В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Градуировка вакуумметров
Измерение и контроль вакуума - Контрольно-измерительная аппаратура
Оглавление
Градуировка вакуумметров
Страница 2
Страница 3
Страница 4
Все страницы

Метод объемного расширения подробно рассмотрен в работах.Более совершенным по сравнению со статическим методом градуировки вакуумметров является динамический метод.

Две камеры соединяются между собой патрубком с известной проводимостью С. Газ из этих камер непрерывно откачивается при известном расходе Q (измеряемом в Па *м3c-1). Если давление в первой камере, используемой для градуировки, составляет р1 а во второй р2, то для условий равновесия и молекулярного течения газа можно записать

(4.14)

где S — быстрота откачки второй камеры.

В литературе описаны разные схемы установок для градуировки вакуумметров этим методом, различающиеся в основном способами измерения величин, входящих в уравнение (4.14). В большинстве установок для регулирования проводимости используются мерные шайбы круглого сечения, проводимости которых могут быть рассчитаны с достаточной степенью точности. Основной проблемой при градуировке в условиях сверхвысокого вакуума является противоречие между получающимся высоким перепадом давлений на отверстии и необходимостью достижения низкого базового (р2) давления.

Очевидно, что расход газа должен значительно превосходить скорость выделения газа с поверхности системы; кроме того, давление р2 должно быть по крайней мере на порядок ниже по сравнению с необходимым минимальным градуировочным давлением. В одной из градуировочных установок используется крионасос, устанавливаемый непосредственно позади калибровочного отверстия с тем, чтобы все молекулы, проходящие через отверстие, имели бы высокую вероятность захвата.

Таким п утем базовое давление может быть уменьшено до 2•1O-9 Па. Известно несколько систем такого типа. Другой трудностью, возникающей при градуировке вакуумметров в условиях сверхвысокого вакуума, является проблема измерения потока газа Q. При давлении порядка 10-4 Па поток составляет около 10-5 Па*м3, что можно довольно точно измерить с помощью расходомера. При давлении 10-7 Па поток составляет лишь -10-8 Па*м3, что уже невозможно измерить обычным расходомером.

Альтернативный метод определения расхода газа связан с измерением перепада давления на проводимости C0, т. е.

(4.15)

На практике величина Со выбирается настолько малой, что давление ро может достигать значений порядка 10-1 Па и, следовательно, может быть измерено обычными методами с достаточной точностью. С этой целью было предложено использовать пористые натекатели, применяемые в течеискателях и других приборах. Такие натекатели изготовляются в виде трубок из специальных керамических или стеклообразных материалов, например из карбида кремния.

 Высокопористый материал, используемый в этих целях, имеет большое количество мельчайших капиллярных каналов и тем самым обеспечивает условия свободномолекулярного течения при давлениях вплоть до атмосферного. В работе [52] описана трехкамерная динамическая система (рис. 4.21) для градуировки сверхвысоковаку-умных вакуумметров. В этой системе соединение первых двух камер осуществлялось с помощью пористого натекателя, а второй и третьей — посредством мерной шайбы. Камеры цилиндрической формы и объемом около 3•1O-3 м3 изготовлялись из нержавеющей стали; все соединения и клапаны между элементами установки не имели эластомерных прокладок и, таким образом, допускали прогрев.

Заданная проводимость C0 достигается с помощью пористого натекателя, изготовленного из карбида кремния и помещенного в пирексовую трубку; проводимость C1 задается посредством мерной шайбы (с диаметром калиброванного отверстия 0,3 мм), помещенной между фланцами. Концы трубок из нержавеющей стали, по которым газ поступает во вторую и третью камеры, загнуты под углом 90° для предотвращения образования направленных потоков и обеспечения максвелловского распределения молекул по скоростям.

Подбирая такие условия, чтобы быстрота откачки была больше C1, уравнение (4.15) можно записать в виде

(4.16)

откуда

(4.17)

Поскольку давление определяется величиной отношения C0/Ci, а проводимости C0 и Ci одинаковым образом зависят от температуры и молекулярной массы газа, на параметры откалиброванной системы не будут влиять температура окружающей среды и природа газа, используемого для градуировки. Давление газа на входе в систему (~10 Па) определяется с помощью манометра Маклеода; затем газ перепускается в первую камеру Vu в результате чего его давление понижается до 10-1 Па.

Важным требованием, предъявляемым к системам для градуировки вакуумметров, является требование низкой скорости газовыделения с поверхности стенок системы. Поэтому весьма важно, чтобы и сама система, и градуируемые вакуумметры допускали прогрев по крайней мере до 250 0C Кроме того, желательно работать с ионизационными вакуумметрами в режиме низкого тока для уменьшения эффекта откачки. Точность различных методов градуировки и причины возникновения ошибок подробно рассмотрены в обзоре Полтера.

Для систем сверхвысокого вакуума вполне достаточно точности вакуумметра ±10%; градуировка вакуумметра с этой точностью может быть проведена вплоть до 10-8 Па (что, правда, потребует особой тщательности). При более низких давлениях приходится применять метод экстраполяции и (или) метод сравнения нескольких вакуумметров; при этом, естественно, точность градуировки снижается. Кроме того, необходимо помнить, что чувствительность ВБА со временем может изменяться, поэтому для обеспечения соответствующей точности измерений следует регулярно проверять градуировку.

Обнаружено, например, что чувствительность ВБА в процессе эксплуатации прибора может изменяться до 25%. Этот факт до некоторой степени подвергает сомнению целесообразность использования ВБА в качестве вторичного эталона для градуировки вакуумметров. Поэтому было предложено несколько других конструкций вакуумметров, работающих, как утверждают, более стабильно. Однако эти вакуумметры непригодны для практического использования в условиях сверхвысокого вакуума.

В идеальном случае вакуумметр должен градуироваться для каждого газа по отдельности, однако в действительности достаточно провести градуировку по какому-то одному газу, а затем воспользоваться известными коэффициентами относительных чувствительностей для остальных газов.



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 117 гостей на сайте

Нов боков адс адаптивный

=
Рейтинг@Mail.ru