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高真空的获得和检漏

06级11系学号：P：伍浩铖编号：5

实验目的

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

1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U（几百伏）;离子收集极接负电位U（几十伏）,其作用是使由阴极F的

GC

电子,在加速电位U的作用下,飞向G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

G

子轨迹如图2.6.3－3所示,在G、C之间拒斥场的作用下电子，在速度减到零时，电子返转飞向G，在

电子飞向G、C空间时,电子又在拒斥场作用下,直到速度为零又返向G极，向G、C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，使其电离,而电子最终被加速极所收

集；在G、C间产生的正离子被收集极C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子流I+正比于

电子电流Ie和气体的压强p，即

I+=KIp

e

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

1／Pa，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1.33X10－1-5

~1.33X10Pa,超出此范围,离子流与压强便不再是线性关

系而不能进量.

2.真空检漏

一个高真空系统，如果经过长时间抽气，仍达不到预期的真空度，在排除泵的因素后，可能的

有：蒸气源：水蒸气、机械泵油和扩散泵油的蒸气、高真空的密封油脂和封蜡的蒸气及系统内其他污

染物,形成蒸气源.

表面放气:系统的器壁、系统内金属元件表面吸附着大量气体分子，在低压下向系统内释放.

真漏：真空系统连接部位安装不良,焊接处有漏孔或漏隙及阀门处密封不严所造成.

对于蒸气源和表面放气,首先在设计系统时要选择合适的材料和结构.尽量选择蒸气压低的真空泵油，

其次是搞好真空清洁,使系统表面清洁、干燥,然后在真空条件下烘烤去气,但材料吸附的气体不可能完全

去除,在压强较低时,表面放气还是存在.实验中的主要问题是真漏,这正是检漏所要解决的问题.检漏的首

要问题是要判断系统是否漏气,其次是确定漏气率的大小,以便确定它是否在允许范围,最后是用合适的仪

器找出漏孔的确切位置，用合适的密封材料堵漏.

（l）静态升压法

在高真空系统，漏孔或漏隙用肉眼一般是看不出来的我们通常采用静态升压法,即把系统抽到一定压

强后,关闭阀门，将被检部分与泵隔开，由于漏气和表面放气,被检部分的压强将随时间而上升，用电离真

空计或复合真空计和秒表,测出p－t关系曲线,由曲线形状,我们可以判断系统是否漏气，如图2.6.3－4

听示.