基于AAO的标准漏孔制作及其性能研究

摘要

标准漏孔是真空计量技术的标尺，它的性能直接影响着真空测量和真空检漏结果的准确性。目前，常用的通道型标准漏孔存在着形状尺寸不可控、漏率不确定、漏孔中气体多处于复杂过渡流等问题，这些问题的存在导致无法对检漏仪和真空计进行准确的标定和校准。
　　针对传统标准漏孔存在的问题，本文提出了利用阳极多孔氧化铝模板(anodicaluminum oxide，AAO)结合掩模辅助镀膜方法制备新型分子流标准漏孔的方案。AAO是微纳加工中常用的一种纳米级多孔材料，其中单个孔的直径在100urn以下，本文通过掩模辅助镀膜方法对AAO进行了二次镀膜处理，并利用光学显微镜对镀膜结果进行了观察，实验结果表明通过采用不同尺寸的掩模板可以制备出具有不同有效面积即不同通道数目的AAO。然后，我们利用自行设计搭建的差压法漏孔校准装置，以氦气(He)、氮气(N2)、氩气（Ar）为实验气体对镀膜后的AAO封装形成的标准漏孔的漏率和流导进行了测量。实验结果表明:(1)对于不同有效面积封装形成的漏孔，漏孔流导与AAO的有效面积成正比;(2)对于特定漏孔，在大气压下漏孔中气体始终处于完全分子流状态，即漏孔流导与前级压强无关，在大气压下为一常数;漏孔流导与所用实验气体质量方根的倒数成正比。
　　本文所提出的基于AAO的完全分子流标准漏孔具有制作成本低廉、制作方法简单、压强适用范围广（最高压强可达100kPa）、漏孔流导可控、漏孔对于不同种类气体的流导具有可预测性等优点。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 标准漏孔的作用

1．1．1 利用标准漏孔校准检漏仪

1．1．2 利用标准漏孔校准真空计

1．1．3 利用标准漏孔测量真空泵抽速

1．2 标准漏子L的分类及特点

1．2．1 通道型标准漏孔

1．2．2 渗透型标准漏孔

1．2．3 标准漏孔性能比较及存在的问题

1．3 分子流标准漏孔研究现状

1．3．1 不锈钢烧结滤芯

1．3．2 聚合物微流控通道

1．3．3 软木塞

1．3．4 聚焦离子束刻蚀技术

1．4 阳极多孔氧化铝(AAO)简介

1．4．1 AAO的制备方法

1．4．2 AAO的结构特点

1．4．3 AAO的应用

1．5 本文主要研究内容

第二章 漏孔流导的理论计算

2．1 真空简介

2．1．1 真空区域的划分

2．1．2 真空技术的应用

2．2 微纳流动简介

2．2．1 微纳通道内气体流态的划分

2．2．2 微纳通道内气体的流动特点及研究方法

2．3 气体流量与管道流导

2．3．1 气体的流量

2．3．2 管道的流导

2．4 分子流下长圆管道流导的计算

2．5 标准漏孔校准方法

2．5．1 定容法

2．5．2 恒压法

2．5．3 比较法

2．6 本章小结

第三章 标准漏孔的制备

3．1 实验方案

3．2 实验材料及设备

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验设备

3．3 实验步骤

3．3．1 AAO与硅片的连接

3．3．2 制备具有特定有效面积的AAO

3．3．3 漏孔封装

3．4 本章小结

第四章 差压法标准漏孔校准装置

4．1 差压法标准漏孔校准方法

4．1．1 差压法标准漏孔校准原理

4．1．2 差压法的优点

4．2 差压法标准漏孔校准装置

4．2．1 抽气系统

4．2．2 校准系统

4．2．3 数据采集系统

4．3 校准步骤及漏率计算

4．3．1 校准步骤

4．3．2 漏率计算

4．3．3 注意事项

4．4 本章小结

第五章 实验结果及分析

5．1 AAO镀膜结果及分析

5．2 漏孔流导测试结果及分析

5．2．1 漏孔1测量结果

5．2．2 漏孔2测量结果

5．2．3 测量误差分析

5．3 不确定度评定

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况