普發氦質譜檢漏儀

真空計應用(Use)原理
按工業标準的(Of)定義，真空 (Vacuum) 就是(Yes)“低于(At)一(One)個(Indivual)标準大(Big)氣壓的(Of)氣體充滿空間的(Of)狀态”。如圖1：Overview of vacuum，随着壓力或單位體積内分子數的(Of)減少，真空度的(Of)大(Big)小各不(No)相同。
真空度的(Of)單位與壓強的(Of)單位一(One)樣，用(Use) Pa，mbar 等表示。有兩種表示方式：絕對真空度與相對真空度。一(One)般說，用(Use)絕對真空度比較好理解，即準确說出(Out)當前的(Of)壓力和(And)壓強是(Yes)多少。對高低不(No)同的(Of)真空進行測量，所依據的(Of)原理也各不(No)相同。

圖1：


一(One)、低真空度的(Of)測量原理
低真空度是(Yes)指 1000 mbar ~ 1 mbar 範圍内的(Of)真空。此範圍内，由壓強變化引起的(Of)壓力變化比較明顯，可以(By)通過測量力的(Of)變化來(Come)測量出(Out)真空度，如：
Ø 薄膜真空計，通過應力片，感知設計好的(Of)薄膜上(Superior)力的(Of)變化，得知當前的(Of)真空度。如 Pfeiffer 的(Of)真空計 CPT100 及真空計 APR 系列，就應用(Use)了(Got it) Piezo 膜應力片，來(Come)檢知壓力的(Of)細微變化，從而測量出(Out)真空度。
Ø 電容真空計，由于(At)壓力不(No)同，會引起電容兩極距離的(Of)變化，這(This)會使電容的(Of)大(Big)小發生(Born)變化。這(This)樣通過測量這(This)種電容大(Big)小的(Of)變化，就能得知當前的(Of)真空度。如 Pfeiffer 的(Of)真空計 CMR 系列。

二、中真空度的(Of)測量原理
中真空度是(Yes)指 1 mbar ~ 1*10-3 mbar 範圍内的(Of)真空。此範圍内，壓力的(Of)絕對大(Big)小變的(Of)不(No)容易測得，但空氣的(Of)熱傳導能力顯的(Of)很有特點。這(This)樣也有兩種方法可以(By)測量出(Out)真空度：
Ø 電容真空計 (capacitance manometer) 通過調節預設壓力的(Of)大(Big)小，電容真空計可以(By)完成中真空度範圍的(Of)測量。在(Exist) Pfeiffer 的(Of)真空計 CMR 系列中，CMR 275 可測到(Arrive) 10-5 mbar 數量級。
Ø 皮拉尼（Pirani）真空計，中真空度條件下，空氣流動的(Of)方式是(Yes)層流，熱傳導能力與真空度線性對應。因此可以(By)通過測量恒溫電阻絲上(Superior)的(Of)電流大(Big)小，測得真空度。如 Pfeiffer 的(Of)真空計 TPR 系列，及一(One)系列複合真空計中的(Of)低中真空探頭，都是(Yes)采用(Use)的(Of) Pirani 真空規管。

三、高真空度或超高真空度的(Of)測量原理
高真空是(Yes)指 1*10-3 mbar ~ 1*10-7 mbar 範圍内的(Of)真空，超高真空是(Yes)指 1*10-7 mbar ~ 1*10-11 mbar 範圍内的(Of)真空。在(Exist)這(This)樣的(Of)範圍内，再去通過測量壓力的(Of)大(Big)小來(Come)測量壓強，測量的(Of)精度及可靠性，就比較難實現。
壓強的(Of)大(Big)小一(One)方面體現爲(For)力的(Of)大(Big)小，另一(One)方面還體現爲(For)單位體積内分子數的(Of)多少。在(Exist)高真空條件下，可以(By)通過計量單位體積内分子數的(Of)多少，來(Come)測知當前的(Of)真空度。那麽如何獲得單位體積内的(Of)分子數呢？
我(I)們(Them)知道：電子在(Exist)相同的(Of)電子能量，相同的(Of)磁場中，所引起的(Of)分子電離電流越大(Big)，說明分子數密度越大(Big)。離子真空計就是(Yes)在(Exist)高真空條件下，通過計量分子電離電流的(Of)大(Big)小來(Come)測得分子數密度，從而測得真空度。

離子真空計有兩種形式：
Ø 冷陰極離子真空計（Cold cathode ionization vacuum gauge），是(Yes)通過加在(Exist)陰陽兩極間的(Of)高電壓（3 kv左右），激出(Out)電子，同時(Hour)這(This)個(Indivual)電場又給了(Got it)電子能量，用(Use)具有一(One)定能量的(Of)電子去電離空氣分子。
爲(For)了(Got it)提高靈敏度，使得到(Arrive)的(Of)電離電流盡可能的(Of)大(Big)，一(One)般将陰極做成空心圓柱狀，将針狀的(Of)陽極放在(Exist)陰極中間，同時(Hour)在(Exist)陰極周邊設置磁場（如圖2）。這(This)樣的(Of)條件下，電子的(Of)運動路徑會形成螺旋狀（如圖3），電離空氣的(Of)機會大(Big)大(Big)增加，這(This)樣就使得電離的(Of)電流盡可能的(Of)大(Big)，提高了(Got it)真空計的(Of)靈敏度及精度。



Pfeiffer 的(Of)冷陰極離子真空計 IKR 系列，測量範圍爲(For)：
1*10-2 mbar ~ 1*10-11 mbar，精度爲(For)：± 30% reading，重複精度：± 5%，具體的(Of)參數可參考網站：/
Ø 熱陰極離子真空計 (Hot cathode ionization vacuum gauge)，是(Yes)通過加熱陰極，激出(Out)電子，再設置一(One)定的(Of)電場（100 v 左右），給電子一(One)定的(Of)能量，去電離空氣分子。
熱陰極離子真空計在(Exist)收集電離電流方面與冷陰極離子真空計有一(One)些區别，并不(No)是(Yes)計量陰陽兩極間的(Of)電流，而是(Yes)另外設置了(Got it)電流收集器（ion collector），結構比較複雜，但測量精度特别是(Yes)重複精度也相應提高，如 Pfeiffer 的(Of)真空計  IMR 265，重複精度達到(Arrive)了(Got it) 2% reading。

離子真空計的(Of)使用(Use)需要(Want)注意：
1.測得的(Of)真空度與分子的(Of)種類有關。因爲(For)不(No)同的(Of)氣體，被電離的(Of)能力不(No)一(One)樣，讀取的(Of)真空度并不(No)是(Yes)最後的(Of)結果，需要(Want)按給定的(Of)系數進行轉換後，才能得到(Arrive)正确的(Of)結果。如下表，爲(For) Pfeiffer 的(Of)冷陰極離子真空計 IKR / PKR 系列，在(Exist) 10-5 mbar 條件下的(Of)轉換公式及轉換系數：



2. 濺鍍 (sputtering) 用(Use)的(Of)氣體如氩氣（Ar）會加速離子真空計污染，在(Exist)探測元器件表面形成鍍層，甚至會引起短路，使真空計失效。
使用(Use)中需要(Want)加強保養，以(By)獲得較好的(Of)使用(Use)效果及使用(Use)壽命。
3. 熱陰極離子真空計要(Want)比冷陰極離子真空計精度高，但會受X射線影響，陽極材料本身也會使測量結果受影響。