光學(xué)方法在真空計量中應(yīng)用研究進展

習(xí)振華，李得天，成永軍，孫雯君，張虎忠，袁征難，吉 康

（蘭州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點實驗室，蘭州 730000）

光學(xué)方法在真空計量中應(yīng)用研究進展

習(xí)振華，李得天，成永軍，孫雯君，張虎忠，袁征難，吉 康

（蘭州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點實驗室，蘭州 730000）

光學(xué)方法在真空計量中的應(yīng)用研究是真空計量中的新學(xué)科。固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔應(yīng)用在粗低真空校準(zhǔn)技術(shù)、可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）應(yīng)用在分壓力校準(zhǔn)技術(shù)、邁克爾遜干涉儀動態(tài)真空校準(zhǔn)技術(shù)以及基于法布里-珀羅（Fabry-Pérot）光學(xué)干涉法應(yīng)用在氣體微流量測量技術(shù)。文中介紹了原理、校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)及性能等。從中可以看出，近年來隨著學(xué)科的交叉融合，采用光學(xué)方法的真空計量技術(shù)大幅減小了現(xiàn)有真空計量標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度，促進真空計量由實物標(biāo)準(zhǔn)向量子標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變，并對真空基本量復(fù)現(xiàn)，以及今后真空國際單位制的重新定義具有重要的意義。

真空標(biāo)準(zhǔn)；激光干涉；激光吸收光譜；動態(tài)真空；氣體微流量

0 引言

隨著諸多計量參數(shù)對應(yīng)的實物標(biāo)準(zhǔn)向量子標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變，國際計量發(fā)展面臨著重大的挑戰(zhàn)，由此將引發(fā)國際計量體系歷史性的變革，基于光學(xué)方法的真空計量新方法、新概念進一步發(fā)展，如激光干涉、激光吸收光譜（TDLAS）、光腔衰蕩光譜（CRDS）、傅里葉變換紅外光譜（FTIRS）等光學(xué)方法成為國際真空計量領(lǐng)域研究的熱點?；诠鈱W(xué)方法的真空計量技術(shù)對真空基本量復(fù)現(xiàn)和真空國際單位制的重新定義（由p的SI單位Pa向氣體密度ρ（mol/m3）變化）具有深遠影響，為真空計量技術(shù)發(fā)展提供了新的探索方向及研究領(lǐng)域。將對國際上各計量技術(shù)機構(gòu)已開展的基于光學(xué)方法的真空計量標(biāo)準(zhǔn)及校準(zhǔn)方法進行探討研究。

1 固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔粗低真空基準(zhǔn)

美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）率先提出基于法布里-珀羅（Fabry-Perot）光學(xué)干涉測量折射率反演真空度的真空標(biāo)準(zhǔn)設(shè)想。2014年已開始啟動計量科學(xué)創(chuàng)新計劃（Innovations in Measurement Science，IMS），研建新一代真空計量基準(zhǔn)——基于光學(xué)方法的量子真空計量基準(zhǔn)。利用基于固定長度（FLOC）（如圖1所示）及更高精度的可變長度（VLOC）（如圖2所示）的法布里-珀羅光學(xué)諧振腔實現(xiàn)腔內(nèi)氣體折射率的精確測量，進而獲得氣體密度以及真空度，校準(zhǔn)范圍1～105Pa，憑借其響應(yīng)時間短（1 s）、靈敏度高（1×10-3Pa/1 kHz）、高準(zhǔn)確度（1× 10-3Pa）、寬量程以及良好的復(fù)現(xiàn)性，有望取代自1643年至今作為基準(zhǔn)的水銀壓力計[1-3]。

圖1 固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔模型圖

圖2 可變長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔模型圖

2015年9月在捷克布拉格舉行的國際計量技術(shù)聯(lián)合會第21屆世界會議（21th IMEKO World Con?gress）上Hendricks等[2]科研人員介紹了最新進展，展示了基于固定長度（FLOC）的法布里-珀羅光學(xué)諧振腔原型，分辨力最高可達美國NIST、韓國KRISS、印度NPLI等11家國際先進國家級計量技術(shù)機構(gòu)在粗低真空范圍的主要基/標(biāo)準(zhǔn)——水銀壓力計（UIM）的35倍；最低壓力點靈敏度為水銀壓力計下限靈敏度的10倍；精度2.0×10-4~3.5×10-5（103~105Pa）；重復(fù)性5×10-6。

氣體的折射率與氣體密度相關(guān)，而氣體密度又由溫度T及壓力p決定，因此，當(dāng)測得氣體折射率并獲得對應(yīng)的溫度值時，即可獲得相應(yīng)的真空度。該標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)基于法布里-珀羅光學(xué)諧振腔，如圖3所示。

圖3 法布里-珀羅光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)圖

利用F-P腔測量氣體折射率是一種準(zhǔn)確度很高的測量方法[4]，測量不確定度可以達到3×10-9，測量原理由理想氣體狀態(tài)方程得到：

式中：T為真空室溫度，K；k為玻爾茨曼常數(shù)，取1.38×10-23J/K；N為容積V中的氣體分子總數(shù)；ρ為分子數(shù)密度，m-3。Lorentz-Lorenz公式揭示了折射率n和氣體密度ρ之間的相互關(guān)系[5-6]，如式（2）：

式中：α為偶極子極化率；χ為抗磁磁化率。由式（2）可得：

由法布里-珀羅干涉儀中光諧振的條件得到：

由光速c=fλ和式（4）得到：

由法布里-珀羅光學(xué)諧振腔可以測得頻率，此外，借助維里系數(shù)隨實際氣體非理想特性的修正，進而獲得折射率及對應(yīng)壓力的測量結(jié)果，即基于法布里-珀羅光學(xué)干涉原理測量壓力的理論參數(shù)模型?；诠潭ㄩL度（FLOC）的法布里-珀羅光學(xué)諧振腔驗證原型建立的標(biāo)準(zhǔn)如圖4所示[7]。

圖4 固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔粗低真空標(biāo)準(zhǔn)圖

對于固定長度（FLOC）的法布里-珀羅光學(xué)諧振腔而言，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1（a）所示，由2個諧振腔構(gòu)成，1個腔室為高真空參考端，另一腔室為測量端，每個諧振腔包含曲面反射鏡、平面反射鏡、封閉管路等，通過測量兩束光的拍頻實現(xiàn)氣體折射率的測量。其特點在于結(jié)構(gòu)簡單，不包含移動部件，借助銅腔室對超低膨脹率玻璃腔室的良好包裹，溫度的波動可控制在0.2 mK以下。采用電離真空計在1× 10-3~6×10-3Pa的范圍內(nèi)對驗證原型測試靈敏度的結(jié)果如圖5所示。

圖5 固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔靈敏度測試圖

其靈敏度達1×10-3Pa/1 kHz；其分辨力為1× 10-4Pa，是水銀壓力計（UIM）分辨力3.6×10-3Pa的35倍以上。采用電容薄膜真空計在0.5~2.7 Pa范圍內(nèi)，測試線性及響應(yīng)時間的實驗結(jié)果如圖6所示。

其響應(yīng)時間約為1 s，比UIM響應(yīng)時間快1 000倍。驗證原型與UIM的對比實驗如圖7所示，在高壓力范圍，兩者的偏差僅為3.5×10-5。

驗證原型重復(fù)性測試如圖8所示，在3×104~1× 105Pa的范圍內(nèi)，其重復(fù)性優(yōu)于5×10-6。

對于可變長度（VLOC）的法布里-珀羅光學(xué)諧振腔而言，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2（a）所示，由4個諧振腔構(gòu)成，每個諧振腔包含曲面反射鏡、平面反射鏡、封閉管路及用于改變長度的移動基板（超低膨脹率玻璃）等。通過測量激光諧振頻率的改變獲得移動基板的位移，進而得到折射率及真空度測量結(jié)果。其特點在于固定壓力點下測量折射率，可減小因壓力波動導(dǎo)致的不確定度分量及修正角度傾斜導(dǎo)致的阿貝誤差。

圖6 固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔線性及響應(yīng)時間測試

圖7 固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔&UIM比對測試圖

圖8 固定長度法布里-珀羅光學(xué)諧振腔重復(fù)性測試圖

2 可調(diào)諧二極管激光吸收光譜分壓力校準(zhǔn)裝置

德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）作為歐洲計量研究規(guī)劃（EMRP，European Metrology Research Pro?gramme）中IND12真空計量部分的主要參與者，將分壓力校準(zhǔn)技術(shù)及ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的起草列為重點研究方向之一[8-9]，以解決分壓力質(zhì)譜計的溯源問題。目前正在實施階段，通過對四極質(zhì)譜計生產(chǎn)商、使用者、計量技術(shù)機構(gòu)在內(nèi)的24家單位問卷調(diào)查分析[10-11]，指出質(zhì)譜計分壓力校準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展的重點集中在最小可檢分壓力、殘余氣體成分分析性能等方面，并主持起草分壓力校準(zhǔn)的國際標(biāo)準(zhǔn)，如表1所列。

表1 國際主要計量技術(shù)機構(gòu)分壓力校準(zhǔn)裝置統(tǒng)計表

從表1可以看出，目前分壓力校準(zhǔn)技術(shù)的研究主要集中于降低分壓力質(zhì)譜計校準(zhǔn)下限和減小測量不確定度兩個方面，且校準(zhǔn)多采用標(biāo)樣氣體作為分壓力校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，由此產(chǎn)生的問題是由標(biāo)樣氣體引入的不確定度分量較大，對于低濃度的痕量氣體很難通過制備得到標(biāo)樣氣體，限制了對極小可檢分壓力校準(zhǔn)下限的延伸；此外，由于既有方法的限制，難以實現(xiàn)分壓力校準(zhǔn)上限向高壓力范圍（1~104Pa）拓展[12]。

可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（Tunable Diode La?ser Absorption Spectroscopy，TDLAS）技術(shù)是光譜學(xué)遙感技術(shù)的一種，主要用來測量氣體的溫度和濃度。通過利用激光二極管的波長掃描和電流調(diào)諧特性對氣體進行測量。由于二極管的高單色性，利用氣體分子的一條孤立的吸收譜線對氣體的吸收光譜進行測量，從而可方便的從混合氣體中鑒別出不同的分子，避免其他光譜的干擾。該技術(shù)具有很高的靈敏度和較高的分辨率，使用指標(biāo)可達ppb量級。

德國PTB建立了一套基于TDLAS技術(shù)的分壓力校準(zhǔn)裝置[13-14]，如圖9所示。該裝置可實現(xiàn)CO和CO2分壓力的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)范圍10-5～104Pa，擴展不確定度U=1.5%（k=2）；主要由激光系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)組成。該裝置除具有反應(yīng)快，不確定度小的特點外，與現(xiàn)有分壓力校準(zhǔn)裝置最主要的區(qū)別在于其高分辨率可保證在較高的壓力下對較小氣體分量的校準(zhǔn)。

圖9 PTB TDLAS分壓力校準(zhǔn)裝置圖

裝置基本原理基于Beer-Lambert定律，當(dāng)一束波長為λ的單色激光穿越待測氣體時，氣體的吸收作用會使得入射光束的強度發(fā)生變化，如圖10所示，該變化可用式（6）表示：

式中：τ() λ為激光透過率；I0為無氣體吸收時的激光光強；It為無氣體吸收時的激光光強；α(λ)為吸收率函數(shù)；X為待測氣體濃度；p為氣體總壓力，Pa；L為激光傳輸距離，cm；S(T)為譜線吸收強度，cm-2atm-1； φ(λ)為線型函數(shù)。

圖10 Beer-Lambert定律示意圖

從式（6）可以看出，激光透過率與待測氣體濃度之間存在確定的函數(shù)關(guān)系，通過一定的分析方法就可以反演出待測氣體濃度，進而得到氣體分壓力。

TDLAS通常采用直接吸收和波長調(diào)制兩種方法。其中，直接吸收法在測量中根據(jù)Beer-Lambert吸收定律，通過透射光強和入射光強的比值擬合吸收譜線，進而根據(jù)擬合得到的吸收譜線確定待測氣體分壓力，其物理概念清晰、操作簡單，但該方法易受光強波動的影響，不適用于惡劣工況及弱吸收條件下氣體分壓力測量。

圖11 直接吸收法示意圖

裝置采用具有高靈敏度的波長調(diào)制法進行測量。通過對目標(biāo)信號進行高頻調(diào)制，而非目標(biāo)信號由于沒有經(jīng)過調(diào)制在后續(xù)的諧波檢測過程中被除去，因此可有效的降低測量系統(tǒng)中背景信號的干擾，極大的提高了氣體分壓力的精度和靈敏度，適用于惡劣環(huán)境或弱吸收條件下的分壓力測量。經(jīng)高頻正弦信號調(diào)制后，可得到氣體分壓的表達式（7）：

式中：S1f為一次諧波信號幅值；S2f為二次諧波信號幅值；L為激光傳輸距離，cm；S() T為譜線吸收強度，cm-2·atm-1；i1為激光器電流系數(shù)的線性強度值；H2為線函數(shù)的二次傅里葉系數(shù)。

由Lambert-Beer吸收定律可知，氣體對激光的吸收作用與激光通過待測氣體的有效光程成正比，有效吸收光程過短可能造成很大的測量偏差。為了提高氣體分壓力的測量精度和靈敏度，吸收光程的充分有效延長對裝置的不確定度具有重要的影響，也是該裝置的關(guān)鍵技術(shù)之一。White池（如圖12所示）光路容易調(diào)節(jié)，可將有效吸收光程延長100倍左右，容易滿足分壓力校準(zhǔn)延長光程的需求。

White池由3塊鏡片組成，不容易將其封裝在1個真空室內(nèi)進行氣體分壓力測量，因此該裝置研制過程中，PTB采用了易于封裝的Herriott池結(jié)構(gòu)，并結(jié)合White池及圓形多次反射吸收池的優(yōu)點，設(shè)計和加工了改進型的Herriott多次反射池（如圖13所示），經(jīng)多次反射后，有效光程可達100 m左右。

圖12 White池結(jié)構(gòu)示意圖

圖13 Herriott多次反射池示意圖

PTB采用該裝置根據(jù)吸收光譜數(shù)據(jù)庫HITRAN提供的R12特征吸收譜線得到CO2分壓力校準(zhǔn)結(jié)果，如圖14所示，與QMS對比實驗表明，在20.2~103Pa范圍內(nèi)其擴展不確定度僅為1.5%（k=2）。

圖14 CO2分壓力校準(zhǔn)實驗結(jié)果圖

3 邁克爾遜干涉儀動態(tài)真空校準(zhǔn)裝置

在工業(yè)生產(chǎn)中，CD/DVD金屬噴鍍、等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）、真空鍍膜等工藝中，加載互鎖（Load-Lock）作為裝置的重要組成部分，其真空度由大氣壓降至100 Pa的粗低真空范圍僅需1 s甚至更短的時間（如SINGULUS公司CD金屬噴鍍裝置105Pa至100 Pa僅需0.5 s）[9]，通過對系統(tǒng)真空度的實時監(jiān)測，在真空計的示值達到設(shè)定的某一閾值時，實現(xiàn)下一工作進程的觸發(fā)，因此過程控制需要真空測量響應(yīng)及時，如果響應(yīng)時間過長，會導(dǎo)致控制指令觸發(fā)的相對滯后，從而造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷甚至設(shè)備的損毀。目前使用的真空計通常采用實驗室產(chǎn)生靜態(tài)或動態(tài)平衡標(biāo)準(zhǔn)壓力的真空標(biāo)準(zhǔn)完成校準(zhǔn)，無法實現(xiàn)動態(tài)校準(zhǔn)，“靜標(biāo)動用”帶來的問題亟待解決[15-20]。歐洲計量研究規(guī)劃（EMRP）也明確將動態(tài)真空校準(zhǔn)研究列為工作方向之一[11]。

2014年，意大利國家計量院（INRIM）的Mari等[21]建立了1臺基于邁克爾遜干涉儀的動態(tài)真空校準(zhǔn)裝置，其技術(shù)指標(biāo)：（a）動態(tài)真空校準(zhǔn)范圍：1×102～1× 105Pa；（b）建立時間≤3 s；（c）相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度12%。該裝置利用邁克爾遜干涉儀響應(yīng)時間短的特點，對動態(tài)真空標(biāo)準(zhǔn)壓力進行直接測量，大幅減小了測量不確定度。

為滿足高靈敏度、小體積的需要，該裝置采用高靈敏度小測量臂零差邁克爾遜光學(xué)干涉儀（如圖15所示）測量動態(tài)真空標(biāo)準(zhǔn)壓力，快速膨脹時氣體壓力變化會導(dǎo)致相應(yīng)的折射率的變化，通過真空室光路的光程也會隨之發(fā)生變化。光源采用頻率穩(wěn)定的He-Ne（波長λ≈632.8 nm）光源，測量臂光路在上游室內(nèi)經(jīng)測量鏡A、B多次折射后反射回來與參考臂光路相疊加，依靠高速攝影機記錄干涉信號，獲得正交相位信號，由計算機對其進行分析處理[22]。為提高壓力的幅值和相位精度，可將疊加的干涉光路分成相差90°的兩束光，一束作為X軸，另一束作為Y軸，形成Lissajous圓（如圖16所示），干涉條紋移動1條時，Lissajous圓掃描1圈，使零碎條紋得到比較精確地測量。

圖15 邁克爾遜光學(xué)干涉儀測量動態(tài)真空標(biāo)準(zhǔn)壓力原理圖

圖16 Lissajous圓圖及干涉圖

經(jīng)邁克爾遜光學(xué)干涉儀測量得到的不同壓力下的光程差可得到對應(yīng)的折射率，如式（8）：

式中：nj為tj時刻對應(yīng)的折射率；natm為初始時刻，即上游室壓力為105Pa時對應(yīng)的折射率；ΔLj為t0至tj，光程差發(fā)生的改變量，m；Lopd為tj時刻對應(yīng)的光程差，m。根據(jù)Lorentz-Lorenz公式，折射率與對應(yīng)壓力滿足式（9）：

式中：n為折射率；p為氣體壓力，Pa；T為氣體溫度，K。Ai為與氣體相對濃度相對應(yīng)的分子極化率，根據(jù)泰勒公式及式（9）得：

式（10）得到的壓力值，即為對應(yīng)時刻的快速動態(tài)真空校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)壓力。此外，因動態(tài)真空校準(zhǔn)采用快速膨脹的方法產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)壓力，而壓力的變化會引起溫度的劇烈變化，溫度的快速測量及相應(yīng)的溫度補償技術(shù)研究對標(biāo)準(zhǔn)壓力的修正至關(guān)重要。該裝置采用K型13 μm的熱電偶進行數(shù)值模擬及實驗驗證，確定溫度場分布的邊界條件。

圖17為采用該裝置對CDG進行動態(tài)校準(zhǔn)的結(jié)果，在3 s的動態(tài)真空校準(zhǔn)過程中，響應(yīng)時間經(jīng)過優(yōu)化的INFICON公司的CDG與裝置生成的動態(tài)真空標(biāo)準(zhǔn)壓力之間最大偏差僅為12%。

圖17 INRIM動態(tài)真空校準(zhǔn)裝置CDG校準(zhǔn)曲線圖

4 法布里-珀羅光學(xué)干涉法氣體微流量測量技術(shù)

瑞典國家測試和檢定研究院（SNTRI）Hedlund等[23]科研人員通過法布里-珀羅（Fabry-Perot）光學(xué)干涉法測量氣體密度來實現(xiàn)真空室內(nèi)壓力的精確測量，并在恒壓法氣體微流量計中進行了應(yīng)用，實驗裝置如圖18所示。通過測量不同單頻激光的頻率差，從而可以得知氣體的折射率，計算的準(zhǔn)確度可達到10-8量級。通過測量氣體密度來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的流量測量系統(tǒng)中的壓力測量，避免了采用電容薄膜真空計作為前級參考壓力標(biāo)準(zhǔn)，可有效減小測量不確定度。

圖18 基于法布里-珀羅光學(xué)干涉法的氣體微流量計原理圖

由于氣體微流量計產(chǎn)生的流量Q由壓力和流量計中的容積變化率決定，如式（11）：

式中：p為真空室中的壓力，Pa；ΔV為Δt時間內(nèi)真空室容積的變化量，m3。由理想氣體狀態(tài)方程得到：

式中：T為真空室溫度，K；k為玻爾茨曼常數(shù)，為1.38×10-23J/K；N為容積V中的氣體分子總數(shù)；ρ為分子數(shù)密度，m-3。通過式（11）、（12）及洛倫茨公式可得到流量Q的表達式：

即根據(jù)激光折射原理測量氣體流量理論參數(shù)模型。

瑞典SNTRI基于法布里-珀羅光學(xué)干涉法的氣體微流量計不確定度與德國PTB氣體微流量計不確定度的對比如圖19所示。

圖19 光學(xué)干涉法氣體微流量計與PTB氣體微流量計的比較

實驗表明，當(dāng)流量為1×10-4Pa·m3/s時，PTB測量充氣壓力獲得流量的方法其準(zhǔn)確度為1×10-3，而采用法布里-珀羅光學(xué)干涉法測量同一壓力下對應(yīng)氣體密度獲得流量的方法其準(zhǔn)確度為4×10-7[23-26]，比前者提高了3個量級，大幅減小了氣體微流量測量的不確定度，由此將對既有的真空計量基/標(biāo)準(zhǔn)的不確定度的減小具有重要的意義。

5 結(jié)論

根據(jù)對光學(xué)方法在真空計量技術(shù)中應(yīng)用的總結(jié)，可以看出，現(xiàn)有研究的真空校準(zhǔn)范圍主要集中在粗低真空范圍（1~105Pa），可以減小現(xiàn)有真空計量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度，但范圍向高真空和超高真空范圍延伸時，由于對應(yīng)氣體稀薄程度明顯增加，光學(xué)方法的優(yōu)勢無法發(fā)揮；此外，光路系統(tǒng)的真空密封，適用于真空系統(tǒng)的小體積、高靈敏度光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，氣體折射率的溫度補償和修正，以及光學(xué)干涉儀穩(wěn)頻精度和拍頻精度的提高等都是光學(xué)方法在真空計量技術(shù)應(yīng)用中需要解決的問題。目前，正在開展此類研究，為光學(xué)方法在真空計量技術(shù)中的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)，同時也為真空計量開拓一個新的研究領(lǐng)域。

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RECENT ADVANCES OF VACUUM METROLOGY TECHNIQUES AND APPLICATIONS WITH OPTICAL METHODS

XI Zhen-hua，LI De-tian，CHENG Yong-jun，SUN Wen-jun，ZHANG Hu-zhong，YUAN Zheng-nan，JI Kang
（Science and Technology on Vacuum Technology and Physics Laboratory，Lanzhou Institute of Physics，Lanzhou 730000，China）

Abstrct：The research and development works with optical methods are considered to be one emerging area in the field of vacuum metrology.Typical examples of these kinds of techniques for primary and secondary standards are presented，such as the fixed-length，F(xiàn)abry-Pérot optical cavity for the rough vacuum regime，Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy（TDLAS）for its use as a primary standard for partial pressure measurement，dynamic vacuum calibration with Michelson interferometer and determination of the gas micro-flow by the optical interferometric technique.It can be convinced that the measurement uncertainties of the current vacuum standards will be reduced substantially by the optical methods.At the same time，the future of vacuum measurement will rely on quantum-based primary standard which represents a disruptive change in the way of realizing and disseminating the SI unit of pressure，the pascal.

vacuum primary standard；laser interferometry；TDLAS；dynamic vacuum；gas micro-flow

TB771

A

1006-7086（2016）06-0311-08

10.3969/j.issn.1006-7086.2016.06.001

2016-08-21

國家自然科學(xué)基金（61501212、61471184）

習(xí)振華（1984-），男，陜西合陽人，工程師，碩士，從事真空計量研究工作。E-mail：comanche_xzh@126.com。