小型磁偏转质谱计性能实验研究

自主研发了小型磁偏转质谱计，并对其质量范围、分辨本领、灵敏度和最小可检分压力四个主要性能指标进行了实验测试和比对。结果表明，该质谱计的质量范围为（1~143）amu，相对N₂的分辨本领为1400，灵敏度为4.2×10^-5 A/Pa，最小可检分压力为9.5×10^-7 Pa。该测试和比对结果为磁偏转质谱计进一步的优化设计和性能提高奠定了重要基础。     

极高真空技术的发展

总结了极高真空（XHV低于10^-9Pa的压力范围）获得和测量方法以及获得和测量极高真空的限制因素，描述了降低XHV系统器壁和元件（包括真空规或残余气体分析器）出气率采用的技术。     

恒压式气体微流量计测量不确定度评估

介绍了恒压式气体微流量计的组成和校准原理.在对电容薄膜规做了热流逸效应实验的基础上,对流量计的测量不确定度进行了评估,给出了扩展不确定度和包含因子.通过传递标准漏孔与德国PTB开展了漏率比对,验证了测量不确定度评估结果的可靠性.     

动态真空校准装置的设计

动态真空校准装置由供气系统、抽气系统、校准系统、烘烤系统、测控及分析系统五部分组成。利用快开超高真空插板阀与限流元件组合的方法,在20ms至1s的时间范围内实现标准压力105Pa至100Pa范围的瞬态阶跃变化。采用稀薄流下DSMC法与连续流下Navier-Stokes方程相结合的模型,确定快速膨胀过程中标准压力时间常数。动态真空校准装置预计达到的技术指标为校准范围10-1Pa～105Pa,合成标准不确定度小于15%。     

恒压式气体流量计变容室截面面积测量技术研究

为了研制恒压式气体微流量计,设计了以波纹管为主体的变容室,并对波纹管变容室截面面积进行了测量。采用多项式拟合公式对波纹管截面面积测量结果进行了修正,避免了波纹管非线性的影响,结果表明修正后偏差小于0.16%,截面面积的测量结果合成标准不确定度小于0.53%,可以满足使用要求。     

氙气质量流量计校准装置测量不确定度评定

通过建立氙气质量流量计校准的测量模型,分析了测量不确定度分量,最后合成了氙气质量流量计校准装置的相对合成标准不确定度,并对评定结果进行了分析讨论。     

量子真空标准研究进展

2018 年，国际计量局将对国际单位制7 个基本量进行重新定义或重述。基于光学方法的真空计量新方法、新概念进一步发展，促进真空计量标准向量子化迈进，对真空基本量复现以及今后真空国际单位制的重新定义（由压力的SI 单位帕斯卡（Pa）向气体密度单位（mol/m3 或分子个数/m3，变化）具有重要意义。与传统计量技术相比，利用光学方法所建立的量子真空计量标准具有不需要自校、溯源链零长度、响应快、准确度高、可在多个地点及不同时间复现等优点，为真正意义上的绝对原级标准。本文介绍了美国国家标准与技术研究院（NIST）、德国联邦物理技术研究院（PTB）及瑞典国家测试和检定研究院（SNTRI）等机构开展的基于折射率、吸收光谱、冷原子3种光学方法的新一代量子真空计量标准研究进展，对原理、关键技术及难度挑战进行了阐述和分析。     

恒压式气体微流量计的测控系统研制

恒压式气体微流量计的测控系统是在工控机控制下 ,采用电容薄膜规、光电编码器、铂电阻温度计等高精度传感器测量出变容室内气体的压力、体积变化率、温度等参量 ;采用两种恒压控制模式 ,在流量测量的动态过程中将变容室内气体的压力波动控制在± 0 0 1%之内 ;工作软件具有虚拟仪器界面 ,操作方便 ,实现了对流量计的计算机自动化控制和管理。恒压式气体微流量计能够提供 (3 96× 10 -4～ 3 6 4× 10 -8)Pa·m3 /s范围内的气体微流量。在 10 -8Pa·m3 /s范围内的相对合成标准不确定度为 1% ,在 (1× 10 -7～ 1× 10 -4)Pa·m3 /s范围内的相对合成标准不确定度为 0 7%。     

动态真空校准装置的设计

动态真空校准装置由供气系统、抽气系统、校准系统、烘烤系统、测控及分析系统五部分组成。利用快开超高真空插板阀与限流元件组合的方法,在20ms至1s的时间范围内实现标准压力10⁵Pa至100Pa范围的瞬态阶跃变化。采用稀薄流下DSMC法与连续流下Navier-Stokes方程相结合的模型,确定快速膨胀过程中标准压力时间常数。动态真空校准装置预计达到的技术指标为校准范围10^-1Pa～10⁵Pa,合成标准不确定度小于15%。     

基于LabVIEW的气体微流量测量虚拟仪器的开发

运用LabVIEW6．1开发了用于气体微流量测量的虚拟仪器，阐明了该虚拟仪器的硬件结构、软件设计思想和具体实现，结合实验数据对不确定度进行了分析。该系统具有测量精度高、界面友好、运行稳定可靠、功能便于扩展等特点。