動態(tài)流導(dǎo)法是用于高真空和超高真空區(qū)間的一種絕對校準(zhǔn)真空規(guī)的方法。

　　動態(tài)流導(dǎo)法具有不怕吸附,校準(zhǔn)下限隨著極高真空獲得技術(shù)的提高能夠延伸等優(yōu)點,已成為高真空和超高真空校準(zhǔn)中普遍采用的方法。

　　20世紀(jì)50年代,隨著擴(kuò)散泵抽速測量的研究,對分子流理論進(jìn)行了仔細(xì)探討,為動態(tài)流導(dǎo)法的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。1955年德頓(Dayton)首先把擴(kuò)散泵抽速的測量裝置進(jìn)行改裝,在擴(kuò)散泵與測試罩之間安裝一限流孔板,建成“小孔法”真空校準(zhǔn)系統(tǒng),開創(chuàng)了動態(tài)流導(dǎo)法獨立發(fā)展的階段。

　　20世紀(jì)50年代,許多國家相繼建立了不同結(jié)構(gòu)形式的校準(zhǔn)系統(tǒng),廣泛深入地展開了對誤差源的探討和對非平衡態(tài)分子流理論的研究,60年代是動態(tài)流導(dǎo)法大發(fā)展的階段。

　　20世紀(jì)70年代,綜合了以往校準(zhǔn)的實踐經(jīng)驗和理論研究成果,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1974年公布了10^-1~10^-5 pa壓力區(qū)間的動態(tài)流導(dǎo)法校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(ISO/DIS 3570/1)。這是國際間統(tǒng)一真空量值工作的一個重要步驟，它提供了一個共同的基礎(chǔ),使得在不同實驗室中的校準(zhǔn)結(jié)果能在一個合理的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行比較-意大利和日本新建的真空校準(zhǔn)系統(tǒng)基本上是按照這個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的。70年代是動態(tài)流導(dǎo)法發(fā)展的鞏固階段。

　　1970年美國建立的“分子束”校準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn)下限可延伸到10^-13pa,但至今未公布過校準(zhǔn)結(jié)果。1980年,德國介紹了一臺新的“分子束”校準(zhǔn)系統(tǒng),并給出了校準(zhǔn)結(jié)果:在10^-8 pa不確定度為20%;在10^-10 pa不確定度為50%，“分子束”法可認(rèn)為是動態(tài)流導(dǎo)法向極高真空區(qū)間的發(fā)展。

　　從20世紀(jì)60年代,我們研制了動態(tài)流導(dǎo)法真空校準(zhǔn)裝置的玻璃系統(tǒng),1995年研制了動態(tài)流量法真空校準(zhǔn)裝置的金屬系統(tǒng)-隨著真空科學(xué)技術(shù)發(fā)展,對高真空和超高真空的校準(zhǔn)提出了更高的要求,通過不斷的改進(jìn)和完善,積累經(jīng)驗,研制了測量精度更高的動態(tài)流導(dǎo)法真空校準(zhǔn)裝置,可用于高真空和超高真空規(guī)的精確校準(zhǔn)。

1、校準(zhǔn)裝置的組成

　　動態(tài)流導(dǎo)法真空校準(zhǔn)裝置如圖1所示,由真空校準(zhǔn)系統(tǒng)-恒壓式氣體微流量計和抽氣系統(tǒng)三部分組成。

1.1、真空校準(zhǔn)系統(tǒng)

　　真空校準(zhǔn)系統(tǒng)采用了雙球形結(jié)構(gòu),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(nèi)切球的割線上，小孔的直徑φ11mm，小孔對氮氣的流導(dǎo)約為10L，上球室用于真空規(guī)的校準(zhǔn)，稱為真空校準(zhǔn)室。

　　上球室和下球室的直徑均為φ350mm，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(guī)、四極質(zhì)譜計、磁懸浮轉(zhuǎn)子規(guī)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(zhuǎn)子規(guī),真空系統(tǒng)壓力監(jiān)測規(guī)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(jìn)入上球室中，通過小孔進(jìn)入下球室被分子泵抽出!在上球室和下球室中產(chǎn)生了動態(tài)平衡的壓力。

　　真空校準(zhǔn)系統(tǒng)用316L不銹鋼材料加工，連接法蘭用316L不銹鋼材料加工，全部采用金屬密封結(jié)構(gòu)，可承受250℃的高溫烘烤。

1,53.濺射離子泵 2,8,27.電容薄膜規(guī)(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(zhuǎn)子規(guī)(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(wěn)壓室 31，34.小孔 35.油處理器 38.變?nèi)菔?39.油室 40.活塞 41.電機 43.四極質(zhì)譜計 44,50冷規(guī) 45.上球室 51.下球室

圖1 動態(tài)流導(dǎo)法真空校準(zhǔn)裝置原理圖

1.2、恒壓式氣體微流量計

　　恒壓式氣體微流量計可為動態(tài)流導(dǎo)法真空校準(zhǔn)裝置提供標(biāo)準(zhǔn)氣體流量。在流量計的設(shè)計中，解決了恒壓控制、恒溫等許多技術(shù)問題，對影響不確定度的各種因素進(jìn)行了仔細(xì)的分析,研制成功了恒壓式氣體微流量計，實現(xiàn)了流量測量過程的計算機控制、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)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(xiàn)的各種不確定度進(jìn)行修正，減小了流量測量的不確定度。

1.3、抽氣系統(tǒng)

　　抽氣系統(tǒng)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(lián)抽氣。主抽泵采用了美國VARIAN公司生產(chǎn)的V550分子泵，對氮氣的抽速為550L/sL/s輔抽泵選用法國ALCTEL公司生產(chǎn)的ATH30⁺分子泵，對氮氣的抽速為26L/s;在兩臺分子泵之間安裝了瑞士VAT公司生產(chǎn)的CF35超高真空角閥;前級泵選用了美國VARIAN公司生產(chǎn)的PTS300干泵。

　　為了長期維持真空系統(tǒng)中的真空度，采用抽速為100L/s濺射離子泵長期抽氣，使真空系統(tǒng)維持在高真空狀態(tài)。