Jste zde

Státní etalon etalon vysokého vakua na principu dynamické expanze

Název etalonu: Státní etalon vysokého vakua

Kódové označení: EMC 170-714-054

Pracoviště: odd. 6013 ČMI OI Brno

Garant: Mgr. Martin Vičar, PhD.

Základní metrologické charakteristiky:

netěsnost Q

(průtok velmi malých proudů do vakua)

Rozsah: (1.10-8 až 8.10-2) Pa/m3s

Nejistota: 2.10-10 Pa/m3s + 0,012.Q

absolutní tlak p

Rozsah: (1.10-6 až 1.10-1) Pa

Nejistota: 5.10-8 Pa + 0,013.p

V oblasti vysokého vakua je již možno v praxi použít pouze systémů dynamické expanze. V tomto případě přesně definovaný proud plynu vstupuje do kalibrační komory, která je čerpána turbomolekulární vývěvou skrze clonu, jejíž vodivost je mnohem větší než čerpací rychlost zmíněné vývěvy. Tlak v kalibrační komoře je pak dán jako jejich podíl.

ČMI se v rozsahu 1 Pa až 10-4 Pa absolutního tlaku muselo až donedávna spolehnout na sekundární etalony na principu viskózního vakuometru (SRG) pravidelně navazované v zahraničí, jejichž rozšířená nejistota (k = 2, uznaná v CMC) je U = 1∙10-5 Pa + 1,5∙10-2p. Tento stav ovšem není z pohledu primární laboratoře dlouhodobě vyhovující.

Proto ČMI v rámci činnosti společné vakuové laboratoře provozované ve spolupráci s matematicko-fyzikální fakultou Univerzity Karlovy v Praze vyvinula svůj vlastní primární etalon - systém dynamické expanze. V případě tohoto etalonu má clona průměr přibližně 11 mm. Pro generování přesné hodnoty vstupního průtoku byl zvolen průtokoměr na principu konstantního tlaku. Rozsah průtoků nutný na pokrytí celého plánovaného rozsahu tlaků musel být realizován dvěma průtokoměry. S jejich pomocí může tato aparatura generovat hodnoty tlaku v rozsahu od 0,1 Pa do 1∙10-5 Pa. Její nejistoty se pohybují od 1 % do 1,8 %. V současnosti stále ještě nebyla uzavřena mezinárodní porovnání, jež je mají potvrdit. Vlivy nejistoty geometrie clony, nečistot kalibračního plynu a nestability čerpací rychlosti vývěvy na celkovou nejistotu jsou mnohem nižší než vliv nejistoty průtokoměru. Naproti tomu je celková nejistota etalonu významně ovlivněna nestabilitou a nerovnoměrností rozložení teploty v aparatuře v celém rozsahu generovaných tlaků, desorpcí plynů a nedostatečným mezním tlakem vývěvy v nízkých tlacích. Tyto poslední dva problémy zamezují dosažení tlaků nižších než 1∙10-5 Pa.

Zároveň díky svým primárním průtokoměrům tato aparatura slouží jako primární etalon héliových vakuových netěsností v rozsahu (1∙10-1 až 1∙10-7) Pa∙m3∙s-1.

Obrázková galerie: