真空計的介紹
真空計（Vacuum Gauge）又名真空表是測量真空度或氣壓的儀器一般是利用不同氣壓下氣體的某種物理效應的變化進行氣壓的測量在科研和工業生產中廣泛使用
分類原理介紹
按照真空計測量原理所利用的不同的物理機制可將主要的真空計分為三大類分別是利用力學性能利用氣體動力學效應和利用帶電粒子效應的真空計
利用力學性能的真空計典型的有波爾登規（Bourdon）和薄膜電容規利用氣體動力學效應的典型真空計有皮拉尼（Pirani）電阻規和熱電偶規利用帶電粒子效應的典型真空計有熱陰極電離規和冷陰極電離規
波爾登規
波爾登規
如右圖所示細的銅管受氣體壓力不同會有舒展現象會帶動杠桿和齒輪旋轉使得指針指示在不同刻度上即可讀出相應的氣壓值
這種規的測量范圍一般在100Pa至1atm
薄膜電容規
薄膜電容規
如右圖所示在不同壓力下金屬膜片受力不同會有不同尺度的變形使得金屬膜片和電極之間的電容變化通過測量電容的變化量即可知道金屬膜片上氣壓的變化
這種規的測量范圍一般橫跨4個量級比如可能是0.01Pa至100Pa0.1Pa至1000Pa等
這種規的優點是靈敏度很高缺點是必須在高于環境溫度的恒溫條件下使用以消除溫度不同對膜片力學性能的影響使用前一般需要預熱數小時
皮拉尼電阻規
皮拉尼電阻規
也叫做熱電阻真空計它是利用電阻與溫度之間關系的原理工作的
如右圖所示由于不同氣壓下氣體分子熱傳導能力不同當給熱絲加恒定的電流時由于氣壓不同通過氣體傳導走的熱量不同熱絲所保持的溫度就不同這導致熱絲電阻大小不同通過測量熱絲電阻大小就可以推算氣壓大小
如果配合電橋測量熱絲電阻的變化將有效提高測量的準確度
這種規的測量范圍一般在0.1Pa至1000Pa
由于不同氣體在相同氣壓時導熱性不同所以這種規需要在不同的使用氣體下標定
熱電偶規
熱電偶規
如右圖所示熱電偶規與皮拉尼電阻規基本原理一致只是它不用測量熱絲電阻的變化而是用熱電偶直接測量熱比的溫度變化
測量范圍一般與在0.1Pa至1000Pa
與皮拉尼電阻規一樣這種規也需要在不同的使用氣體下標定
熱陰極電離規
熱陰極電離規
如右圖所示熱陰極電離規中由熱陰極即燈絲發射電子電離真空中的氣體分子產生離子由收集極收集產生的離子形成離子電流通過測量離子電流的大小即可推算出真空中氣體分子的密度進而得到氣壓大小
這種規的測量范圍一般為1.0E-05Pa至0.1Pa
經改進后的熱陰極電離規Bayard-Alpert規可以將測量下限降低至1.0E-09Pa
由于不同氣體在相同氣壓下的電離率不同這種規在使用時也需要在不同氣體下進行標定
冷陰極電離規
冷陰極電離規
如右圖所示冷陰極電離規也是通過電離氣體分子收集離子電流的方法進行氣壓測量但與熱陰極電離規不同的是它是利用磁控放電電離氣體分子產生離子
這種規的測量范圍一般為1.0E-07Pa至0.1Pa
與熱陰極電離規同樣的原因這種規在使用時需要在不同氣體下標定
