壓力衰減法是將氣體通過(guò)微調(diào)閥引入到超高真空室,再通過(guò)一分子流流導(dǎo)很小的小孔流入到XHV校準(zhǔn)室,達(dá)到平衡時(shí),用磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)或電容薄膜規(guī)測(cè)量UHV 室中的較高壓力,通過(guò)計(jì)算得到XHV校準(zhǔn)室中較低壓力。

　　圖4 所示為日本ETL的Shingo Ichimura 和UL-VAC的Sonoko Tsukahara等于1999年建立的一臺(tái)壓力衰減法UHV/XHV校準(zhǔn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由XHV系統(tǒng)和UHV系統(tǒng)兩大部分組成 。

圖4 　日本的壓力衰減法UHV/XHV校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　UHV室采用SUS316L不銹鋼制作,由雙渦輪分子泵串聯(lián)抽氣(抽速分別為0.5m³ ·s^-1和0.15m³·s ^-1),極限真空度為1×10^-8Pa 。通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量,可在UHV室中實(shí)現(xiàn)10⁵Pa～10^-5Pa的可調(diào)壓力。壓力由校準(zhǔn)過(guò)的電容薄膜規(guī)(CDG)、磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)(SRG)和電離規(guī)來(lái)測(cè)量。UHV系統(tǒng)通過(guò)流導(dǎo)為C0的小孔和XHV系統(tǒng)連接。

　　XHV校準(zhǔn)室采用真空熔煉的特殊低碳SUS316L不銹鋼制作, 內(nèi)表面先進(jìn)行電拋光處理, 然后在703K的高溫下連續(xù)100h 進(jìn)行真空烘烤除氣2次,最后再采用空心陰極放電法在內(nèi)表面鍍上一層TiN膜。經(jīng)過(guò)這樣的內(nèi)表面除氣工藝,校準(zhǔn)室的出氣率可降低至1.0×10^-13 Pa/m·s ^-1 。校準(zhǔn)系統(tǒng)的抽氣機(jī)組采用低溫泵和雙分子泵串聯(lián)結(jié)構(gòu)。低溫泵采用液氮保護(hù)、液氦冷凍,對(duì)N₂ 的有效抽速為3.1m³·s^-1,低溫泵抽氣口通過(guò)流導(dǎo)為C(對(duì)N₂ 的流導(dǎo)為0.4m³·s ^-1) 的小孔和XHV 校準(zhǔn)室連接。雙分子泵串聯(lián)抽氣機(jī)組(抽速分別為1m³·s^-1和0.5m³·s^-1) 通過(guò)全金屬閘板閥(法蘭接口ICF253)和XHV校準(zhǔn)室連接,單獨(dú)使用該抽氣機(jī)組可獲得1 ×10^-9Pa的極限真空。

　　在校準(zhǔn)前,先采用雙分子泵串聯(lián)抽氣機(jī)組將XHV 校準(zhǔn)室抽至極限真空,然后關(guān)閉全金屬閘板閥,通過(guò)低溫泵抽氣,在XHV 校準(zhǔn)室中達(dá)到的動(dòng)態(tài)平衡壓力可通過(guò)下式計(jì)算

p=p₀(C₀/C) (4)

　　上式中, p₀ 為UHV 室中的動(dòng)態(tài)平衡壓力(10 ^{- 5} Pa <p₀ < 10⁵ Pa) 。C₀/ C 在10 ^{- 5}～10 ^{- 6}之間。該校準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單,但從原理上講,不是一種基礎(chǔ)方法,因此不能進(jìn)行精確校準(zhǔn)。

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