靜態(tài)流量法超高真空規(guī)范安裝
1、靜態(tài)流量法超高真空規(guī)范安裝的作業(yè)原理
靜態(tài)流量法用來(lái)高真空和超高真空區(qū)間的一種校準(zhǔn)真空規(guī)的相對(duì)校準(zhǔn)步驟。在分子流條件下，陸續(xù)地注入已知流量Q的氣體于校準(zhǔn)室中，并經(jīng)過(guò)已知流導(dǎo)C的小孔繼續(xù)抽氣，從而在校準(zhǔn)室內(nèi)構(gòu)建起可準(zhǔn)確劃算的靜態(tài)失調(diào)壓力p。
如校準(zhǔn)室中的氣體在于熱力學(xué)失調(diào)狀態(tài)，則有：
Q+Q0-pSg-(p-pe)C=Vdp/dt(1)
式中Q為注入的氣體流量(PaL/s);Q0為校準(zhǔn)室內(nèi)名義的放器量(PaL/s);p為校準(zhǔn)室內(nèi)的壓力(Pa);Sg為被校真空規(guī)的抽氣速率(L/s),pe為抽氣室內(nèi)的壓力(Pa);C為校準(zhǔn)室入口小孔的流導(dǎo)(L/s),V為校準(zhǔn)室的體積(L),dp/dt為校準(zhǔn)室壓力隨工夫的變遷速率(Pa/s)。
如能滿足下列條件:(1)Q0<1%Q;(2)泵的抽速Sp>50C;(3)Sg<1%C;(4)校準(zhǔn)室內(nèi)名義積≈小孔面積1000倍。
當(dāng)壓力穩(wěn)固失調(diào)(dp/dt=0)時(shí),則式(1)可簡(jiǎn)化為
p=Q/C(2)
由式(2)可知,用微流量表準(zhǔn)確測(cè)量Q和依據(jù)分子流實(shí)踐由小孔直徑和薄厚劃算出C,就能得出p值。
作為計(jì)量規(guī)范,劃算公式越容易,其正確度就有可能越高。但要失去此容易的公式,就務(wù)必滿足上述一些條件,這就是本規(guī)范安裝的設(shè)計(jì)難點(diǎn)和研制要害。2、靜態(tài)流量法超高真空規(guī)范安裝構(gòu)造
靜態(tài)流量法超高真空規(guī)范安裝由校準(zhǔn)零碎、微流量表零碎、抽氣零碎和電腦掌握零碎四全體組成,如圖1所示(掌握零碎未畫(huà)入)。圖中Ⅰ為流量表零碎;Ⅱ?yàn)樾?zhǔn)和主抽氣零碎;Ⅲ為前級(jí)抽氣零碎。1,21為電泵;2,13為渦輪分子泵;3為基準(zhǔn)室;4為可變體積室;5為鞲鞴;6為ACDG,7為DCDG;8為裸規(guī);9為出口室;10為裸規(guī)室;11為校準(zhǔn)球室;12為離子泵;14,16為插板閥;15為抽氣室;17為高溫泵;18為鈦升華泵;19為冷阱;20為羅茨泵。2.1、校準(zhǔn)零碎
依據(jù)國(guó)內(nèi)規(guī)范(ISO3570/1)的務(wù)求和咱們積年的實(shí)踐鉆研成績(jī),校準(zhǔn)零碎依照四球構(gòu)造繼續(xù)了設(shè)計(jì)。校準(zhǔn)室、出口室和裸規(guī)室采納球狀構(gòu)造,抽氣室為滿足內(nèi)切球務(wù)求的圓柱形構(gòu)造。
在校準(zhǔn)零碎的設(shè)計(jì)內(nèi)中中,繼續(xù)了電腦模仿設(shè)計(jì),取舍最佳的構(gòu)造尺寸,使校準(zhǔn)室中的氣體盡可能瀕臨于熱力學(xué)失調(diào)狀態(tài),以減小分子流場(chǎng)的不勻稱散布和分子束射效應(yīng)。
校準(zhǔn)球室的直徑為500mm,內(nèi)名義積為7854cm2,有10個(gè)法蘭孔,用來(lái)裝置被校真空規(guī)。出口球室和裸規(guī)球室聯(lián)接在校準(zhǔn)球室上,直徑為150mm。小孔裝置在校準(zhǔn)球室與抽氣室聯(lián)接的地位上。
氣體注入出口球室,經(jīng)此室散亂后,再經(jīng)小孔注入校準(zhǔn)球室,以升高分子束射效應(yīng)。
裸規(guī)球室理論是一個(gè)壓力失調(diào)轉(zhuǎn)換器,為了預(yù)防入射的氣體分子間接進(jìn)入規(guī)管的水解區(qū),氣體分子經(jīng)過(guò)一隔板進(jìn)入裸規(guī)球室內(nèi)。
小孔直徑為3.2939cm,厚為0.252mm,兩者比為1/131。孔面積為8.521cm2。孔面積與校準(zhǔn)球室內(nèi)名義積之比為1.08×10-3,瀕臨1/1000。小孔流導(dǎo)C=99.186L/s(N2)。抽氣室為直徑500mm,高500mm的圓柱形,其體積大于校準(zhǔn)室的體積。
2.2、氣體微流量表零碎
恒壓式氣體微流量表零碎用來(lái)產(chǎn)生和測(cè)量氣體流量Q,流量規(guī)模3×10-3～1×10-8Pam3/s,不確定度<2%。恒壓平衡固度為0.01%。2.3、抽氣零碎
失掉10-9Pa的極限真空是一項(xiàng)非常簡(jiǎn)單的技能,關(guān)于一個(gè)較宏大的真空零碎來(lái)說(shuō)更是如此。抽氣零碎由主抽氣機(jī)組、前級(jí)抽氣機(jī)組、彈道和閥門(mén)組成。主抽氣機(jī)組由高溫泵、鈦升華泵、分子泵、濺射離子泵、插板閥等組成。前級(jí)抽氣機(jī)組由羅茨泵、擋油阱、電泵等組成。
主抽泵為φ500mm口徑的制冷機(jī)高溫泵,對(duì)氮?dú)?N2)的抽速為16m3/s,對(duì)小孔的無(wú)效抽速為6.6m3/s,遠(yuǎn)大于小孔流導(dǎo)值的50倍。在失掉極限真空的內(nèi)中中須要300℃低溫烘烤48h,在主泵上配置了插板閥,并用一臺(tái)抽速為1.5m3/s的分子泵作為烘烤時(shí)的抽風(fēng)泵。同聲選用一臺(tái)15m3/s的液氮冷凍升華泵和一臺(tái)0.4m3/s的濺射離子泵作為失掉極限真空的輔助泵。前級(jí)泵是一臺(tái)抽速為100m3/h的羅茨泵和一臺(tái)50m3/h的雙級(jí)旋片泵。3、論斷3.1、重要技能指標(biāo)
極限真空:1.7×10-8Pa(校準(zhǔn)球室),6.5×10-9Pa(抽氣室);
校準(zhǔn)規(guī)模:10-2～10-7Pa;
不確定度:3%(10-2～10-6Pa)～10%(10-7Pa)。3.2、重要特點(diǎn)
(1)寬大地相符國(guó)內(nèi)規(guī)范ISO3570/1的技能務(wù)求,安裝正確度高;
(2)通過(guò)分子流場(chǎng)實(shí)踐的鉆研和劃算,提出四球構(gòu)造的總體計(jì)劃,升高了分子流場(chǎng)不勻稱散布和分子束射效應(yīng),校準(zhǔn)室中的氣體更瀕臨于熱力學(xué)失調(diào)態(tài),使此規(guī)范更具“相對(duì)性”;
(3)恒壓式氣體微流量表采納電腦掌握和數(shù)據(jù)搜羅及解決,克服了高精度恒壓?jiǎn)栴}(穩(wěn)定0.01%)和充散發(fā)揮所用精細(xì)測(cè)量?jī)x器的潛能,使流量測(cè)量不確定度小(<2%);
(4)采納大流導(dǎo)小孔(約100L/s)和大抽速高溫泵(約6600L/s),擴(kuò)大了校準(zhǔn)上限,普及了壓力穩(wěn)固度。
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