ISO 27893:2011 — 真空技术：真空计校准不确定度评估

真空计校准不确定度概述

ISO 27893:2011规定了通过与参考真空计直接比较进行的真空计校准结果不确定度的评估方法。该标准是真空计量学的基础为在10E-7Pa到大气压的压力范围内计算校准不确定度提供了统一框架。它适用于所有类型的真空计包括电离真空计、电容薄膜真空计、皮拉尼真空计和旋转转子真空计。

GUM提供了通用框架但ISO 27893提供了真空领域特有的不确定度分量指导如气体成分效应、放气和温度梯度。

直接比较校准涉及使用待校准真空计和已知可溯源到一级压力标准的参考真空计同时测量同一压力。读数之间的差异加上所有不确定度分量构成校准结果。

不确定度分量	类型	典型量级	评估方法
参考真空计不确定度	B	读数的0.5-5%	校准证书
待测真空计重复性	A	读数的0.2-2%	标准偏差
待测真空计分辨率	B	满量程0.1-1%	数字分辨率/2sqrt3
温度效应	B	每K的0.1-0.5%	温度系数×dT
气体成分效应	B	电离计1-10%	电离截面差异
放气效应	B	读数的0.01-0.1%	压力上升速率测量

合成标准不确定度uc为所有分量的方和根。扩展不确定度U=k×uc(k=2置信水平95%)。典型扩展不确定度范围从10E2-10E5Pa范围内电容薄膜真空计的1%到10E-5Pa时热阴极电离真空计的20%。

最大的不确定度分量通常是电离真空计的气体成分修正。不同气体具有不同的电离截面当测试气体与校准气体不同时修正因子的不确定度可能主导整个预算。

标准规定了温度控制(+/-1C)、洁净度(ISO8级或更好)和抽气系统配置。参考真空计必须具有可溯源到国家标准的连续校准链重新校准间隔不超过24个月。

对于半导体制造使用便携式传递标准进行现场校准验证可将工艺漂移不确定度相比仅依靠工厂校准降低50%。

问：真空计应多久重新校准一次？
大多数应用每年一次。关键工艺(半导体、研究)六个月一次。基于漂移数据非关键应用最多可24个月。

问：可进行实际校准的最低压力是多少？
直接比较法实际校准限于热阴极真空计的10E-7Pa。低于此压力放气和抽气效应主导不确定度。

问：参考真空计选择如何影响校准不确定度？
使用精度高10倍的参考真空计确保其贡献小于总不确定度的10%。旋转转子真空计(0.5%)是校准皮拉尼真空计(5-10%)的首选参考。