各種真空計(jì)工作原理
各種真空計(jì)工作原理
真空計(jì)又稱規(guī)，是測(cè)量真空度或氣壓的儀器。一般利用不同氣壓下的某種物理效應(yīng)的變化進(jìn)行氣壓的測(cè)量。真空計(jì)測(cè)量原理所利用的不同物理機(jī)制，可主要分為三大類，分別為利用力學(xué)性能、利用氣體動(dòng)力學(xué)和利用帶電粒子效應(yīng)的真空計(jì)。
利用力學(xué)性能的典型真空計(jì)有波爾登規(guī)（Bourdon）和薄膜電容規(guī)；利用氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的典型真空計(jì)有皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)和電熱偶規(guī)；利用帶電粒子效應(yīng)的典型真空計(jì)有熱陰極電離規(guī)和冷陰極電離規(guī)。下面簡(jiǎn)單介紹一下三大類真空計(jì)：
1、波爾登規(guī)（Bourdon）
·工作原理：
波爾登規(guī)一端接真空系統(tǒng)，一端彎成橢圓形，并封閉起來(lái)，當(dāng)真空度變化時(shí)波爾登管會(huì)產(chǎn)生彎曲，帶動(dòng)齒輪偏轉(zhuǎn)來(lái)指示真空度
·銅管受壓力不同有舒張現(xiàn)象，帶動(dòng)杠桿、齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)
·測(cè)量范圍：100pa～1atm
·可能損壞：
測(cè)量壓力過(guò)大、測(cè)量腐蝕性氣體
2、薄膜電容規(guī)
·工作原理：
在不同壓力下金屬膜片受力不同會(huì)有不同尺度的變形，使得金屬膜片和電極之間的電容變化，通過(guò)測(cè)量電容的變化量，即可知道金屬膜片上氣壓的變化
·膜片受壓力變形，與電極間電容變化
·測(cè)量范圍：一般跨四個(gè)量級(jí)
0.01pa～100pa
0.1pa～1000pa
......
·靈敏度很高
·環(huán)境溫度影響大
·高于環(huán)境溫度的恒溫條件下使用
·預(yù)熱數(shù)小時(shí)
薄膜規(guī)-電容規(guī)1
薄膜規(guī)-電容規(guī)2
1、皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)
·氣體分子導(dǎo)熱量與熱絲溫度關(guān)系，進(jìn)而與熱絲電阻關(guān)系
·用電橋測(cè)量電壓變化
·測(cè)量范圍：
恒壓0.1pa～100pa
恒溫0.1pa～1000pa
·高氣壓時(shí)導(dǎo)熱多，熱絲溫度降低，不準(zhǔn)
·不同氣體導(dǎo)熱性不同，需要校準(zhǔn)
·可能損壞：
過(guò)低氣壓使用、 測(cè)量腐蝕性氧化性氣體
皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)1
皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)2
恒溫模式測(cè)電壓
皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)3
可能危險(xiǎn)：向腔體充Ar，讀數(shù)不到1E4Pa時(shí)，實(shí)際已經(jīng)超1atm，導(dǎo)致系統(tǒng)外爆
皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)4
2、熱電偶規(guī)
·基本原理同皮拉尼Pirani電阻規(guī)基本原理一致，只是它不用測(cè)量熱絲電阻的變化，而是用熱電偶直接測(cè)量熱比的溫度變化。
·用熱電偶直接測(cè)量熱絲溫度
·測(cè)量范圍：0.1pa～1000pa
·高氣壓時(shí)導(dǎo)熱多，熱絲溫度降低，不準(zhǔn)
·不同氣體導(dǎo)熱性不同，需要校準(zhǔn)
·可能損壞：
過(guò)低氣壓使用、測(cè)量腐蝕性氧化性氣體
1、熱陰極電離規(guī)
1）熱陰極電離規(guī)-傳統(tǒng)
·熱陰極電離規(guī)中，由熱陰極即燈絲發(fā)射電子，電離真空中的氣體分子，產(chǎn)生離子，由收集極收集產(chǎn)生的離子，形成離子電流，通過(guò)測(cè)量離子電流的大小即可推算出真空中氣體分子的密度，進(jìn)而得到氣壓大小。
·測(cè)量范圍：1E-5Pa～1E-1Pa
·不同氣體電離率不同，需要校準(zhǔn)
·電子在柵極產(chǎn)生軟X射線在收集極引起光電發(fā)射，造成收集極引起光電發(fā)射，造成收集極收集到離子的假象，此誤差影響測(cè)量下限
2）熱陰極電離規(guī)-Bayard-Alpert規(guī)
·減小收集極面積，消除光電發(fā)射誤差
·測(cè)量范圍：1E-9Pa～1E-1Pa
·可能損壞
過(guò)高氣壓使用、測(cè)量腐蝕性氧化性氣體
2、冷陰極電離規(guī)-Penning規(guī)
·冷陰極電離規(guī)也是通過(guò)電離氣體分子收集離子電流的方法進(jìn)行氣壓測(cè)量，但與熱陰極電離規(guī)不同的是，它是利用磁控放電電離氣體分子產(chǎn)生離子。
·其它原理基本同熱陰極
·測(cè)量范圍：1E-7Pa～1E-1Pa
·不同氣體電離率不同，需要校準(zhǔn)
·容易發(fā)生濺射
·可能損壞：
過(guò)高氣壓使用、測(cè)量腐蝕性氣體
