분동식압력계를 이용한 저진공게이지의 평가

Abstract

분동식압력계는 정밀한 압력 측정의 기준 장비로 널리 사용되고 있다. 그것은 분동압력계가 견고하고 정확하며 이동이 간편하고 압력의 정의를 물리적으로 구현할 수 있기 때문이다. 기본적으로 분동식압력계는 분동과 피스톤/실린더 장치로 구성되며 실린더 안에 직경이 꼭 맞는 피스톤이 수직으로 삽입된 구조를 갖고 있다. 측정하려는 압력은 피스톤 아래에 작용하여 윗방향 힘을 발생시키고 피스톤 위에 얹혀 있는 분동에 의해 발생하는 아랫방향 힘과 평형을 이루게 된다. 이때 피스톤 자체의 하중은 항상 작용하므로 분동식압력계는 보통 10 kPa이상의 압력 범위에서 주로 사용된다. 기존의 방식은 피스톤 아래의 높은 압력을 기준으로 사용하지만 본 방식은 피스톤 주위의 낮은 압력을 기준압력으로 사용하여 보다 더 낮은 압력의 측정이 가능하다. 본 논문에서는 이를 효율적으로 구현한 새로운 장치를 소개하고 실제로 1.33 kPa, 13.3 kPa 두 측정범위를 갖는 정밀한 저진공 게이지(MKS, CDG)를 교정, 평가한 결과에 대해서 기술하였다. Deadweight piston gauge have been widely used as a fundamental instrument of precise pressure measurement because they are robust, accurate, potable, convenient to use and are able to realize the definition of pressure as farce per unit area. Basically, a deadweight piston gauge consists of a piston mounted vertically in a close-fitting cylinder filled with a gas and weights of known mass values. The pressure to be measured is applied to the base of the piston generating an upward vertical force, and is balanced by the downward gravitational force generated by weights. These instruments can be used to measure pressures above 10 kPa because of tare weights including piston. However, using a variable bell-jar pressure method and a newly developed weight loading device we can extend the application range of deadweight piston gauge to lower pressures. In this paper, we present the practical calibration results for two CDGs(Capacitance diaphragm gauge, MKS) with full-scale ranges of 1.33 kPa and 13.3 kPa, respectively.