真空的测量简介.ppt

三、 副标准真空计校准 利用一种具有高稳定性和高精度的相对真空计，使其通过一级真空标准器具校准后，用它作为二级真空标准器具，对一般的工作真空计进行校准 优点：校准迅速、校准压强范围宽 副标准真空计：热阴极电离真空计和薄膜真空计 采用动态校准系统 第五节 真空测量技术 1.1 气体种类对读数的影响 弹性元件真空计和电容薄膜真空计等直接测量真空计，测量结果为气体和蒸汽的全压强，与气体种类无关 热传导真空计、电离真空计等为间接测量真空计，测量结果与气体的种类和组分有关，读数需要考虑修正 灵敏度因子Sr：真实压强与读数之间的系数 1.2 气体种类对真空规的影响 被测气体中的各类组分对真空规会造成很大影响：氧气和水蒸气会氧化规管，油蒸汽会附着在热丝和管壁上改变其性能。 一、气体种类对真空测量的影响 二、温度对真空测量的影响 设出厂校准温度为T0，使用温度为T1，规管读数为p1m，对应气体的真实压强和分子数密度为p1和n1；被测系统中温度为T2，气体压强和分子数密度为p2和n2 (1) 高压强修正(?d )，平衡条件下气压处处相等 采用直接压强测量真空计时，不引起误差，p1=p1m，不需修正 采用测密度的间接测量真空计测量时，必须校准温度 (2) 低压强修正(?d )，平衡时两处的压强和密度都不相等 采用直接压强测量真空计时，p1=p1m，按上式修正 采用测密度的间接测量真空计测量时，须修正到标准温度 (3) 中等压强修正(?~d )，p1/p2处于1与 之间，压强越低，越接近 三、安装位置和方法对真空测量的影响 原则上应尽可能的把真空计安装在被测量部位，连接管道尽量短而粗 避免在真空系统中存在气源的地方安装规管 在真空计与被测系统需要安置导管、冷阱、挡板、过滤器等部件时，需要进行相应的修正 对于没有定向气流的静态系统，规管安装无特殊要求 有定向气流时，须注意方向效应 存在温差的系统，温差也可引起气体的定向流动 四、规管吸放气对真空测量的影响 4.1 气体释放对测量的影响 放气主要有三种形式 (1) 热解吸 (2) 电解吸 (3) 光解吸 4.2 电离规抽气作用对测量的影响 (1) 电清除抽气：离子碰撞规管壁或被收集极接收，被束缚在表面或埋入表面层下面而被清除，甚至需要在300oC才能释放 (2) 化学清除抽气：化学吸附、热阴极蒸汽氧化吸附、高温阴极表面的热分解 五、管规和裸规的差异 (1) 布里斯(Blears)效应：管规和裸规同时测油扩散泵极限压强时，裸规读数是管规的10倍 原因：管规连接管的吸附作用使管规只测永久性气体分压，而裸规测得是永久气体分压和油蒸汽分压之和 无油蒸汽和可凝性气体的系统中，由于连接管和规管壁放气，管规的读数高于裸规 (2) 静态平衡系统测量，裸规读数比管规更真实 (3) 非晶态系统的测量，管规可测出反应方向性的有效压强，而裸规则不能——此时裸规的读数没有明确的含义 作业思考题 第四章： 2、3 、4、5、6、7 、8、 12 、13、14 、16 、18 、19 第五章： 1、4、5、8、9、10 * 6.2.2 普通型冷阴极电离真空计 冷阴极电离真空计1937年由Penning提出，利用了平行场冷阴极放电原理 工作原理：利用低气压下气体分子的电力电流与压强有关的特性，用放电电流作为真空度的测量指示 实验表明，Penning放电电流I与气体压强p的关系式为 测量范围 普通型冷阴极电离规测量范围较窄，一般为10-1~7×10-4Pa 开始工作时原始电子很少，不易激发 工作不稳定，规管放气、吸气，强工作电场下的场致发射等因素都限制了测量下限的延伸 可采用两个不同点击尺寸相结合的组合式规管来拓展测量范围 测量低压强时使用高电压、大尺寸的电离室，测量高压强时采用低电压、小尺寸的电离室，侧脸范围扩至1~10-5Pa 注意问题 测量结果与气体相关，测量不同气体时必须对真空计进行相应气体的校准或换算 冷阴极电离计具有更强的电清除作用，测量过程伴随较大的抽气作用，是被测系统局部压强发生变化，造成很大误差，一般可达50%，当连接管道流导很小时，结果甚至可差一个量级 规管长期工作需要清洗，以去除导致漏电的粘附物 潘宁真空计工作电压较高，外壳必须良好接地，以避免漏电事故 6.2.3 磁控管式冷阴极电离真空计 A 倒置磁控管真空计 A-阳极，C-收集极，C′-辅助阴极，I-离子电流放大器，B-磁场 测量范围 测量时，规管中的电子奔向阳极时收到强磁场的作用二偏转，运动轨迹在垂直于阳极轴的平面上的投影是一系列滚轮线的弧，运动路程大大增加，经过多次电离碰撞后才能到达阳极 离子受磁场作用小，很快被阴极吸收 规管空间在很低气体压强下仍能维持放电，测量下限达10-11Pa 压强较高时，离子在途中遭到大量分子碰撞，滞留时间增加