真空系統(tǒng)檢測技術(shù)

1、4.1 真空測量儀表與規(guī)管的選用和安裝真空測量儀表與規(guī)管的選用和安裝4.1.1真空儀表的選用真空儀表的選用選用原則：選用原則： （1 1）應(yīng)具有足夠的測量范圍。一般要求真空儀）應(yīng)具有足夠的測量范圍。一般要求真空儀表的測量范圍至少比被測真空度范圍寬表的測量范圍至少比被測真空度范圍寬1 12 2個(gè)數(shù)量級個(gè)數(shù)量級以上。以上。 （2 2）應(yīng)具有足夠的測量精度，有些場合還需要）應(yīng)具有足夠的測量精度，有些場合還需要考慮重復(fù)性和可靠性?？紤]重復(fù)性和可靠性。 （3 3）吸氣與放氣量小，盡量減少對被測系統(tǒng)的）吸氣與放氣量小，盡量減少對被測系統(tǒng)的影響。影響。 （4 4）被測氣體的種類對測試結(jié)果的影響小，氣）被測氣

2、體的種類對測試結(jié)果的影響小，氣體對儀表應(yīng)無損害。體對儀表應(yīng)無損害。在真空設(shè)備中，有時(shí)往往不是用一種儀表就能解決問在真空設(shè)備中，有時(shí)往往不是用一種儀表就能解決問題的，而需要用兩種或兩種以上的儀表以互補(bǔ)彼此的題的，而需要用兩種或兩種以上的儀表以互補(bǔ)彼此的不足和滿足所需的測量范圍，這就要根據(jù)具體情況來不足和滿足所需的測量范圍，這就要根據(jù)具體情況來決定。決定。（5 5）應(yīng)能測量氣體和蒸汽的全壓力。）應(yīng)能測量氣體和蒸汽的全壓力。（6 6）應(yīng)能連續(xù)指示和測量，必要時(shí)還需考慮自動(dòng)控制）應(yīng)能連續(xù)指示和測量，必要時(shí)還需考慮自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離測量。和遠(yuǎn)距離測量。（7 7）儀表和規(guī)管應(yīng)反應(yīng)時(shí)間快、穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)牢固、

3、）儀表和規(guī)管應(yīng)反應(yīng)時(shí)間快、穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)牢固、壽命長。壽命長。（8 8）安裝使用方便、維修簡單、對操作人員無害。）安裝使用方便、維修簡單、對操作人員無害。表表4-l給出不同真空應(yīng)用范圍測量儀表的選用。給出不同真空應(yīng)用范圍測量儀表的選用。 真空儀表的選用真空儀表的選用粗真空（粗真空（1013251000Pa ）：）：1 普通真空應(yīng)用設(shè)備可用彈簧管真空表；普通真空應(yīng)用設(shè)備可用彈簧管真空表； 2 有腐蝕性氣體場合可用電容式薄膜真空計(jì)；有腐蝕性氣體場合可用電容式薄膜真空計(jì)； 3 較精密的測量場合，可用較精密的測量場合，可用U型真空計(jì)。型真空計(jì)。 低真空（低真空（103101Pa） 1 僅用作粗略指示時(shí)

4、，可用電火花真空指示器；僅用作粗略指示時(shí)，可用電火花真空指示器； 2 一般場合下可用熱偶真空計(jì)或電阻真空計(jì)；一般場合下可用熱偶真空計(jì)或電阻真空計(jì)； 3 較精密測量時(shí)可用較精密測量時(shí)可用 （1） 壓縮式真空計(jì)；壓縮式真空計(jì)；（2 2） 電容式薄膜真空計(jì)電容式薄膜真空計(jì) 同時(shí)要求測量粗真空到低真空范圍時(shí)可用同時(shí)要求測量粗真空到低真空范圍時(shí)可用1 振膜式真空計(jì)振膜式真空計(jì)2 電容式薄膜真空計(jì)電容式薄膜真空計(jì)3 放射性電離真空計(jì)（需采取防護(hù)措施）放射性電離真空計(jì)（需采取防護(hù)措施） 高真空（高真空（101106Pa） 1 主要用電離真空計(jì)主要用電離真空計(jì)2 壓縮式真空計(jì)壓縮式真空計(jì)3 對放氣量較大的真空

5、設(shè)備及要求不高的場合，可用冷對放氣量較大的真空設(shè)備及要求不高的場合，可用冷陰極電離真空計(jì)陰極電離真空計(jì) 在要求同時(shí)測量低真空和高真空時(shí)可用在要求同時(shí)測量低真空和高真空時(shí)可用 1 復(fù)合真空計(jì)復(fù)合真空計(jì) 2 高壓力電離真空計(jì)高壓力電離真空計(jì)1 BA式電離真空計(jì)式電離真空計(jì)2 冷陰極磁控式電離真空計(jì)冷陰極磁控式電離真空計(jì) 超高真空超高真空（1061010Pa） 同時(shí)測量低真空到超高真空時(shí)，可用寬量程超高真空同時(shí)測量低真空到超高真空時(shí)，可用寬量程超高真空計(jì)或復(fù)合式超高真空計(jì)計(jì)或復(fù)合式超高真空計(jì) 極高真空極高真空（1010 Pa ）1 冷陰極磁控式電離真空計(jì)冷陰極磁控式電離真空計(jì)2 熱陰極磁控式電離真空

6、計(jì)熱陰極磁控式電離真空計(jì)3 改進(jìn)型改進(jìn)型BA電離真空計(jì)電離真空計(jì)數(shù)字式電容薄膜真空計(jì)數(shù)字式電容薄膜真空計(jì)（1）真空規(guī)管的安裝位置應(yīng)盡量接近測量的部位，這）真空規(guī)管的安裝位置應(yīng)盡量接近測量的部位，這一點(diǎn)對于大型真空設(shè)備來說尤為重要。原則上講，規(guī)一點(diǎn)對于大型真空設(shè)備來說尤為重要。原則上講，規(guī)管安裝到所需要測量真空度的位置上最好。但有時(shí)由管安裝到所需要測量真空度的位置上最好。但有時(shí)由于真空裝置的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝限制，例如真空冶煉中于真空裝置的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝限制，例如真空冶煉中的塵埃和高溫，真空蒸餾中的油蒸汽，真空系統(tǒng)中的的塵埃和高溫，真空蒸餾中的油蒸汽，真空系統(tǒng)中的離子、熱輻射、電磁場、低溫以及金屬蒸

7、汽等因素，離子、熱輻射、電磁場、低溫以及金屬蒸汽等因素，都會(huì)沾污或影響真空計(jì)的測量結(jié)果。這樣則不能將規(guī)都會(huì)沾污或影響真空計(jì)的測量結(jié)果。這樣則不能將規(guī)管安裝到所希望的位置上，真空規(guī)管就只能安裝在離管安裝到所希望的位置上，真空規(guī)管就只能安裝在離開真空容器一定距離的管道中（如圖開真空容器一定距離的管道中（如圖4-1中的位置中的位置1和和2）。）。真空規(guī)管安裝真空規(guī)管安裝圖圖3-1 管路流阻形成的測量誤差管路流阻形成的測量誤差 設(shè)從容器中被抽走的氣體流量為設(shè)從容器中被抽走的氣體流量為 Q，由于，由于 1、2位置間的管道的流阻位置間的管道的流阻的影響，的影響，1、2位置間的壓差為位置間的壓差為 PP1P

8、2 此處此處C為為1、2間管道的流導(dǎo)，間管道的流導(dǎo)，S2、P2分別為位置分別為位置 2處的抽速和壓力。處的抽速和壓力。22PCS 氣體流阻的影響還與氣體壓力的高低（即氣體分氣體流阻的影響還與氣體壓力的高低（即氣體分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）有關(guān)，在低壓力（分子流）時(shí)氣體流導(dǎo)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）有關(guān)，在低壓力（分子流）時(shí)氣體流導(dǎo)與管道直徑的三次方成正比；在高壓力（粘滯流）時(shí)與管道直徑的三次方成正比；在高壓力（粘滯流）時(shí)氣體流導(dǎo)與管道直徑的四次方成正比。同時(shí)氣體流導(dǎo)氣體流導(dǎo)與管道直徑的四次方成正比。同時(shí)氣體流導(dǎo)與管道的長度成反比。與管道的長度成反比。 因此，盡量使規(guī)管的安裝位置盡可能接近被測點(diǎn)位因此，盡量使規(guī)管的安裝位

9、置盡可能接近被測點(diǎn)位置。此外還應(yīng)注意，在真空系統(tǒng)中存在氣源的地方，置。此外還應(yīng)注意，在真空系統(tǒng)中存在氣源的地方，一般不適宜安裝規(guī)管。一般不適宜安裝規(guī)管。（2）真空規(guī)管測量的壓力為靜壓力（不能承受氣體）真空規(guī)管測量的壓力為靜壓力（不能承受氣體的流動(dòng)壓力），因而，規(guī)管的進(jìn)氣口方向應(yīng)與真空管的流動(dòng)壓力），因而，規(guī)管的進(jìn)氣口方向應(yīng)與真空管道內(nèi)氣流方向垂直，見圖道內(nèi)氣流方向垂直，見圖4-2（a）。）。（3）為避免氣流阻力（流導(dǎo)）和渦流的影響，規(guī)管）為避免氣流阻力（流導(dǎo)）和渦流的影響，規(guī)管不應(yīng)該裝在管道的拐彎處，如圖不應(yīng)該裝在管道的拐彎處，如圖4-2（b）；）； （4）根據(jù)壓力的高低來決定規(guī)管導(dǎo)管在真空系

10、統(tǒng)內(nèi)）根據(jù)壓力的高低來決定規(guī)管導(dǎo)管在真空系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)否伸出或縮進(jìn)。應(yīng)否伸出或縮進(jìn)。當(dāng)管道內(nèi)為高及超高真空（當(dāng)管道內(nèi)為高及超高真空（101Pa時(shí)時(shí) ）見圖見圖3-3（a） 但是在低真空下（但是在低真空下（101Pa） ，圖圖3-3(b) (a) 低壓力下的規(guī)管安裝低壓力下的規(guī)管安裝 （b）高壓力下的規(guī)管安裝）高壓力下的規(guī)管安裝 圖圖3-3 不同工作壓力下規(guī)管的安裝不同工作壓力下規(guī)管的安裝ab（5）規(guī)管的測量入口應(yīng)該避開氣源以及熱輻射和粒子）規(guī)管的測量入口應(yīng)該避開氣源以及熱輻射和粒子（電子、離子）的直接入射。（電子、離子）的直接入射。 （6）普通熱陰極電離計(jì)規(guī)管，應(yīng)該垂直安裝，否則，）普通熱陰極電離計(jì)

11、規(guī)管，應(yīng)該垂直安裝，否則，柵極和燈絲產(chǎn)生變形，影響測量精度及使用壽命。柵極和燈絲產(chǎn)生變形，影響測量精度及使用壽命。 （7）為避免測量接管流導(dǎo)影響，規(guī)管的接管管道要）為避免測量接管流導(dǎo)影響，規(guī)管的接管管道要盡可能短而粗，接管內(nèi)徑不得小于規(guī)管尾部直徑且長盡可能短而粗，接管內(nèi)徑不得小于規(guī)管尾部直徑且長度不大于度不大于10cm。4.1.3 規(guī)管與被測系統(tǒng)的連接形式規(guī)管與被測系統(tǒng)的連接形式 通常根據(jù)被測系統(tǒng)內(nèi)的壓力高低來選擇規(guī)管與真空通常根據(jù)被測系統(tǒng)內(nèi)的壓力高低來選擇規(guī)管與真空系統(tǒng)的連接和密封方式。系統(tǒng)的連接和密封方式。 熱偶規(guī)、電阻規(guī)、電離規(guī)、熱偶規(guī)、電阻規(guī)、電離規(guī)、BA規(guī)與金屬真空系統(tǒng)規(guī)與金屬真空系

12、統(tǒng)連接有三種方式，（連接有三種方式，（a）通過真空橡膠管與系統(tǒng)相接；）通過真空橡膠管與系統(tǒng)相接；（c）通過橡膠密封與系統(tǒng)相接；（）通過橡膠密封與系統(tǒng)相接；（e）通過玻璃金屬）通過玻璃金屬封接與系統(tǒng)相接。見圖封接與系統(tǒng)相接。見圖3-4。常用于超高真空系統(tǒng)上，沒有外殼的規(guī)管，稱做裸規(guī)。常用于超高真空系統(tǒng)上，沒有外殼的規(guī)管，稱做裸規(guī)。采用金屬陶瓷封接，見圖采用金屬陶瓷封接，見圖4（f）。常用于超高真空系）。常用于超高真空系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測試罩上。在測量靜態(tài)平衡系統(tǒng)的氣體壓力時(shí)，統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測試罩上。在測量靜態(tài)平衡系統(tǒng)的氣體壓力時(shí)，裸規(guī)的讀數(shù)能比管規(guī)更真實(shí)地反映出被測系統(tǒng)的壓力。裸規(guī)的讀數(shù)能比管規(guī)更真實(shí)地反映出

13、被測系統(tǒng)的壓力。圖圖4-4 常用的規(guī)管安裝連接結(jié)構(gòu)常用的規(guī)管安裝連接結(jié)構(gòu) 金屬裸規(guī)金屬裸規(guī)超高真空測量裸規(guī)超高真空測量裸規(guī)粗真空粗真空 與與 低真空：低真空： 玻璃規(guī)管：玻璃規(guī)管： 1 用真空橡膠管連接（見圖用真空橡膠管連接（見圖3-4a）2 用真空橡膠密封圈（見圖用真空橡膠密封圈（見圖3-4c） 金屬規(guī)管金屬規(guī)管 ：1 用螺紋直接連接（見圖用螺紋直接連接（見圖3-4b）2 用金屬法蘭連接，真空膠圈密封（見圖用金屬法蘭連接，真空膠圈密封（見圖3-4d）高真空高真空玻璃規(guī)管玻璃規(guī)管 ：1 真空橡膠圈密封（見圖真空橡膠圈密封（見圖3-4c）2 玻璃規(guī)管的導(dǎo)管與可伐管的一端封接，可伐管的另玻璃規(guī)管的

14、導(dǎo)管與可伐管的一端封接，可伐管的另一端與金屬法蘭焊接，用氟橡膠或金屬墊圈密封（見一端與金屬法蘭焊接，用氟橡膠或金屬墊圈密封（見圖圖3-4e） 金屬規(guī)管金屬規(guī)管 ：1 用金屬法蘭連接，真空膠圈密封（見圖用金屬法蘭連接，真空膠圈密封（見圖3-4d）2用金屬法蘭連接，金屬墊圈或氟橡膠密封（圖用金屬法蘭連接，金屬墊圈或氟橡膠密封（圖3-4d） 超高真空超高真空、極高真空極高真空 玻璃規(guī)管：玻璃規(guī)管： 規(guī)管導(dǎo)管與可伐管的一端封接，可伐管的另一端規(guī)管導(dǎo)管與可伐管的一端封接，可伐管的另一端與金屬法蘭焊接，用金屬墊圈（或氟橡膠）密封（見與金屬法蘭焊接，用金屬墊圈（或氟橡膠）密封（見圖圖3-4e） 金屬規(guī)管金屬

15、規(guī)管 ： 用金屬法蘭連接，金屬墊圈（或氟橡膠）密封用金屬法蘭連接，金屬墊圈（或氟橡膠）密封（見圖（見圖3-4d） 3.2 真空規(guī)管的使用真空規(guī)管的使用3.2.1 溫度差對規(guī)管測量影響溫度差對規(guī)管測量影響 （1） 壓力較高（壓力較高（p130Pa，d ） 嚴(yán)格地講，當(dāng)壓力較高時(shí)，只要兩個(gè)相連容器處于平嚴(yán)格地講，當(dāng)壓力較高時(shí)，只要兩個(gè)相連容器處于平衡狀態(tài)，則無論其兩者的溫度是否相等，其壓力應(yīng)該是衡狀態(tài)，則無論其兩者的溫度是否相等，其壓力應(yīng)該是相等的。如圖相等的。如圖3-5，根據(jù)氣體壓力公式，根據(jù)氣體壓力公式PnkT，有，有n1 k T1n2 k T2 ，如，如T1T2，n1n2，則有，則有2121

16、TTnn 在高壓力情況下，處于平衡狀態(tài)下的真空系統(tǒng)內(nèi)存在高壓力情況下，處于平衡狀態(tài)下的真空系統(tǒng)內(nèi)存在溫度不均勻時(shí)，其分子密度與絕對溫度成反比。在溫度不均勻時(shí)，其分子密度與絕對溫度成反比。其測量結(jié)果將用下式修正其測量結(jié)果將用下式修正 P2 式中式中P1溫度為溫度為T1時(shí)的校準(zhǔn)壓力值；時(shí)的校準(zhǔn)壓力值； P2溫度為溫度為 T2時(shí)的校準(zhǔn)壓力值。時(shí)的校準(zhǔn)壓力值。112PTT由于由于T1和和T2都為絕對溫度，如都為絕對溫度，如T1與與T2均在常溫條件，即均在常溫條件，即使使T1T2，其影響是不太大的，因此，只有在作精密測，其影響是不太大的，因此，只有在作精密測量時(shí)，才需要用式量時(shí)，才需要用式(3-2）進(jìn)行

17、修正。）進(jìn)行修正。如如T1與與T2均在常溫條件，即使均在常溫條件，即使T1T2，其影響是不太大，其影響是不太大的，只有在作精密測量時(shí)，才需要進(jìn)行溫度修正。的，只有在作精密測量時(shí)，才需要進(jìn)行溫度修正。圖圖4-5 溫度對測量影響的示意圖溫度對測量影響的示意圖 （2）低壓力（）低壓力（d）情況下）情況下 當(dāng)容器處在低壓力下，其余情況仍如圖當(dāng)容器處在低壓力下，其余情況仍如圖3-5相同，相同，這時(shí)就存在著熱流逸現(xiàn)象。因?yàn)檫@時(shí)氣體分子的運(yùn)動(dòng)這時(shí)就存在著熱流逸現(xiàn)象。因?yàn)檫@時(shí)氣體分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于分子態(tài)，處于平衡狀態(tài)下的兩個(gè)相連容器，狀態(tài)處于分子態(tài)，處于平衡狀態(tài)下的兩個(gè)相連容器，在單位時(shí)間內(nèi)氣體分子從容器在單

18、位時(shí)間內(nèi)氣體分子從容器1進(jìn)入容器進(jìn)入容器2的分子數(shù)和的分子數(shù)和從容器從容器2進(jìn)入容器進(jìn)入容器1的分子數(shù)分別為的分子數(shù)分別為 和和 、 分別為氣體分子相應(yīng)于溫度分別為氣體分子相應(yīng)于溫度T1和和T2時(shí)的平均速時(shí)的平均速度，度，A為連接兩容器管道的截面積。為連接兩容器管道的截面積。Avn1141Avn22411v2v從容器從容器1到容器到容器2的凈分子數(shù)為的凈分子數(shù)為 N )(412211vnvnA由于處于平衡狀態(tài)，由于處于平衡狀態(tài)，N0，上式可簡化為，上式可簡化為對于根據(jù)直接測量壓力的真空儀表可按上式進(jìn)行修正。對于根據(jù)直接測量壓力的真空儀表可按上式進(jìn)行修正。 22112TPTPmkAN2121TT

19、PP對于根據(jù)氣體分子密度測量的電離真空計(jì)按下式進(jìn)行對于根據(jù)氣體分子密度測量的電離真空計(jì)按下式進(jìn)行修正修正式中式中T1、T2分別為校準(zhǔn)時(shí)真空規(guī)管和校準(zhǔn)系統(tǒng)的分別為校準(zhǔn)時(shí)真空規(guī)管和校準(zhǔn)系統(tǒng)的溫度；溫度；、 分別為測量時(shí)真空規(guī)管和被測真空系統(tǒng)的分別為測量時(shí)真空規(guī)管和被測真空系統(tǒng)的 溫度；溫度；P、P2分別為真空規(guī)管在測量時(shí)和校準(zhǔn)時(shí)的壓力分別為真空規(guī)管在測量時(shí)和校準(zhǔn)時(shí)的壓力讀數(shù)值。讀數(shù)值。 P 21122PTTTT1T2T真空規(guī)管測得的壓力真空規(guī)管測得的壓力P與真空室中實(shí)際達(dá)到的壓力與真空室中實(shí)際達(dá)到的壓力Ps也可用如下近似關(guān)系表示也可用如下近似關(guān)系表示式中：式中：T1測量時(shí)真空室空間溫度；測量時(shí)真空

20、室空間溫度； T2測量時(shí)規(guī)管周圍環(huán)境溫度。測量時(shí)規(guī)管周圍環(huán)境溫度。 21TTPPs1氧氣的影響氧氣的影響 氧氣是理想氣體，可以用麥?zhǔn)险婵沼?jì)進(jìn)行測量，當(dāng)氧氣是理想氣體，可以用麥?zhǔn)险婵沼?jì)進(jìn)行測量，當(dāng)氧分壓過高時(shí)，會(huì)使水銀表面發(fā)生氧化，影響水銀的氧分壓過高時(shí)，會(huì)使水銀表面發(fā)生氧化，影響水銀的表面張力，使水銀在毛細(xì)管中移動(dòng)時(shí)位置不準(zhǔn)確，造表面張力，使水銀在毛細(xì)管中移動(dòng)時(shí)位置不準(zhǔn)確，造成測量誤差。成測量誤差。 普通熱傳導(dǎo)（例電阻）真空計(jì)的燈絲在高溫下會(huì)氧普通熱傳導(dǎo)（例電阻）真空計(jì)的燈絲在高溫下會(huì)氧化，改變熱絲的表面狀態(tài)，引起規(guī)管零點(diǎn)漂移和靈敏化，改變熱絲的表面狀態(tài)，引起規(guī)管零點(diǎn)漂移和靈敏度的改變，應(yīng)采用

21、抗氧化熱絲的規(guī)管。熱陰極電離規(guī)度的改變，應(yīng)采用抗氧化熱絲的規(guī)管。熱陰極電離規(guī)燈絲亦易氧化，使其壽命縮短。燈絲亦易氧化，使其壽命縮短。對于氧分壓較高的氣體氛圍，在粗低真空范圍內(nèi)可用對于氧分壓較高的氣體氛圍，在粗低真空范圍內(nèi)可用薄膜真空計(jì)測量；高真空時(shí)使用輻射真空計(jì)和冷陰極薄膜真空計(jì)測量；高真空時(shí)使用輻射真空計(jì)和冷陰極規(guī)管規(guī)管3.2.2 氣體及蒸氣對真空計(jì)的影響氣體及蒸氣對真空計(jì)的影響 2 水蒸氣的影響水蒸氣的影響 水蒸氣是可凝性氣體，壓縮式真空計(jì)測量時(shí)要壓縮水蒸氣是可凝性氣體，壓縮式真空計(jì)測量時(shí)要壓縮被測氣體，使水蒸氣凝結(jié)，因此在一般情況下不能用被測氣體，使水蒸氣凝結(jié)，因此在一般情況下不能用壓縮

22、式真空計(jì)進(jìn)行測量。它對熱傳導(dǎo)真空計(jì)的影響與壓縮式真空計(jì)進(jìn)行測量。它對熱傳導(dǎo)真空計(jì)的影響與氧氣一樣，會(huì)使規(guī)管零點(diǎn)漂移和靈敏度發(fā)全變化。氧氣一樣，會(huì)使規(guī)管零點(diǎn)漂移和靈敏度發(fā)全變化。在通常情況下。對水蒸氣的測量可采用在通常情況下。對水蒸氣的測量可采用U形壓力計(jì)和形壓力計(jì)和薄膜規(guī)、輻射真空計(jì)、粘滯規(guī)、克努曾真空計(jì)等。薄膜規(guī)、輻射真空計(jì)、粘滯規(guī)、克努曾真空計(jì)等。 冷陰極規(guī)管不會(huì)發(fā)生氧化問題，也可以用于水蒸氣冷陰極規(guī)管不會(huì)發(fā)生氧化問題，也可以用于水蒸氣分壓高的真空系統(tǒng)的測量。分壓高的真空系統(tǒng)的測量。3 3 油蒸氣的影響。油蒸氣的影響。 在采用機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵系統(tǒng)抽氣時(shí)，系統(tǒng)中存在在采用機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵系統(tǒng)

23、抽氣時(shí)，系統(tǒng)中存在大量的有機(jī)油蒸氣及其分裂物，不服從波義爾定律。如大量的有機(jī)油蒸氣及其分裂物，不服從波義爾定律。如用壓縮式真空計(jì)測量機(jī)械泵的極限真空度時(shí)要比用熱用壓縮式真空計(jì)測量機(jī)械泵的極限真空度時(shí)要比用熱傳導(dǎo)真空計(jì)測得的數(shù)據(jù)高一個(gè)數(shù)量級。用油傳導(dǎo)真空計(jì)測得的數(shù)據(jù)高一個(gè)數(shù)量級。用油U U型壓力計(jì)型壓力計(jì)測量油蒸氣時(shí)。因工作油可以溶解油蒸氣，所以也不能測量油蒸氣時(shí)。因工作油可以溶解油蒸氣，所以也不能得到正確的指示。得到正確的指示。 用熱傳導(dǎo)真空計(jì)或電離真空計(jì)測量油蒸氣時(shí)。會(huì)因用熱傳導(dǎo)真空計(jì)或電離真空計(jì)測量油蒸氣時(shí)。會(huì)因油蒸氣污染燈絲或在高溫陰極上分解生成碳?xì)浠衔?，油蒸氣污染燈絲或在高溫陰極上分

24、解生成碳?xì)浠衔铮瑖?yán)重的污染電極和管壁，使熱傳導(dǎo)情況改變，而使規(guī)管嚴(yán)重的污染電極和管壁，使熱傳導(dǎo)情況改變，而使規(guī)管的靈敏度和特性發(fā)生明顯的變化，造成測量誤差。的靈敏度和特性發(fā)生明顯的變化，造成測量誤差。 在油蒸汽分壓高的系統(tǒng)中，低真空時(shí)用在油蒸汽分壓高的系統(tǒng)中，低真空時(shí)用薄膜薄膜真空真空計(jì)測量；高真空時(shí)使用計(jì)測量；高真空時(shí)使用輻射真空計(jì)輻射真空計(jì)進(jìn)行測量。進(jìn)行測量。3.2.3 測量系統(tǒng)（規(guī)管及其連接管）對測量精度的影響測量系統(tǒng)（規(guī)管及其連接管）對測量精度的影響 測量系統(tǒng)（規(guī)管和連接導(dǎo)管）對被測系統(tǒng)的影響，測量系統(tǒng)（規(guī)管和連接導(dǎo)管）對被測系統(tǒng)的影響，可以概括為抽氣（氣沉效應(yīng)）和放氣（氣源效應(yīng)）兩

25、種可以概括為抽氣（氣沉效應(yīng)）和放氣（氣源效應(yīng)）兩種動(dòng)態(tài)作用的綜合。特別是在很低的壓力（超高真空）測動(dòng)態(tài)作用的綜合。特別是在很低的壓力（超高真空）測量中。這兩種作用的影響是十分嚴(yán)重的。量中。這兩種作用的影響是十分嚴(yán)重的。 例如用兩支例如用兩支BA規(guī)通過各自的連接管接到靜態(tài)真空系規(guī)通過各自的連接管接到靜態(tài)真空系統(tǒng)上，用來測量系統(tǒng)內(nèi)的壓力。統(tǒng)上，用來測量系統(tǒng)內(nèi)的壓力。 1電離規(guī)管的抽氣作用電離規(guī)管的抽氣作用 1）電清除抽氣作用）電清除抽氣作用 電子碰撞氣體分子使其電離成離子。具有一定能量的電子碰撞氣體分子使其電離成離子。具有一定能量的離子（約離子（約100eV）打到規(guī)管壁上或被收集極接收。這些）打到

26、規(guī)管壁上或被收集極接收。這些離子被束縛在固體表面或被埋入表層下面而被清除掉。離子被束縛在固體表面或被埋入表層下面而被清除掉。 電清除抽氣速率的大小與電子流、各電極電位、有電清除抽氣速率的大小與電子流、各電極電位、有無磁場、規(guī)管壁溫度等因素有關(guān)。若電子流增加，離子無磁場、規(guī)管壁溫度等因素有關(guān)。若電子流增加，離子流就隨之呈線性增加，所以電清除抽速與電子流近似地流就隨之呈線性增加，所以電清除抽速與電子流近似地呈線性關(guān)系。柵極（加速極）電位變化將引起電離幾率呈線性關(guān)系。柵極（加速極）電位變化將引起電離幾率和離子能量的改變，因此電清除抽速和離子能量的改變，因此電清除抽速Se也隨之變化。也隨之變化。減少電

27、清除抽氣的方法是降低電子流和柵極電位。減少電清除抽氣的方法是降低電子流和柵極電位。2）化學(xué)清除抽氣作用）化學(xué)清除抽氣作用 化學(xué)清除抽氣作用通常有以下幾種：化學(xué)清除抽氣作用通常有以下幾種：1）活性氣體）活性氣體（H2、N2、CO2、CO等）在規(guī)管壁等表面上的化學(xué)吸等）在規(guī)管壁等表面上的化學(xué)吸附效應(yīng)；附效應(yīng)；2）氧與高溫鎢絲作用生成）氧與高溫鎢絲作用生成WO3，WO3蒸發(fā)沉蒸發(fā)沉積在規(guī)管壁上形成黑色膜層，此效應(yīng)隨著鎢絲陰極溫度積在規(guī)管壁上形成黑色膜層，此效應(yīng)隨著鎢絲陰極溫度的升高而增大；的升高而增大；3）氣體在高溫鎢絲表面的熱分解作用：）氣體在高溫鎢絲表面的熱分解作用：H2在高溫鎢絲表面上可分解為

28、在高溫鎢絲表面上可分解為H，H很容易被吸附在規(guī)很容易被吸附在規(guī)管及導(dǎo)管壁上。管及導(dǎo)管壁上。O2也能在熱鎢絲表面分解為也能在熱鎢絲表面分解為O，并被吸，并被吸附在規(guī)管壁上。附在規(guī)管壁上。 在在TW1475K時(shí)，對氫的抽速時(shí)，對氫的抽速ScH0.1L.s-1；在在TW1700K時(shí)，對氧的抽速時(shí)，對氧的抽速ScO4102L.s1。2電離規(guī)管的放氣作用電離規(guī)管的放氣作用1）熱解吸作用：電離規(guī)管的高溫?zé)彡帢O本身就是氣源。）熱解吸作用：電離規(guī)管的高溫?zé)彡帢O本身就是氣源。它的高溫?zé)崃枯椛涞狡渌姌O和規(guī)管壁上時(shí)，將引起氣它的高溫?zé)崃枯椛涞狡渌姌O和規(guī)管壁上時(shí)，將引起氣體的熱解吸。此外，柵極接收電子，收集極收集

29、離子，體的熱解吸。此外，柵極接收電子，收集極收集離子，也會(huì)因發(fā)熱使吸附的氣體解吸。也會(huì)因發(fā)熱使吸附的氣體解吸。在超高真空測量時(shí)，必須對規(guī)管各電極和管壁進(jìn)行充分在超高真空測量時(shí)，必須對規(guī)管各電極和管壁進(jìn)行充分的加熱去氣（采用烘烤、電子轟擊、高頻加熱等方法），的加熱去氣（采用烘烤、電子轟擊、高頻加熱等方法），否則將產(chǎn)生很大的測量誤差。否則將產(chǎn)生很大的測量誤差。2）電子碰撞解吸作用：當(dāng)電子打在規(guī)管加速極上時(shí)，）電子碰撞解吸作用：當(dāng)電子打在規(guī)管加速極上時(shí)，會(huì)使其上吸附的氣體解吸或先在其表面上將氣體電離后會(huì)使其上吸附的氣體解吸或先在其表面上將氣體電離后再以離子形式解吸出來。再以離子形式解吸出來。 電子碰

30、撞解吸作用是影響電離計(jì)測量下限的重要因素。電子碰撞解吸作用是影響電離計(jì)測量下限的重要因素。 如圖所示，由于規(guī)管與真空系統(tǒng)連接的管道有一定的氣阻，如圖所示，由于規(guī)管與真空系統(tǒng)連接的管道有一定的氣阻，當(dāng)規(guī)管存在吸氣和放氣作用時(shí)，就會(huì)使規(guī)管與真空系統(tǒng)內(nèi)的壓當(dāng)規(guī)管存在吸氣和放氣作用時(shí)，就會(huì)使規(guī)管與真空系統(tǒng)內(nèi)的壓力不一樣。設(shè)規(guī)管接至真空系統(tǒng)管道的氣體流導(dǎo)為力不一樣。設(shè)規(guī)管接至真空系統(tǒng)管道的氣體流導(dǎo)為C，規(guī)管的導(dǎo)，規(guī)管的導(dǎo)管口的壓力為管口的壓力為P1，而規(guī)管的放氣或吸氣量為，而規(guī)管的放氣或吸氣量為 Q，這時(shí)規(guī)管內(nèi)的，這時(shí)規(guī)管內(nèi)的壓力壓力Pg應(yīng)為：應(yīng)為：3）光解吸作用）光解吸作用：規(guī)管內(nèi)的金屬表面受光輻射時(shí)

31、，其表：規(guī)管內(nèi)的金屬表面受光輻射時(shí)，其表面上吸附的分子解吸和分解出來。光解吸現(xiàn)象主要對面上吸附的分子解吸和分解出來。光解吸現(xiàn)象主要對超高真空測量產(chǎn)生影響。超高真空測量產(chǎn)生影響。Pg CQP 1式中式中“”表示放氣，表示放氣，“”表示表示吸氣。吸氣。一般規(guī)管的導(dǎo)管流導(dǎo)大約為一般規(guī)管的導(dǎo)管流導(dǎo)大約為2Ls，一般未經(jīng)烘烤除氣，一般未經(jīng)烘烤除氣的規(guī)管管壁的放氣量的規(guī)管管壁的放氣量Q104105Pa.Ls，因此，在，因此，在高真空時(shí)這種影響十分顯著。在經(jīng)過高真空時(shí)這種影響十分顯著。在經(jīng)過充分的除氣充分的除氣之后，之后，其放氣量就可降低至其放氣量就可降低至10101011PaLs，這時(shí)這種影，這時(shí)這種影響

32、就可大為減少。響就可大為減少。 在實(shí)際使用時(shí)，規(guī)管的放氣和吸氣也隨著時(shí)間在變在實(shí)際使用時(shí)，規(guī)管的放氣和吸氣也隨著時(shí)間在變化的，如熱電離規(guī)管在開始工作時(shí)，它的放氣量隨管壁化的，如熱電離規(guī)管在開始工作時(shí)，它的放氣量隨管壁和電極溫度的逐漸上升，致使吸附的氣體解吸而增大，和電極溫度的逐漸上升，致使吸附的氣體解吸而增大，但以后隨著時(shí)間的增長，放氣量就逐漸減小，至某一時(shí)但以后隨著時(shí)間的增長，放氣量就逐漸減小，至某一時(shí)刻，規(guī)管的吸氣作用反占主要地位，因此，測試結(jié)果的刻，規(guī)管的吸氣作用反占主要地位，因此，測試結(jié)果的誤差也隨著時(shí)間在變化。誤差也隨著時(shí)間在變化。3.2.4 其它因素對被測系統(tǒng)的影響其它因素對被測系

33、統(tǒng)的影響 真空系統(tǒng)暴露大氣后，電離規(guī)會(huì)吸附很多氣體。在真空系統(tǒng)暴露大氣后，電離規(guī)會(huì)吸附很多氣體。在真空環(huán)境下，氣體又釋放出來，影響測量結(jié)果。為消真空環(huán)境下，氣體又釋放出來，影響測量結(jié)果。為消除這種影響，規(guī)管使用前要徹底除氣（或利用電離計(jì)除這種影響，規(guī)管使用前要徹底除氣（或利用電離計(jì)的除氣功能）。的除氣功能）。規(guī)管如果裝在管路上，這時(shí)由于管道阻力影響，管路規(guī)管如果裝在管路上，這時(shí)由于管道阻力影響，管路中各點(diǎn)壓力不同。規(guī)管安裝距真空泵越近，測得壓力中各點(diǎn)壓力不同。規(guī)管安裝距真空泵越近，測得壓力越低；反之，離泵越遠(yuǎn)測得壓力越高。因而，要注意越低；反之，離泵越遠(yuǎn)測得壓力越高。因而，要注意對測量結(jié)果的修

34、正。對測量結(jié)果的修正。超高真空系統(tǒng)規(guī)管加熱烘烤后，表面除氣很好，易吸附氣超高真空系統(tǒng)規(guī)管加熱烘烤后，表面除氣很好，易吸附氣體。此時(shí)，規(guī)管相當(dāng)一個(gè)小體。此時(shí)，規(guī)管相當(dāng)一個(gè)小“真空泵真空泵”，有抽氣作用。結(jié)，有抽氣作用。結(jié)果會(huì)造成規(guī)管測出的真空度比真空室中實(shí)際真空度高的假果會(huì)造成規(guī)管測出的真空度比真空室中實(shí)際真空度高的假象。象。相對靈敏度相對靈敏度修正系數(shù)修正系數(shù) 電離規(guī)的工作原理是根據(jù)陰極發(fā)射電子，使氣體分子電離規(guī)的工作原理是根據(jù)陰極發(fā)射電子，使氣體分子電離，通過測得離子流大小來表示真空度的。電子對電離，通過測得離子流大小來表示真空度的。電子對不同氣體電離效果不同，一般真空規(guī)以干燥空氣或氮不同氣

35、體電離效果不同，一般真空規(guī)以干燥空氣或氮?dú)鉃闇y量對象來進(jìn)行定標(biāo)，如果測量其它氣體，則必氣為測量對象來進(jìn)行定標(biāo)，如果測量其它氣體，則必須對測量結(jié)果進(jìn)行修正，否則將造成測量誤差。通常須對測量結(jié)果進(jìn)行修正，否則將造成測量誤差。通常采用相對靈敏度采用相對靈敏度作為修正系數(shù)，若以作為修正系數(shù)，若以Pce表示真空計(jì)表示真空計(jì)指示的真空度，那么真空中實(shí)際的真空度指示的真空度，那么真空中實(shí)際的真空度Ps 為為式中：式中：電離計(jì)規(guī)管相對靈敏度，為被測氣體的規(guī)管靈敏電離計(jì)規(guī)管相對靈敏度，為被測氣體的規(guī)管靈敏度，為氮（或干燥空氣）的規(guī)管靈敏度。度，為氮（或干燥空氣）的規(guī)管靈敏度。cesPP 表表4-3 電離規(guī)管對不

36、同氣體的相對靈敏度電離規(guī)管對不同氣體的相對靈敏度（以氮為測量基準(zhǔn)（以氮為測量基準(zhǔn)定標(biāo)）定標(biāo)） 氣氣 體體 氣氣 體體 H2 He Ne Ar Kr Xe N2 O2 CO 0.46 0.17 0.25 1.31 1.98 2.71 1.00 0.95 1.11 CO2 干燥空氣干燥空氣 H2O Hg HCl CH4 CCl4 擴(kuò)散泵油蒸汽擴(kuò)散泵油蒸汽 1.53 1.00 0.90 3.4 0.38 1.26 0.70 9 132/N2/N熱偶規(guī)管的氣體修正系數(shù)熱偶規(guī)管的氣體修正系數(shù)q 熱偶規(guī)管是利用氣體熱傳導(dǎo)隨壓力而變的原理制成的。熱偶規(guī)管是利用氣體熱傳導(dǎo)隨壓力而變的原理制成的。熱傳導(dǎo)與氣體種

37、類有關(guān)，而熱偶規(guī)管是用干燥空氣定標(biāo)熱傳導(dǎo)與氣體種類有關(guān)，而熱偶規(guī)管是用干燥空氣定標(biāo)的。測量其它氣體同樣需要修正，表頭指示的。測量其它氣體同樣需要修正，表頭指示Pce與系統(tǒng)中與系統(tǒng)中氣體實(shí)際壓力氣體實(shí)際壓力Ps的關(guān)系如下：的關(guān)系如下： PsqPce q氣體修正系數(shù)（相對靈敏度），見表氣體修正系數(shù)（相對靈敏度），見表4-4。表表4-4 熱偶計(jì)對不同氣體的氣體修正系數(shù)熱偶計(jì)對不同氣體的氣體修正系數(shù)q 氣氣 體體 修正系數(shù)修正系數(shù)q 氣氣 體體修正系數(shù)修正系數(shù)q 干燥空氣干燥空氣 氫氫 氦氦 氖氖 氬氬 氪氪 1.00 0.67 1.12 1.31 1.56 2.30 一氧化碳一氧化碳二氧化碳二氧化碳

38、二氧化硫二氧化硫甲烷甲烷乙烯乙烯乙炔乙炔 0.97 0.94 0.77 0.61 0.86 0.60 氣體修正系數(shù)表明了氣體的熱傳導(dǎo)性質(zhì)，從表中可以看出，對于氣體修正系數(shù)表明了氣體的熱傳導(dǎo)性質(zhì)，從表中可以看出，對于氣體分子中具有相同原子數(shù)的氣體或蒸汽，其修正系數(shù)（相對靈氣體分子中具有相同原子數(shù)的氣體或蒸汽，其修正系數(shù)（相對靈敏度）敏度）q 隨被測氣體分子量的的增大而增大。隨被測氣體分子量的的增大而增大。熱偶計(jì)對不同氣體的測量結(jié)果是不同的，這是由于不同熱偶計(jì)對不同氣體的測量結(jié)果是不同的，這是由于不同氣體分子的導(dǎo)熱系數(shù)不同引起的。以干燥空氣（或氮?dú)猓怏w分子的導(dǎo)熱系數(shù)不同引起的。以干燥空氣（或氮?dú)?/p>

39、）的相對靈敏度為的相對靈敏度為1，在測量不同氣體的壓力時(shí)，可根據(jù)，在測量不同氣體的壓力時(shí)，可根據(jù)干燥空氣（或氮?dú)猓┛潭鹊膲毫ψx數(shù)，再乘以相應(yīng)的被干燥空氣（或氮?dú)猓┛潭鹊膲毫ψx數(shù)，再乘以相應(yīng)的被測氣體的相對靈敏度，就可得到該氣體的實(shí)際壓力，即測氣體的相對靈敏度，就可得到該氣體的實(shí)際壓力，即 PeSr.Pr 式中式中 Pr以干燥空氣（或氮?dú)猓闇y量系統(tǒng)的真空計(jì)讀以干燥空氣（或氮?dú)猓闇y量系統(tǒng)的真空計(jì)讀數(shù)，數(shù)，Pa Pe被測氣體的實(shí)際壓力，被測氣體的實(shí)際壓力，Pa Sr被測氣體對空氣的相對靈敏度。被測氣體對空氣的相對靈敏度。3.3 特定條件下的真空測量技術(shù)特定條件下的真空測量技術(shù)3.3.1 熱偶真空

40、計(jì)對不同氣體成分的真空測量熱偶真空計(jì)對不同氣體成分的真空測量 相對靈敏度表明了氣體熱傳導(dǎo)的性質(zhì)，真空系統(tǒng)中相對靈敏度表明了氣體熱傳導(dǎo)的性質(zhì)，真空系統(tǒng)中常見的氣體和蒸汽的相對靈敏度如表常見的氣體和蒸汽的相對靈敏度如表4-5所示。所示。表表4-5 常用氣體和蒸汽的相對靈敏度常用氣體和蒸汽的相對靈敏度氣體或蒸汽氣體或蒸汽 Sr 氣體或蒸汽氣體或蒸汽 Sr 空氣空氣 氫氫 氦氦 氖氖 氬氬 氪氪 10.671.121.311.56 2.30 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳 二氧化硫二氧化硫 甲甲 烷烷 乙乙 烯烯 乙乙 炔炔 0.970.940.770.610.86 0.60 3.3.2 熱導(dǎo)式真

41、空計(jì)對已知成分的混合氣體系統(tǒng)測量熱導(dǎo)式真空計(jì)對已知成分的混合氣體系統(tǒng)測量用熱導(dǎo)式真空計(jì)對混合氣體的真空系統(tǒng)測試時(shí)，只要用熱導(dǎo)式真空計(jì)對混合氣體的真空系統(tǒng)測試時(shí)，只要事先知道混合氣體中各種氣體的體積百分?jǐn)?shù)事先知道混合氣體中各種氣體的體積百分?jǐn)?shù)Vi（i1，2，3，n，表示第，表示第i種氣體），就可用下列公式算種氣體），就可用下列公式算出混合氣體對空氣的相對靈敏度出混合氣體對空氣的相對靈敏度Sk，即，即nikikSVS1100式中式中Sk第第i種氣體的相對靈敏度；種氣體的相對靈敏度； Vi第第i種氣體的體積百分?jǐn)?shù)。種氣體的體積百分?jǐn)?shù)。 由此可得由此可得 在計(jì)算出在計(jì)算出S Sk k之后，就可根據(jù)測得

42、的之后，就可根據(jù)測得的P Pr r，再乘以，再乘以S Sk k，就為混合氣體系統(tǒng)的實(shí)際真空度。就為混合氣體系統(tǒng)的實(shí)際真空度。nikikSVS11003.3.3 真空放電指示管及高頻真空火花計(jì)的應(yīng)用真空放電指示管及高頻真空火花計(jì)的應(yīng)用放電指示管實(shí)際上是一種原始的冷陰極電離真空規(guī)管。放電指示管實(shí)際上是一種原始的冷陰極電離真空規(guī)管。其結(jié)構(gòu)原理如圖其結(jié)構(gòu)原理如圖3-7所示，在一定長度和直徑的玻璃管所示，在一定長度和直徑的玻璃管的兩端封有一對平板電極，使用時(shí)將它與被測真空系統(tǒng)的兩端封有一對平板電極，使用時(shí)將它與被測真空系統(tǒng)相接，根據(jù)電極間氣體放電的形狀與壓力的關(guān)系，真空相接，根據(jù)電極間氣體放電的形狀與壓

43、力的關(guān)系，真空放電指示管能對被測真空系統(tǒng)的真空度作粗略的測量。放電指示管能對被測真空系統(tǒng)的真空度作粗略的測量。用它來判斷幾千用它來判斷幾千Pa至至101Pa范圍的壓力，可以做到數(shù)量范圍的壓力，可以做到數(shù)量級的精確度，結(jié)構(gòu)簡單和使用方便。真空放電管還有獨(dú)級的精確度，結(jié)構(gòu)簡單和使用方便。真空放電管還有獨(dú)特作用，那就是不同氣體在放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同顏色的輝特作用，那就是不同氣體在放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同顏色的輝光，來鑒別真空系統(tǒng)中的氣體種類或檢漏。表光，來鑒別真空系統(tǒng)中的氣體種類或檢漏。表4-6為一為一些氣體與蒸汽在輝光放電時(shí)呈現(xiàn)的顏色。些氣體與蒸汽在輝光放電時(shí)呈現(xiàn)的顏色。圖圖3-7 真空放電指示管的輝光放電現(xiàn)

44、象真空放電指示管的輝光放電現(xiàn)象 1 阿斯頓暗區(qū)阿斯頓暗區(qū) 2 陰極輝區(qū)陰極輝區(qū) 3 陰極暗區(qū)陰極暗區(qū) 4負(fù)輝區(qū)負(fù)輝區(qū) 5法拉第暗區(qū)法拉第暗區(qū) 6 正輝柱正輝柱 7 陽極暗區(qū)陽極暗區(qū) 8 陽極輝區(qū)陽極輝區(qū) Va陽極電位陽極電位 Vc陰極電位陰極電位表表 4-6 某些氣體和蒸汽在放電時(shí)的輝光顏色某些氣體和蒸汽在放電時(shí)的輝光顏色氣體或蒸汽氣體或蒸汽 陰極輝區(qū)陰極輝區(qū)顏色顏色負(fù)輝區(qū)負(fù)輝區(qū) 顏色顏色 正輝柱正輝柱 空氣空氣 氮氮 氧氧 氫氫 氦氦 氖氖 氬氬 水蒸汽水蒸汽 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳 汞汞 氨氨 有機(jī)化合物蒸汽有機(jī)化合物蒸汽 玫瑰紅玫瑰紅 玫瑰紅玫瑰紅 紅紅 棕粉紅棕粉紅 紅紅

45、黃黃玫瑰紅淡紅玫瑰紅淡紅 藍(lán)白藍(lán)白 綠綠 藍(lán)藍(lán) 藍(lán)到粉紅藍(lán)到粉紅 藍(lán)或紫藍(lán)或紫 紫紫 淡藍(lán)淡藍(lán) 淡綠淡綠 深紅深紅 藍(lán)藍(lán) 藍(lán)藍(lán) 藍(lán)綠藍(lán)綠 綠黃綠黃略帶藍(lán)的白色略帶藍(lán)的白色粉紅（低壓藍(lán)色）粉紅（低壓藍(lán)色） 橙橙 紅紅 淡（檸檬）黃淡（檸檬）黃 紅粉紅紅粉紅紫紅到黃淡紅紫紅到黃淡紅 紅紅 紫紫 淡藍(lán)淡藍(lán) 白白 藍(lán)綠藍(lán)綠 淡綠淡綠 藍(lán)藍(lán) 略帶藍(lán)的白色略帶藍(lán)的白色高頻火花檢測計(jì)高頻火花檢測計(jì) 對于帶有玻璃部分的真空系統(tǒng)，可用高頻火花檢測計(jì)對于帶有玻璃部分的真空系統(tǒng)，可用高頻火花檢測計(jì)產(chǎn)生的高頻電壓使真空系統(tǒng)內(nèi)的低氣壓放電，然后根產(chǎn)生的高頻電壓使真空系統(tǒng)內(nèi)的低氣壓放電，然后根據(jù)低壓氣體放電時(shí)產(chǎn)生的輝光顏

46、色，可大概估計(jì)出據(jù)低壓氣體放電時(shí)產(chǎn)生的輝光顏色，可大概估計(jì)出10005101Pa范圍內(nèi)的真空度?？諝獾姆烹婎伾秶鷥?nèi)的真空度?？諝獾姆烹婎伾c壓力的關(guān)系如表與壓力的關(guān)系如表4-7所示。所示。表表4-7 空氣在不同壓力時(shí)放電的特征輝光顏色空氣在不同壓力時(shí)放電的特征輝光顏色 壓力（壓力（Pa） 輝光顏色及狀態(tài)輝光顏色及狀態(tài) 壓力（壓力（Pa） 輝光顏色及狀態(tài)輝光顏色及狀態(tài) 1000100 紫色細(xì)放電束紫色細(xì)放電束 101 紅色到粉紅色紅色到粉紅色 10 紫紅色充滿放電區(qū)紫紅色充滿放電區(qū)域域 10.1 灰白色到玻璃管灰白色到玻璃管壁熒光壁熒光 目前，在現(xiàn)有的各類極高真空儀表中較為可靠的最目前，在現(xiàn)有

47、的各類極高真空儀表中較為可靠的最低測量壓力達(dá)到約低測量壓力達(dá)到約1012Pa 水平。實(shí)際應(yīng)用的極高真空水平。實(shí)際應(yīng)用的極高真空測量儀器主要有以下幾種：測量儀器主要有以下幾種：1、改進(jìn)型的、改進(jìn)型的BA式電離真空計(jì)；式電離真空計(jì)；2、冷陰極磁控式電離真空計(jì)；、冷陰極磁控式電離真空計(jì)；3、熱陰極磁控式電離真空計(jì)。、熱陰極磁控式電離真空計(jì)。 以上幾種極高真空測量儀器的提高測量下限所以上幾種極高真空測量儀器的提高測量下限所采取措施及測量下限見表采取措施及測量下限見表4-8 3.3.4 極高真空測量技術(shù)極高真空測量技術(shù) 表表4-8 極高真空測量儀器及測量下限極高真空測量儀器及測量下限1）改進(jìn)型的）改進(jìn)型

48、的BA電離真空計(jì)電離真空計(jì) ： 細(xì)絲式規(guī)管細(xì)絲式規(guī)管 減少收集極接受軟減少收集極接受軟X射線的面積射線的面積 1010 109 調(diào)制式規(guī)管調(diào)制式規(guī)管 用測量方法消除光電流的影響用測量方法消除光電流的影響 1010 1091010 抑制式規(guī)管抑制式規(guī)管 用電場抑制收集極的光電子發(fā)射用電場抑制收集極的光電子發(fā)射 1010 1091010 彎注抑制式規(guī)管彎注抑制式規(guī)管 減少軟減少軟X射線對收集極的射線對收集極的 1012 1011 照射并抑制其光電子的發(fā)射照射并抑制其光電子的發(fā)射 提取式規(guī)管提取式規(guī)管 減少軟減少軟X射線對收集極的照射射線對收集極的照射 1011 1091010測量規(guī)管測量規(guī)管 提高

49、測量下限的措施提高測量下限的措施 理論下限理論下限 實(shí)際下限實(shí)際下限 2）冷陰極磁控式）冷陰極磁控式電離真空計(jì)電離真空計(jì) 測量規(guī)管測量規(guī)管 提高測量下限的措施提高測量下限的措施 理論下限理論下限 實(shí)際下限實(shí)際下限 正磁控式規(guī)管正磁控式規(guī)管 磁場內(nèi)冷陰極放電，磁場內(nèi)冷陰極放電， 增高了電離靈敏度增高了電離靈敏度 1012 1011反磁控式規(guī)管反磁控式規(guī)管 磁場內(nèi)冷陰極放電，磁場內(nèi)冷陰極放電， 增高了電離靈敏度增高了電離靈敏度 1012 10113）熱陰極磁控式）熱陰極磁控式電離真空計(jì)電離真空計(jì) 測量規(guī)管測量規(guī)管 提高測量下限的措施提高測量下限的措施 理論下限理論下限 實(shí)際下限實(shí)際下限 熱陰極磁控

50、式規(guī)管熱陰極磁控式規(guī)管 用磁場增大熱規(guī)用磁場增大熱規(guī) 電離靈敏度電離靈敏度 1012 1011抑制式熱陰極磁控規(guī)管抑制式熱陰極磁控規(guī)管 用磁場增大熱規(guī)電離用磁場增大熱規(guī)電離 靈敏度，并用電場抑制靈敏度，并用電場抑制 收集極的光電子發(fā)射收集極的光電子發(fā)射 1013 1012限制真空儀器測量下限水平進(jìn)一步提高的主要因素，限制真空儀器測量下限水平進(jìn)一步提高的主要因素，主要有如下主要有如下4個(gè)方面：個(gè)方面： 1 真空規(guī)管的限制真空規(guī)管的限制1）在熱陰極電離規(guī)管中，除了軟）在熱陰極電離規(guī)管中，除了軟X射線產(chǎn)生的光電流以射線產(chǎn)生的光電流以及電解吸等影響外，溫度很高的熱陰極產(chǎn)生了較高的金及電解吸等影響外，溫

51、度很高的熱陰極產(chǎn)生了較高的金屬蒸汽壓，如一般規(guī)管的鎢陰極在通常工作溫度為屬蒸汽壓，如一般規(guī)管的鎢陰極在通常工作溫度為2000K時(shí)，其蒸汽壓相當(dāng)于氮的時(shí)，其蒸汽壓相當(dāng)于氮的1010Pa。2）冷陰極電離規(guī)管在低壓力時(shí)存在著放電不穩(wěn)定、非線）冷陰極電離規(guī)管在低壓力時(shí)存在著放電不穩(wěn)定、非線性、滯后現(xiàn)象以及電清除能力大等影響。性、滯后現(xiàn)象以及電清除能力大等影響。3）規(guī)管電極和管殼內(nèi)壁的放氣和吸氣影響。）規(guī)管電極和管殼內(nèi)壁的放氣和吸氣影響。2 2） 測量儀表線路的限制測量儀表線路的限制 4）大氣中氦對玻璃管殼的滲透，氫對不銹鋼管殼的）大氣中氦對玻璃管殼的滲透，氫對不銹鋼管殼的滲透。滲透。5）收集極與其它各

52、電極間的漏電。）收集極與其它各電極間的漏電。6）在熱陰極電離規(guī)管中，熱陰極對收集極和玻殼引起）在熱陰極電離規(guī)管中，熱陰極對收集極和玻殼引起的光電發(fā)射；在冷陰極電離規(guī)管中，對收集極引起的場的光電發(fā)射；在冷陰極電離規(guī)管中，對收集極引起的場致發(fā)射，二次發(fā)射等。致發(fā)射，二次發(fā)射等。1）受弱電流測量技術(shù)上的限制，目前微電流測量放大）受弱電流測量技術(shù)上的限制，目前微電流測量放大器直接測量最低電流的穩(wěn)定水平只達(dá)器直接測量最低電流的穩(wěn)定水平只達(dá)1016A左右。左右。2）熱磁控式電離規(guī)管的低發(fā)射電流（）熱磁控式電離規(guī)管的低發(fā)射電流（107A）穩(wěn)定技）穩(wěn)定技術(shù)上的問題。術(shù)上的問題。 今后在極高真空測量上有待解決的

53、技術(shù)關(guān)鍵和努力方向今后在極高真空測量上有待解決的技術(shù)關(guān)鍵和努力方向 3）缺乏）缺乏1012Pa可靠的真空校準(zhǔn)系統(tǒng)，影響到對真空可靠的真空校準(zhǔn)系統(tǒng)，影響到對真空儀表的極高真空性能進(jìn)行深入的研究。儀表的極高真空性能進(jìn)行深入的研究。 4） 1012Pa極高真空獲得水平缺乏可靠的測量證明。極高真空獲得水平缺乏可靠的測量證明。1）改進(jìn)型）改進(jìn)型BA計(jì)應(yīng)對高溫陰極進(jìn)行改進(jìn)，并開發(fā)低計(jì)應(yīng)對高溫陰極進(jìn)行改進(jìn)，并開發(fā)低溫陰極；溫陰極； 2）冷磁控式真空計(jì)應(yīng)著重研究解決存在的其工作非線）冷磁控式真空計(jì)應(yīng)著重研究解決存在的其工作非線性、放電不穩(wěn)定性等影響測量精度的現(xiàn)象。性、放電不穩(wěn)定性等影響測量精度的現(xiàn)象。3）熱磁

54、控式真空計(jì)應(yīng)改進(jìn)陰極和研究開發(fā)工作線性及）熱磁控式真空計(jì)應(yīng)改進(jìn)陰極和研究開發(fā)工作線性及放電穩(wěn)定性好的規(guī)管。放電穩(wěn)定性好的規(guī)管。4）進(jìn)行穩(wěn)定可靠的超微電流（）進(jìn)行穩(wěn)定可靠的超微電流（1016A ）的測量新技的測量新技術(shù)的研究。術(shù)的研究。對于能適用于對于能適用于1011Pa測量規(guī)管的低溫陰極性能的要測量規(guī)管的低溫陰極性能的要求如下求如下 1）陰極溫度要低，最好）陰極溫度要低，最好100。2）陰極材料的蒸汽壓要低，一般應(yīng)）陰極材料的蒸汽壓要低，一般應(yīng)1014Pa。3）陰極材料的出氣率要低，一般應(yīng)）陰極材料的出氣率要低，一般應(yīng)1013PaLs。4）陰極應(yīng)具有盡可能大的發(fā)射能力，最好達(dá)到）陰極應(yīng)具有盡可

55、能大的發(fā)射能力，最好達(dá)到mA數(shù)數(shù)量級。量級。 5）規(guī)管能在）規(guī)管能在“正常正?！焙秃汀俺鰵獬鰵狻眱煞N狀態(tài)下工作，兩種狀態(tài)下工作，并不怕暴露于大氣。并不怕暴露于大氣。 完全滿足以上條件的低溫陰極很少，比較有希望的低溫陰極有半導(dǎo)體陰極（如硅P-N結(jié)半導(dǎo)體陰極）、薄膜陰極、場致發(fā)射陰極和光電發(fā)射陰極等。 對解決穩(wěn)定可靠的超微電流的測量問題，目前主要對解決穩(wěn)定可靠的超微電流的測量問題，目前主要的發(fā)展方向有兩個(gè)方面。的發(fā)展方向有兩個(gè)方面。 1、研制適用于、研制適用于1011Pa測量的電子倍增器，這種倍測量的電子倍增器，這種倍增器應(yīng)具有下列性能：增器應(yīng)具有下列性能：1）具有）具有108的高增益；的高增益；

56、2）應(yīng)能經(jīng)得起高溫（）應(yīng)能經(jīng)得起高溫（400左右）烘烤、極高真空以左右）烘烤、極高真空以及暴露于大氣等條件和長時(shí)間使用的考驗(yàn)，且能保持及暴露于大氣等條件和長時(shí)間使用的考驗(yàn)，且能保持穩(wěn)定的增益；穩(wěn)定的增益； 3）倍增器材料應(yīng)具有足夠低的蒸汽壓（）倍增器材料應(yīng)具有足夠低的蒸汽壓（1014Pa）和出氣速率（和出氣速率（1013Pa.Ls）；）；4）體積小、結(jié)構(gòu)簡單。）體積小、結(jié)構(gòu)簡單。2、研究脈沖計(jì)數(shù)法測量微弱離子流的新方法，如進(jìn)、研究脈沖計(jì)數(shù)法測量微弱離子流的新方法，如進(jìn)行單個(gè)粒子探測的研究行單個(gè)粒子探測的研究目前，基本能滿足以上條件的只有通道式電子倍增器，目前，基本能滿足以上條件的只有通道式電子

57、倍增器，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用方便和高增它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用方便和高增益（可達(dá)益（可達(dá)108左右）等特點(diǎn)。左右）等特點(diǎn)。 極高真空測量技術(shù)的突破還有待于新原理、新技極高真空測量技術(shù)的突破還有待于新原理、新技術(shù)以及新概念的提出和應(yīng)用。例如把氣體壓力定義為術(shù)以及新概念的提出和應(yīng)用。例如把氣體壓力定義為真空度，是以氣體不流動(dòng)為條件的，即以各向同性的真空度，是以氣體不流動(dòng)為條件的，即以各向同性的流體靜力學(xué)的物理概念為基礎(chǔ)的。由于應(yīng)用電離原理流體靜力學(xué)的物理概念為基礎(chǔ)的。由于應(yīng)用電離原理測得的離子流是與氣體分子密度有密切關(guān)系的，但在測得的離子流是與氣體分子密度有密切關(guān)系的，

58、但在極高真空下存在著定向流動(dòng)和不等溫情況，在這種情極高真空下存在著定向流動(dòng)和不等溫情況，在這種情況下，壓力與密度之間的關(guān)系還應(yīng)進(jìn)一步探討清楚。況下，壓力與密度之間的關(guān)系還應(yīng)進(jìn)一步探討清楚。 3.4 真空測量儀表的維護(hù)與故障診斷真空測量儀表的維護(hù)與故障診斷 3.5 真空系統(tǒng)氣密性測試真空系統(tǒng)氣密性測試 3.5.1 漏氣及其產(chǎn)生原因漏氣及其產(chǎn)生原因 造成真空系統(tǒng)漏氣的原因很多，大致有下面幾種情況。造成真空系統(tǒng)漏氣的原因很多，大致有下面幾種情況。 （l）器壁材料有氣孔、夾渣、裂紋。軋制材料出現(xiàn)）器壁材料有氣孔、夾渣、裂紋。軋制材料出現(xiàn)這種缺陷的可能性?。欢T件易引起這種缺陷。這種缺陷的可能性??；而鑄

59、件易引起這種缺陷。 （2）焊接、封接時(shí)有缺陷。原因是焊接時(shí)操作不慎，）焊接、封接時(shí)有缺陷。原因是焊接時(shí)操作不慎，焊接工藝選擇不當(dāng)，焊縫設(shè)計(jì)不合理，焊接順序選擇焊接工藝選擇不當(dāng)，焊縫設(shè)計(jì)不合理，焊接順序選擇不當(dāng)，焊接操作不方便等因素，均會(huì)引起焊縫漏氣；不當(dāng)，焊接操作不方便等因素，均會(huì)引起焊縫漏氣； （3）零件在冷加工中出現(xiàn)裂紋。如彎管時(shí)不小心會(huì)）零件在冷加工中出現(xiàn)裂紋。如彎管時(shí)不小心會(huì)產(chǎn)生裂紋；焊后加工的法蘭，易引起法蘭與管道間焊產(chǎn)生裂紋；焊后加工的法蘭，易引起法蘭與管道間焊縫產(chǎn)生裂紋；縫產(chǎn)生裂紋； （4）零件受冷、熱沖擊或機(jī)械沖擊后，焊縫產(chǎn)生裂紋；）零件受冷、熱沖擊或機(jī)械沖擊后，焊縫產(chǎn)生裂紋；

60、 （5）在焊接應(yīng)力作用下使焊縫產(chǎn)生裂紋。）在焊接應(yīng)力作用下使焊縫產(chǎn)生裂紋。 （6）密封面加工粗糙、有劃痕、有油污、氧化皮等；）密封面加工粗糙、有劃痕、有油污、氧化皮等；密封圈有劃傷，壓縮量不夠。均會(huì)引起漏氣密封圈有劃傷，壓縮量不夠。均會(huì)引起漏氣 （7）法蘭變形，或壓的不平，螺栓沒上緊均能引起漏）法蘭變形，或壓的不平，螺栓沒上緊均能引起漏氣。氣。由于上述原因，金屬真空系統(tǒng)易漏氣的部位有由于上述原因，金屬真空系統(tǒng)易漏氣的部位有 焊縫起焊及收焊部位，兩條焊縫交叉點(diǎn)；波紋管焊縫起焊及收焊部位，兩條焊縫交叉點(diǎn)；波紋管焊接部位，管接頭焊縫，受運(yùn)動(dòng)影響的釬焊焊縫。焊接部位，管接頭焊縫，受運(yùn)動(dòng)影響的釬焊焊縫。