德國萊寶真空計(jì)原理

1、德國萊寶真空計(jì)原理點(diǎn)擊次數(shù)：619發(fā)布時刻：2020-5-27真空計(jì)vacuumgauge用于測量低于大氣壓的稀薄氣體總壓力的儀表，又稱真空規(guī)。真空計(jì)的測量單位沿用壓力測量單位，壓力的國際單位為帕(Pa),曾利用的單位還有托(Torr)和毫巴(mbar)等。簡史自1643年意大利物理學(xué)家E.托里拆利進(jìn)行大氣壓力實(shí)驗(yàn)以來，前后顯現(xiàn)許多種真空計(jì)。最先顯現(xiàn)的是U形管真空計(jì)，它只能用來測量粗真空和低真空。1874年,.麥克勞發(fā)明的緊縮式真空計(jì)，解決了低真空和高真空的絕對壓力的測量，但仍不能進(jìn)行持續(xù)測量。1906年，M.皮喇尼發(fā)明電阻式真空計(jì)，解決了工業(yè)生產(chǎn)中的低真空測量問題。繼而，.巴克利于1916年

2、又發(fā)明電離真空計(jì)，這在那時不僅解決了10-110-5帕的高真空測量，而且增進(jìn)了油擴(kuò)散泵等真空設(shè)備的進(jìn)展和應(yīng)用。1937年，.潘寧發(fā)明冷陰極電離真空計(jì)，適用于有大量放氣和常常暴露于大氣的真空設(shè)備的測量，因此在真空冶金和機(jī)械工業(yè)中取得普遍應(yīng)用。1950年，.貝阿德和.阿爾伯特發(fā)明BA式電離真空計(jì)，解決了10-8帕的超高真空測量問題，從而使真空測量取得了沖破，并推動了超高真空技術(shù)的進(jìn)展；而與此有關(guān)的表面物理、核能、航天和大型集成電路等科學(xué)技術(shù)也取得了迅速進(jìn)展。1960年以來，接踵研制成功的調(diào)制規(guī)、抑制規(guī)、彎注規(guī)、分離規(guī)和磁控式電離規(guī)等已能實(shí)現(xiàn)10-11帕左右的超高真空測量。詳細(xì)資清登岸我司網(wǎng)站查詢：

3、三分類真空計(jì)可分為絕對真空計(jì)和相對真空計(jì)兩大類。凡能從其本身測得的物理量（如液柱高度、工作液、比重等）直接計(jì)算出氣體壓力的稱絕對真空計(jì)，這種真空計(jì)測量精度較高，要緊用作基準(zhǔn)量具。相對真空計(jì)要緊利用氣體在低壓力下的某些物理特性（如熱傳導(dǎo)、電離、粘滯性和應(yīng)變等）與壓力的關(guān)系間接測量，其測量精度較低，而且測量結(jié)果還與被測氣體種類和成份有關(guān)。因此相對真空計(jì)必需用絕對真空計(jì)標(biāo)定和校準(zhǔn)后方能用作真空測量。但它能直接讀出被測壓力，利用方便，在實(shí)際應(yīng)用中占絕大多數(shù)。真空技術(shù)需要測量的壓力范圍為10510-11帕，乃至更小，寬達(dá)16個數(shù)量級以上,尚無一種真空計(jì)能適用于從粗真空（105102帕）、低真空（1021

4、0-1帕）、高真空（10-110-5帕）、超高真空（小于10-5帕）到極高真空（小于10-10帕）的全范圍測量，因此有多種真空計(jì)。最經(jīng)常使用的有U形管真空計(jì)、緊縮式真空計(jì)、電阻真空計(jì)和冷熱陰極電離真空計(jì)。U形管真空計(jì)用以測量粗真空和低真空的絕對真空計(jì)（圖1）。在U字形的玻璃管中充以工作液（低蒸氣壓的油、汞）。管的一端被抽成真空（或直接通大氣），另一端接被測真空系統(tǒng)。依照兩邊管中的壓差所造成的液柱差可測出被測真空系統(tǒng)的壓力。緊縮式真空計(jì)又稱麥克勞真空計(jì)，是一種測量低真空和高真空的絕對真空計(jì)。這種真空計(jì)一樣用硬質(zhì)玻璃制成（圖2a）。A是一根與被測真空系統(tǒng)相連接的開管，DB為內(nèi)徑相同的毛細(xì)管，V為球

5、泡，其體積遠(yuǎn)大于毛細(xì)管。測量時，通度日塞2抽真空，然后用活塞1充氣，使汞貯存器C中的汞上升到覆沒交叉口MM,那么DV和B、A內(nèi)的氣體被隔成兩個區(qū)域。再充氣繼續(xù)提高汞液面，D、V內(nèi)的氣體那么進(jìn)一步被緊縮，壓力增高。如此D、B間存在的壓差可由汞柱高度差來表示（圖2b）。玻璃容器的體積和毛細(xì)管的高度是可精準(zhǔn)測出的，因此用玻意耳定律即可算出被測壓力。測量精度較高，在10-3帕?xí)r的精度小于或等于5%。電阻真空計(jì)又稱皮喇尼真空計(jì)，是一種測量低真空的相對真空計(jì)，要緊由電阻式規(guī)管和測量線路兩部份組成。電阻式規(guī)管（圖3）是在管殼內(nèi)封裝著一條電阻溫度系數(shù)較大的電阻絲，經(jīng)常使用的為鴇或鉗絲。測量時，規(guī)管與被測真空系

6、統(tǒng)相接，用必然的電壓、電流加熱電阻絲，其表面溫度可用電阻值來反映，且與周圍的氣體分子的熱傳導(dǎo)有關(guān)，而氣體分子的熱傳導(dǎo)又與壓力有關(guān)。當(dāng)被測壓力降低時，由氣體分子傳走的熱量減小，電阻絲表面溫度就增高，電阻值增大；反之，電阻值減小。因此依照電阻值的大小就可測量出壓力。熱陰極電離真空計(jì)通稱電離真空計(jì)，要緊用于高真空測量。它是由圓筒式熱陰極電離規(guī)管（圖4）和測量線路兩部份組成。這種規(guī)管與三極電子管相似，有3個電極：陰極（燈絲）、螺旋形柵極（加速極）和圓筒形搜集極。測量時，規(guī)管與被測真空系統(tǒng)相連。通電后，熱陰極發(fā)射電子，在飛向帶正電位的加速極的路程中與管內(nèi)空間的低壓氣體分子碰撞，使氣體分子電離。電離所產(chǎn)生

7、的電子和離子，別離在加速極和搜集極（帶負(fù)電位）上形成電子流Ie和離子流Ii。在被測氣體壓力低于10-1帕的狀況下，當(dāng)電子流Ie恒按時，離子流Ii與被測真空系統(tǒng)中的氣體分子密度（亦即壓力p）成正比。因此，離子流的大小就可作為壓力的氣宇。這種真空計(jì)的測量范圍為10-110-5帕。另外，還有測量上限能達(dá)102帕以上的高壓力電離真空計(jì)。這種電離真空計(jì)在工作時，陰極發(fā)射的電子撞擊加速極時產(chǎn)生軟性X射線,照射到搜集極上時便引發(fā)搜集極的光電子發(fā)射，因此就在離子流測量回路中增加一個與被測壓力無關(guān)的剩余光電流IX,限制測量下限的擴(kuò)展。為了減少這種軟X射線對搜集極的阻礙，人們又研制出BA式電離規(guī)管（圖5）。它是將

8、搜集極改成針形，并與陰極的位置對換，如此使光電流IX大為減少，使壓力測量下限從10-5帕擴(kuò)展到10-8帕左右，從而解決了超高真空測量的問題。冷陰極電離真空計(jì)一種測量高真空的相對真空計(jì)。它由電離規(guī)管和測量線路兩部份組成（圖6）。規(guī)管一樣由兩塊平行的陰極、一個環(huán)形的陽極和產(chǎn)生磁場的磁鋼組成。在電極之間加有高壓直流電場，而整個規(guī)管的電極系統(tǒng)又置于垂直電極平面的磁場中。在正交電場和磁場的作用下，由低壓氣體分子電離產(chǎn)生的放電電流是被測壓力的函數(shù)，因此放電電流的大小可作為壓力的氣宇。熱偶真空計(jì)，電阻真空計(jì)，壓敏真空計(jì)，電離真空計(jì)，熱偶與電離復(fù)合真空計(jì)，電阻與電離復(fù)合真空計(jì)，壓敏與電離復(fù)合真空計(jì)，按真空度刻

9、度方式分類（1）絕對真空計(jì)：直接讀取氣體壓力，其壓力響應(yīng)（刻度）可通過自身幾何尺寸計(jì)算出來或由測力確信。絕對真空計(jì)對所有氣體都是準(zhǔn)確的且與氣體種類無關(guān)，屬于絕對真空計(jì)的有U型鎊壓力計(jì)、緊縮式真空計(jì)和熱輻射真空計(jì)等。（2）相對真空計(jì)：由一些氣體壓力有函數(shù)關(guān)系的量來確信壓力，不能通過簡單的計(jì)算進(jìn)刻度，必需進(jìn)行校準(zhǔn)才能刻度。相對真空計(jì)一樣由作為傳感器的真空計(jì)規(guī)管（或規(guī)頭）和用于操縱、指示的測量器組成。讀數(shù)與氣體種類有關(guān)。相對真空計(jì)的種類很多，如熱傳導(dǎo)真空計(jì)和電離真空計(jì)等。按真空計(jì)測量原理分類直接測量真空計(jì)這種真空計(jì)直接測量單位面積上的力，有(1)靜態(tài)液位真空計(jì)：利用U型管兩頭液面差來測量壓力。(2)

10、彈性元件真空計(jì)：利用與真空相連的容器表面受到壓力的作用而產(chǎn)生彈性變形來測量壓力值的大小。間接測量真空計(jì)壓力為10-1Pa時，作用在1cm2表面上力只有10-5N,顯然測量如此小的力是困難的。但可依照低壓下與氣體壓力有關(guān)的物理量的轉(zhuǎn)變來間接測量壓力的轉(zhuǎn)變。屬于這種的真空計(jì)有：(1)緊縮式真空計(jì)：其原理是在U型管的基礎(chǔ)上再應(yīng)用波義耳定律，即將必然量待測壓力的氣體，通過等溫緊縮使之壓力增加，以便用U型管真空計(jì)測量，然后用體積和壓力的關(guān)系計(jì)算被測壓力。(2)熱傳導(dǎo)真空計(jì)：利用低壓下氣體熱傳導(dǎo)與壓力有關(guān)這一原理制成。經(jīng)常使用的有電阻真空計(jì)和熱偶真空計(jì)。(3)熱輻射真空計(jì)：利用低壓下氣體熱輻射與壓力有關(guān)原

11、理。(4)電離真空計(jì)：利用低壓下氣體分子被荷能粒子碰撞電離，產(chǎn)生的離子流隨電力轉(zhuǎn)變的原理。如：熱陰極電離真空計(jì)、冷陰極電離真空計(jì)和放射性電離真空計(jì)等。(5)放電管指示器：利用氣體放電情形和放電顏色與壓力有關(guān)的性質(zhì)判定真空度，一樣僅能作為定性測量。(6)粘滯真空計(jì)：利用低壓下氣體與容器壁的動量互換即外摩擦原理。如振膜式真空計(jì)和磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)。(7)場致顯微儀：以吸附和解吸時刻與壓力關(guān)系計(jì)算壓力。(8)分壓力真空計(jì)：利用質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行混合氣體分壓力測量。經(jīng)常使用的有四極質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)和射頻質(zhì)譜圖示為用于測量極稀薄氣體壓強(qiáng)的熱陰極電離真空計(jì)的工作原理圖圖示為用于測量極稀薄氣體壓強(qiáng)的熱陰極電離真空計(jì)的工作原理圖，圖中陰極K被燈絲F加熱后會發(fā)出電子，G為網(wǎng)狀電極，要求G與K之間的電勢差不低于200vo用于加速電子，被加速的電子與其周圍的氣體分子碰撞，能使分子電離。C為板狀電極，要求它能收集電離中