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  • 技术文章

    真空计的种类及选用方法

    2019-12-16 16:18:34
    真空计的种类及选用方法,目前的真空技术可以实现从1大气压(1000毫巴)到10-12毫巴范围内的真空压力测量,测量范围超过15个数量级。在这一范围内测量压强的仪表被称之为真空规。由于物理特性的原因,没有一个单独的真空规能够在整个压力范围内进行定量测量。莱宝公司提供采用不同设计的具有各自特有测量范围(通常为几个数量级)的真空规(测量原理应用直接压力测量和间接压力测量)。

    应用直接压强测量原理的真空规(绝对压强)的读数与被测气体种类和待测压强无关。它们通常被称为机械式真空规,通过记录作用力来直接确定压强。

    应用间接压强测量原理的真空规通过测量与气体粒子数密度相关的特性(例如,导热率、电离概率)来测量真空度。这些特性不仅与压强有关,还与气体的分子量有关,所以间接法所获得的压强读数取与被测气体种类相关。间接测量真空规的读数通常设置为的空气或氮气,测量其它气体或蒸气时,必须使用相应的修正系数。

    测量结果与被测气体种类相关关的真空规

    热传导真空规(皮拉尼真空规)
    该测量原理利用气体的导热率测量真空度,测量范围从10-4 mbar / Torr到大气压。莱宝真空采用受控皮拉尼原理为客户提供能够实现快速响应的真空计。传感器内由金属丝构成惠斯登电桥的一根电桥臂。对施加在电桥上的加热电压进行控制,保证金属丝的电阻和温度均保持恒定。金属丝向气体传输的热量随着压强升高而增多,通过测量电桥的电压变化就可以获得实际的压强。对温度补偿进行相关改进后,使得真空计在温度变化较大时也能压强读数准确。

    冷阴极电离真空规(潘宁规)
    冷阴极电离真空规通过测量气体离化形成的离子电流来测量压强,以离子电流为输出为信号,与压强成正比。该类型的真空规借助磁铁延长电子的运行轨迹提高离化率,保持低压时的稳定测量。 莱宝的冷阴极电离真空规采用全新的设计理念,能够在10-2到1×10-9 mbar/Torr的压强范围内安全可靠地运行。
    热阴极电离真空规
    热阴极电离真空规通常使用三个电极,热阴极发射电子到阳极,电子在飞行过程中与被测气体碰撞使其电离。然后通过测量在收集极(电极离子探测器)产生正离子电流,来测量真空度。

    目前使用*多的热阴极传感器是BA规,可测量的压强范围为10-10 到 10-2mbar /Torr。

    采用其它电极排布方式可获得较高的压强范围,从10-1 mbar / Torr 低至 10-10mbar/Torr。要测量低于10-10 mbar/Torr的压强时,需要采用Redhead式超高真空分离规。由于该系统的特殊的几何布置,几乎可以完全排除X射线效应和离子解吸附之类的干扰影响。超高真空分离规允许测量的压强范围为10-4 mbar /Torr到10-12 mbar /Torr。

    测量结果与被测气体种类无关的真空规(机械式真空规)

    布兰登真空规
    内部弯曲成圆弧的细管(布兰登管)与真空系统相连。由于外部大气压的作用,布兰登管端部在抽空过程中会产生微小的弯曲,产生的弯曲可以使与此点相连的指针机构动作在线性标尺上指示出对应的压强。布兰登管真空规的测量范围是10 mbar(7.5 Torr)到大气压之间。

    膨胀盒真空规
    此类真空规包含一个位于仪表内封闭抽空的薄壁膨胀盒。当真空压强下降时,膨胀盒膨胀,由杠杆系统将此运动传递给指针,然后可在线性标尺上指示相应的压强。

    膜片真空规
    膜片真空规使用膜片将密封的参考室与待测真空压强隔开。随着真空度的提高,待测压强与参考室内的压强之间的压差变化使膜片弯曲。弯曲形变可由杠杆之类的机械方式传递给指针或标尺,也可通过电气方式转换为电气测量信号。膜片真空规的测量范围为1mbar(0.75 Torr)到 2000 mbar(1500Torr)。

    电容真空规
    电容式真空规的两个带固定电极的( Al2O3)陶瓷膜片形成的板式电容器,当两块电容器板之间的距离发生变化时,电容随之发生变化(变化与压强成正比)。通过电气元件将压强转换成对应的电气测量信,就可以显示真空读数了。和普通膜片真空规相同,由抽空参考室作为测量压强的参考。电容真空规可精确地测量范围从10-5 mbar / Torr到远高于大气压的压强(单一的电容薄膜规的量程通常为4个数量级)。

    选择适合的真空规
    选择合适的真空测量设备时,压强范围并不是唯一的准则。设备的运行工况起着重要作用,如果工艺中存在、振动、污染,气体冲击等问题,在选择真空计的时候要做相应考量。真空计对严苛的工况比较敏感,在使用它们时应先仔细阅读说明书,根据应用情况配置相应的保护措施。
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