專利名稱：一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及利用定向分子流來校準方向規(guī)的方法，屬于真空測量技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
在文獻"動態(tài)流量法超高真空標準裝置"《真空科學與技術(shù)》第19巻、 1999年第5期，第400 402頁)中，介紹了一種通過動態(tài)流量法校準高真空 和超高真空規(guī)的方法。其基本原理是在分子流條件下，向校準室中連續(xù)注 入已知流量的氣體，并通過固定流導小孔進行抽氣，從而在校準室內(nèi)建立起 可精確計算的動態(tài)平衡標準壓力，并以此對高真空和超高真空規(guī)進行校準。 但這種方法不能對方向規(guī)進行精確校準，主要原因為 方向規(guī)在對定向分子流進行測量時，具有很強的方向性。由于一般的方 向規(guī)都采用電離機構(gòu)，傳感器對相同分子入射率的定向流和平衡態(tài)分子流的 檢測靈敏度不一樣，導致用此方法不能精確的校準方向規(guī)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決方向規(guī)的精確校準問題，提出一種利用定向分 子流校準方向規(guī)的方法。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明提出的一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法，包括下列步驟 步驟一、對校準室、穩(wěn)壓室、上游室和連接管道進行抽真空操作； 步驟二、向穩(wěn)壓室中充入單一成分的氣體，并使氣體以恒定流量流入上
游室，然后通過上游室與校準室間的小孔，將氣體引入校準室；在小孔與抽
氣口間形成了定向分子流。
步驟三、待上游室的氣體壓力穩(wěn)定后，即氣體壓力波動小于1%后，測
量上游室壓力P/，通過下式獲得方向規(guī)平衡室中的標準壓力戶；W+ d力
其中，《為校準室的真空度，^為小孔的半徑，^;為方向規(guī)入口的半徑，丄 為小孔距方向規(guī)入口的距離。
步驟四、讀取方向規(guī)的示值壓力^，求出方向規(guī)的修正因子^/p。
步驟五、改變上游室中氣體的壓力，重復步驟二至步驟四N次。根據(jù)N
個方向規(guī)的修正因子^/p，求出其平均值。 至此，完成利用定向分子流對方向規(guī)的校準。 其中，在步驟一中，對穩(wěn)壓室和連接管道抽真空后，穩(wěn)壓室和連接管道
的真空度要小于lPa，上游室中氣體壓力要小于lxl0—2Pa，校準室中的氣體 壓力要小于1x10—6Pa;
步驟二中穩(wěn)壓室氣體壓力在測量過程中壓力變化要小于0.1%;
步驟三中方向規(guī)入口法線與定向流軸線的夾角要小于1。；
步驟六中，N》6。
有益效果
本發(fā)明方法通過求出不同壓力下方向規(guī)的修正因子的平均值，有效的提 高了對方向規(guī)校準的精度，解決了己有方法不能對方向規(guī)進行精確校準的問
具體實施例方式
本發(fā)明的一種利用定向流校準方向規(guī)的方法，包括下列步驟
步驟一、對校準室、穩(wěn)壓室、上游室和連接管道進行抽真空操作，使校
準室的真空度為尸,6.93xlO々Pa，上游室真空度為7.3xl(T3Pa，穩(wěn)壓室中真 空度為5.3xl(T1 Pa。
步驟二、向穩(wěn)壓室中充入單一成分的氣體，并使氣體以恒定流量流入上 游室，然后通過上游室與校準室間的小孔，將氣體引入校準室；在小孔與抽 氣口間形成了定向分子流。
步驟三、待上游室的氣體壓力穩(wěn)定后，即氣體壓力波動小于1%后，測量上游室壓力P/=7.2034xl(T3Pa，通過下式獲得方向規(guī)平衡室中的標準壓力
戶；
其中，r。=2.63xl(T3 m， /;=5.02乂10一3 m，丄=1.09乂10-1 m，貝'J尸=5.24x10—6Pa。
步驟四、讀取方向規(guī)的示值壓力^=5.88xi(T3Pa，求出方向規(guī)的修正因 子 =1.12x103。
步驟五、改變上游室中氣體的壓力，重復步驟二至步驟四6次。根據(jù)得 出的6個方向規(guī)的修正因子Po/p，求出其平均值為1.13xl03。
至此，完成利用定向分子流對方向規(guī)的校準。
權(quán)利要求
1、一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法，其特征在于包括下列步驟步驟一、對校準室、穩(wěn)壓室、上游室和連接管道進行抽真空操作；步驟二、向穩(wěn)壓室中充入單一成分的氣體，并使氣體以恒定流量流入上游室，然后通過上游室與校準室間的小孔，將氣體引入校準室；步驟三、待上游室的氣體壓力穩(wěn)定后，測量上游室壓力Pf，通過下式獲得方向規(guī)平衡室中的標準壓力P；其中，Ps為校準室的真空度，ra為小孔的半徑，re為方向規(guī)入口的半徑，L為小孔距方向規(guī)入口的距離；步驟四、讀取方向規(guī)的示值壓力p0，求出方向規(guī)的修正因子p0/p；步驟五、改變上游室中氣體的壓力，重復步驟二至步驟四N次，根據(jù)N個方向規(guī)的修正因子p0/p，求出其平均值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法，其 特征在于在步驟一中，對穩(wěn)壓室和連接管道抽真空后，穩(wěn)壓室和連接管道 的真空度要小于1Pa，上游室中氣體壓力要小于lxl(T2Pa，校準室中的氣體 壓力要小于lxl(T6Pa;
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法，其 特征在于步驟二中穩(wěn)壓室氣體壓力在測量過程中壓力變化要小于0.1%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法，其 特征在于步驟三中方向規(guī)入口法線與定向流軸線的夾角要小于1°。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法，其特征在于在步驟五中，重復執(zhí)行步驟二至步驟四的次數(shù)不少于6次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用定向分子流校準方向規(guī)的方法，屬于真空測量技術(shù)領域。該方法通過向穩(wěn)壓室中充入單一成分的氣體，并使氣體以恒定流量流入上游室，然后通過上游室與校準室間的小孔與抽氣口間形成定向分子流。測量出上游室壓力P<sub>f</sub>，獲得方向規(guī)平衡室中的標準壓力，求出方向規(guī)的修正因子p<sub>0</sub>/p。重復上述過程，根據(jù)多個方向規(guī)的修正因子p<sub>0</sub>/p，求出其平均值，由此實現(xiàn)對方向規(guī)的校準。采用本發(fā)明的校準方向規(guī)的方法，校準精度高，使被校準的方向規(guī)能夠滿足航天器上對定向流的測量、空間真空測量、地球表面大氣探測以及星球真空環(huán)境等領域的需要。
文檔編號G01L27/00GK101458143SQ200810186288
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者盧耀文, 海 孫, 張滌新, 成永軍, 李得天, 盛學民, 瀾 趙, 馬寅光 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所