動態流導法是用于高真空和超高真空區間的一種絕對校準真空規的方法。

       動態流導法具有不怕吸附, 校準下限隨著極高真空獲得技術的提高能夠延伸等優點, 已成為高真空和超高真空校準中普遍采用的方法。

       從20 世紀60 年代, 我們研制了動態流導法真空校準裝置的玻璃系統, 1995 年研制了動態流量法真空校準裝置的金屬系統。隨著真空科學技術發展, 對高真空和超高真空的校準提出了更高的要求, 通過不斷的改進和完善, 積累經驗, 研制了測量精度更高的動態流導法真空校準裝置, 可用于高真空和超高真空規的精確校準。

校準裝置的組成

      動態流導法真空校準裝置如圖1 所示, 由真空校準系統、恒壓式氣體微流量計和抽氣系統三部分組成。

真空校準系統

        真空校準系統采用了雙球形結構, 由上球室和下球室兩部分組成, 在上球室與下球室之間有一個小孔板, 小孔位于上球室與下球室的內切球的割線上, 小孔的直徑511mm , 小孔對氮氣的流導約為10 L , 上球室用于真空規的校準, 稱為真空校準室。上球室和下球室的直徑均為5350 mm , 在上球室赤道位置上有7 個CF35 法蘭和1 個CF63 的法蘭,可用于連接被校真空規、四極質譜計、磁懸浮轉子規等。在下球室的赤道位置上有4 個CF35 法蘭, 用于連接磁懸浮轉子規, 真空系統壓力監測規等, 稱為抽氣室。

        氣體流量從上球室的頂部引入, 通過一散流板使氣體分子散射后進入上球室中, 通過小孔進入下球室被分子泵抽出, 在上球室和下球室中產生了動態平衡的壓力。真空校準系統用316L 不銹鋼材料加工, 連接法蘭用316LN 不銹鋼材料加工, 全部采用金屬密封結構, 可承受250℃的高溫烘烤。

       1, 53. 濺射離子泵　2, 8, 27. 電容薄膜規(CDG) 　3, 4, 5, 6, 10,11, 13, 14, 15, 16, 17, 25, 26, 28, 29, 30, 32, 33, 36, 37, 42, 46, 48,49. 閥門　7, 47. 磁懸浮轉子規(SRG) 　9. 針閥　12. 壓力表　18, 19, 20. 氣瓶　21, 52, 55. 角閥　22, 54, 56. 分子泵　23, 57. 機械泵　24. 穩壓室　31, 34. 小孔　35. 油處理器　38. 變容室　39. 油室　40. 活塞　41. 電機　43. 四極質譜計　44, 50. 冷規　45. 上球室　51. 下球室

圖1　動態流導法真空校準裝置原理圖

恒壓式氣體微流量計

        恒壓式氣體微流量計可為動態流導法真空校準裝置提供標準氣體流量。在流量計的設計中, 解決了恒壓控制、恒溫等許多技術問題, 對影響不確定度的各種因素進行了仔細的分析, 研制成功了恒壓式氣體微流量計, 實現了流量測量過程的計算機控制、數據采集和數據處理, 提高了流量測量的自動化程度,同時對測量過程可能出現的各種不確定度進行修正, 減小了流量測量的不確定度。

抽氣系統

        抽氣系統由主抽分子泵, 輔抽分子泵, 濺射離子泵、干泵、閥門等組成。為了獲得的較高的真空度, 采用雙級分子泵串聯抽氣。主抽泵采用了美國VARIAN 公司生產的V550分子泵,對氮氣的抽速為550L/s; 輔抽泵選用法國ALCTEL 公司生產的ATH30+ 分子泵, 對氮氣的抽速為26 L/s; 在兩臺分子泵之間安裝了瑞士VAT公司生產的CF35超高真空角閥; 前級泵選用了美國VARIAN 公司生產的PTS300干泵。為了長期維持真空系統中的真空度, 采用抽速為100 Lös 濺射離子泵長期抽氣, 使真空系統維持在高真空狀態。