真空的獲得和測(cè)量-文檔資料

1、1真空的獲得和測(cè)量真空的獲得和測(cè)量劉何燕2011-6-232何謂真空環(huán)境？何謂真空環(huán)境？為什么需要獲得真空環(huán)境？為什么需要獲得真空環(huán)境？如何劃分真空的級(jí)別？如何劃分真空的級(jí)別？如何獲得真空？如何獲得真空？如何測(cè)量真空度？如何測(cè)量真空度？目目 錄錄3何謂真空環(huán)境？何謂真空環(huán)境？本指沒(méi)有任何實(shí)物粒子存在的空間，但什么都沒(méi)有的空間本指沒(méi)有任何實(shí)物粒子存在的空間，但什么都沒(méi)有的空間是不存在的。是不存在的。而假設(shè)你把一個(gè)空間的氣體都趕跑，會(huì)發(fā)現(xiàn)還是不時(shí)有基而假設(shè)你把一個(gè)空間的氣體都趕跑，會(huì)發(fā)現(xiàn)還是不時(shí)有基本粒子在真空中出現(xiàn)又消失，無(wú)中生有。本粒子在真空中出現(xiàn)又消失，無(wú)中生有。物理上物理上的真空實(shí)際上是一

2、片不停波動(dòng)的能量之海。當(dāng)能量的真空實(shí)際上是一片不停波動(dòng)的能量之海。當(dāng)能量達(dá)到波峰，能量轉(zhuǎn)化為一對(duì)對(duì)正反基本粒子，當(dāng)能量達(dá)到達(dá)到波峰，能量轉(zhuǎn)化為一對(duì)對(duì)正反基本粒子，當(dāng)能量達(dá)到波谷，一對(duì)對(duì)正反基本粒子又相互湮滅，轉(zhuǎn)化為能量。波谷，一對(duì)對(duì)正反基本粒子又相互湮滅，轉(zhuǎn)化為能量。工業(yè)上工業(yè)上的真空指的是氣壓比一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓小的氣體空間，的真空指的是氣壓比一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓小的氣體空間，是指稀薄的氣體狀態(tài)，是指稀薄的氣體狀態(tài)， 4為什么需要獲得真空環(huán)境？為什么需要獲得真空環(huán)境？生活中生活中 （食品的保存（食品的保存-防腐）防腐） （保溫瓶（保溫瓶-隔熱）隔熱）科研領(lǐng)域科研領(lǐng)域 （樣品制備；性能測(cè)試（樣品制備；性能測(cè)

3、試-防氧化）防氧化）5真空環(huán)境可粗略地分為：真空環(huán)境可粗略地分為： 低真空低真空 102Pa 中真空中真空 10210-1Pa 高真空高真空 10-110-5Pa 超高真空超高真空 10-5Pa如何劃分真空的級(jí)別？如何劃分真空的級(jí)別？6如何獲得真空？如何獲得真空？人們通常把能夠從密閉容器中排出氣體或使容器中的氣人們通常把能夠從密閉容器中排出氣體或使容器中的氣體分子數(shù)目不斷減少的設(shè)備稱(chēng)為真空獲得設(shè)備或真空泵體分子數(shù)目不斷減少的設(shè)備稱(chēng)為真空獲得設(shè)備或真空泵目前在真空技術(shù)中，采用各種不同的方法，已經(jīng)能夠獲目前在真空技術(shù)中，采用各種不同的方法，已經(jīng)能夠獲得和測(cè)量從大氣壓力得和測(cè)量從大氣壓力105PaP

4、a到到10-13PaPa，寬達(dá)，寬達(dá)1818個(gè)數(shù)量級(jí)的個(gè)數(shù)量級(jí)的壓力范圍壓力范圍7在真空獲得技術(shù)中，目前用以獲得真空的技術(shù)方法有兩種在真空獲得技術(shù)中，目前用以獲得真空的技術(shù)方法有兩種通過(guò)某此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)把氣體直接從密閉容器中排出通過(guò)某此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)把氣體直接從密閉容器中排出通過(guò)物理、化學(xué)等方法將氣體分子吸附或冷凝在低溫表面通過(guò)物理、化學(xué)等方法將氣體分子吸附或冷凝在低溫表面上。上。利用這兩種方法所制造的各種真空泵種類(lèi)較多，分類(lèi)方利用這兩種方法所制造的各種真空泵種類(lèi)較多，分類(lèi)方法各異，但是，最常用的方法還是按泵的工作原理或其法各異，但是，最常用的方法還是按泵的工作原理或其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以分類(lèi)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以分

5、類(lèi) 8氣體傳輸泵：氣體傳輸泵：氣體傳輸泵是一種能使氣體不斷的吸入和排出，借以氣體傳輸泵是一種能使氣體不斷的吸入和排出，借以達(dá)到抽氣目的的真空泵達(dá)到抽氣目的的真空泵氣體捕集泵氣體捕集泵 ：這種泵是一種使氣體分子被吸附或凝結(jié)在泵的內(nèi)表面這種泵是一種使氣體分子被吸附或凝結(jié)在泵的內(nèi)表面上，從而減小了容器內(nèi)的氣體分子數(shù)目而達(dá)到抽氣目上，從而減小了容器內(nèi)的氣體分子數(shù)目而達(dá)到抽氣目的的真空泵的的真空泵 真空泵的分類(lèi)真空泵的分類(lèi)9變?nèi)菡婵毡米內(nèi)菡婵毡檬抢帽们蝗莘e的周期性變化來(lái)完成吸氣和排氣過(guò)是利用泵腔容積的周期性變化來(lái)完成吸氣和排氣過(guò)程的一種真空泵。氣體在排出前被壓縮程的一種真空泵。氣體在排出前被壓縮 動(dòng)量

6、傳輸泵動(dòng)量傳輸泵這種泵是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流，把動(dòng)量這種泵是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流，把動(dòng)量傳輸給氣體或氣體分子，使氣體連續(xù)不斷地從泵的傳輸給氣體或氣體分子，使氣體連續(xù)不斷地從泵的入口傳輸?shù)匠隹谌肟趥鬏數(shù)匠隹?氣體傳輸泵的分類(lèi)氣體傳輸泵的分類(lèi)10 氣體捕集泵的分類(lèi)：氣體捕集泵的分類(lèi)：吸氣劑離子泵：吸氣劑離子泵：它是使被電離的氣體通過(guò)電磁場(chǎng)它是使被電離的氣體通過(guò)電磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達(dá)或電場(chǎng)的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達(dá)到抽氣的目的到抽氣的目的 低溫泵：低溫泵：利用低溫表面捕集氣體的真空泵利用低溫表面捕集氣體的真空泵 吸附泵：吸附泵：它主要依靠具有大表面

7、的吸附劑（如多孔它主要依靠具有大表面的吸附劑（如多孔物質(zhì)）的物理吸附作用來(lái)抽氣的一種捕集式真空泵物質(zhì)）的物理吸附作用來(lái)抽氣的一種捕集式真空泵吸氣劑泵：吸氣劑泵：它是一種利用吸氣劑以化學(xué)結(jié)合方式它是一種利用吸氣劑以化學(xué)結(jié)合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金新鮮薄膜形式存在的金屬或合金 11實(shí)際應(yīng)用中常用到的真空泵有哪幾種？實(shí)際應(yīng)用中常用到的真空泵有哪幾種？旋片式機(jī)械真空泵旋片式機(jī)械真空泵羅茨真空泵羅茨真空泵油擴(kuò)散泵油擴(kuò)散泵渦輪分子泵渦輪分子泵低溫吸附泵低溫吸附泵濺射離子泵濺射離子泵氣體輸運(yùn)泵氣體輸運(yùn)泵氣體捕集泵氣體

8、捕集泵12旋片式機(jī)械真空泵旋片式機(jī)械真空泵工作原理：工作原理：旋片泵主要由泵體、轉(zhuǎn)子、旋旋片泵主要由泵體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內(nèi)偏心地安裝一個(gè)轉(zhuǎn)片泵的腔內(nèi)偏心地安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)表面相子，轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)表面相切（二者有很小的間隙），轉(zhuǎn)切（二者有很小的間隙），轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個(gè)旋片。子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個(gè)旋片。旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠離心力和彈簧的張旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋片沿持接觸，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動(dòng)。泵腔內(nèi)壁滑動(dòng)。13旋片式機(jī)械真空泵旋片式機(jī)械真空泵特

9、點(diǎn)：特點(diǎn)：其工作壓強(qiáng)范圍為其工作壓強(qiáng)范圍為101325-1.33101325-1.331010-2-2（PaPa）屬于低）屬于低真空泵。真空泵。它可以單獨(dú)使用，也可以作為其它高真空泵或超高它可以單獨(dú)使用，也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級(jí)泵。真空泵的前級(jí)泵。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠由于它以油作為密封物質(zhì)，因此它會(huì)造成油蒸氣的由于它以油作為密封物質(zhì)，因此它會(huì)造成油蒸氣的回流和對(duì)真空系統(tǒng)造成油的污染?；亓骱蛯?duì)真空系統(tǒng)造成油的污染。14羅茨真空泵羅茨真空泵工作原理：工作原理：在泵腔內(nèi)，有二個(gè)在泵腔內(nèi)，有二個(gè)“8”8”字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對(duì)平行軸上，安裝在

10、一對(duì)平行軸上，由傳動(dòng)比為由傳動(dòng)比為1 1的一對(duì)齒輪的一對(duì)齒輪帶動(dòng)作彼此反向的同步帶動(dòng)作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子之間，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間，保持有一定的間隙，可保持有一定的間隙，可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 1516羅茨泵的特點(diǎn)：羅茨泵的特點(diǎn)： 在較寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)有較大的抽速；在較寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)有較大的抽速； 起動(dòng)快，能立即工作；起動(dòng)快，能立即工作； 對(duì)被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感；對(duì)被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感； 轉(zhuǎn)子不必潤(rùn)滑，泵腔內(nèi)無(wú)油；轉(zhuǎn)子不必潤(rùn)滑，泵腔內(nèi)無(wú)油； 振動(dòng)小，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡條件較好，沒(méi)有排氣閥；振動(dòng)小，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡條

11、件較好，沒(méi)有排氣閥； 驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械摩擦損失??；驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械摩擦損失小； 結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積?。唤Y(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??； 運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低 壓力范圍為：壓力范圍為：0.1-1000Pa0.1-1000Pa 其極限真空度可以達(dá)到其極限真空度可以達(dá)到1010-2-2PaPa17油擴(kuò)散泵油擴(kuò)散泵工作原理：工作原理：在前級(jí)真空泵所造成的低在前級(jí)真空泵所造成的低真空條件下，加熱泵內(nèi)硅真空條件下，加熱泵內(nèi)硅油，使受熱沸騰蒸發(fā)，生油，使受熱沸騰蒸發(fā)，生成蒸氣，以極高速度通過(guò)成蒸氣，以極高速度通過(guò)該泵的各級(jí)噴口的縫隙噴該泵的各級(jí)噴口的縫隙噴出，使容器內(nèi)部的氣體分出，使容器內(nèi)部的氣體分子擴(kuò)散到蒸

12、汽中被帶到前子擴(kuò)散到蒸汽中被帶到前級(jí)真空泵所能作用的位置，級(jí)真空泵所能作用的位置，由前級(jí)真空泵迅速抽出，由前級(jí)真空泵迅速抽出，使系統(tǒng)達(dá)到高真空的要求。使系統(tǒng)達(dá)到高真空的要求。 18由于泵內(nèi)油蒸氣的回流會(huì)直接造成真空系統(tǒng)的油污由于泵內(nèi)油蒸氣的回流會(huì)直接造成真空系統(tǒng)的油污染，因此在材料表面分析儀器和其他超高真空系統(tǒng)染，因此在材料表面分析儀器和其他超高真空系統(tǒng)中一般不采用油擴(kuò)散泵。中一般不采用油擴(kuò)散泵。其工作壓力范圍為其工作壓力范圍為1-101-10-6-6（PaPa）不能直接與大氣相連，在使用油擴(kuò)散泵之前需要采不能直接與大氣相連，在使用油擴(kuò)散泵之前需要采用各種形式的機(jī)械泵將系統(tǒng)預(yù)抽到用各種形式的機(jī)

13、械泵將系統(tǒng)預(yù)抽到1Pa1Pa左右。左右。油擴(kuò)散泵的特點(diǎn)：油擴(kuò)散泵的特點(diǎn)：19渦輪分子泵渦輪分子泵工作原理：工作原理：靠對(duì)氣體分子施加作用力，并靠對(duì)氣體分子施加作用力，并使氣體分子向特定的方向運(yùn)用使氣體分子向特定的方向運(yùn)用的原理來(lái)工作。的原理來(lái)工作。渦輪分子泵的轉(zhuǎn)子葉片具有特渦輪分子泵的轉(zhuǎn)子葉片具有特定的形狀，在它以定的形狀，在它以20000-20000-30000r/min30000r/min的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片將動(dòng)量傳給氣體分子。片將動(dòng)量傳給氣體分子。渦輪分子泵裝有很多級(jí)葉片，渦輪分子泵裝有很多級(jí)葉片，上一級(jí)葉片輸送過(guò)來(lái)的氣體分上一級(jí)葉片輸送過(guò)來(lái)的氣體分子又會(huì)受到下一級(jí)葉片的作

14、用子又會(huì)受到下一級(jí)葉片的作用而被進(jìn)一步壓縮至更下一級(jí)。而被進(jìn)一步壓縮至更下一級(jí)。 20分子泵輸送氣體應(yīng)滿足二個(gè)必要條件：分子泵輸送氣體應(yīng)滿足二個(gè)必要條件： 1). 1). 渦輪分子泵必須在分子流狀態(tài)下工作。因?yàn)楫?dāng)將一定容積的渦輪分子泵必須在分子流狀態(tài)下工作。因?yàn)楫?dāng)將一定容積的容器中所含氣體的壓力降低時(shí)，其中氣體分子的平均自由程則隨容器中所含氣體的壓力降低時(shí)，其中氣體分子的平均自由程則隨之增加。在常壓下空氣分子的平均自由程只有之增加。在常壓下空氣分子的平均自由程只有 0.06 m 0.06 m ，即平，即平均看一個(gè)氣體分子只要在空間運(yùn)動(dòng)均看一個(gè)氣體分子只要在空間運(yùn)動(dòng) 0.06 m 0.06 m

15、，就可能與第二個(gè)，就可能與第二個(gè)氣體分子相碰。而在氣體分子相碰。而在 1.3Pa 1.3Pa 時(shí)，分子間平均自由程可達(dá)時(shí)，分子間平均自由程可達(dá) 4.4mm 4.4mm 。若平均自由程增加到大于容器壁間的距離時(shí)，氣體分子與器壁的若平均自由程增加到大于容器壁間的距離時(shí)，氣體分子與器壁的碰撞機(jī)會(huì)將大于氣體分子之間的碰撞機(jī)會(huì)。在分子流范圍內(nèi)，氣碰撞機(jī)會(huì)將大于氣體分子之間的碰撞機(jī)會(huì)。在分子流范圍內(nèi)，氣體分子的平均自由程長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于分子泵葉片之間的間距。當(dāng)器壁體分子的平均自由程長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于分子泵葉片之間的間距。當(dāng)器壁由不動(dòng)的定子葉片與運(yùn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子葉片組成時(shí)，氣體分子就會(huì)較由不動(dòng)的定子葉片與運(yùn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子葉片組成

16、時(shí)，氣體分子就會(huì)較多地射向轉(zhuǎn)子和定子葉片，為形成氣體分子的定向運(yùn)動(dòng)打下基礎(chǔ)。多地射向轉(zhuǎn)子和定子葉片，為形成氣體分子的定向運(yùn)動(dòng)打下基礎(chǔ)。 2). 2). 分子泵的轉(zhuǎn)子葉片必須具有與氣體分子速度相近的線速度。分子泵的轉(zhuǎn)子葉片必須具有與氣體分子速度相近的線速度。具有這樣的高速度才能使氣體分子與動(dòng)葉片相碰撞后改變隨機(jī)散具有這樣的高速度才能使氣體分子與動(dòng)葉片相碰撞后改變隨機(jī)散射的特性而作定向運(yùn)動(dòng)。射的特性而作定向運(yùn)動(dòng)。 21渦輪分子泵的特點(diǎn)：渦輪分子泵的特點(diǎn)：其對(duì)一般氣體分子的抽除極為有效。（例如對(duì)于氮?dú)?，其壓其?duì)一般氣體分子的抽除極為有效。（例如對(duì)于氮?dú)猓鋲嚎s比（即泵出口的壓力與入口的壓力之比）可以

17、達(dá)到縮比（即泵出口的壓力與入口的壓力之比）可以達(dá)到10109 9。但。但是對(duì)于抽取原子序數(shù)氣體的能力較差，例如氫氣，其壓縮比是對(duì)于抽取原子序數(shù)氣體的能力較差，例如氫氣，其壓縮比僅為僅為10103 3左右。左右。工作壓力范圍寬，在工作壓力范圍寬，在 1010-1-1 1010-8-8 pa pa 范圍內(nèi)具有穩(wěn)定抽速范圍內(nèi)具有穩(wěn)定抽速起動(dòng)時(shí)間短，能抽除各種氣體和蒸氣起動(dòng)時(shí)間短，能抽除各種氣體和蒸氣分子泵適用于在要求清潔的高真空和超高真空的儀器及設(shè)備分子泵適用于在要求清潔的高真空和超高真空的儀器及設(shè)備上使用。也可用來(lái)作為離子泵、升華泵、低溫泵等氣體捕集上使用。也可用來(lái)作為離子泵、升華泵、低溫泵等氣體

18、捕集超高真空泵的前級(jí)預(yù)抽真空泵使用，這將獲得更低的極限壓超高真空泵的前級(jí)預(yù)抽真空泵使用，這將獲得更低的極限壓力或更清潔的無(wú)碳?xì)浠衔锏恼婵樟蚋鍧嵉臒o(wú)碳?xì)浠衔锏恼婵?2低溫吸附泵低溫吸附泵工作原理：工作原理：依靠氣體分子會(huì)在依靠氣體分子會(huì)在低溫條件下自發(fā)凝低溫條件下自發(fā)凝結(jié)或被其他物質(zhì)表結(jié)或被其他物質(zhì)表面吸附的物理現(xiàn)象面吸附的物理現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)對(duì)于氣體分子實(shí)現(xiàn)對(duì)于氣體分子的去除，進(jìn)而獲得的去除，進(jìn)而獲得高真空的裝備高真空的裝備23低溫吸附泵的特點(diǎn)低溫吸附泵的特點(diǎn)：其極限真空度一般處于其極限真空度一般處于10-1-10-8Pa之間之間低溫吸附泵工作所需要的預(yù)真空應(yīng)達(dá)到低溫吸附泵工作所需要的預(yù)真空應(yīng)

19、達(dá)到10-1Pa以下，以下，以減少吸附泵的負(fù)荷并在泵體內(nèi)積聚過(guò)厚的氣體凝聚以減少吸附泵的負(fù)荷并在泵體內(nèi)積聚過(guò)厚的氣體凝聚產(chǎn)物產(chǎn)物。在低溫時(shí)平衡蒸氣壓較高的氣體不容易用低溫吸附泵在低溫時(shí)平衡蒸氣壓較高的氣體不容易用低溫吸附泵來(lái)去除（例如來(lái)去除（例如H2，He和和Ne）除了上述幾種氣體外，低溫吸附泵對(duì)各種氣體的抽速除了上述幾種氣體外，低溫吸附泵對(duì)各種氣體的抽速均很大均很大運(yùn)轉(zhuǎn)成本較高運(yùn)轉(zhuǎn)成本較高24濺射離子泵濺射離子泵工作原理：工作原理：靠高壓陰極發(fā)射出的高速電子靠高壓陰極發(fā)射出的高速電子與殘余氣體分子相互碰撞后引與殘余氣體分子相互碰撞后引起氣體電離放電，而電離后的起氣體電離放電，而電離后的氣體分

20、子在高速撞擊氣體分子在高速撞擊Ti陰極時(shí)陰極時(shí)又會(huì)濺射出大量的又會(huì)濺射出大量的Ti原子。由原子。由于于Ti原子的活性很高，因此它原子的活性很高，因此它將以吸附和化學(xué)反應(yīng)的形式捕將以吸附和化學(xué)反應(yīng)的形式捕獲大量的氣體分子并使其在泵獲大量的氣體分子并使其在泵體內(nèi)沉積下來(lái)，從而在真空室體內(nèi)沉積下來(lái)，從而在真空室內(nèi)造成無(wú)油的高真空環(huán)境。內(nèi)造成無(wú)油的高真空環(huán)境。25濺射離子泵的特點(diǎn)：濺射離子泵的特點(diǎn)：其極限真空度可以到其極限真空度可以到10-8Pa左右左右濺射離子泵的抽速對(duì)于不同的氣體是不同的。對(duì)于濺射離子泵的抽速對(duì)于不同的氣體是不同的。對(duì)于活性較大的氣體種類(lèi)，濺射離子泵具有較大的抽速?；钚暂^大的氣體種

21、類(lèi)，濺射離子泵具有較大的抽速。比如，濺射離子泵對(duì)于比如，濺射離子泵對(duì)于H2的抽速是其對(duì)的抽速是其對(duì)O2、H2O蒸蒸汽或汽或N2的抽速的數(shù)倍，而它對(duì)于后面幾種氣體的抽的抽速的數(shù)倍，而它對(duì)于后面幾種氣體的抽速又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對(duì)速又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對(duì)Ar的抽速。的抽速。濺射離子泵所抽除的氣體分子不會(huì)在高溫下再釋放濺射離子泵所抽除的氣體分子不會(huì)在高溫下再釋放出來(lái)。出來(lái)。2627如何測(cè)量真空度？如何測(cè)量真空度？需要首先指出一點(diǎn)，即由儀器測(cè)量出的真空度與真空室的需要首先指出一點(diǎn)，即由儀器測(cè)量出的真空度與真空室的實(shí)際真空度之間可能會(huì)由于溫度不同而存在誤差。實(shí)際真空度之間可能會(huì)由于溫度不同而存在誤差。當(dāng)測(cè)量點(diǎn)處溫度較高

22、時(shí)，相應(yīng)測(cè)出的氣體壓力也將偏高。當(dāng)測(cè)量點(diǎn)處溫度較高時(shí)，相應(yīng)測(cè)出的氣體壓力也將偏高。相反，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)溫度偏低時(shí)，測(cè)量出的氣體壓力也將偏低。相反，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)溫度偏低時(shí)，測(cè)量出的氣體壓力也將偏低。在氣體壓力較高，氣體的流動(dòng)狀態(tài)接近或達(dá)到黏滯流狀態(tài)在氣體壓力較高，氣體的流動(dòng)狀態(tài)接近或達(dá)到黏滯流狀態(tài)的情況下，上述溫度差別造成的測(cè)量誤差將趨近于零。這的情況下，上述溫度差別造成的測(cè)量誤差將趨近于零。這時(shí)，任何氣體壓力差都將由于氣體的迅速擴(kuò)散和流動(dòng)而趨時(shí)，任何氣體壓力差都將由于氣體的迅速擴(kuò)散和流動(dòng)而趨于消失。于消失。28真空測(cè)量用的元件常被稱(chēng)為真空測(cè)量用的元件常被稱(chēng)為真空規(guī)真空規(guī)l熱偶真空規(guī)熱偶真空規(guī)l皮拉尼真空

23、規(guī)皮拉尼真空規(guī)l電離真空規(guī)電離真空規(guī)l薄膜真空規(guī)薄膜真空規(guī)熱偶規(guī)和皮拉尼規(guī)都是以氣體的熱導(dǎo)率隨氣體壓力的變化熱偶規(guī)和皮拉尼規(guī)都是以氣體的熱導(dǎo)率隨氣體壓力的變化為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的，它們是低真空時(shí)最常用的測(cè)量手段。為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的，它們是低真空時(shí)最常用的測(cè)量手段。29熱偶真空規(guī)熱偶真空規(guī)工作原理：工作原理：在熱偶真空規(guī)中，在作為在熱偶真空規(guī)中，在作為熱絲的熱絲的PtPt絲中通過(guò)恒定強(qiáng)絲中通過(guò)恒定強(qiáng)度的電流。在達(dá)到熱平衡度的電流。在達(dá)到熱平衡以后，電流提供的加熱功以后，電流提供的加熱功率與通過(guò)空間熱輻射、金率與通過(guò)空間熱輻射、金屬絲熱傳導(dǎo)以及氣體分子屬絲熱傳導(dǎo)以及氣體分子熱傳導(dǎo)而損失的功率相等，熱傳導(dǎo)而損

24、失的功率相等，因而熱絲的溫度將隨著真因而熱絲的溫度將隨著真空度的不同而呈現(xiàn)有規(guī)律空度的不同而呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。的變化。30在在0.1-100Pa0.1-100Pa的壓力范圍內(nèi)，氣體的熱導(dǎo)率將隨著氣的壓力范圍內(nèi)，氣體的熱導(dǎo)率將隨著氣體壓力的增加而上升，因而熱絲的溫度會(huì)隨著氣體壓體壓力的增加而上升，因而熱絲的溫度會(huì)隨著氣體壓力的上升而降低。這時(shí)，用熱電偶的方法測(cè)出熱絲本力的上升而降低。這時(shí)，用熱電偶的方法測(cè)出熱絲本身的溫度，也就相應(yīng)測(cè)出的環(huán)境的壓力。身的溫度，也就相應(yīng)測(cè)出的環(huán)境的壓力。熱偶真空規(guī)不能用于較低或較高真空度的測(cè)量。熱偶真空規(guī)不能用于較低或較高真空度的測(cè)量。在氣體壓力高于在氣體壓力高于1

25、00Pa100Pa的情況下，氣體的熱導(dǎo)率將不的情況下，氣體的熱導(dǎo)率將不再隨氣體壓力而顯著變化。這時(shí)，用熱絲溫度測(cè)量氣再隨氣體壓力而顯著變化。這時(shí)，用熱絲溫度測(cè)量氣體壓力方法的靈敏程度將迅速下降。體壓力方法的靈敏程度將迅速下降。當(dāng)氣體壓力低于當(dāng)氣體壓力低于0.1Pa0.1Pa以后，由于氣體分子傳導(dǎo)走的以后，由于氣體分子傳導(dǎo)走的熱量的總加熱功率中的比例過(guò)小，測(cè)量的靈敏度也將熱量的總加熱功率中的比例過(guò)小，測(cè)量的靈敏度也將呈下降趨勢(shì)。呈下降趨勢(shì)。31皮拉尼規(guī)有稱(chēng)為熱阻式皮拉尼規(guī)有稱(chēng)為熱阻式真空規(guī)，其工作原理與真空規(guī)，其工作原理與熱偶真空規(guī)相似，皮拉熱偶真空規(guī)相似，皮拉尼規(guī)以電橋的方式，通尼規(guī)以電橋的方式，通過(guò)測(cè)量熱絲的電阻隨溫過(guò)測(cè)量熱絲的電阻隨溫度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)真空度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)真空度的測(cè)量。度的測(cè)量。經(jīng)常與熱偶真空規(guī)結(jié)合經(jīng)常與熱偶真空規(guī)結(jié)合使用的高真空規(guī)稱(chēng)為電使用的高真空規(guī)稱(chēng)為電離真空規(guī)，它是在高真離真空規(guī)，它是在高真空范圍內(nèi)最常使用的測(cè)空范圍內(nèi)最常使用的測(cè)量工具。量工具。皮拉尼規(guī)皮拉尼規(guī)32由熱陰極發(fā)射出的電子將在飛向陽(yáng)極的過(guò)程中碰撞氣體分子，由熱陰極發(fā)射出的電子將在飛向陽(yáng)極的過(guò)程中碰撞氣體分子，并使后者發(fā)生電離。由離子收集極接收電離的離子，并根據(jù)離并使后者發(fā)生電離。由離子收集極接收電離的離子，并根據(jù)離