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分子泵性能測(cè)試的工程誤差探析

閱讀次數(shù)：5568 發(fā)布時(shí)間：2017/5/10 14:57:24

分子泵性能測(cè)試的工程誤差探析

　　針對(duì)當(dāng)前普遍采用的分子泵抽氣性能測(cè)試方法與程序，討論用升壓法測(cè)量渦輪分子泵壓縮比時(shí)實(shí)測(cè)計(jì)算值與真實(shí)值之間客觀存在的差異，并討論用其測(cè)量復(fù)合分子泵壓縮比的可行性；分析用滴管流量計(jì)法測(cè)量分子泵(渦輪分子泵和復(fù)合分子泵)抽速時(shí)可能產(chǎn)生的直接或間接的誤差，并提出消除此類誤差的基本思路，基于此思路，在實(shí)際工程中可得到科學(xué)可靠的更能客觀反映產(chǎn)品性能的測(cè)試數(shù)據(jù)。

　　分子泵能耗低，使用方便，易維護(hù)，其在分子流區(qū)域( 渦輪分子泵) 和接近分子流區(qū)域( 復(fù)合分子泵)有穩(wěn)定的抽氣性能，廣泛應(yīng)用于高能加速器、重粒子加速器、可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置、等離子體物理空間研究、原子束分子束系統(tǒng)、表面物理和分析儀器、高級(jí)電子元器件制造、半導(dǎo)體和光學(xué)元器件制造、真空鍍膜、真空冶煉等涉及真空技術(shù)的電子、冶金、化工、科研等眾多領(lǐng)域。

　　分子泵主要抽氣性能指標(biāo)包括工作壓力、壓縮比與抽速。根據(jù)當(dāng)前普遍采用的分子泵性能測(cè)試方法與程序，工作壓力采用直接法測(cè)量，壓縮比采用升壓法測(cè)量，抽速采用流量法或標(biāo)準(zhǔn)流導(dǎo)法測(cè)量，而這三項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量，從理論上分析是可行的，但在實(shí)際工程測(cè)量中，根據(jù)實(shí)際測(cè)量條件，對(duì)于渦輪分子泵，壓縮比的測(cè)量值與真實(shí)值之間存在較大的差異；而無論是渦輪分子泵或復(fù)合分子泵，基于滴管流量計(jì)法的抽速的測(cè)量值與真實(shí)值之間也存在直接或間接的誤差，本文將逐一進(jìn)行分析討論。

1、壓縮比測(cè)量

　　壓縮比測(cè)量采用升壓法，通過向被測(cè)泵的前級(jí)真空側(cè)充入被測(cè)氣體以改變前級(jí)壓力與入口壓力，壓縮比由兩者變化量之比值衡量，測(cè)量過程中需先建立工作壓力。

　　設(shè)工作壓力為p01，對(duì)應(yīng)前級(jí)壓力為p02( 此處p01、p02即為本底值) ，第i(i=1，2，3，4.....) 次充氣后，入口壓力變?yōu)閜 i1，變化量為Δpi 1，前級(jí)壓力變?yōu)閜i 2，變化量為Δp i2，對(duì)應(yīng)的壓縮比為Ki，則有

　　壓縮比K max= max(K 1，K 2，，，，Ki ) 。

　　《GB/T 7774-2007 真空技術(shù)渦輪分子泵性能參數(shù)的測(cè)量》中關(guān)于壓縮比的測(cè)試規(guī)程未對(duì)前級(jí)壓力的充氣量作詳述，但根據(jù)理論研究和實(shí)踐證明，為了消除本底值對(duì)測(cè)量的影響，通過次對(duì)前級(jí)真空側(cè)充氣后，應(yīng)保證對(duì)應(yīng)的入口壓力

　　p11= 2 p01 ( 2)

　　也即Δp 11=p01 ( 3)

　　而對(duì)第二次( 含) 以后的充氣量則不作嚴(yán)格規(guī)定。實(shí)際工程產(chǎn)品中，考慮到實(shí)際應(yīng)用意義，加之由于條件所限，一般不對(duì)泵作極限壓力( 無限制拖動(dòng)和烘烤后，測(cè)試罩中*終趨近的壓力值；相比工作壓力而言，此值在工程應(yīng)用中意義不大) 檢測(cè)，而對(duì)工作壓力的檢測(cè)有嚴(yán)格的規(guī)程和限制條件，其值是一個(gè)條件限制值而非趨近值，目前市場(chǎng)上的分子泵工作壓力一般為10^-6~ 10^-7 Pa 量級(jí)。

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1、壓縮比測(cè)量

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