用定容式气体流量计进行真空规校准方法的研究

　　1引 言

　　在真空校准中，动态流量法是用于高真空和超高真空的一种绝对校准真空计的方法。由于该方法具有吸附效应小，校准下限随着极高真空获得技术的提高而延伸等优点，已经越来越多地应用于高真空和超高真空校准中。

　　动态流量法是在分子流条件下，向校准室连续地注入已知流量的气体，通过已知流导抽气，从而建立起可精确计算的动态平衡压力^[1]。在校准过程中，已知流量是由气体流量计提供的。根据气体流量计的工作模式划分，有恒压式气体流量计、定容式气体流量计及变压变容式气体流量计等 3 种流量计。目前，在动态流量法校准过程中，通常采用的都是恒压式气体流量计，尚未有采用定容式气体流量计和变容变压式流量计校准真空计的方法。

　　作者主要介绍了一种用定容式气体流量计提供已知流量校准真空计的方法。

　　2校准方法

　　2.1动态流量法校准真空计的方法

　　动态流量法是连续地把标准流量QU的气体注入到校准室中，通过已知流导的小孔抽气，在校准室内建立起可精确计算的动态平衡压力的校准方法。标准压力计算见式(1)^[2]

　　式中pU为标准压力值，Pa;Qu为标准流量，Pa·m³/s，C 为校准室出口小孔的流导值，m³/s;Rp为上下球室压力比。

　　用式(1)计算标准压力时，流量 Qu为定容式气体流量计提供的标准流量，流导 C 可以根据小孔尺寸及真空环境条件计算得到，压力比 Rp由实验方法测量。

　　2.2 定容式气体流量计提供标准流量的原理

　　定容式气体流量计的测量范围为(10^-2～10^-8)Pa·m³/s, 为了扩展测量下限，采用固定流导法，测量范围为(10^-6～10^-11)Pa·m³/s，把 2 种测量方法进行组合，使提供的标准流量的测量范围变宽。

　　2.2.1 定容法提供流量

　　定容式气体流量计可从定容室引出气体流量，为真空校准系统提供标准流量，称为定容法。当流量从定容室中流出时，引起定容室中的压力变化，在温度T和定容室体积 V 不变的条件下，通过测量定容室中的压力变化值Δp和所用的时间 Δt，同时考虑到流量测量的温度修正，计算流量见式(2)^[3]。

　　式中Qv为气体流量，Pa m³/s;V 为定容室体积，m³;Δp 为定容室中的压力变化值，Pa;Δt 为定容室中的压力变化 Δp 所用的时间，s;Tr为参考温度，296.15 K;T 为气体温度，K。

　　根据气体流量的测量范围，定容室设计了 10.0 L、1.0 L 和 0.1 L 的 3 个体积，定容室中的压力采用绝压法和差压法进行测量，流量测量的范围宽。