量的物理量是SI基本量，并由此依據(jù)基本理論公式計算出真空量(壓力P，微流量Q，抽速S)。
(2) 標準的校準容器中的氣體處于熱力學(xué)平衡態(tài)。
幾點說明如下:
�、僬婵沼嬃繉W(xué)中主要涉及到SI中四個基本量(長度、質(zhì)量、時間、溫度)，目前這四個量的測量不確定度非常小，分別為10-11,10-10,10-14,10-6。
�、谟嬎阋罁�(jù)基本理論公式，以保證計算的準確性。
③氣體只要在熱力學(xué)平衡態(tài)時，P,Q,S才有明確的物理意義。三者之間才有P=Q/S的關(guān)系。
具有上述兩個基本特征的真空計量標準通常認為具有“絕對性”，才有可能具有高的準確度，故稱為絕對真空計量標準。
3 絕對真空計f標準的現(xiàn)狀
本文對真空計量標準僅從“絕對性”角度進行簡要評述。
3.1 真空度計且標準
3.1.1 直接比對法真空規(guī)校準系統(tǒng)—低、高真空
直接比對法校準真空規(guī)的方法是在靜態(tài)或動態(tài)的校準室中，將被校規(guī)與參考規(guī)進行直接比較。其絕對性主要由校準室的設(shè)計合理性和參考規(guī)的絕對性確定。
國際標準化組織(ISO)公布的標準ISO/DIS5 300中對直接比對法真空規(guī)校準系統(tǒng)的設(shè)計作了如下具體規(guī)定:
(1) 校準室的體積至少應(yīng)該是接在校準室上的所有規(guī)管的總體積的20倍;
(2) 校準室的形狀應(yīng)該使其表面積與體積之比盡可能小;選用球形容器最理想，若選用圓柱形容器，則要求筒長與筒徑之比不大于4;
(3) 規(guī)管的連接要保證氣體分子進人規(guī)管的工作區(qū)域前，至少能夠與管壁碰撞一次;
(4) 安裝在校準室上的所有規(guī)管之間的壓力差和溫度差不應(yīng)該導(dǎo)致明顯的測量誤差;
(5) 規(guī)管連接處的流導(dǎo)至少應(yīng)該為規(guī)管吸附速率或解吸速率的100倍;
(6) 校準室的極限壓力應(yīng)該小于最低校準壓力的2%。
采用直接比對法校準真空規(guī)時，絕對性較好的參考規(guī)有U形壓力計和壓縮式真空計;在粗、低真空范圍一般采用靜態(tài)方式進行比對;在高真空采用動態(tài)平衡方式進行比對，此時氣流狀態(tài)要偏離熱平衡態(tài)，絕對性有所下降，設(shè)計系統(tǒng)時要盡可能降低這種偏離的程度。
U形壓力計測量壓力時，涉及的物理量為長度、質(zhì)量和時間，其原理公式為
P=ρ g △ h (1)
式中ρ為工作液體密度，kg·m-3;g為重力加速度，m·s-2;△h為兩液面高度差，m。
壓縮式真空計的測量原理是根據(jù)波義耳定律，測量的物理量涉及長度、質(zhì)量和時間，壓力計算公式采用式(2)。
P=(V0/V)ρg △h (2)
式中V為壓縮前體積，m3; V0為壓縮后一段毛細管體積，m3。
3.1.2 靜態(tài)膨脹法真空規(guī)校準系統(tǒng)—低、高真空
其測量原理是根據(jù)波義耳定律
P= (V0/V)P0 (3)
式中Q為膨脹前高壓氣體壓力，Pa;Vo為內(nèi)含高壓氣體(Po)的小容器的體積，m3;V為校準室的體積，m3。
測量的物理量除涉及長度外，還需測量壓力p0，其絕對性主要由測量OP的真空規(guī)的絕對性確定。
