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        真空測量設備選擇及常用真空計簡介

                     

        真空范圍

        真空測量設備

        其他

        粗真空

        普通真空應用,彈簧式真空表(機械式彈性變細真空計)

        同時要求測量粗真空到低真空時,可以采用振膜式真空計、電容式薄膜真空計以及放射性電離真空計

        101325~1000Pa

        有腐蝕氣體、電容式薄膜真空計

        精密測量場合,U形真空計

        低真空

        僅作粗略指示,電火花真空指示器

        1000~0.1Pa

        一般場合,熱偶或電阻真空計

        精密測量,壓縮式真空計或電容式薄膜真空計

        高真空

        主要采用的電離真空計

        同時要求測量低真空與高真空,復合真空計(電離真空計與熱偶真空計組合)或高壓力電離真空計

        10-1~10-6Pa

        壓縮式真空計

        放氣量較大的真空設備及要求不高的場合,冷陰極電離真空計

        超高真空

        B-A式電離真空計

        從低真空測量到超高真空,寬量程超高真空計或復合式超高真空計

        10-6~10-10Pa

        冷陰極磁控式電離真空計

        極高真空

        冷陰極磁控式電離真空計


        低于10-10Pa

        熱陰極磁控式電離真空計

        改進型B-A電離真空計

        表中可以看到,從粗真空到極高真空,根據應用特點的不同,每一個真空范圍會適應一種或多種真空測量設備。實際中一個大類的真空測量設備還會有各種細分品種,下面就簡單介紹一下關于真空測量常用真空計。

        真空測量常用真空計

        真空測量是真空技術中的一個重要組成部分,用于測量的儀器叫做真空計。真空計的種類很多,根據真空計的刻度方法,可分為絕對真空計和相對真空計。

        (一)絕對真空計:通過對氣體壓強進行測量,經過計算后,能反映真空度的真空計,叫絕對真空計,如:U型管真空計、壓縮式真空計等。

        (1)U型管真空計:利用U型管兩端的液面差,來測量壓強的真空計叫U型管真空計。

        (2)壓縮式真空計:又稱麥克勞真空計。利用波意耳定律,將定量待測的氣體,用水銀或油壓縮到極小體積,然后比較它的開管與閉管之間的液柱差,通過計算求得壓強的一種絕對真空計。

        (二)相對真空計:通過對與壓強有關的物理量進行測量,但不能通過計算來進行刻度,只能與絕對真空計進行比較才能刻度的真空計,叫相對真空計,如彈性式真空表、薄膜式真空計、電阻真空計、熱偶真空計和電離真空計等。

        (1)彈性式真空表:利用彈性元件隨壓強變化所產生的變形,測量真空度的真空計。

        (2)電阻真空計和熱偶真空計:利用氣體分子的熱傳導作用,測量真空度的真空計。

        (3)電離真空計:利用氣體分子在低壓強下的電離現象,測量真空度的真空計。

        (三)絕對真空計與相對真空計的比較

        (1)絕對真空計的優點,是結構簡單、造價低、測量精度高,其測量值與被測量氣體種類無關(可凝性蒸氣除外)。其缺點是操作不便,不能連續測量,用水銀作介質時,水銀蒸氣對環境有污染。

        (2)相對真空計的優點,是能連續測量真空度,并便于自動記錄和用于自動控制。其缺點,是測量精度受氣體種類和環境溫度的影響較大,測量精度不如絕對真空計高。

        真空熱處理爐常用的真空計有彈性式真空表、熱偶真空計、電阻真空計、電離真空計等相對真空計?,F將常用的真空計工作原理簡介如下:

        (一)彈性式真空表:真空表內,有一由鍍青鋼或不銹鋼等彈性材料制成的扁平截面彈簧彎管,管的一端與被測真空系統相連,另一端封死,并通過連桿齒輪與指針相連。當彈簧管內氣體壓強增高時,彈簧管的截面形狀向圓形變化,并使彈簧管向外擴張,帶動指針偏轉。反之,當管內氣體壓強降低時,指針朝相反方向旋轉。此種真空表,其真空度的測量范圍為960~1Torr。



        (二)熱偶真空計:熱偶真空計由測量真空度的敏感元件、熱偶規和測量儀器組成。規管見圖,測量儀器,由測量熱電勢的毫伏計和規管加熱絲穩壓電源兩部分組成。熱偶規管與被測真空系統相通。熱偶規管外殼為玻璃管,內部有加熱絲1和熱偶絲2。熱偶絲的冷端和熱端溫度不同時,由于溫差效應,在回路中有熱電勢產生。如加熱絲電壓保持恒定,則熱偶絲的熱電勢取決于加熱絲的溫度,而加熱絲的溫度與被測氣體的壓強有關。如壓力降低時,氣體的導熱率減小,被氣體傳走的熱量減小加熱絲的溫度隨之升高,熱偶絲的熱電勢增加,反之,氣體壓強增高時,氣體的導熱率增加,被氣體帶走的熱量增加,加熱絲的溫度降低,熱電偶的熱電勢減小。用毫伏表測量熱電偶回路中的熱電勢,即可測出被測真空系統中真空度的大小。


        (三)電阻真空計:電阻真空計又稱皮拉尼真空計,由電規管和測量儀器兩部分組成。電阻規管與被測真空系統相通。規管的外殼為玻璃殼或金屬殼,殼內裝有電阻絲。電阻絲常用電阻溢度系數較大的鎢、鉑、鎳等金屬絲。電阻絲溫度升高時,其電阻值增加。反之,溫度降低時,電阻值減小。電路系統保持電阻絲兩端的電壓恒定。如被測真空系統的氣體壓強降低時,氣體的導熱率相應減小,被氣體傳走的熱M減小,規管內電阻絲溫度升高,其電阻RP相應增加。反之,氣體壓強增高,RP相應減小。其測量電路為惠斯登電橋。規管的電阻絲為電橋的一臂,RZR4是固定電阻,R3是可變電阻。電橋平衡的條件是RP*R4=R2*R3。當RP變化時,電橋失去平衡,不平衡電流值由微安表讀出,即可測出真空度的變化。

        (四)電離真空計:電離真空計是測量高真空的主要真空計。在低壓強氣體中,氣體分子被電離所產生的正離子數與氣體的壓強,即氣體分子的密度成正比。利用此原理制成的真空計叫電離真空計。按照產生離子方法的不同,利用由熱陰極發射電子,使氣體分子電離的原理制成的真空計叫熱陰極電離真空計。利用在強電場和強電磁作用下,由冷陰極放電作用使氣體分子電離的原理制成的真空計,叫冷陰極電離真空計。

        現將熱陰極電離真空計的工作原理簡介如下,熱陰極電離真空計,由熱陰極電離規管和測量儀器組成。測量儀器由規管工作電源,發射電流穩壓裝置和離子流測量放大器等部分組成。熱陰極電離規管與被測真空系統相通。熱陰極電離規管是一個三極管,管內有陰極、柵極和收集極。收集極電位,相對于陰極為負電位,柵極電位,相對于陰極為正電位。當電離規管通電加熱后,陰極發射出電子。此電子在達到柵極過程中,同氣體分子碰撞發生電離,產生正離子和電子。當發射電流一定時,正離子的數目與被測氣體壓強成正比。正離子被收集極收集后,經測量電路放大就可由指示電表讀出被測系統真空度。

        (五)復合真空計:一般低真空測量和高真空測量不能用一種真空計完成,因而采用復合真空計。目前,應用較廣的電離與熱偶式復合真空計,復合真空計附有一個熱偶規管、一個電離規管,分別插在被測真空系統上。通過復合真空計上的旋鈕,分別給兩個規管加熱,并選擇使用。



                                                                                                                                                                                                                                                                      

         來源:佑倫真空


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