物理实验高真空与测量.pdfVIP

高真空的获得和测量

19系04级畅日期2006年5月19日学号P

实验目的：

本实验学习用机械泵、扩散泵机组获得高真空，用静态升压法和氦质谱法检漏，并对

比两种方法的特点.

实验原理：

一．高真空的测量——电离真空规。

具有足够能量的电子与气体分子碰撞会引起分子的电离，产生正离子和电子。电子与分

+

子的碰撞次数正比于分子数密度n，即正比于总压强p，故产生的正离子数N正比于压强

p。规管的结构如图2.6.3-l所示，它主要由电子的热阴极（灯丝）、加速并收集电子的

加速极和收集离子的收集极等三部分组成。其接线图如图2.6.3－2所示，规管热阴极

F接零电位，为UK为热阴极加热电压；加速极G接正电位UC（几百伏）；离子收集极接负

UCFUCG

电位（几十伏），其作用是使由阴极的电子，在加速电位的作用下，飞向极

使电子能量增加，大部分电子通过加速极G飞向圆筒型收集极C，电子轨迹如图2.6.3－3

GCG

所示，在、之间拒斥场的作用下电子，在速度减到零时，电子返转飞向，在电

GCGGC

子飞向、空间时，电子又在拒斥场作用下，直到速度为零又返向极，向、

方向飞行。电子在这种返往中与气体分子不断发生碰撞，把能量传给气体分子，使其电

GCC

离，而电子最终被加速极所收集；在、间产生的正离子被收集极接收形成离子流，

此离子流被外电路中的微安计测得。

对于一定结构的规管，当各电极电位一定时，对某种气体，在规管中电离所形成的正离

+Ie

子流I正比于电子电流和气体的压强p，即:

+

I=KIpe

其中比例常数K称为电离计的灵敏度，其意义是在单位电子电流、单位压强下所得到的离

子流，其单位为1Pa，K值多通过实验测得。在实际测量中，规定电流Ie等于常数。

对于不同气体，K值也不同，通常所指的灵敏度是对于干燥空气或氮气而言。

普通型热阴极电离规的测量范围为−1−5，超出此范围，离子流与

1.33×101.33×10Pa

压强便不再是线性关系而不能进量。

二.真空检