質譜計校準技術發展現狀

2013-05-24 任國華蘭州空間技術物理研究所

　　作為殘余氣體分析器和分壓力測量的主要儀器，四極質譜計的使用越來越引起重視，使得質譜計校準技術研究成為真空計量領域的一個熱點問題，本文將從最初美國真空學會推薦的四種四極質譜計校準方法開始，討論研究美國國家標準技術研究院(NIST) 、德國聯邦物理研究院(PTB) 、意大利國家計量研究院(IGMC) 、日本國家工業科學技術研究院(AIST) 直到我國的清華大學和蘭州空間技術物理研究所在四極質譜計校準技術方面的研究成果，分析這幾個實驗室方法的優缺點，為國內外同行提供參考。

1、引言

　　隨著真空技術的發展，真空系統中氣體總壓力的測量已經不能滿足日常工作需求，而分壓力的測量就越來越引起人們的注意。分壓力的測量一般是通過質譜計進行測量。為了讓質譜計能夠準確的輸出壓力值，就必須對質譜計進行校準。因此需要開展質譜計校準技術的研究。

　　質譜計的校準技術是目前真空計量學的一個熱點課題。一般來說，質譜計的測量不確定度依賴于兩個因素: 第一是校準過程中使用參考標準的準確性和校準系統的不確定度; 第二是質譜計固有的性能參數。所以質譜計的校準技術研究就要從校準系統的設計，質譜計參數的設置等方面進行。

2、國內外的發展狀況

3、結論

　　針對四極質譜計的校準技術，追蹤國內外的四極質譜計校準系統的研究現狀，可以看出，質譜計校準技術的發展趨勢是最先使用一種氣體進行校準，而且校準系統比較簡單，校準的范圍比較小; 由于質譜計經常使用在混合氣體環境中，由一種氣體校準引起的不確定度較大，致使發展到能夠使用混合氣體進行校準的系統，也延伸了質譜計的校準范圍，降低了校準的不確定度。

　　由于各種工作狀況的不同，導致對質譜計的各種參數的精度要求不同，因此質譜計的校準方法就有相應的變化，在日常校準質譜計的過程中要根據實際的需要選擇不同的校準系統和校準方法，以便校準結果最優。隨著質譜計越來越廣泛的應用，質譜計的校準技術將有更大的發展，一方面，自動控制技術將引入校準系統，使得質譜計的校準更加便利。另一方面，由于精密測量技術的發展，要求質譜計能夠時刻保持高精度，就對質譜計的校準提出了能夠實時校準的要求，因此實時校準技術便是將來質譜計校準技術的一個發展方向。再者，隨著工業技術的發展，設備的工作條件越來越復雜，在某些條件下，質譜計的校準無法由人為的直接進行操作，就提出了質譜計校準技術的另一個發展方向在線校準技術。國內的某些實驗室已經開始了相關方面的研究。