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第1章 真空计量基础知识 1

1.1真空的概念和测量单位 1

1.1.1真空的概念 1

1.1.2真空度及测量单位 2

1.2真空区域的划分 4

1.3真空技术与真空计量 4

1.4真空计量的物理基础——气体分子运动论 5

1.4.1气体分子运动论的基本原理 5

1.4.2气体的压力 7

1.4.3气体分子的速率分布——麦克斯韦速率分布 8

1.4.4气体分子平均自由程 9

1.4.5电子碰撞气体引起的电离 10

1.4.6分子从表面的反射——余弦定律 11

1.4.7热流逸现象 11

1.4.8气体在管道中的流动 13

1.4.9气体通过小孔的流动 15

1.4.10常用流导的计算 16

第2章 超高/极高真空测量技术 18

2.1电离规的分类 18

2.2热阴极电离规（发射阴极电离规） 18

2.3冷阴极电离规（交叉场电离规） 22

2.4新型场致发射阴极电离规 24

2.4.1金属微尖（阵列）场致发射阴极电离规 24

2.4.2碳纳米管（阵列）场致发射阴极电离规 25

2.5电离规的小型化 27

2.6真空的激光电离测量技术 28

2.7我国在UHV/XHV测量方面的研究进展 29

2.7.1电离规的研制 29

2.7.2电离规计量学特性研究 30

2.8小结 42

第3章 静态膨胀法真空标准校准下限延伸技术 43

3.1研究现状 43

3.2校准下限的延伸方法 48

3.3静态膨胀法真空标准装置的组成 49

3.4校准方法 50

3.4.1一级膨胀法 50

3.4.2二级膨胀法 51

3.4.3三级膨胀法 51

3.5容积比的测量及不确定度评定 52

3.5.1测量方法 52

3.5.2测量结果 54

3.5.3测量不确定度评定 64

3.6性能测试 67

3.6.1极限真空的获得 67

3.6.2非蒸散型吸气剂泵抽气特性的研究 68

3.6.3静态压力变化的测试 69

3.6.4分离规的校准 71

3.6.5测量不确定度评定 75

3.7小结 77

第4章 分流法超高/极高真空校准技术 78

4.1研究现状 78

4.2分流法基本思想 81

4.3分流法UHV/XHV校准装置的组成 81

4.4分流法校准原理 84

4.5分流法UHV/XHV校准装置的参数确定 86

4.5.1容积的测量 86

4.5.2气体流量的测量 91

4.5.3小孔流导C15的测量 96

4.5.4小孔流导比Rc的测量 100

4.5.5小孔流导C9的确定 102

4.5.6返流比Rp的测量 105

4.6分流法UHV/XHV校准装置的性能测试 106

4.6.1极限真空度测试 106

4.6.2非蒸散型吸气剂泵的抽气特性 107

4.6.3分离规的校准 109

4.6.4冷阴极电离规的校准 111

4.6.5测量不确定度评定 111

4.6.6测量不确定度验证 113

4.7小结 115

第5章 转换器型方向规及其校准技术 116

5.1研究现状 116

5.1.1方向规 116

5.1.2方向规的校准 118

5.2转换器型方向规 119

5.2.1定向分子流测量思想的提出 119

5.2.2转换器型方向规的研制 120

5.2.3转换器型方向规的性能参数 121

5.3转换器型方向规的校准 123

5.3.1转换器型方向规校准思想的提出 123

5.3.2校准装置 123

5.3.3校准方法 126

5.4参数确定及性能研究 130

5.4.1校准装置参数确定 130

5.4.2校准装置性能研究 137

5.4.3转换器型方向规性能研究 142

5.4.4分子流场分布的验证 147

5.5小结 151

第6章 小型磁偏转质谱计 152

6.1小型磁偏转质谱计的应用与现状 153

6.1.1月球探测中的应用 153

6.1.2火星探测中的应用 154

6.1.3国内研究现状 154

6.2小型磁偏转质谱计离子源的设计与仿真 155

6.2.1离子源的设计 155

6.2.2离子透镜的数值计算 156

6.3小型磁偏转质谱计分析器的设计与仿真 168

6.3.1分析器的设计 168

6.3.2分析器空间磁场分布的有限元分析与计算 168

6.4小型磁偏转质谱计测控系统设计 182

6.4.1离子接收/检测系统 182

6.4.2电控系统设计 183

6.4.3软件设计 184

6.5小型磁偏转质谱计性能研究 185

6.5.1质荷比与扫描电压之间关系的研究 186

6.5.2性能测试 187

6.6小结 191

第7章 固定流导法校准真空漏孔技术 193

7.1真空漏孔校准方法比较 193

7.2真空漏孔校准装置的组成 196

7.3校准原理 198

7.3.1流量测量原理 198

7.3.2真空漏孔漏率校准原理 198

7.4小孔流导的测量方法 199

7.4.1小孔流导测量装置 199

7.4.2 小孔的选择 199

7.4.3小孔流导的测量 201

7.5真空漏孔校准装置性能测试 209

7.5.1质谱分析室极限真空度的测试 209

7.5.2稳压室极限真空度的测试 209

7.5.3质谱分析室真空质量谱图分析 209

7.5.4质谱分析室漏放气的测试 210

7.5.5稳压室漏放气的测试 211

7.5.6真空漏孔校准装置全量程气体微流量测试 212

7.5.7真空漏孔的校准 213

7.5.8真空漏孔校准装置的不确定度评定 214

7.6基于非蒸散型吸气剂泵的极小气体流量测量技术 214

7.6.1极小气体流量测量装置的组成 215

7.6.2稳压室及真空管道漏放气特性研究 215

7.6.3流量下限测量 216

7.6.4极小漏率真空漏孔的校准 217

7.6.5基于静态膨胀法真空标准的极小气体流量测量方法 217

7.7小结 217

第8章 恒压法校准正压漏孔技术 219

8.1研究现状 219

8.2恒压法正压漏孔校准装置的组成 225

8.3校准装置的性能测试 229

8.3.1真空检漏 230

8.3.2正压检漏 230

8.3.3定容室容积的测量 231

8.3.4定容室容积测量不确定度评定 233

8.3.5各部分校准用容积的测量 234

8.3.6恒温实验 235

8.3.7本底漏率测量 237

8.3.8动密封结构的漏率测量 238

8.3.9恒压法小孔流导的测量 240

8.4正压漏孔的校准实验 241

8.4.1压力锯齿波动恒压法校准正压漏孔 242

8.4.2压力锯齿波动恒压法测量不确定度评定 246

8.4.3 PID恒压控制法校准正压漏孔 246

8.4.4 PID恒压法测量不确定度评定 249

8.4.5定容法校准正压漏孔 250

8.4.6定容法测量不确定度评定 253

8.4.7三种校准方法的比较 254

8.4.8校准结果的比对验证 254

8.4.9技术指标总结 254

8.5小结 255

第9章 虚拟仪器在真空计量中的应用技术 258

9.1虚拟仪器 258

9.1.1虚拟仪器的构成 258

9.1.2在LabVIEW中实现远程虚拟仪器的方法 259

9.2虚拟仪器技术在真空计量中的应用 260

9.2.1在恒压式气体微流量计中的应用 260

9.2.2在正压漏孔校准装置中的应用 269

9.2.3在分压力质谱计校准装置中的应用 271

9.2.4在超高/极高真空校准装置中的应用 272

9.3小结 276

参考文献 277