真空獲得與測量

1、真空的獲得與測量袁禮文 10329073 光信02班 2012-12-10&2012-12-17【實(shí)驗?zāi)康摹?熟悉一般真空技術(shù)的基本知識2掌握真空獲得的過程及真空度的測量【實(shí)驗儀器】膨脹法校準(zhǔn)熱偶式真空計高真空系統(tǒng)、ZDO-1型熱偶真空計、ZDF-5227型真空計【實(shí)驗相關(guān)的物理背景】真空技術(shù)初創(chuàng)于17世紀(jì)，當(dāng)時，托里拆利(Torricelli)將一端密封的長管注滿水銀倒放在盛有水銀的槽里時，發(fā)現(xiàn)了水銀柱頂端產(chǎn)生了真空。所謂真空是指給定空間內(nèi)低于一個大氣壓強(qiáng)的氣體狀態(tài)。在真空狀態(tài)下，由于氣體稀薄，分子之間或分子與其它質(zhì)點(diǎn)之間的碰撞次數(shù)減小，分子在一定時間內(nèi)碰撞于表面上的次數(shù)亦相對減小，

2、這導(dǎo)致其有一系列新的物化特性，高真空的絕緣性能好等等。 表征真空狀態(tài)下氣體稀薄程度的物理量稱為真空度。單位體積內(nèi)的分子數(shù)越少，氣體壓強(qiáng)越低，真空度越高。在單位制中，壓強(qiáng)單位為牛頓米2（2），1牛頓米21帕斯卡（），簡稱為帕（）。由于習(xí)慣問題，歷史上用毫米汞柱作壓強(qiáng)單位來對真空度進(jìn)行測量。后經(jīng)第十屆國際計量大會決定，用“帕”定義標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（）1.0135×105（），標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的1760稱為1托(Torr)。以“帕”規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓是嚴(yán)格的，在數(shù)值上與以汞柱規(guī)定的“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”幾乎相等，故11.00000014托。有些真空測量儀器仍用Torr作單位來表征真空度。 真空度的

3、劃分（不同程度的低氣壓空間的劃分）與真空技術(shù)的發(fā)展歷史密不可分。本世紀(jì)初，隨著電子管的研究與生產(chǎn)的發(fā)展，逐步能夠獲得并測量范圍在10-110-6內(nèi)的高真空；大約到50年代，在表面物理和原子能科學(xué)等尖端技術(shù)的推動下，發(fā)展了范圍在10-610-10內(nèi)的超高真空；70年代進(jìn)一步提高到低于10-10的極高真空。當(dāng)今的真空技術(shù)已能獲得和測量從大氣到10-15的寬達(dá)20個數(shù)量級的真空度范圍?！緦?shí)驗原理】（一） 真空技術(shù)基礎(chǔ)1， 真空的物理特點(diǎn)表征真空狀態(tài)下氣體稀薄程度的物理量稱為真空度。單位體積內(nèi)的分子數(shù)越少，氣體壓強(qiáng)越低，真空度越高。習(xí)慣上采用氣體壓強(qiáng)高低來表征真空度。在單位制中，壓強(qiáng)單位為牛頓米2（2

4、），1牛頓米21帕斯卡（Pascal），簡稱為帕（Pa）。由于習(xí)慣問題，歷史上用毫米汞柱作壓強(qiáng)單位來對真空度進(jìn)行測量。后經(jīng)第十屆國際計量大會決定，用“帕”定義標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）1.0135×105（Pa），標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的1760稱為1托(Torr)。以“帕”規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓是嚴(yán)格的，在數(shù)值上與以汞柱規(guī)定的“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”幾乎相等，故11.00000014托。目前，單位制的應(yīng)用處在推廣和過渡階段，考慮到習(xí)慣，有些真空測量儀器仍用Torr作單位來表征真空度。 真空度的劃分（不同程度的低氣壓空間的劃分）與真空技術(shù)的發(fā)展歷史密不可分。自從17世紀(jì)托里拆利獲得托氏真空，到19世紀(jì)愛

5、迪生發(fā)明電燈泡的200多年間，真空技術(shù)經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程，此期間，人們只能獲得105103范圍的粗真空及10310-1范圍的低真空。到了本世紀(jì)初，隨著電子管的研究與生產(chǎn)的發(fā)展，逐步能夠獲得并測量范圍在10-110-6內(nèi)的高真空；大約到50年代，在表面物理和原子能科學(xué)等尖端技術(shù)的推動下，發(fā)展了范圍在10-610-10內(nèi)的超高真空；70年代進(jìn)一步提高到低于10-10的極高真空。當(dāng)今的真空技術(shù)已能獲得和測量從大氣到10-15的寬達(dá)20個數(shù)量級的真空度范圍，并隨著某些新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用和開拓，將進(jìn)一步接近理想的真空狀態(tài)。2， 真空的獲得真空的獲得市指使用各類真空泵對容器進(jìn)行的抽氣過程。

6、最常用的的真空泵是機(jī)械泵和油擴(kuò)散泵。（1）旋片式機(jī)械真空泵機(jī)械泵是利用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸氣空腔的容積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹從而獲得真空的裝置。這類泵是周期性地增大或減少泵內(nèi)空腔的體積，膨脹時與進(jìn)氣口相通，壓縮是又正好與排氣口相接，使被抽氣體不斷地流經(jīng)泵內(nèi)并排出泵外。如右圖圖1所示為旋片式機(jī)械泵，泵內(nèi)有一圓柱形空腔，空腔上裝著進(jìn)氣口管道和出氣閥門，空腔內(nèi)有一偏心安裝的圓柱形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的頂端保持與空腔壁相接觸，轉(zhuǎn)子上開有兩個槽，槽內(nèi)安裝二旋片，旋片間有一彈簧，于是當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式，兩旋片的頂端始終沿著空腔的內(nèi)壁滑動。 圖1是機(jī)械泵工作過程的原理圖。在旋轉(zhuǎn)過程中，旋片始終將由空腔和轉(zhuǎn)子間

7、構(gòu)成的彎月形體積劃分為二部分（有時是三部分，如（d），一部分是連通出口閥門的排氣空腔；一部分是連通出口閥門的排氣空腔；一部分是連通進(jìn)氣管的吸氣空腔。圖二中，（a）表示正在吸氣，同時把上一工作周期內(nèi)吸入的氣體逐步壓縮；（b）表示吸氣截止（此時吸氣空腔最大），將開始壓縮；（c）表示吸氣空腔另一次吸氣，排氣空腔繼續(xù)壓縮；（d）表示排氣空腔內(nèi)的氣體已被壓縮到大于一個大氣壓，因此它能將排氣閥門推開而逸出到大氣中去，吸氣空腔開始不斷吸氣。這種機(jī)械泵的理想抽速是： 。其中為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，為泵的最大容積。這類泵的抽氣能力在10-110-3托之間，一般用作擴(kuò)散泵的前級泵使用。（2）油擴(kuò)散泵油擴(kuò)散泵的結(jié)構(gòu)如圖2所示

8、。在這種擴(kuò)散泵中以蒸汽壓低的油類（如硅油在室溫下蒸汽壓低于1.333´10-5Pa）為工作介質(zhì)。油擴(kuò)散泵的工作原理與汞擴(kuò)散泵相似：經(jīng)加熱沸騰的油蒸汽通過噴口（為提高效率有的擴(kuò)散泵有幾級串接的噴口）按一定角度高速噴出，待抽真空的體系中的氣體分子被油蒸汽分子沖擊并富集到擴(kuò)散泵下部，再由機(jī)械真空泵抽走。油蒸汽經(jīng)冷卻后又回到加熱器。由于油的分子量和分子體積都比汞的大，故可使氣體分子有效加速，油擴(kuò)散泵的抽氣效率提高。擴(kuò)散泵油高溫會裂解和氧化，油分子也可能玷污系統(tǒng)，因此需待前級泵抽至1.333Pa（10-2Torr）時方可開始加熱油擴(kuò)散泵，且要控制油溫不可過高，最好也安裝冷阱以防止油分子向真空體

9、系擴(kuò)散。 圖2 油擴(kuò)散泵示意圖擴(kuò)散泵的消極因素是氣體分子的反擴(kuò)散，即從排氣口出向進(jìn)氣口處的反擴(kuò)散，向機(jī)械泵的串聯(lián)方法一樣，擴(kuò)散泵也采用多級串聯(lián)來解決反擴(kuò)散問題，以第二級作為第一級的前級泵，而第三級又是第二級的前級泵，這樣反擴(kuò)散就少了很多，以致極限壓強(qiáng)只取決于飽和蒸汽壓。到達(dá)最后一級的氣體分子，因經(jīng)歷幾級壓縮，其密度大增，刺激的抽氣原理已不同，但對整個擴(kuò)散泵的討論無大的妨礙。3，真空的測量真空計分為兩大類，一類是能夠從它本身所測到的物理量直接算壓強(qiáng)得到的，稱為絕對真空計，例如U型管真空計和壓縮式真空計；另一類是依靠標(biāo)準(zhǔn)才能算的壓強(qiáng)的，稱為相對真空計，例如熱偶真空計和熱陰極真空計。（1）U型管真空

10、計 U型管真空計也就是U型管壓強(qiáng)計，利用連通的兩端的液面高度差直接測量的，如圖3所示。如果管內(nèi)的液體是水銀，則兩端面的高度差的毫米數(shù)，就是以托為單位的壓強(qiáng)差數(shù)。 如果，則 為了提高U型管真空計的測量精度，可以用地蒸汽壓強(qiáng)的油類代替水銀，因為油的比重較水銀小，同樣的壓強(qiáng)差，其讀數(shù)就會比水銀高度差為大。我們知道液柱對底部的壓強(qiáng)等于液柱高度與其比重的乘積，于是有d為液體的比重，由此可見，油的讀數(shù):比水銀的讀數(shù)大了K倍。 圖3 U型管真空計 （2）熱偶真空計 這是利用氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)隨壓強(qiáng)的改變而關(guān)系來測量真空度的。我們知道，氣體的熱傳導(dǎo)公式是 及是氣體的密度及平均自由程，及為氣體的平均速度及定容比熱

11、。由于乘積在常壓下是與壓強(qiáng)變化無關(guān)的常數(shù)，所以常壓下氣體的導(dǎo)熱現(xiàn)象不反映壓強(qiáng)的變化。但是當(dāng)壓強(qiáng)降低到分子的平均自由程大于容器的線度時，則氣體分子向外界交換熱能的有效平均自由程便不再改變了，乘積便于壓強(qiáng)有關(guān)，這時氣體的熱傳導(dǎo)所引起的現(xiàn)象便反映壓強(qiáng)的變化。 圖4 熱偶式真空計 熱偶式真空計如圖4所示。這是常用的國產(chǎn)DL-3型熱偶式真空計管。管外連接A與B為熱絲，供給恒定的電流熱絲受到加熱，由于氣體的熱傳導(dǎo)隨壓強(qiáng)的變化而變化，故其熱平衡的溫度隨之而變化，在管內(nèi)以一對熱偶的接點(diǎn)與熱絲接觸，產(chǎn)生熱偶的溫差電勢，從管腳引出的毫伏表指示氣體壓強(qiáng)的變化。這種真空計不能測量較大的壓強(qiáng)，也不能測量低于10-4 托

12、的壓強(qiáng)，因為壓強(qiáng)過低時參與氣體的熱傳導(dǎo)的氣體分子太少，以致為熱絲的熱輻射和固體支架的熱傳導(dǎo)所淹沒，無法反映壓強(qiáng)的變化，所以這類真空計可測量的范圍是10-110-3托。（3）陰極電離真空計這里介紹最常用的國產(chǎn)DL2型真空計管。C為圓形收集集，A是半徑較小的柵狀圓筒形陽極，陰極落在圓筒電極的軸心上，經(jīng)燈絲電源供電而發(fā)射電子，這些電子受陽極加速向陽極前進(jìn)，在陽極形成電子流（即發(fā)射電流），由于電子具有足夠的動能，在運(yùn)動中與中性氣體分子發(fā)生非彈性碰撞而使分子電離，這些氣體正離子被略帶負(fù)電位的收集極所收集形成離子流，通常離子流比較電子流小，這個比值代表每個電子從陰極到陽極的運(yùn)圖5 熱陰極電力真空計 動過程

13、中產(chǎn)生的離子個數(shù)，也叫電離因數(shù)。這電離因數(shù)顯然與碰撞次數(shù)有關(guān)。假如凡碰撞發(fā)生電離，并且氣體電子密度又很小而不考慮繁流現(xiàn)象時，則為陰極與陽極間的電子運(yùn)動的實(shí)際距離，為電子在氣體分子中的平均自由程，與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系為式中r為氣體分子的半徑，k為波爾茲曼常數(shù)，T為氣體溫度，P為氣體壓強(qiáng)，于是（17）式寫成系數(shù)C稱為電離計管的靈敏度，單位為托-1，但實(shí)驗證明，上述粗略計算所得到的壓強(qiáng)值，但要小于真正的實(shí)際壓強(qiáng)，其原因是平均自由程大小并不能決定真正的氣體電離個數(shù)，在計算這個數(shù)目時應(yīng)當(dāng)從電離率出發(fā)。電離率決定于電子能量，電子能量在運(yùn)動中的不同空間位置是不同的，顯然電離率是空間位置的函數(shù)，則求出S(U)的分

14、析形式是比較困難的，并且熱絲附近溫度較高，其氣體密度就比較其余的小。此外還有部分的正離子為陰極所收集，并不表現(xiàn)在收集極所得到的離子流內(nèi)，都需要做出合理的修正，所以電離真空計都需絕對真空計來校準(zhǔn)，使用上維持不變，就可用值指示不同的真空度，實(shí)踐證明在10-110-8托范圍內(nèi)，壓強(qiáng)與正離子流成線性關(guān)系。（二）熱偶真空計的校準(zhǔn)與相關(guān)技術(shù)相對真空計必須經(jīng)過校準(zhǔn)才能有正確的指示值，校準(zhǔn)方法可分為靜態(tài)和動態(tài)兩大類。以沒有氣體流動為主要特征的靜態(tài)校準(zhǔn)法中，過去都是在一個真空系統(tǒng)內(nèi)將被校準(zhǔn)的真空計于一個壓縮式絕對真空計進(jìn)行比較，這就是所謂比較法，但是壓縮式真空計必須用水銀作為壓縮液體，應(yīng)用起來有兩個主要缺點(diǎn)：1

15、、必須附加冷凝阱，2、水銀有毒，現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。圖5 膨脹法原理示意圖如圖。其中三通真空閥的常通支管是與取樣室相接，轉(zhuǎn)動旋柄時，就可以是閥芯側(cè)壁上的小孔，按需要而接通左方的穩(wěn)壓室，取樣室內(nèi)便取得與文雅是相同的氣體壓強(qiáng)，或的轉(zhuǎn)向右方的膨脹室，取樣室內(nèi)的氣體便向壓強(qiáng)低的膨脹室中膨脹。穩(wěn)壓室的容積相對于取樣室來說是很大的，保證連續(xù)取樣1020次的過程當(dāng)中，欺壓強(qiáng)變化可以忽略才符合穩(wěn)壓的目的。真空閥C是保持膨脹室內(nèi)的本體壓強(qiáng)Px用的。真空閥D是保持穩(wěn)壓室內(nèi)的壓強(qiáng)，其大小可以用U型管真空計測量，設(shè)為P0.被校正的熱偶規(guī)管就接在膨脹室處。假定膨脹室已經(jīng)是真空的，其極限壓強(qiáng)就是Px，其容積為V，取樣室體積

16、為V0,現(xiàn)將其接通穩(wěn)壓室，然后使F通向膨脹室，則膨脹室內(nèi)最后壓強(qiáng)為P1,成立下面的關(guān)系 （22） 為避免引入，本試驗只要使小于托，則可將其忽略，此時有 這是第一次膨脹后的結(jié)果，為進(jìn)行第二次，將F轉(zhuǎn)向左方的穩(wěn)壓室，然后又在轉(zhuǎn)回右邊來，有： 不難得到n次以后的平衡壓強(qiáng)為其中如果，則的二次方以上的項可以忽略，則代入（23）式中， 這個體積比值是可以直接測量的，這樣就可以按膨脹次數(shù)，制造一系列壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)來對真空計進(jìn)行校準(zhǔn)。 如果n比較大時，可保留至二次項，則 如果較大時，則（26）式可以寫成 但是，必須是預(yù)先知道?！緦?shí)驗技術(shù)】真空系統(tǒng)是由各類真空泵、真空計以及真空閥等組合的總稱，為使膨脹室獲得較高的真空

17、度，必須使用擴(kuò)散泵為后級泵，以機(jī)械泵為前級泵的高真空系統(tǒng)。 圖6 高真空系統(tǒng)有關(guān)部件說明如下：a) Gc為被校準(zhǔn)的真空計WZR-1型的熱偶規(guī)管。b) GH、GI為FZh-1型復(fù)合真空計的熱偶規(guī)管及電離規(guī)管。c) B為機(jī)械泵的放氣閥，必須先管好真空閥A、G后才能斷開機(jī)械泵的電源，機(jī)械泵停止工作后，立即在此處放入大氣，避免機(jī)械泵油滲透倒灌。d) A、C為真空二通閥，用來維持?jǐn)U散泵內(nèi)的真空度，當(dāng)需用到擴(kuò)散泵時才接通A，待擴(kuò)散泵已有油蒸汽時才能接通C.e) D是二通真空閥，它與H閥一起作分量輸送干燥氣體入穩(wěn)壓室。f) H為三通真空閥，它可用來輸送定量較多的氣體。g) E為三通真空閥，使油柱U型真空計一

18、端獲得高真空來進(jìn)行測量，油柱讀數(shù)應(yīng)有0.02mm的準(zhǔn)確度。h) G是三通真空閥，使控制機(jī)械泵對膨脹室或穩(wěn)壓室的預(yù)抽。i) F為三通真空閥，它用來連接樣品室。最后系統(tǒng)中的低真空貯存瓶其功能有二：一是使擴(kuò)散泵的前級壓強(qiáng)平穩(wěn)，二是當(dāng)機(jī)械泵意外停止工作，賴以短暫維持?jǐn)U散泵的工作?！緦?shí)驗步驟】1、轉(zhuǎn)動三通閥B使其不通大氣也不通擴(kuò)散泵，開機(jī)械泵，轉(zhuǎn)動A通向膨脹室。五分鐘后關(guān)閉A閥，再轉(zhuǎn)動B閥通擴(kuò)散泵，接通擴(kuò)散泵加熱電爐并開冷水龍頭。2、當(dāng)泵口形成油浪，即擴(kuò)散泵已經(jīng)開始工作時，開C閥，開熱偶真空計，當(dāng)膨脹室真空度P<e-1Pa,才允許開電離真空計。3、轉(zhuǎn)動E閥通向穩(wěn)壓室，再緩慢轉(zhuǎn)動D閥向穩(wěn)壓室充入=1

19、0cm油柱高氣壓后關(guān)D閥。4、當(dāng)膨脹室真空度為e-3托方可做校準(zhǔn)實(shí)驗。 a）記下Px ,關(guān)C閥（此時待校準(zhǔn)的熱偶式真空計已打開，讀數(shù)滿偏。） b) 關(guān)電離真空計，轉(zhuǎn)動取樣室閥門F從穩(wěn)壓室取樣轉(zhuǎn)到膨脹室膨脹（n=1），1015秒后記下待校正的熱偶真空計讀數(shù)X1,接著又從穩(wěn)壓室到膨脹室轉(zhuǎn)動F閥（n=2），1015秒后記下待校正的熱偶真空計讀數(shù)X2如此反復(fù)直至讀數(shù)小于7.8mv。5、a）開C閥對膨脹室抽氣。 b) 開H閥后關(guān)閉，緩緩轉(zhuǎn)動D閥使穩(wěn)壓室充入=18cm油柱高氣壓后關(guān)D閥。 c) 當(dāng)膨脹室真空度為e-3托時，再做校準(zhǔn)實(shí)驗，直至讀數(shù)小于3mv。6、抽走實(shí)驗時放入真空系統(tǒng)的氣體。先開C閥使擴(kuò)散泵

20、對膨脹室抽氣使其真空度達(dá)到10-3托，關(guān)閉C閥并斷開擴(kuò)散泵加熱電爐，五分鐘后關(guān)閉B閥，開G閥五分鐘抽走充入穩(wěn)壓室的氣體后關(guān)閉G閥，轉(zhuǎn)動E閥通向膨脹室。關(guān)機(jī)械泵，關(guān)水龍頭。機(jī)械泵放進(jìn)氣體。注意放氣前關(guān)好A、G、C閥?！緦?shí)驗數(shù)據(jù)與分析】1.第一次校準(zhǔn)實(shí)驗：取油柱高度P0=2cm，記錄此時PX=0.04Pa=0.0003Torr表1：油柱高度為P0=2cm時抽樣次數(shù)與熱偶真空計的刻度讀數(shù)關(guān)系0 10.0068.3019.6578.0529.4087.8139.1097.6048.85-58.60-將油柱高度P0=2cm轉(zhuǎn)換成汞柱高度可得： P0=2/K=2/12.2610=1.631mmHg（其中為

21、換算成油柱的換算值）我們利用可以計算出氣壓的值，同時將取其對數(shù)值（底數(shù)為10），將計算值填入下表2表2：抽樣次數(shù)及熱偶真空計刻度數(shù)值對應(yīng)的的計算值及其對數(shù)012345109.659.409.108.858.600.0003000.0003620.0004240.0004860.0005480.000610-3.52288-3.44126-3.37257-3.31328-3.26112-3.21456678910118.308.057.817.60-0.0006720.0007340.0007960.000858-3.17251-3.13418-3.09896-3.06638-在Origin中畫

22、出毫伏表讀數(shù)Xn與的關(guān)系曲線，如圖1：2.油柱高度為P0=15cm時的實(shí)驗數(shù)據(jù)，此時Px=0.03Pa=0.00023Torr表3：油柱高度為P0=15cm時抽樣次數(shù)與熱偶真空計的刻度讀數(shù)關(guān)系010.092.5518.22102.3526.80112.1835.60122.0044.75131.8554.05141.7663.55151.6273.18161.5882.81171.50將油柱高度P0=15cm轉(zhuǎn)換成汞柱高度可得：P0=15/K=15/12.2610mmHg=12.235mmHg(其中為換算成油柱的換算值）我們利用可以計算出氣壓的值，同時將取其對數(shù)值（底數(shù)為10），將計算值填入下

23、表4表4：抽樣次數(shù)及熱偶真空計刻度數(shù)值對應(yīng)的的計算值及其對數(shù)012345108.226.805.604.754.050.000230.0343660.0685010.1026370.1367730.170908-3.6383-1.46388-1.1643-0.9887-0.864-0.76724678910113.553.182.812.552.352.180.2050440.2391800.2733150.3074510.3415870.375722-0.68815-0.62128-0.56334-0.51222-0.4665-0.425131213141516172.001.851.761

24、.621.581.500.4098580.4439930.4781290.5122650.5464000.580536-0.38737-0.35262-0.32045-0.29051-0.26249-0.23617在Origin中畫出毫伏表讀數(shù)與的關(guān)系曲線，如圖2：數(shù)據(jù)分析：將圖2對比熱偶真空計的理論曲線如圖3： 圖3：熱偶真空計的理論曲線我們可以看到，實(shí)驗測得的曲線與理論曲線還是非常符合的，但在電壓比較低的時候有了明顯的偏差，造成這種偏差的理由將在后面根據(jù)資料說明。在第一次實(shí)驗中我們可以看到曲線呈線性趨勢，而在第二次實(shí)驗中，我們發(fā)現(xiàn)n=313時，曲線也呈線性趨勢，我們不妨在origin中對這

25、些數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，再進(jìn)行具體的理論分析。擬合如圖4：圖1與圖4的擬合曲線的相關(guān)指數(shù)分別為0.9939和0.9959，可見線性關(guān)系還是非常強(qiáng)的，所以可以基本斷定在這些區(qū)域中電壓跟呈線性關(guān)系。成圖原因分析：熱偶真空計是根據(jù)在低壓下氣體分子的熱傳導(dǎo)與壓強(qiáng)有關(guān)的原理制成的，以恒定電流加熱封裝在真空玻殼中的金屬絲。它是利用氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)隨壓強(qiáng)的改變而關(guān)系來測量真空度的。當(dāng)熱絲通電加熱時，熱絲溫度升高，熱電偶將出現(xiàn)溫差電動勢，它的大小可由毫伏表讀出。在加熱電流一定的情況下，熱絲的平衡溫度取決于氣體的壓力，因此，熱電動勢的大小也取決于氣體的壓強(qiáng)。當(dāng)壓力從開始逐步降低時，在一段壓力范圍內(nèi)熱偶電勢E一直在零

26、值附近，其原因是氣體分子多，傳導(dǎo)走的熱量多，因而熱絲溫度低，熱偶電勢E亦低，而且此時熱傳導(dǎo)與壓力無關(guān)，故熱偶電勢E在起始一段壓力范圍內(nèi)不變化(少量變化是氣體對流引起的)。當(dāng)壓力降至Pa時，熱偶電勢E開始增大，這是由于此時氣體傳導(dǎo)走的熱量減少，熱絲溫度已升高。當(dāng)壓力P繼續(xù)降低時，熱偶電勢繼續(xù)增大，但是越來越緩慢，最后趨于一定值。此后，P再降低，E不再變化，即熱偶真空計已達(dá)到其測量極限，這個極限為其測量下限，約為Pa。在線性區(qū)間中：氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)改變，則其熱平衡的溫度隨之而變化，在管內(nèi)以一對熱偶的接點(diǎn)A、B與熱絲接觸，產(chǎn)生熱偶的溫差電勢，而 其中， 、為接點(diǎn)A、B的分電勢，它們與溫度成線性關(guān)系，那么從管腳引出的毫伏表指示氣體壓強(qiáng)的變化。也就是說，表盤刻度值與壓強(qiáng)成線性關(guān)系?！舅伎碱}】1、 為什么機(jī)械泵停止工作后，必須接通B閥放進(jìn)大氣，此時A