真空計全面介紹

真空計全面介紹第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日大綱簡介分類各式真空計介紹第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日

單位換算1ATM=760Torr=76cmHg=1.01325x105Pa=1.01325x105(N／m3)=1.01325bar第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日真空計簡介

真空氣壓計（Vacuumpressuregauges）簡稱真空計（Vacuumgauges）。是依據(jù)各種物理原理來量測壓力或分子數(shù)目的多少。第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日真空計之分類

依量測範(fàn)圍分：

(1)粗略真空計量測範(fàn)圍：760~1Torr(2)中度空計量測範(fàn)圍：1~10－３

Torr(3)高度真空計量測範(fàn)圍：10-3~10－7Torr(4)超高真空計(Ultrahighvacuum)量測範(fàn)圍：10-7Torr以下依工作原理分：

液體靜態(tài)真空計

機(jī)械式真空計

熱傳導(dǎo)式真空計半導(dǎo)體式真空計黏滯性真空計

離子化真空計

氣體分壓分析儀氦氣測漏儀電容式真空計第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日機(jī)械式真空計

利用(容器內(nèi))氣體粒子之熱速度作用於(容器內(nèi))受力表面來直接量測壓力之真空計第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日壓力天平

(重錘活塞式壓力計-deadweightpressuregauge)PTEST=F／A+PREF

=

Mg／A+PREF依使用介質(zhì)分:

液壓式壓力天平:(最大量測範(fàn)圍1.379kPa至413.685MPa)

氣壓式壓力天平:(最大量測範(fàn)圍1.379kPa至103.421MPa)第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日液位壓力計(基於連通管原理)?左圖為最常見U形管液位壓力計?液位壓力計使用介質(zhì)有

水、油、水銀，而水和油適用於低範(fàn)圍差壓之量測，而水銀因為密度較大的多(約13.6倍)，所以適用於高範(fàn)圍差壓之量測第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日特殊之變形U形管結(jié)構(gòu)U形管架構(gòu)斜管式架構(gòu)單槽式架構(gòu)雙槽式架構(gòu)第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日雙槽式壓力計:Schwien原級水壓壓力計

BAT原級壓力計

單槽式壓力計:HassA1大氣壓力計第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日薄膜式真空計（DiaphragmManometer）量測壓力範(fàn)圍：1500Torr～1Torr。可追加2組自動控制設(shè)定模組。線性0～1.5VDC輸出訊號，可與電腦連線。第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日電容式真空計

為薄膜真空計(DiaphragmGage)的一種，利用薄膜兩邊壓力不同而使薄膜偏移，以改變電極間之距離，並使電容也因而改變，故可求得壓力之變化。目前利用電容式原理製造之真空計，其量測範(fàn)圍可從數(shù)十倍大氣壓力至１０－５（１０－３Pa）。以電容式真空計作為轉(zhuǎn)移準(zhǔn)器時值得注意的是，溫度變化的影響很大，因此沒有溫度控制裝置時，必須對溫度變化的影響作詳細(xì)評估。第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日電容式真空計典型代表:MKSBaratron690A

(廣為光電，半導(dǎo)體及航空公司所採用)第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日派藍(lán)尼真空計（PiraniGauge）中級真空範(fàn)圍下使用最為廣泛的真空計。量測壓力範(fàn)圍：1ATM～10-4mbar。內(nèi)藏調(diào)整設(shè)定點，適應(yīng)製程控制，消除雜訊。低輸出阻抗及完整的法拉屏壁設(shè)計消除雜訊。第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日Piranigauge(派藍(lán)尼真空計)

特色：中級真空範(fàn)圍(1-10-3Torr)下使用最為廣泛

具有一條高電阻溫度係數(shù)材料製程的燈絲，適當(dāng)電流通過時，燈絲溫度可保持在100℃至130℃第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日定電壓式PiraniGauge原理

真空壓力↑，熱傳導(dǎo)帶走熱能，燈絲溫度↓，燈絲電阻值↑，電流↓。反之真空壓力↑，電流↓。?直接從電流表A觀察電阻值變化，經(jīng)過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換校正，可由電流表A直接讀取真空壓力值。第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日定電流式PiraniGauge原理當(dāng)感測頭內(nèi)真空壓力改變時，燈絲的電阻也改變，因此電橋內(nèi)的電流表A讀值不再為0，這時調(diào)整R1可使其回歸為0。參考感測頭和感測頭極為相似，以作為溫度補(bǔ)償之用。由電壓表V可觀察到電阻的變化，經(jīng)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換之後，可由電壓表V直接讀取真空計壓力值。第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日

定溫式PiraniGauge

原理：

?使燈絲溫度維持不變，再由電壓變化來得知真空壓力變化。

?

因為燈絲溫度維持不變，所以經(jīng)由氣體介質(zhì)傳導(dǎo)的熱輻射及經(jīng)由發(fā)熱體與支架直接知熱傳導(dǎo)為一定值，且與氣體之真空無關(guān)，所以可獲得較佳的解析度。第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日熱偶真空計

Thermal-coupleVacuumGauge

用途熱偶真空計是一種用途很廣的真空計，主要用來測試機(jī)械幫浦、吸附幫浦、及擴(kuò)散幫浦前置部份運(yùn)轉(zhuǎn)中真空系統(tǒng)內(nèi)氣壓的大小，在燈泡製造工業(yè)、真空冶金工業(yè)、半導(dǎo)體電子工業(yè)、以及實驗室從事研究的範(fàn)疇內(nèi)使用極多。對真空儀器設(shè)備有測漏功能。第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日熱(電)偶真空計

Thermal-coupleVacuumGauge

原理利用熱電偶感溫特性直接量測真空感測頭內(nèi)的發(fā)熱燈絲的溫度，由溫度變化即可知真空壓力的變化。最簡單的結(jié)構(gòu)就是將熱電偶焊接於發(fā)熱燈絲上，然後將熱電偶之輸出接到可將信號放大的類比電路上，以及可顯示壓力值的數(shù)位顯示電路。第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日離子真空計

唯一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上(約小於10-3mbar)。利用量測真空系統(tǒng)內(nèi)剩餘氣體分子隻數(shù)量來推導(dǎo)出真空壓力之大小。第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日離子式真空計（IONGauge）同時監(jiān)視3組壓力，可外加8組壓力設(shè)定，最適合自動化設(shè)備。高真空起動及保護(hù)裝置，可匹配RS-232、RS-422、RS-485電腦介面。第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日離子真空計

為一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上

利用量測真空系統(tǒng)內(nèi)剩餘氣體分子之?dāng)?shù)量來推導(dǎo)出真空壓力

內(nèi)部兩大構(gòu)造Sensor：感測頭多為金屬或玻璃之外殼，內(nèi)部至少有電子電流產(chǎn)生裝置、電子加速裝置及離子電流收集裝置。Controller：控制器提供感測頭所需之電源電路，如燈絲加熱之電源。Cold-cathodeionizationgauge(冷陰極離子真空計)Hot-cathodeionizationgauge(熱陰極離子真空計)第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日

Cold-cathodeionizationgauge(冷陰極離子真空計)

原理利用高強(qiáng)度電場產(chǎn)生self-sustainingdischarge(自發(fā)性持續(xù)放電作用)，由陰極產(chǎn)生電離氣體分子之電子，而這些電子經(jīng)由高強(qiáng)度電場加速，加上垂直電子運(yùn)動方向強(qiáng)磁場之偏向，使電子以螺旋路徑飛向陽極。這些飛向陽極之電子，會有機(jī)會撞擊真空中之氣體分子，而造成氣體分子離子化並放出電子。第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日而cosmicray宇宙射線(多為xray)也會造成少量氣體分子離子化，這些產(chǎn)生的正離子會受到電場的作用而被陰極吸引，形成離子電流。

而真空中的電子也會受到電場的作用而被陽極所吸引，形成電子電流，且離子電流及電子電流大小相等、方向相反(基於電荷守恆)，而量測此離子電流(或電子電流)即可推導(dǎo)出真空壓力大小。而就sensor來說分為兩類：輻射對稱sensor—已逐漸取代非輻射對稱sensor非輻射對稱sensor第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日冷陰極離子真空計之sensor第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日冷陰極式真空計（PeningGauge-潘寧式真空計量測壓力範(fàn)圍：10-2Torr～10-9Torr。感測頭，清洗保養(yǎng)容易。感測頭，可更換零件再次使用。測定低真空至高真空系統(tǒng)之真空度，堅固耐用並可作為系統(tǒng)壓力保護(hù)裝置。第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日Hot-cathodeionizationgauge(熱陰極離子真空計)

原理利用加熱之燈絲產(chǎn)生熱電子，並經(jīng)由電場加速為帶有充分能量之電子，再撞擊氣體分子使其離子化。就sensor來說分為兩類：

HP離子真空計

BA離子真空計第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日HP離子真空計及BA離子真空計之sensor第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日對流式真空計（ConvectionGauge）量測壓力範(fàn)圍：1ATM～10-3Torr。量測範(fàn)圍寬廣。接頭種類齊全。第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日Multi-Gauge真空計（MultiGaugeController）量測壓力範(fàn)圍：1000Torr～10-12Torr。最適合高精密度設(shè)備製造商及高科技技術(shù)研究單位使用。第三十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日Spinningrotorviscositygauge(旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子黏滯性真空計)

原理

1.先啟動垂直控制線圈，使鋼球能穩(wěn)定的懸浮在垂直軸