真空計(jì)的分類及具體特點(diǎn)

現(xiàn)代真空應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，涉及的應(yīng)用范圍越來越廣泛、真空應(yīng)用設(shè)備對(duì)儀器儀表的要求越來越高，特別是對(duì)測(cè)量精度、穩(wěn)定性要求、以及自動(dòng)控制性能要求也越來越高，這直接關(guān)系到真空設(shè)備的整體性能質(zhì)量，關(guān)系到真空應(yīng)用技術(shù)或應(yīng)用工藝的應(yīng)用效果，甚至于成功與否。常用的幾種真空計(jì)的使用特點(diǎn)介紹如下：

1、熱傳導(dǎo)真空計(jì)。

　　熱傳導(dǎo)真空計(jì)是利用氣體分子的熱傳導(dǎo)在某一壓力范圍內(nèi)與氣體壓力成正比關(guān)系的原理制成的，因此根據(jù)熱傳導(dǎo)的變化就能反映出壓力的變化。

　　熱傳導(dǎo)真空計(jì)又分為電阻真空計(jì)和熱電偶真空計(jì)兩種形式。這兩種真空計(jì)的測(cè)量范圍一般為1.33×102~1.33×10—2Pa左右，其特點(diǎn)是兩種真空計(jì)都屬于相對(duì)真空計(jì)，可以連續(xù)測(cè)量，但受環(huán)境影響較大。

2、電離真空計(jì)。

　　對(duì)低于1.33×10-1Pa的低壓測(cè)量時(shí)，通常采用電離真空計(jì)。由于電離源不同，又可分為熱陰極、冷陰極和放射性電離真空計(jì)。

　　（1)熱陰極電離真空計(jì)：其測(cè)量范圍為1.33×10-1~1.33×10-6Pa，可以連續(xù)測(cè)量，屬于相對(duì)真空計(jì)。該真空計(jì)使用時(shí)應(yīng)該注意的是，由于有熱陰極存在，就有吸氣放氣現(xiàn)象產(chǎn)生而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，而且在壓力高于1.33×10-1Pa時(shí)不能進(jìn)行測(cè)量，否則陰極就要被燒壞。

　　(2)冷陰極電離真空計(jì)：這種真空計(jì)也屬于相對(duì)真空計(jì)，測(cè)量范圍1.33×10-1~1.33×10-4Pa，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、靈敏度高，但需要強(qiáng)的磁場(chǎng)和高壓電源，低壓時(shí)持續(xù)放電有一定不穩(wěn)定性，誤差較大等。

3、壓縮式真空計(jì)。

壓縮式真空計(jì)也稱為麥克勞真空計(jì)，一般測(cè)量范圍為1.33×10—1.33×10—2Pa，其結(jié)構(gòu)形式還有寬量程、雙管式和旋轉(zhuǎn)式等區(qū)別。
 

真空計(jì)的主要分類

　　按照真空計(jì)測(cè)量原理所利用的不同的物理機(jī)制，Vacuum Pump 可將主要的真空計(jì)分為三大類，分別是利用力學(xué)性能、利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和利用帶電粒子效應(yīng)的真空計(jì)。
利用力學(xué)性能的真空計(jì)典型的有波爾登規(guī)（Bourdon）和薄膜電容規(guī)；利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的典型真空計(jì)有皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)和熱電偶規(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)。

波爾登規(guī)（Bourdon）

細(xì)的銅管受氣體壓力不同會(huì)有舒展現(xiàn)象，會(huì)帶動(dòng)杠桿和齒輪旋轉(zhuǎn)，使得指針指示在不同刻度上，即可讀出相應(yīng)的氣壓值。這種規(guī)的測(cè)量范圍一般在100Pa至1atm。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，通過測(cè)量電容的變化量，即可知道金屬膜片上氣壓的變化。這種規(guī)的測(cè)量范圍一般橫跨4個(gè)量級(jí)，比如可能是0.01Pa至100Pa、0.1Pa至1000Pa等。
這種規(guī)的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度很高。缺點(diǎn)是必須在高于環(huán)境溫度的恒溫條件下使用，以消除溫度不同對(duì)膜片力學(xué)性能的影響，使用前一般需要預(yù)熱數(shù)小時(shí)。

皮拉尼（Pirani）電阻規(guī)

由于不同氣壓下氣體分子熱傳導(dǎo)能力不同，當(dāng)真空球閥給熱絲加恒定的電流時(shí)，由于氣壓不同通過氣體傳導(dǎo)走的熱量不同，熱絲所保持的溫度就不同，這導(dǎo)致熱絲電阻大小不同，通過測(cè)量熱絲電阻大小就可以推算氣壓大小。如果配合電橋測(cè)量熱絲電阻的變化，將有效提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。這種規(guī)的測(cè)量范圍一般在0.1Pa至1000Pa。

熱電偶規(guī)

熱電偶規(guī)與皮拉尼電阻規(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。測(cè)量范圍一般與在0.1Pa至1000Pa。與皮拉尼電阻規(guī)一樣，這種規(guī)也需要在不同的使用氣體下標(biāo)定。

熱陰極電離規(guī)

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。這種規(guī)的測(cè)量范圍一般為1.0E-05Pa至0.1Pa。經(jīng)改進(jìn)后的熱陰極電離規(guī)，Bayard-Alpert規(guī)，可以將測(cè)量下限降低至1.0E-09Pa。

冷陰極電離規(guī)

冷陰極電離規(guī)也是通過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。這種規(guī)的測(cè)量范圍一般為1.0E-07Pa至0.1Pa。