【康沃真空網(wǎng)】真空鍍膜機(jī)腔體內(nèi)，真空測(cè)量是指用特定的儀器和裝置，對(duì)某一特定空間內(nèi)真空高低的測(cè)定。這種儀器或裝置稱為真空計(jì)（儀器、規(guī)管）。真空計(jì)的種類很多，通常按測(cè)量原理可分為絕對(duì)真空計(jì)和相對(duì)真空計(jì)。凡通過(guò)測(cè)定物理參數(shù)直接獲得氣體壓強(qiáng)的真空計(jì)均為絕對(duì)真空計(jì)，例如U型壓力計(jì)、壓縮式真空計(jì)等，這類真空計(jì)所測(cè)量的物理參數(shù)與氣體成分無(wú)關(guān)，測(cè)量比較準(zhǔn)確，但是在氣體壓強(qiáng)很低的情況下，直接進(jìn)行測(cè)量是極其困難的；而通過(guò)測(cè)量與壓強(qiáng)有關(guān)的物理量，并與絕對(duì)真空計(jì)比較后得到壓強(qiáng)值的真空計(jì)則稱為相對(duì)真空計(jì)，如放電真空計(jì)，熱傳導(dǎo)真空計(jì)，電離真空計(jì)等，它的特點(diǎn)是測(cè)量的準(zhǔn)確度略差，而且和氣體的種類有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中，除真空校準(zhǔn)外，大都使用相對(duì)真空計(jì)。本節(jié)小編主要對(duì)電阻真空計(jì)、熱偶真空計(jì)、電離真空計(jì)的工作原理、測(cè)量范圍等進(jìn)行介紹。

    電阻真空計(jì)

    電阻真空計(jì)是熱傳導(dǎo)真空計(jì)的一種，它是利用測(cè)量真空中熱絲的溫度，從而間接獲得真空度的大小的。其原理是低壓強(qiáng)下氣體的熱傳導(dǎo)與壓強(qiáng)有關(guān)，所以如何測(cè)量溫度參數(shù)并建立電阻與壓強(qiáng)的關(guān)系就是電阻真空計(jì)所要解決的問(wèn)題。

    電阻真空計(jì)的結(jié)構(gòu)，規(guī)管中的加熱燈絲是電阻溫度系數(shù)較大的鎢絲或鉑絲，熱絲電阻連接惠斯頓電橋，并作為電橋的一個(gè)臂。低壓強(qiáng)下加熱時(shí)，燈絲所產(chǎn)生的熱量Q可以表示為：Q=Q1+Q2

    式中Q1是燈絲輻射的熱量，與燈絲的溫度有關(guān)；Q2是氣體分子碰撞燈絲而帶走的熱量，大小與氣體的壓強(qiáng)有關(guān)。當(dāng)熱絲溫度恒定時(shí)，Q1是恒量，即熱絲輻射的熱量不變。在某一恒定的加熱熱絲電流條件下，當(dāng)真空系統(tǒng)的壓強(qiáng)降低，即空間中氣體的分子數(shù)減少時(shí)，Q2將隨之降低，此時(shí)燈絲所產(chǎn)生的熱量將相對(duì)增加，則燈絲的溫度上升，燈絲的電阻將增大，真空室的壓強(qiáng)和燈絲電阻之間的存在這樣的關(guān)系P↓→R↑，所以可以利用測(cè)量燈絲的電阻值來(lái)間接地確定壓強(qiáng)。

    電阻真空計(jì)測(cè)量真空的范圍是105～10-2Pa。由于是相對(duì)真空計(jì)，所測(cè)壓強(qiáng)對(duì)氣體的種類依賴性較大，其校準(zhǔn)曲線都是針對(duì)干燥的氮?dú)饣蚩諝獾模匀绻粶y(cè)氣體成分變化較大，則應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果做一定的修正。另外，電阻真空計(jì)長(zhǎng)時(shí)間使用后，熱絲會(huì)因氧化而發(fā)生零點(diǎn)漂移，因此在使用時(shí)要避免長(zhǎng)時(shí)間接觸大氣或在高壓強(qiáng)下工作，而且往往需要調(diào)節(jié)電流來(lái)校準(zhǔn)零點(diǎn)位置。

    熱偶真空計(jì)

    熱偶真空計(jì)的規(guī)管主要由加熱燈絲C與D（鉑絲）和用來(lái)測(cè)量熱絲溫度的熱電偶A與B（鉑銠或康銅-鎳鉻）組成。熱電偶熱端接熱絲，冷端接儀器中的毫伏計(jì)，從毫伏計(jì)中可以測(cè)出熱偶電動(dòng)勢(shì)。測(cè)量時(shí)，熱偶規(guī)管接入被測(cè)真空系統(tǒng)，熱絲通以恒定的電流，同電阻真空計(jì)不相同的是，此時(shí)燈絲所產(chǎn)生的熱量Q有一部分將在燈絲與熱偶絲之間傳導(dǎo)散去。當(dāng)氣體的壓強(qiáng)降低時(shí)，熱電偶接點(diǎn)處溫度將隨熱絲溫度的升高而增大，同樣，熱電偶冷端的溫差電動(dòng)勢(shì)也將增大，及氣體壓強(qiáng)和熱電偶的電動(dòng)勢(shì)之間存在這樣的關(guān)系：P↓→ε↑。

    熱偶真空計(jì)對(duì)不同的氣體的測(cè)量結(jié)果是不同的，這是由于各種氣體分子的熱傳導(dǎo)性能不同，因此在測(cè)量不同的氣體時(shí)，需進(jìn)行一定的修正。表1-3給出了一些氣體或蒸汽的修正系數(shù)。熱偶真空計(jì)的測(cè)量范圍大致是102～10-1Pa，測(cè)量壓強(qiáng)不允許過(guò)低，這是由于當(dāng)壓強(qiáng)更低時(shí)，氣體分子熱傳導(dǎo)逸去的熱量很少，而以熱絲、熱偶絲的熱傳導(dǎo)和熱輻射所引起的熱損失為主，則熱電偶電動(dòng)勢(shì)的變化將不是由于壓強(qiáng)的變化所引起。

    熱偶真空計(jì)具有熱慣性，壓強(qiáng)變化時(shí)，熱絲溫度的改變常滯后一段時(shí)間，所以數(shù)據(jù)的讀取也應(yīng)隨之滯后一些時(shí)間；另外，和電阻真空計(jì)一樣，熱偶計(jì)的加熱燈絲也是鎢絲或鉑絲，長(zhǎng)時(shí)間使用，熱絲會(huì)因氧化而發(fā)生零點(diǎn)漂移，所以使用時(shí)，應(yīng)經(jīng)常調(diào)整加熱電流，并重新校正加熱電流值。

    電離真空計(jì)

    電離真空計(jì)是目前廣泛使用的真空測(cè)量計(jì)，它是利用氣體分子電離的原理進(jìn)行真空度測(cè)量的。根據(jù)氣體電離源的不同，又分為熱陰極電離真空計(jì)和冷陰極電離真空計(jì)，前者又分為普通型熱陰極電離計(jì)、超高真空熱陰極電離計(jì)和低真空熱陰極電離計(jì)。它主要有三個(gè)電極：發(fā)射電子的燈絲作為發(fā)射極A，螺旋型加速并收集電子的柵極（又稱加速極）B和圓筒型離子收集極C等三部分組成，其中發(fā)射極接零電位，加速極接正電位（幾百伏），收集極接負(fù)電位（幾十伏），B和C之間存在拒斥場(chǎng)。電離計(jì)的工作原理是熱陰極A發(fā)射電子，經(jīng)過(guò)加速極加速，大部分電子飛向收集極，在B-C之間的拒斥場(chǎng)作用下，電子運(yùn)動(dòng)速度降低，當(dāng)速度減到零時(shí)，電子又重新飛向B極，在電子飛向B-C空間時(shí)，同樣也受到拒斥場(chǎng)的作用，在速度減為零時(shí)，電子返轉(zhuǎn)飛向C極，電子在B-C空間的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，將與氣體分子不斷發(fā)生碰撞，使氣體分子獲得能量而產(chǎn)生電離，電子最終被加速極收集，而電離產(chǎn)生的正離子則被收集極接受并形成離子流I+，對(duì)于某一規(guī)管，當(dāng)各電極電位一定時(shí)，I+與發(fā)射電子流Ie、氣體的壓強(qiáng)有如下的線性關(guān)系I+=kIeP

    式中k為比例常數(shù)，其意義是單位電子電流和單位壓強(qiáng)下所得到的離子的電流值，單位為1/Pa，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。對(duì)于不同氣體，k的大小不同，其存在的范圍在4-40之間。當(dāng)發(fā)射電流一定時(shí)，離子流只與氣體的壓強(qiáng)成正比，因此可以根據(jù)離子流的大小來(lái)確定真空室中氣體壓強(qiáng)值。

    普通型熱陰極真空計(jì)的測(cè)量范圍是1.33×10-1—1.33×10-5Pa，無(wú)論高于還是低于此測(cè)量極限均會(huì)使離子流I+和氣體的壓強(qiáng)之間失去線性關(guān)系。當(dāng)壓強(qiáng)較高時(shí)，電子與分子多次碰撞的幾率大大增加，由于加速電位比氣體的電離電位（幾十伏）高很多，所以電離產(chǎn)生的電子足以引起氣體電離，這樣，將使電離規(guī)管中的電子流急劇增加，同時(shí)由于氣體密度較高，電子的自由程很短，大多數(shù)碰撞屬于低能碰撞，不能引起電離，許多因素導(dǎo)致較高壓強(qiáng)下離子流與壓強(qiáng)之間不再保持線性關(guān)系；當(dāng)壓強(qiáng)較低時(shí)（低于1.33×10-1Pa），高速運(yùn)動(dòng)的電子到達(dá)加速極上會(huì)產(chǎn)生軟X射線，軟X射線再射向離子收集極C上，會(huì)引起收集極產(chǎn)生光電發(fā)射，發(fā)射出電子流，從而使原離子流測(cè)量電路中疊加了這個(gè)與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)的電流，使離子流I+和氣體的壓強(qiáng)之間失去線性關(guān)系，這時(shí)電離真空計(jì)就不能夠測(cè)量真空室中的壓強(qiáng)了。

    真空鍍膜機(jī)采用電離真空計(jì)可以迅速、連續(xù)地測(cè)出待測(cè)氣體的總壓強(qiáng)，而且規(guī)管體積小，易于連接，但是，規(guī)管中的發(fā)射極是由鎢絲制成，當(dāng)壓強(qiáng)高于10-1Pa時(shí)，規(guī)管壽命將大大降低，甚至燒毀，應(yīng)避免在高壓強(qiáng)下工作；在真空系統(tǒng)暴露大氣時(shí)，電離計(jì)規(guī)管的玻殼內(nèi)表面和各電極會(huì)吸附氣體，這些氣體會(huì)影響真空測(cè)量的準(zhǔn)確程度，因此，當(dāng)真空系統(tǒng)長(zhǎng)期暴露在大氣或使用一段時(shí)間以后，應(yīng)定時(shí)進(jìn)行規(guī)管的除氣處理。