rmjournalЭталоны. Стандартные образцыMeasurement Standards. Reference Materials2687-0886D. I. Mendeleyev Institute for Metrology10.20915/2077-1177-2022-18-2-73-88rmjournal-355Research ArticleЭталоныStandardsРазвитие системы метрологического обеспечения в области вакуумных измерений: на примере ВНИИМ им. Д. И. МенделееваDevelopment of the Metrological Support System in the Field of Vacuum Measurements in the Works of D. I. Mendeleyev Institute for MetrologyЧернышенкоА. А.ChernyshenkoA. A.

канд. техн. наук, руководитель лаборатории вакуумных измерений

Cand. S ci. (Eng.), Head o f Vacuum Measurement Laboratory

vacuum@vniim.ruФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева»РоссияD. I. Mendeleyev Institute for MetrologyRussian Federation2022221120221827388Copyright © Чернышенко А.А., 20222022Чернышенко А.А.Chernyshenko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rmjournal.ru/jour/article/view/355

В статье рассмотрены вопросы, связанные с совершенствованием системы метрологического обеспечения в области вакуумных измерений в работах ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева». Обосновывается актуальность и востребованность вакуумной техники и вакуумных измерений для промышленности Российской Федерации. Автор показывает в исторической ретроспективе, какие тенденции и стратегии доминировали в данной области. Изложены основные этапы и результаты теоретических и практических научно-исследовательских работ в области вакуумных измерений, проведённых во ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» за последнее время. Подчеркивается, что в научном сообществе Российской Федерации и ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» существует колоссальный эвристический потенциал и солидная материальная база, которые позволяют ожидать новейших прогрессивных подходов и решений в области метрологического обеспечения вакуумных измерений.

The article deals with issues related to the improvement of the metrological support system in the field of vacuum measurements in the works of D. I. Mendeleyev Institute for Metrology (VNIIM). The relevance of vacuum technology and vacuum measurements for the industry of the Russian Federation is substantiated. The author shows the trends and strategies that dominate in this area in a historical retrospective. The main stages and results of theoretical and practical research work in the field of vacuum measurements carried out at the D. I. Mendeleyev Institute for Metrology (VNIIM) in recent years are described. It is emphasized that in the scientific community of the Russian Federation and D. I. Mendeleyev Institute for Metrology (VNIIM) there is a huge heuristic potential and a solid material base that allow us to expect the latest progressive approaches and solutions in the field of metrological support of vacuum measurements

эталонвакуумная техникавакуумные измерениявакуумметрыэталонные вакуумметрические установкипрограммно-аппаратный комплексвакуумсредства измеренийmeasurement standardvacuum equipmentvacuum measurementsvacuum gaugesreference vacuum measuring unitssoftware and hardware complexvacuummeasuring instrumentsReferencesСенатов Д. Е., Чернышенко А. А. Совершенствование диафрагмы большой проводимости из состава установки эталонной 1-го разряда вакуумметрической редукционной ВОУ-1 // Вакуумная техника и технологии – 2021 : сб. труд. 28-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 22–24 июня 2021 / под ред. Анцуковой А. И. [и др.] СПб. : Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2021. С. 134–139.Senatov D. E., Chernyshenko A. A. Improvement of the High-conductivity Diaphragm From the Composition of the Reference 1st Category of Vacuum Gauge Reduction VOU‑1. In: Proceedings of the 28th Аll-Russian Conference with International Participation Vacuum Technique and Technology – 2021; 2022 June 22–24; St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: SPb GETU LETI; 2022. p. 134–139. (In Rus.).Чернышенко А. А., Каменских Ю. И. Вакуумная система Ватт-весов: аспекты разработки // Эталоны. Стандартные образцы. 2021. Т. 17, № 4. С. 5–12. https://doi.org/10.20915/2077-1177-2021-17-4-5-12Chernyshenko A. A., Kamenskikh Yu. I. Vacuum system of Watt-balance: development aspects. Measurement Standards. Reference Materials. 2021;17(4):5–12. (In Rus.) https://doi.org/10.20915/2077-1177-2021-17-4-5-12Чернышенко А. А. «Эталон на столе» – новая реальность в условиях глобальной трансформации Международной системы единиц // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2022. Т. 15, № 2. С. 5–22. https://doi.org/10.32603/2071-8985-2022-15-2-5-22Chernyshenko A. A. «Standard on the table» – a new reality in the context of global transformations of the International System of Units. LETI Transactions on Electrical Engineering & Computer Science. 2022;15(2):5–22. https://doi.org/10.32603/2071-8985-2022-15-2-5-22Чернышенко А. А. Теоретические и практические вопросы разработки эталона для поверки и калибровки мер потока газа в вакууме. СПб.: Редакция Парадигма, 2020. 176 с.Chernyshenko A. A. Theoretical and practical issues of standard development for verification and calibration of gas flow measures in vacuum. St. Petersburg: Editorial Office Paradigm; 2020. 176 p.Основы вакуумной техники: учебник для техникумов электрон. Приборов / А. И. Пипко [и др.]. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1981.Pipko A. I., Pliskovsky V. Ya., Korolev B. I., Kuznetsov V. I. Fundamentals of vacuum technology: Textbook for Electron Technical Schools. Devices. Moscow: Energoizdat; 1981. (In Rus.).Чернышенко А. А. К истории метрологических исследований в области потока газа в вакууме // Парадигма: философско-культурологический альманах. 2016. № 23. С. 140–148.Chernyshenko A. A. On the history of metrology research in the area of the gas flow in vacuum. Paradigm: philosophical and cultural almanac. 2016;23:140–148. (In Rus.).Кудрявцев П. С. Эванджелиста Торричелли. М.: Знание, 1958.Kudryavtsev P. S. Evangelista torricelli. Moscow: Znanie; 1958. (In Russ.).Лебедев В. И. Исторические опыты по физике: научное издание. М.; Л.: ОНТИ, 1937. 311 с.Lebedev V. I. Historical experiments in physics: Scientific edition. Moscow, Leningrad: ONTI; 1937. 311 p. (In Rus.).Льоцци М. История физики: пер. с итал. Э. Л. Бурштейна. М.: Мир, 1970.Liozzi M. History of physics (Russ. ed.: Burstein E. L.). Moscow: Mir, 1970. (In Rus.).Столетов А. Г. Очерки развития наших сведений о газах. Собр. соч. М.; Л.: 1941.Stoletov A. G. Essays on the development of our information about gases: Collected works. Moscow, Leningrad: 1941. (In Rus.).Грошковский Я. Техника высокого вакуума: пер. с польского В. Л. Булата, Э. Л. Булата с приложением Э. М. Рейхруделя, Г. В. Смирницкой. М: Мир, 1975.Groshkovsky Ya. High vacuum technique (Russ. ed.: Bulat V. L., Bulat E. L.). Moscow: Mir; 1975. (In Rus.).Левин Г. Основы вакуумной техники: пер. с англ. Н. Б. Шпаро, А. М. Ямпольского; под общ. ред. проф. Р. А. Нилендера. М.: Энергия, 1969.Levin G. Fundamentals of vacuum technology (Russ. ed.: Shparo N. B., Yampolsky A. M.) Moscow: Energiya; 1969.Чеффи Э. Л. Теория электронных ламп : учеб. пособие для втузов связи : пер. с англ. Э. Л. Чеффи; под ред. Н. А. Никитина. М.: Связьтехиздат, 1937.Cheffi E. L. Theory of electronic lamps: textbook. (Russ. ed.: Cheffi E. L., Nikitin N. A.). Moscow: Svyaztekhizdat; 1937.Боровик С. А. Два новых насоса высокого разрежения // Журнал Русского физико-химического общества. Часть физика. 1913. Т. 45. Вып. 8. Отд. 2.Borovik S. A. Two new high-resolution pumps. Journal of the Russian Physico-Chemical Society Part of Physics. 1913:45(8);2. (In Rus.).Боровик С. А., Павлов В. И. Получение светящегося разряда в газе при малых разностях потенциалов. Петроград: Печатный труд, 1915.Borovik S. A., Pavlov V. I. Obtaining a luminous discharge in a gas a t small potential differences. Petrograd: Pechatnyi t rud; 1915. (In Rus.).Каценеленбоген М. Е., Власов В. Н. Справочник работника механического цеха. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1984. 239 с.Katzenelenbogen M. E., Vlasov V. N. Handbook of a machine shop worker. Moscow: Mashinostroenie; 1984. 239 p. (In Rus.).Kelly M. J. Oliver Ellsworth Buckley (1887–1959): Biographical Memoir. Washington: National academy of sciences, 1964. 34 p.Kelly M. J. Oliver Ellsworth Buckley (1887–1959): Biographical memoir. Washington: National academy of sciences; 1964. 34 p.Дэшман С. Научные основы вакуумной техники: пер. с англ., под ред. М. И. Меньшикова. М.: Мир, 1964. 715 с.Dushman S. Scientific foundations of vacuum technique (Russ. ed.: Menshikova M. I.). Mir; 1964. 715 p.Knudsen M. The kinetic theory of gases. some modern aspects. London: MethuenL, 1934.Knudsen M. The Kinetic theory of gases. some modern aspects. London: MethuenL; 1934.Ерюхин А. В. Основы вакуумных измерений. М. : Машиностроение, 1977. 40 с.Yeryukhin A. V. Fundamentals of vacuum measurements. Moscow: Mashinostroenie; 1977. 40 p. (In Rus.).Ершов Б. Д., Попов Н. Г., Саксаганский Г. Л. Методы анализа молекулярных потоков. Ротапринт. Ленинград : НИИЭФА, 1979. 64 с.Ershov B. D., Popov N. G., Saksagansky G. L. Methods of analysis of molecular flows. Rotaprint. Leningrad: NIIEFA; 1979. 64 p. (In Rus.).Саксаганский Г. Л. Молекулярные потоки в сложных вакуумных структурах. М.: Атомиздат, 1980. 216 c.Saksagansky G. L. Molecular flows in complex vacuum structures. Moscow: Atomizdat; 1980. 216 p. (In Rus.).Розанов Л. Н. Вакуумная техника: учебник для вузов по специальности Вакуумная техника. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Высшая школа, 1990. 320 c.Rozanov L. N. Vacuum technology: Textbook for Universities in the specialty vacuum technology. Moscow: Vysshaia shkola; 1990. 320 p. (In Rus.).Кузьмин В. В., Аляев В. А. Техника измерения вакуума: монография. Казань : КГТУ, 2009. 299 с.Kuzmin V. V., Alyaev V. A. Vacuum measurement technique: monograph. Kazan: KSTU; 2009. 299 p. (In Rus.).New state primary standard GET 49–2016 of reproduction pressure unit in range 10‑6‑103 Pa / V. N. Gorobei [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 387, № 1. 012023. https://doi.org/10.1088/1757–899X/387/1/012023Gorobei V. N., Izrailov E. K, Kuvandykov R. E., Fomin D. M., Chernyshenko A. A. New state primary standard GET 49–2016 of reproduction pressure unit in range 10–6–103 Pa. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;387(1):012023. https://doi.org/10.1088/1757–899X/387/1/012023Gorobey V. N., Izrailov E. K., Kuvandykov R. E., Lobashev A. A. and Chernyshenko A. A. Membrane-capacitive transducer with compensation for the primary standard of pressure / I. V. Andronov [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 387, № 1. 012002. https://doi.org/10.1088/1757–899X/387/1/012002Andronov I. V., Gorobey V. N., Izrailov E. K., Kuvandykov R. E., Lobashev A. A., Chernyshenko A. A. Membrane-capacitive transducer with compensation for the primary standard of pressure. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018:387(1):012002. https://doi.org/10.1088/1757–899X/387/1/012002Чернышенко А. А. К вопросу о развитии системы метрологического обеспечения в области вакуумных измерений в настоящее время // Вакуумная техника и технологии – 2022: сб. труд. 29-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 21–23 июня 2022 г. / под ред. Д. К. Кострина, С. А. Марцынюкова. СПб. : Изд- во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2022. С. 107–114.Chernyshenko A. A. On the issue of the development of the metrological support system in the field of vacuum measurements at the present time. In: Proceedings of the 29th Аll-Russian Conference with International Participation Vacuum Technique and Technology – 2022; 21–23 June 2022; St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: SPb GETU LETI; 2022. p. 107–114. (In Rus.).Способ измерения низкого абсолютного давления газа и устройство для его осуществления: патент RU2749644 C1, заявл. 23.11.2020; опубл. 16.06.2021.Kuvandykov R. E., Chernyshenko A. A., Teteruk R. A., Gorobej V. N., Garshin A. Y. Method for measuring low absolute gas pressure and device for its implementation. Patent RF, no. RU2749644 C1, 2021. (In Rus.).Горобей В. Н., Чернышенко А. А. Метод статического расширения на основе мембранно-емкостного вакуумметра. Вакуумная техника и технологии // Вакуумная техника и технологии – 2017 : сб. труд. 24-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 6–8 июня 2017 г. / под ред. д-ра техн. наук А. А. Лисенкова. СПб : Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2017. С. 67–69.Gorobey V. N., Chernyshenko A. A. Static expansion method based on a membrane-capacitive vacuum gauge. In: Proceedings of the 24th Аll-Russian Conference with International Participation Vacuum Technique and Technology – 2017; 6–8 June 2017; St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: SPb GETU LETI; 2017. p. 67–69. (In Rus.).Фомин Д. М., Чернышенко А. А. Вакуумметрическая редукционная установка для государственного первичного специального эталона единицы абсолютного давления в диапазоне 1∙10–6 – 1∙103 Па // Вакуумная техника, материалы и технология : материалы ХII международной научно-технической конференции, Москва, 11–13 апреля 2017 г. / под ред. д-ра техн. наук, профессора С. Б. Нестерова. М.: Новелла : ОАО НИИВТ им. С. А. Векшинского, 2017. С. 67–71.Fomin D. M., Chernyshenko A. A. vacuum reduction unit for the state primary special standard of absolute pressure units in the range of 1×10–6 – 1×103 Pa. In: Proceedings of the XII International Scientific and Technical Conference Vacuum equipment, materials and technology; 11–13 April, 2017; Moscow, Russia. Moscow: OAO NIIVT im. S. A. Vekshinskogo; 2017, p. 67–71. (In Rus.).Чернышенко А. А. К вопросу о системе метрологического обеспечения Российской Федерации в области измерений потоков газов в вакууме и перспективах ее развития // Вакуумная техника и технологии – 2021 : труды 28-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 21–24 июня 2021 г. / под ред. Анцуковой А. И. [и др.] СПб. : Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2021. С. 128–133.Chernyshenko A. A. The system of metrological provision of the Russian Federation in the field of measurement of gas flows in a vacuum and its future development. In: Proceedings of the 28th Аll-Russian Conference with International Participation Vacuum Technique and Technology – 2021; 21–24 June 2021; St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: SPb GETU LETI; 2021. p. 128–133. (In Rus.).Сенатов Д. Е., Чернышенко А. А. Универсальный интеллектуальный транспортируемый эталон модульного типа для поверки и калибровки средств измерений низких абсолютных давлений и вакуума // Актуальные задачи военной метрологии : сборник докладов 47-й научно-технической конференции молодых ученых и специалистов военных метрологов, 2022 г. С. 253–257.Senatov D. E., Chernyshenko A. A. Universal intelligent transportable standard of modular type for verification and calibration of measuring instruments of low absolute pressures and vacuum. In: Collection of Reports of the 47th Scientific and Technical Conference of Young Scientists and Specialists of Military Metrologists Actual Tasks of Military Metrology; 2022. p. 253–257. (In Rus.).Kangi R., Ongun B., Elkatmis A. The new UME primary standard for pressure generation in the range from 9×10–4 Pa to 103 Pa // Metrologia. 2004. Vol. 41. 251. https://doi.org/10.1088/0026–1394/41/4/005Kangi R., Ongun B., Elkatmis A. The new UME primary standard for pressure generation in the range from 9×10–4 P a t o 103 Pa. Metrologia. 2004; 41: 251. https://doi.org/10.1088/0026–1394/41/4/005Кувандыков Р. Э. и Чернышенко А. А. Модернизация программно-аппаратного комплекса отдела государственных эталонов в области измерения давления для проведения калибровки вакуумметров и разработка поверочного тренажера // Вакуумная техника и технологии – 2021 : сб. труд. 28-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 22–24 июня 2021 / под ред. Анцуковой А. И. [и др.] СПб. : Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2021. С. 73–79.Kuvandykov R. E., Chernyshenko A. A. Modernization of the hardware and software complex of the national standards service in the area of pressure measurement technology for the calibration of vacuum gauges and development of a calibration simulator. In: Proceedings of the 28th Аll-Russian Conference with International Participation Vacuum Technique and Technology – 2021; 21–24 June 2021; St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: SPb GETU LETI; 2021. p. 73–79. (In Rus.).Чернышенко А. А. Современное состояние и перспективы развития эталонной базы в области измерений низких абсолютных давлений и вакуума // Вакуумная техника и технологии – 2019 : сб. труд. 26-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. СПб.: СПб ГЭТУ ЛЭТИ, 2019. С. 59–63.Chernyshenko A. A. Current state and prospects of development of the reference base in the field of measurements of low absolute. In: Proceedings of the 26th Аll-Russian Conference with International Participation Vacuum Technique and Technology – 2019; St. Petersburg: SPb GETU LETI; 2019. p. 59–63. (In Rus.).Чернышенко А. А. Трансформация системы метрологического обеспечения в области измерений давлений и вакуума // Вакуумная техника и технологии – 2020 : сб. труд. 27-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. 27–29 октября 2020 г. / под ред. Д. К. Кострина и С. А. Марцынюкова. СПб. : Изд-во СПб ГЭТУ ЛЭТИ, 2020. С. 8–10.Chernyshenko A. A. Transformation of the metrological support system in the field of pressure and vacuum measurements. In: Proceedings of the 27th Аll-Russian Conference with International Participation Vacuum Technique and Technology – 2020; 27–29 October 2020; St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: SPb GETU LETI; 2020. p. 8–10. (In Rus.).Moldover M. R. Can a pressure standard be based on capacitance measurements? // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 1998. № 103(2). P. 167–175.Moldover M. R. Can a pressure standard be based on capacitance measurements? Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 1998;103(2):167–175.Perspectives for a new realization of the pascal by optical methods / K. Jousten [et al.] // Metrologia. 2017. № 54(6). P. 146–161.Jousten K., Hendricks J., Barker D., Douglas K., Eckel S., Egan P. et al. Perspectives for a new realization of the Pascal by optical methods. Metrologia. 2017;54(6):146–161.Development of a new UHV/XHV pressure standard (Cold Atom Vacuum Standard) / J. Scherschligt [et al.] // Metrologia. 2017. № 54(6). P. 125–132. https://doi.org/10.1088/1681–7575/aa8a7bScherschligt J., Fedchak J. A., Barker D. S., Eckel S., Klimov N., Makrides C., Tiesinga E. Development of a new UHV/XHV pressure standard (Cold atom vacuum standard). Metrologia. 2017;54(6):125–132.Gaiser C., Fellmuth B., Sabuga W. Primary gas-pressure standard from electrical measurements and thermophysical ab initio calculations // Nature Physics. 2020. № 16. P. 177–180. https://doi.org/10.1038/s41567-019-0722-2Gaiser C., Fellmuth B., Sabuga W. Primary gas-pressure standard from electrical measurements and thermophysical ab initio calculations. Nature Physics. 2020;16:177–180.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.