上海壹僑國際貿(mào)易有限公司
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皮拉尼真空計
熱電藕真空計
熱敏電阻真空計
定電流式燈絲的溫度會隨著真空壓力的變化而變化,由于燈絲為高電阻溫度系數(shù)材料,燈絲的溫度的改變會導致燈絲電阻值發(fā)生變化,以電阻電橋的感測方式來測定電阻的改變就可以證明出真空壓力的變化。[2] 下圖中惠斯通電橋中最右邊有一感測頭燈絲和一參考感測頭燈絲。參考感測頭有著與感測頭極為相似的構造,但其內(nèi)部已抽至相當高的真空狀態(tài)并加以密封,并盡可能接近于感測頭感測壓力的位置,有著環(huán)境溫度補償?shù)淖饔?。電橋的另一邊按順序有著一可變電阻R1和固定電阻R2。該電橋并聯(lián)與一電源上,并在兩個感應頭間和兩個電阻間接駁一個平衡電流表G。[2] 當感測頭內(nèi)的真空壓力改變的時候,感測頭燈絲電阻的阻值也會隨著發(fā)生變化,將會導致電橋中的平衡電流表的讀數(shù)不在為零而有所變化。此時可調(diào)整電橋中的可變電阻R1,使平衡電流表的讀數(shù)重新為零。當電源提供的電流恒定時,由電橋兩段電壓的變化,可以察覺到燈絲電阻的變化,經(jīng)由是黨的轉(zhuǎn)換與校對工作就可以從跨接在電橋的電壓表讀出真空壓力值。[2]
定電壓式當感應頭里的燈絲上維持一定的電壓時,燈絲的溫度會隨真空壓力而發(fā)生變化。以真空壓力變高時為例,此時熱傳導帶走的熱能增加,燈絲的溫度會下降,由于燈絲為高電阻溫度系數(shù)材料,燈絲的溫度變低會導致燈絲的電阻值上升,當燈絲兩段的電壓不發(fā)生變化的時候,會使通過燈絲的電流降低,因此電流的減少也就證明出真空壓力增高。反之,當真空壓力變低時,由電流的增加可以證明出真空壓力變低。
在低壓強氣體中,氣體分子被電離生成的正離子數(shù)與氣體壓強成正比。電離真空計是基于在一定條件下,待測氣體的壓力與氣體電離產(chǎn)生的離子流呈正比關系的原理制作的真空測量儀器。
按照離子產(chǎn)生的方法不同,利用熱陰極發(fā)射電子使氣體電離的真空計叫熱陰極電離真空計;其中,熱陰極電離真空計由熱陰極規(guī)管和測 量儀器組成。測量儀器由規(guī)管工作電源、發(fā)射電流穩(wěn)壓器、離子流測量放大器等部分組成。熱陰極電離規(guī)管與被測真空系統(tǒng)相通。熱陰極電離規(guī)管是一個三極管,管內(nèi)有陰極、柵極和收集極。收集極電位相對于陰極電負電位;柵極相對于陰極 電正電位。當電離規(guī)管通電加熱后,陰極發(fā)射電子,在電子到達柵極的過程中,與氣體分子碰撞而產(chǎn)生正離子和電子的電離現(xiàn)象。當發(fā)射電流一定時,正離子數(shù)目與被測氣體壓強成正比。正離子被收集極收集后,經(jīng)測量電路放大,可由批示電表讀出所要測量的真空度。
熱陰極電離真空計規(guī)管類似一支三極管,如圖a所示,由筒狀板極(離子收集極)C,柵極網(wǎng)G和位于柵極網(wǎng)中心的陰極燈絲F構成,筒狀板極在陽極柵網(wǎng)外面。
圖b是其外控電路,柵極電位在+100~+300V之間,板極的電位在0~-50V之間。陰極燈絲F通電發(fā)熱后便發(fā)射電子,由于陽極柵網(wǎng)G為正電壓,發(fā)射出的電子被加速,電子與內(nèi)部的氣體分子相碰,使氣體分子發(fā)生電離,氣體壓強大,氣體的密度就大,碰撞機會越多,產(chǎn)生的正離子也越多。正離子在筒狀板極負電壓的作用下,吸引正離子形成板極電流,氣體分子密度越大(即壓強越大),板極電流也越大,反之就小。在測量范圍內(nèi)板極電流與被測壓強成正比。
真空系統(tǒng)暴露大氣后,電離規(guī)玻璃泡和電極表面會吸附很多氣體,在真空環(huán)境下,氣體又被釋放出來,影響測覺精度。為消除這種影響,在測量前必須對規(guī)管進行除氣。電離規(guī)管除氣采用烘烤方法,即給燈絲和柵極可分別通電加熱,板極則采用高頻感應加熱或電子轟擊,使氣體在測量前被釋放出來。一般電離真空計都具有除氣功能,當真空度大于1×10^-2Pa時,按說明書要求對電離規(guī)管進行除氣。
真空計按測量性質(zhì)可分為真空計和相對真空計。所謂真空計就是通過測量物理量本身確定壓力的一種真空計,例如u型壓力計、壓縮式真空計就是真空計。通過測量與壓力有關的物理量并與真空計比較來確定壓力的真空計稱為相對真空計。我們校準的電離真空計、電容薄膜真空計、熱傳導真空計,都是相對真空計。
電離規(guī)管的結構為一個圓筒型三極管,它有三個電極:陰極f發(fā)射電子;柵極a加速電子,收集極c收集離子。一般陰極加零電位,柵極加正電位,收集極加負電位。它的優(yōu)點主要是能夠測量氣體與蒸氣的全壓強;反應迅速,可連續(xù)讀數(shù)和遠距離控制;量程寬,線性好,測量精度較高。缺點主要是在壓強高于10-1pa時,容易氧化燈絲,一旦系統(tǒng)突然暴露大氣會燒壞規(guī)管;玻殼、電極的放氣導致測量的誤差。
校準電離真空計時,應注意以下六點:
(1)一般情況下,規(guī)管和系統(tǒng)連接時,先將未開封的規(guī)管和測量電路連接到一起試一下,檢查規(guī)管是否正常,然后再接到系統(tǒng)。
(2)在校準的過程中,如果出現(xiàn)故障,在原因不明的情況下,拿一支未開封的規(guī)管試一下,判斷是規(guī)管的問題,還是電路的問題。如果換上未開封的規(guī)管一切正常,說明原規(guī)管有問題;如果換上未開封的規(guī)管仍然不正常,說明電路有問題,這樣就縮小了故障的范圍。
(3)規(guī)管安裝時應豎直安裝,否則在加熱除氣,烘烤時柵極和陰極產(chǎn)生變形,相對位置變化,將會嚴重影響測量精度。
(4)在開燈絲前,判斷被測真空系統(tǒng)中的真空度確信小于10-1pa時,才能開燈絲,否則真空度太低,導致規(guī)管陰極氧化而燒毀。
(5)在讀數(shù)之前,應先調(diào)整好發(fā)射電流、零點及滿度。具體步驟是:發(fā)射電流-零點-滿度-發(fā)射電流。
(6)電離真空計只需要加電預熱10分鐘就可以校準了。