真空计常见类型
真空计
真空計真空計是真空系統的眼睛，在真空技術領域裡，真空度涵蓋了由760 torr~10-13 torr的範圍，到目前為止，尚無任何一種真空計可以量測由一大氣壓到10-13 torr之高真空的範圍。
一.真空技術中壓力之量測分為兩種：1.全壓力量測。
2.分壓力或殘留氣體分析。
二.真空計之要素：1.重複性與準確度。
2. 壓力之監測。
3. 高靈敏度。
4. 操作容易。
5. 價錢便宜。
6. 使用壽命長。
三.真空計之分類：依量測範圍：粗略真空計760 ~ 1 torr中度真空計1 ~ 10-3 torr高、超高真空計10-3 ~ 10-7 torr 或更小。
依工作原理：機械式電氣式：熱導式、離子式、黏滯式。
依工作方式：直接式－依作用力大小。
間接式－依氣體性質。
依氣體特性：壓力讀數與氣體種類(組成)無關。
壓力讀數與氣體種類有關。
將以上各點作概括性的連貫成為：機械式－直接式－壓力讀數與氣體種類無關。
電氣式－間接式－壓力讀數與氣體種類有關。
四.直接式與間接式分類：直接式：利用璧或膜受力作用產生位移變化以作壓力指示。
直接式真空計固體面液面膜盒真空計波爾登管輻射式真空計U－型管麥氏真空計電容真空計間接式：透過某些物理量(如熱導度、電離式、黏滯式)的量測以量度壓力，該等物理量的大小與氣體分子數量多少亦即壓力高低有關。
間接式真空計動量轉移電荷產生能量轉移(黏滯性) (離子化) (熱導)石英絲轉球黏滯離子冷極放射性熱偶巴喇尼黏滯計真空計真空計真空計離子計真空計真空計五.較常用之真空計：波爾登管真空計、冷極真空計、電容式真空計、離子真空計U型管與麥氏真空計、轉球黏滯真空計、熱導式真空計殘氣分押分析儀、放電管…..等。
六.真空計簡介：機械式真空計：1.波爾登管真空計：量測範圍：1 atm ~ 1 torr工作原理：將波爾登管一端接系統，一邊封閉並彎成橢圓形，管內壓力變化時，內外測管璧受力大小不同而改變管路的曲率，透過槓桿與齒輪裝置，把微小機械變化量放大並轉成壓力指示。
真空计的产品知识
真空计的产品知识真空计是一种用于测量真空度的仪器，广泛应用于科学实验、工业生产等领域。
本文将介绍真空计的种类、工作原理、应用场景等相关产品知识。
一、真空计的种类1. 热阴极离子真空计：利用电子轰击气体产生离子，通过测量离子电流来确定真空度。
2. 热阴极电离真空计：通过电子轰击气体产生离子，并利用离子与阳极之间的碰撞产生二次电子，测量二次电子流来确定真空度。
3. 热阴极离子化真空计：通过电子轰击气体分子产生离子，测量离子电流来确定真空度。
4. 热阴极电离式真空计：利用电子轰击气体分子产生离子，然后再利用离子撞击阳极产生二次电子，测量二次电子流来确定真空度。
5. 热阴极电离真空计：利用电子轰击气体分子产生离子，测量离子电流来确定真空度。
6. 气体排放式真空计：通过测量气体排放速率来确定真空度。
二、真空计的工作原理真空计的工作原理基于电子或离子在真空中的运动特性。
不同种类的真空计采用不同的原理来测量真空度。
例如，热阴极离子真空计利用电子轰击气体分子产生离子，然后测量离子电流来确定真空度。
热阴极电离真空计则通过电子轰击气体分子产生离子，并利用离子与阳极之间的碰撞产生二次电子，测量二次电子流来确定真空度。
三、真空计的应用场景1. 科学实验：真空计广泛应用于物理学、化学等科学实验中，用于控制实验环境中的真空度。
2. 电子工业：在电子器件制造过程中，需要控制制造环境的真空度，以确保产品质量。
3. 航天航空：真空计被用于航天器的真空环境测试和模拟实验。
4. 化学工业：在某些化学反应中，需要在特定的真空度下进行，真空计用于控制反应环境。
5. 制药工业：在药品生产过程中，需要对制药设备进行真空度监测，以确保生产过程的质量和安全性。
四、真空计的优势和挑战1. 优势：- 真空计具有高精度和灵敏度，可以准确测量不同范围的真空度。
- 真空计的响应速度快，能够实时监测真空度的变化。
- 真空计结构简单，体积小巧，易于安装和使用。
真空测量常用真空计
真空测量常用真空计真空测是是真空技术中的一个重要组成部分用于测量真空度的仪器叫真空计。
真空计的种类很多，根据真空计的刻度方法，可分为绝对真空计和相对真空计。
(一)绝对真空计:通过对气体压强进行测量，经过计算后，能反映真空度的真空计，叫绝对真空计，如:U 型管真空计、压缩式真空计等。
(1)U型管真空计:利用U型管两端的液面差，来测量压强的典空计叫U型管真空计。
(2)压缩式真空计:又称麦克劳真空计。
利用波意耳定律，将定量待测的气体，用水银或油压缩到极小体积，然后比较它的开管与闭管之间的液柱差，通过计算求得压强的一种绝对真空计。
(二)相对真空计:通过对与压强有关的物理盆进行侧量，但不能通过计算来进行刻度，只能与绝对真空计进行比较才能刻度的真空计，叫相对真空计，如:弹性式真空表、薄膜式真空计、电阻真空计、热偶真空计和电离真空计等。
:(1)弹性式真空表:利用弹性元件随压强变化所产生的变形，测量真空度的真空计。
(2)电阻真空计和热偶真空计:利用气体分子的热传导作用，测量真空度的真空计。
(3)电离真空计:利用气体分子在低压强下的电离现象，测量真空度的真空计。
常用真空计的分类和测量范围见下图：(三)绝对真空计与相对真空计的比较(1)绝对真空计的优点，是结构简单福、造价低、测量精度高，其测量值与被测气体种类无关(可凝性蒸气除外)。
其缺点是操作不便，不能连续测量，用水银作介质时，水银蒸气对环境有污染。
(2)相对真空计的优点，是能连续测量真空度，并便于自动记录和用于自动控制。
其缺点，是测量精度受气体种类和环境温度的影响较大，测量精度不如绝对真空计高。
真空热处理炉常用的真空计有弹性式真空表、热偶真空计、电阻真空计、电离真空计等相对真空计。
现将常用的真空计工作原理简介如下:(一)弹性式真空表:真空表内，有一由铍青钢或不锈钢等弹性材料制成的扁平截面弹簧弯管，管的一端与被测真空系统相连，另一端封死，并通过连杆齿轮与指针相连。
真空计分类及选用时的注意事项
真空计分类及选用时的注意事项托里拆利制作的一端封闭充满水银的细长玻璃管就是最初的真空计。
根据测量的真空度范围和使用环境，现在最常使用的真空计有电容式隔膜真空计、热电偶真空计、热阴极电离真空计和冷阴极电离真空计。
这几种真空计利用了不同的物理现象，其中电容式隔膜真空计利用的是力，热电偶真空计利用的是热传导，电离真空计利用的是真空放电。
选用真空计时应该注意以下事项：(1)在设备要求的压强范围内，真空计是否有足够的测量精度；(2)被测气体是否会对真空计造成损伤；(3)真空计是否会对被测真空环境造成影响；(4)真空计所测压强是全压还是分压，是否已校准，是否与气体种类有关；(5)真空计能否实现连续测量，数值指示及反应时间如何；(6)真空计的稳定性、可靠性、寿命。
下图为电容式隔膜真空计:根据弹性薄膜在压差作用下产生应变而引起电容变化的原理制成的真空计称为电容式薄膜真空计，它由电容式薄膜规管(又称为电容式压力传感器)和测量仪器两部分组成。
根据测量电容的不同方法，仪器结构有偏位法和零位法两种。
零位法是一种补偿法，具有较高的测量精度。
目前在计量部门作为低真空副标准真空计的就是采用零位法结构。
图20 零位法薄膜真空计的结构原理图图20示出了零位法电容式薄膜真空计的结构原理图。
它由电容式薄膜规管、测量电桥电路、直流补偿电源、低频振荡器、低频放大器、相敏检波器和指示仪表等组成。
电容式薄膜规管的中间装着一张金属弹性膜片，在膜片的一侧装有一个固定电极，当膜片两侧的压差为零时，固定电极与膜片形成一个静态电容C0，它与电容C1串联后作为测量电桥的一条桥臂，电容C2、C3和C4与C5的串联电容组成其它三条桥臂。
金属弹性膜片将薄膜真空规管隔离成两个室，分别为接被测真空系统的测量室和接高真空系统(p b<10-3Pa)的参考压力室。
在这两个室的连通管道上设置一个高真空阀门7。
测量时，先将阀门7打开，用高真空抽气系统将规管内膜片两侧的空间抽至参考压力p b。
真空计的分类
真空计的分类真空计是一种用于测量真空度的仪器，广泛应用于科学研究、工业生产和实验室等领域。
根据其工作原理和测量范围的不同，真空计可以分为多种类型。
本文将按照分类的方式介绍几种常见的真空计。
一、热阴极离子化真空计热阴极离子化真空计是一种常见的真空计类型，它利用热阴极发射电子，通过电子与气体分子碰撞产生离子，再通过测量离子电流来确定真空度。
这种真空计适用于较高真空度范围，如10^-3至10^-9帕。
热阴极离子化真空计具有灵敏度高、测量范围广的特点，常用于高真空环境下的实验室和工业应用。
二、冷阴极离子化真空计冷阴极离子化真空计是另一种常见的真空计类型，它与热阴极离子化真空计相比，不需要加热阴极即可产生电子。
冷阴极离子化真空计适用于较低真空度范围，如10^-1至10^-6帕。
它具有结构简单、使用方便的特点，常用于一般实验室和工业环境中的真空度测量。
三、热阴极电离真空计热阴极电离真空计是一种利用热阴极电离气体分子的真空计。
它通过测量电离电流来确定真空度，适用于较高真空度范围，如10^-3至10^-9帕。
热阴极电离真空计具有高精度、高灵敏度的特点，常用于科学研究和高精度工业生产中。
四、毛细管真空计毛细管真空计是一种基于毛细管原理的真空计。
它利用毛细管内气体分子的流动来测量真空度，适用于较低真空度范围，如10^-1至10^-6帕。
毛细管真空计具有结构简单、价格低廉的特点，常用于一般实验室和工业环境中的真空度测量。
五、电容式真空计电容式真空计是一种利用电容变化来测量真空度的真空计。
它通过测量电容的变化来确定真空度，适用于较低真空度范围，如10^-1至10^-6帕。
电容式真空计具有高精度、高灵敏度的特点，常用于科学研究和高精度工业生产中。
六、扩散式真空计扩散式真空计是一种利用气体分子扩散速率来测量真空度的真空计。
它通过测量扩散泵的工作状态来确定真空度，适用于较高真空度范围，如10^-3至10^-9帕。
扩散式真空计具有快速响应、高精度的特点，常用于科学研究和高真空环境下的工业应用。
真空计常见类型
真空计常见类型真空计简介真空计，又叫真空表，是测量真空度或气压的仪器。
一般是利用不同气压下气体的某种物理效应的变化进行气压的测量。
在科研和工业生产中广泛使用。
真空计种类繁多，为了研究和使用方便，合理分类是很重要的。
角度不同，分类方法也不同，在这里笔者介绍两种常用的分类法。
1、按真空计刻度方法分类（1）绝对真空计：直接读取气体压力，其压力响应（刻度）可通过自身几何尺寸计算出来或由测力计确定。
绝对真空计对所有气体都是准确的且与气体种类无关。
属于绝对真空计的有U 型管压力计、压缩式真空计和热辐射真空计等。
（2）相对真空计：由一些与气体压力有函数关系的量来确定压力，不能通过简单的计算进行刻度，必须进行校准才能刻度。
相对真空计一般由作为传感器的真空计规管和用于控制、指示的测量器组成，读数与气体种类有关。
相对真空计的种类很多，如热传导真空计和电离真空计等。
2、按真空计测量原理分类按真空计测量原理分类，可以分成直接测量真空计和间接测量真空计。
直接测量真空计系直接测量单位面积上的力，属于这类真空计的有：（1）静态液位真空计。
利用U型管两端液面差来测量压力。
（2）弹性元件真空计。
利用与真空相连的容器表面上受到压力的作用而产生弹性变形来测量压力值的大小。
压力为10-1 Pa时，作用在1cm2表面上的力只有10-5 N，显然测量这样小的力是困难的，但可根据低压下与气体压力有关的物理量的变化来间接测量压力的变化。
属于间接测量真空计的有：（1）压缩式真空计。
其原理是在 U 型管的基础上再应用波义耳定律，即将一定量待测压力的气体，经过等温压缩使之压力增大，以便用 U 型管真空计测量，然后用体积和压力的关系计算被测压力。
（2）热传导真空计。
利用低压下气体热传导与压力有关这一原理制成。
常用的有电阻真空计和热偶真空计。
（3）热辐射真空计。
利用低压下气体热辐射与压力有关的原理。
（4）电离真空计。
利用低压下气体分子被荷能粒子碰撞电离，产生的离子流随压力变化的原理。
常用真空计的测量范围
常用真空计的测量范围及其性能李苹平(合肥华瑞真空科技有限公司)介绍几种测量范围为10-8～105Pa的常用真空计，其应用十分广泛，性能较好，价格较低。
热阴极电离真空计、冷阴极电离真空计（可测量超高、高真空）、电容薄膜真空计、热电偶真空计、电阻真空计及压缩式真空计、压敏（压力敏感元件）电阻真空计。
本文仅介绍应用广泛性能较好且价格较低的几种真空计，测量范围参见图1。
1 电离真空计电离真空计的离子流与压强关系为线性关系（直接测量参数与所需测量参数之间为线性关系，可作为直观仪表），规管（测量元件）测量上限由规管非线性不超过20％所对应的压强确定，测量下限由规管本底压强示值的10倍确定[2]。
（在非线性不超过20%时，可近似为线性测量）电离计总的测量范围为10-8～102Pa，一般说来，每一种结构的规管只能覆盖一部分。
（每一种结构的规管产生的离子流与压强在一定范围内成线性相关）BA计收集极做成针状，它的X光本底电流小，因而下限可达10-8Pa，是一种超高真空计。
它的上限为10-1Pa，灯丝是钨丝。
DL-2型真空规管在上世纪50年代在我国生产，它是高真空规管，测量范围是lO-5～10-1Pa，钨灯丝。
钨灯丝在高压强易氧化而烧断，规管在10-1Pa工作寿命约1个星期。
因而上限不能超过10-1Pa。
70年代研制了DL-5型中真空规管[3]。
它的测量范围是10-4～10 Pa。
该规管在国内首先用敷氧化钇铱丝作灯丝，可以在高压强工作。
高压强规管的几何尺寸要小，以减小电子在行程中与气体分子碰撞。
后来有人做出_DL-8型规管，它的几何尺寸比DL-5更小，上限可达100 Pa。
热阴极电离计在压强大于10 Pa时使用不太合适（测量元件在高压强下易氧化而烧断）。
在高压强时发射电流应减小。
上世纪80年代，用敷氧化钇铱丝代替BA计中的钨丝做出DL-7型BA计规管[4]。
它的测量范围是5×lO-8～10-1 Pa，与钨丝的BA计相比，它更适合在较高压强下工作。
麦氏真空计结构原理型号及使用和保养方法
麦氏真空计一、原理和用途：不锈钢麦式真空计1、麦氏真空计又名麦克劳真空计和麦氏真空表（也叫转动式压缩真空计），是根据理想等温压缩的波义耳--马略特定律设计而成。
麦氏真空计根据使用条件和需要的不同又又两种材质的外壳，一种是铁的，另一种是不锈钢壳。
由于它可以通过本身的参数，直接算得压强值，所以它除了进行压强测量外，还可以作为绝对真空计用来校验一些相对真空计（如：座式压缩真空计就是其中的一种），故被广泛用于工业、国防、科研、医药、制冷等真空度测量工作之中。
2、我公司生产的PM-2型组合式麦氏真空表，它包含了PM-3和PM-4型的使用测量范围，分200Pa----10000Pa和0.1Pa---350Pa二阶段进行,盖过了原有的PM-4和PM-3的产品,目前本公司主要以生产PM-3型为主,它的精度比传统的PM-4型要高,体积也较小。
二、麦氏真空计的使用方法：1、在使用之前，先将真空排气管向上拎起，让真空表放在下面，以防在运输过程中玻管内的水银珠滑入排气管内。
然后拉起橡皮塞，在排气管口内壁上涂上蓖麻油或真空油脂直接连接到被测真空系统的接口上，开启机械真空泵约3-5分钟，然后再缓慢打开连接真空表外的真空阀门，这时仪表进入工作状态。
2、倘若真空系统的真空度为粗真空时，对PM-2型来说，那么正好看右边U型真空计压力，其读数值是看两个水银珠所指的刻度数值相加之和，当真空度低于0.2KPa(即200Pa)时,两个水银柱端面基本处于平行,则要看左侧的真空表了,其操作方法与原麦氏真空表一样(表面印刷所示)。
三、麦氏真空计的维护和保养：1、运输及使用时必须严防倒置平卧，以防水银倒回真空像皮管内或水银珠进入中间闭管毛细管内堵塞毛细管，影响测量精度。
因此在每次使用前必须先将真空橡皮管竖直，以使水银能流回真空计玻璃管内。
2、在测量时即真空表为直立状态,严禁将任何气体强烈地冲入真空系统,以免冲击玻璃管致使击碎玻璃管。
3 、真空计内工作汞已经经过化学物理方法处理，有一定的清洁性。
真空计全面介绍范文
真空计全面介绍范文真空计是一种用于测量真空级别或压力的仪器。
它们在许多领域中都起着重要的作用，包括物理学、化学、工程学、材料科学和空间科学等。
在本文中，我们将全面介绍真空计的工作原理、类型和应用。
一、工作原理真空计的工作原理基于气体压力对自身和周围环境的影响。
根据不同类型的真空计，其工作原理可以有所不同。
以下是几种常见的真空计类型和其工作原理：1. 热导式真空计（Thermal Conductivity Gauge）：热导式真空计使用热传导原理来测量气体压力。
它包含两个热电阻，一个用来加热，另一个用来测量温度。
当气体分子与热电阻发生碰撞时，会导致温度上升，从而使电阻值发生变化，通过测量电阻变化来确定真空级别或压力。
2. 磁罗茨真空计（Magnetron Gauge）：磁罗茨真空计使用电子束轰击的方式测量气体压力。
当电子束轰击气体分子时，会产生电离和电子释放的现象。
通过测量释放的电子数量来确定压力。
3.磁控溅射离子规(RGA)：磁控溅射离子规使用磁场将电子和离子分离，然后通过测量离子的质谱来确定气体组分和压力。
不同的气体分子会产生不同的离子质谱，从而可以确定气体的组合。
4. 拉曼散射真空计（Raman Scattering Gauge）：拉曼散射真空计利用激光和气体分子之间的相互作用来测量气体压力。
激光束与气体分子相互作用时会发生频率偏移，通过测量频率偏移来确定压力。
5. 电离真空计（Ionization Gauge）：电离真空计使用电子轰击气体分子，使其发生电离的现象。
通过测量电离电流来确定气体压力。
二、类型根据真空计的工作原理和用途，可以将其分为以下几种类型：1. Pirani真空计：利用金属丝的电阻变化来测量气体压力。
2.拉曼散射真空计：利用拉曼效应来测量气体分子的速度和温度，从而推测气体的压力。
3.磁罗茨真空计：利用电子轰击气体分子产生的电离现象来测量气体压力。
4.热阴极电离真空计：利用热电子电离气体分子来测量气体压力。
真空计分类及选用时的注意事项
真空计分类及选用时的注意事项真空计是一种用于测量真空度的仪器。
根据其工作原理和测量范围的不同，真空计可以分为多种类型，包括膜片式真空计、热阴极电离真空计、热电子式真空计、四级磁控管真空计等。
在选择和使用真空计时，需要注意以下几个方面。
首先，根据测量范围选择合适的真空计。
不同类型的真空计有不同的测量范围。
膜片式真空计适用于较高真空度范围，通常用于大气压到10^-3帕的测量。
热阴极电离真空计适用于较低真空度范围，通常用于10^-3帕到10^-7帕的测量。
热电子式真空计适用于更低的真空度范围，通常用于10^-7帕到10^-11帕的测量。
四级磁控管真空计适用于极低真空度范围，通常用于10^-11帕到10^-12帕的测量。
其次，考虑测量的要求和条件来选择真空计。
不同类型的真空计有不同的精度和响应速度。
如果需要较高的测量精度和快速的响应速度，可以选择膜片式真空计或热阴极电离真空计。
如果需要更高的测量精度和更快的响应速度，可以选择热电子式真空计。
如果需要极高的测量精度和极快的响应速度，可以选择四级磁控管真空计。
此外，还需要考虑真空计的稳定性和耐用性，以确保长时间的可靠测量。
第三，确保真空计的适用环境条件。
真空计通常需要在一定的环境条件下工作。
例如，膜片式真空计需要在干燥无尘的环境下使用，以避免膜片的损坏。
热阴极电离真空计需要在较高温度下工作，因此需要注意温度限制。
热电子式真空计需要在较低温度下工作，因此需要特殊的冷却装置。
四级磁控管真空计需要在超高真空环境下操作，因此需要特殊的气密性和绝缘措施。
第四，确保正确使用和维护真空计。
真空计是精密的科学仪器，需要正确操作和维护才能保持准确和可靠的测量结果。
在使用真空计之前，需要校准和调零仪器，以确保准确度。
在实验过程中，需要避免物体碰撞或溅入真空计，以免损坏仪器。
在不使用真空计时，需要妥善保存和保养，以延长使用寿命。
综上所述，选择和使用真空计需要考虑测量范围、测量要求、适用环境条件和正确操作维护等方面的因素。
真空计的基础知识
真空计的基础知识 真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。
在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。
事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压强小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。
1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。
目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。
真空计（Vacuum Gauge），又称规，是测量真空度或气压的仪器。
一般是利用不同气压下气体的某种物理效应的变化进行气压的测量。
在科研和工业生产中广泛使用。
真空计是按照真空计测量原理所利用的不同的物理机制，可将主要的真空计分为三大类，分别是利用力学性能、利用气体动力学效应和利用带电粒子效应的真空计。
利用力学性能的真空计典型的有波尔登规（Bourdon）和薄膜电容规；利用气体动力学效应的典型真空计有皮拉尼（Pirani）电阻规和热电偶规；利用带电粒子效应的典型真空计有热阴极电离规和冷阴极电离规。
按真空度刻度方法分类 （1）绝对真空计：直接读取气体压力，其压力响应（刻度）可通过自身几何尺寸计算出来或由测力确定。
绝对真空计对所有气体都是准确的且与气体种类无关，属于绝对真空计的有U型镑压力计、压缩式真空计和热辐射真空计等。
（2）相对真空计：由一些气体压力有函数关系的量来确定压力，不能通过简单的计算进刻度，必须进行校准才能刻度。
相对真空计一般由作为传感器的真空计规管（或规头）和用于控制、指示的测量器组成。
读数与气体种类有关。
相对真空计的种类很多，如热传导真空计和电离真空计等。
真空计分类原理和损坏
真空计分类 - 按原理
力学性能
气体动力 学效应
• Bourdon规 • 薄膜规（Baratron电容规） • Pirani电阻规 • 热电偶规 • 热阴极电离规（Bayard-Alpert规） • 冷阴极电离规（Penning规）
带电粒子 效应
Bourdon规（波尔登）
• 铜管受压力不同有舒张 现象，带动杠杆、齿轮 转动 • 测量范围：100Pa~1atm
• 可能损坏： • 测量压力过大 • 测量腐蚀性气体
薄膜规 - 电容规
• 膜片受压力变形，与电 极间电容变化 • 测量范围：一般跨四个 量级 • 0.01Pa~100Pa • 0.1Pa~1000Pa • … • 灵敏度很高 • 环境温度影响大 • 高于环境温度的恒温条 件下使用 • 预热数小时
• 可能损坏： • 过压 - 隔离阀 • 压力变化过快 • 振动 - 波纹管连接 • 测量腐蚀性气体
电容规（续）
Pirani电阻规（皮拉尼）
• 气体分子导热量与热 丝温度关系，进而与 热丝电阻关系 • 用电桥测量电压变化 • 测量范围： • 恒压0.1Pa~100Pa • 恒温0.1Pa~1000Pa • 高气压时导热多，热 丝温度降低，不准 • 不同气体导热性不同， 需要校准
• 可能损坏： • 过低气压使用 • 测量腐蚀性氧化性气体
热阴极电离规 - Bayard-Alpert规
• 减小收集极面积，消除 光电发射误差 • 测量范围： • 1E-9Pa~1E-1Pa
• 可能损坏： • 过高气压使用 • 测量腐蚀性氧化性 气体
Bayard-Alpert规（续）
冷阴极电离规 - Penning规
• 磁控放电电离 • 其它原理基本同热阴极 • 测量范围： • 1E-7Pa~1E-1Pa • 不同气体电离率不同，需 要校准 • 容易发生溅射 • 可能损坏： • 过高气压使用 • 测量腐蚀性气体
真空计原理及测量范围
真空计原理及测量范围
真空计是一种用于测量真空度的仪器，根据不同的原理可以分为多种类型，包括气体扩散法真空计、热导法真空计、冷阴极离子化真空计等。
下面将分别介绍这几种常见的真空计的原理及测量范围。
1.气体扩散法真空计
气体扩散法真空计是通过测量气体扩散速率来间接得到真空度的。
工作原理是将样品或测量环境中的气体进入真空计中，利用气体在真空中自由扩散的特性，通过测量扩散流量来计算真空度。
该方法适用于较高真空度的测量范围，通常在10^-1至10^-7帕之间。
2.热导法真空计
热导法真空计主要基于热导率与气体密度之间的关系来测量真空度。
它包含一个加热丝和一个测量电阻，当加热丝加热时，传热受到气体分子碰撞的影响，从而导致电阻的变化，根据电阻的变化可以计算出气体的密度。
热导法真空计适用于1至10^5帕的测量范围。
3.冷阴极离子化真空计
冷阴极离子化真空计主要通过测量空间中的电离电流来间接测量真空度。
该方法通过在真空计中放置一个冷阴极，当真空中的气体与冷阴极发生碰撞时，会产生电子，然后利用电子与气体分子碰撞产生离子，通过测量电离电流的大小来计算真空度。
冷阴极离子化真空计适用于10^-4至10^-2帕的测量范围。
以上所述的是一些常见的真空计的原理及测量范围，不同的真空计适用于不同的测量条件和要求。
在实际应用中，还需要根据具体的测量需求选择合适的真空计，以获得准确可靠的测量结果。
真空测量的种类及各种真空计的原理
真空测量的种类及各种真空计的原理（1）1.什么是真空测量真空测量就是真空度的测量，而真空度是指低于大气压力的气体稀薄程度。
以压力表示真空度是由于历史上沿用下来的，并不十分合理。
压力高意味着真空度低；反之，压力低与真空度高相对应。
全压力测量1.U型管真空计结构最简单的测量压力的仪器，它通常是用玻璃管制成，其工作液体有多种，通常为水银。
管的一端与待测压力的真空容器相连，另一端是封死的或开口与大气相通，以U型管两端的液面差来指示真空度。
U型管真空计的测量范围为105～10Pa。
它是一种绝对真空计。
(1)开式U型管真空计：将U型管内充入适量的工作液(如水银)，一端开口接大气(即环境大气压p0)，另一端与被测真空系统相连接(待测压力p)如图1所示。
其压力计算公式如下p = p0 - ρgh (1)式中p ——待测压力p0——环境大气压力h ——两液面高度差ρ——工作液密度g ——重力加速度(2)闭式U型管真空计：如图2所示，把管内预先抽至压力为10-1Pa以下，然后将工作液(如水银)注入管内，其开口端与待测真空系统相连接。
当真空系统抽气前，真空系统内的压力等于环境大气压力，则工作液充满封闭端形成最大液面差h0；当系统抽气到某一瞬间时，两端液面处于液面静压力平衡时，则待测压力值可用下式求得(忽略封闭端内压力对液面的影响)：p = ρgh (2)2.弹性元件真空计利用弹性元件在压差作用下产生弹性变形的原理制成的真空测量仪表称为弹性元件真空表。
在结构和外形上与工业用压力表类似，一般用于粗真空(102～105Pa)的测量。
根据变形弹性元件分类，这类真空计通常有弹簧管式、膜盒式和膜片式，其结构如图3所示。
弹性元件真空表性能稳定，其测量范围一般为102～105Pa，精度有0.5级、1.5级和2.5级数种。
在工业生产中有些设备需要既测量正压(高于一个大气压)，也要测量负压(低于一个大气压，即真空状态)，因此制成的弹性元件压力真空表，在同一条表盘刻度上同时刻有正压力和真空度。
真空计
潘宁放电原理图
电离规
常用到的真空计
皮拉尼/压电复合真空规 测量范围：1大气压至1E-5Torr
全量程复合真空规 测量范围：1大气压至1E-10Torr
注：真空规的安装要求：规管入口应朝下或合适的一
侧，以防落入颗粒灰尘及影响测量精度。
Vacuum measuring cells
PKR Inficon
TPR Inficon
Barartron MKS
真空计
• • 真空计（规）就是对真空状态计真空度进行测量的器件，常用的是热偶真空计、皮 拉尼真空计潘宁冷阴极真空计和热阴极真空计四种。 为了测量的方便通常用到的是一些复合真空规，复合真空规一般是两个真空计的组 合，可以自动在两个量程之间切换，获得更大的工作范围（和真空泵组合有相似之 处）。 皮拉尼真空计：利用电阻丝随温度的变化而电阻随之变化的原理来测量，而电阻丝 温度的变化又与其周围气体的热导率有关（用平衡电桥的方式来测出待测电阻）。 热阴极真空计:气体导电，气体分子被灯丝释放的高速电子撞击电离，碰撞频率与 气体密度成正比，气体密度与气体压强又存在关系，故可以通过测定收集到的离子 流的大小来确定气体的压强。• •热阴源自电离真空计原理图皮拉尼电阻
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冷阴极电离真空计是利用的潘宁放电原理。 潘宁放电是将放电系统放入一轴向磁场，在低压下使残留的电子，离子等在电 磁场的影响下做轮滚线运动（直线运动与圆周运动的和运动），这无疑增加了 电子的运动轨迹，可以加速到更高的速度，与气体中性分子碰撞，使其电离， 这与磁控溅射有相似之处。 热阴极需要加热灯丝来释放电子，冷阴极利用的是低压空间残留带电粒子。
真空计(vacuum gauge)介绍
真空计(vacuum gauge)介绍用于测量低于大气压的稀薄气体总压力的仪表，又称真空规。
真空计的测量单位沿用压力测量单位，压力的国际单位为帕(Pa)，曾使用的单位还有托(Torr)和毫巴(mbar)等。
自1643年意大利物理学家E.托里拆利进行大气压力实验以来，先后出现许多种真空计。
最早出现的是Ｕ形管真空计,它只能用来测量粗真空和低真空。
1874年,H.G.麦克劳发明的压缩式真空计,解决了低真空和高真空的绝对压力的测量，但仍不能进行连续测量。
1906年，M.皮喇尼发明电阻式真空计，解决了工业生产中的低真空测量问题。
继而，O.E.巴克利于1916年又发明电离真空计,这在当时不仅解决了10-1～10-5帕的高真空测量,而且促进了油扩散泵等真空设备的发展和应用。
1937年，F.M.潘宁发明冷阴极电离真空计，适用于有大量放气和经常暴露于大气的真空设备的测量，所以在真空冶金和机械工业中得到广泛应用。
1950年，R.T.贝阿德和D.A.阿尔伯特发明BA式电离真空计,解决了10-8帕的超高真空测量问题,从而使真空测量获得了突破,并推动了超高真空技术的发展；而与此有关的表面物理、核能、航天和大型集成电路等科学技术也得到了迅速发展。
1960年以来，相继研制成功的调制规、抑制规、弯注规、分离规和磁控式电离规等已能实现10-11帕左右的超高真空测量。
分类真空计可分为绝对真空计和相对真空计两大类。
凡能从其本身测得的物理量（如液柱高度、工作液、比重等）直接计算出气体压力的称绝对真空计，这种真空计测量精度较高，主要用作基准量具。
相对真空计主要利用气体在低压力下的某些物理特性（如热传导、电离、粘滞性和应变等）与压力的关系间接测量，其测量精度较低，而且测量结果还与被测气体种类和成分有关。
因此相对真空计必须用绝对真空计标定和校准后方能用作真空测量。
但它能直接读出被测压力，使用方便，在实际应用中占绝大多数。
真空技术需要测量的压力范围为105～10-11帕，甚至更小,宽达16个数量级以上,尚无一种真空计能适用于从粗真空(105～102帕)、低真空（102～10-1帕）、高真空（10-1～10-5帕）、超高真空（小于10-5帕）到极高真空（小于10-10帕）的全范围测量,因而有多种真空计。
真空计介绍
C.
原理：電容真空計實際上市膜盒真空計之形成，只是此時壓力變 化是透過機械偏折量轉變成電〈電容改變〉的信號，為一種電容 性電位計。
III.
1.
熱導真空計
熱導真空計概論
A. B.
C.
量測範圍：1atm~10 -3 torr 工作原理：真空中發熱體〈Heated element〉之熱傳遞〈Heat Transfer〉 與氣體分子數目多少〈即壓力大小〉成正比關係，但 此種關係僅在某一特定之壓力範圍成立，因此由熱漏失量的多少， 可反求壓力之大小。 熱導式真空計種類：
1) 2) 3)
巴喇尼真空計〈Pirani Gauge〉 熱偶真空計〈Thermocouple Gauge〉 熱敏電阻真空計〈Thermister Gauge〉
2.
熱偶真空計
A. B.
量測範圍：1~10 -3 torr 裝 置：包括一電子控制器與一感測頭。
C.
原理：系統內之氣體分子與發熱體碰撞並帶走熱量，壓力越高，則氣體分 子數目越多，因此發熱體的溫度變低，熱電偶壓降減少，反之則溫度較高 ，熱電偶壓降較大，由熱電偶電動勢 之大小〈約為0~15 mV〉可校正為壓 力之指示。
3.
巴喇尼真空計
A. B.
量測範圍：1atm~10 -3 torr 裝 置：包括電源供應器，惠登斯電橋〈Wheatstone bridge〉及 指示電表。
C.
原理：與熱電偶真空計相似，感測頭內有一熱阻係數大的發熱體， 氣體分子可帶走發熱體之熱量，當壓力大時，帶走之熱量多，發 熱體溫度降低，其電阻值隨之下降，巴喇尼真空計利用電阻值的 改變以量測壓力。 R2 = R1/R3× R4 壓力大小可由電流表M之電流校正得知。
1‧直接式：利用壁或膜受力作用產生 位移變化以作壓力指示。
真空计全面介绍.ppt
液壓式壓力天平:
(最大量測範圍1.379kPa至 413.685MPa) 氣壓式壓力天平: (最大量測範圍1.379kPa至 103.421MPa)
液位壓力計(基於連通管原理)
‧左圖為最常見U形管液位 壓力計
‧液位壓力計使用介質有 水、油、水銀，而水和 油適用於低範圍差壓之 量測，而水銀因為密度 較大的多(約13.6倍)，所 以適用於高範圍差壓之 量測
ห้องสมุดไป่ตู้
Pirani gauge(派藍尼真空計)
特色：中級真空範圍(1-10-3Torr)下使用最為廣
泛 具有一條高電阻溫度係數材料製程的燈絲，適當 電流通過時，燈絲溫度可保持在100℃至130℃
Pirani gauge
定電壓式Pirani gauge 定電流式Pirani gauge 定溫式Pirani gauge
熱(電)偶真空計
Thermal-couple Vacuum Gauge
原理
利用熱電偶感溫特性直接 量測真空感測頭內的發 熱燈絲的溫度，由溫度 變化即可知真空壓力的 變化。
最簡單的結構就是將熱電 偶焊接於發熱燈絲上， 然後將熱電偶之輸出接 到可將信號放大的類比 電路上，以及可顯示壓 力值的數位顯示電路。
測定低真空至高真空系 統之真空度，堅固耐用 並可作為系統壓力保護 裝置。
Hot-cathode ionization gauge(熱陰極
離子真空計)
原理 利用加熱之燈絲產生熱電子，並經由電場加速為 帶有充分能量之電子，再撞擊氣體分子使其離子 化。
就sensor來說分為兩類： HP離子真空計 BA離子真空計
熱偶真空計
Thermal-couple Vacuum Gauge
真空计常见的几种类型
真空计常见的几种类型
真空计常见的几种类型如下：
1.绝对真空计：直接读取气体压力，其压力响应（标度）可根据自身几何尺寸计算或通过测力确定。
绝对真空计适用于所有气体，与气体类型无关。
绝对真空表包括U型压力表、压缩真空表和热辐射真空表。
2.相对真空计：压力由一些具有函数关系的气体压力量确定，不能通过简单的计算进行校准。
相对真空计一般由真空计管（或表头）作为传感器和测量装置组成，用于控制和指示。
读数与气体类型有关。
相对真空计有很多种，如导热真空计和电离真空计。
3.根据弹性薄膜在压差作用下产生应变并引起电容变化的原理制成的真空计称为电容式薄膜真空计。
它由电容式薄膜压力计（也称电容
式压力传感器）和测量仪器组成。
电容式薄膜真空计是用于绝对压力和全压力测量的真空计。
其原理是由于施加在电容膜上的压力的变化而改变膜片之间的距离，即改变电容，然后通过鉴频器将电容变化转化为电流或电压的变化，形成输出信号。
因此，其测量直接反映真空压力的变化值，只与压力有关，与气体成分无关，薄膜真空计是一种直接测量型、全压型真空计。
真空计分类原理和损坏
热阴极电离规 - Bayard-Alpert规
• 减小收集极面积，消除 光电发射误差 • 测量范围： • 1E-9Pa~1E-1Pa
• 可能损坏： • 过高气压使用 • 测量腐蚀性氧化性 气体
Bayard-Alpert规（续）
冷阴极电离规 - Penning规
• 磁控放电电离 • 其它原理基本同热阴极 • 测量范围： • 1E-7Pa~1E-1Pa • 不同气体电离率不同，需 要校准 • 容易发生溅射 • 可能损坏： • 过高气压使用 • 测量腐蚀性气体
电容规（续）
Pirani电阻规（皮拉尼）
• 气体分子导热量与热 丝温度关系，进而与 热丝电阻关系 • 用电桥测量电压变化 • 测量范围： • 恒压0.1Pa~100Pa • 恒温0.1Pa~1000Pa • 高气压时导热多，热 丝温度降低，不准 • 不同气体导热性不同， 需要校准
• 可能损坏： • 过低气压使用 • 测量腐蚀性氧化性气体
Pirani电阻规（续）
恒压模式 测电流得电阻
Pirani电阻规（续）
恒温模式 测电压
Pirani电阻规（续）
• 可能危险：向 腔体充Ar，读 数不到1E4Pa时 实际已经超 1atm，导致系 统外爆
热电偶规
• 基本原理同Pirani电阻 规 • 用热电偶直接测量热 丝温度 • 测量范围： • 0.1Pa~1000Pa • 高气压时导热多，热 丝温度降低，不准 • 不同气体导热性不同， 需要校准 • 可能损坏： • 过低气压使用 • 测量腐蚀性氧化性气体
• 可能损坏： • 测量压力过大 • 测量腐蚀性气体
薄膜规 - 电容规
• 膜片受压力变形，与电 极间电容变化 • 测量范围：一般跨四个 量级 • 0.01Pa~100Pa • 0.1Pa~1000Pa • … • 灵敏度很高 • 环境温度影响大 • 高于环境温度的恒温条 件下使用 • 预热数小时
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真空计常见类型
真空计简介
真空计，又叫真空表，是测量真空度或气压的仪器。
一般是利用不同气压下气体的某种物理效应的变化进行气压的测量。
在科研和工业生产中广泛使用。
真空计种类繁多，为了研究和使用方便，合理分类是很重要的。
角度不同，分类方法也不同，在这里笔者介绍两种常用的分类法。
1、按真空计刻度方法分类
（1）绝对真空计：直接读取气体压力，其压力响应（刻度）可通过自身几何尺寸计算出来或由测力计确定。
绝对真空计对所有气体都是准确的且与气体种类无关。
属于绝对真空计的有U 型管压力计、压缩式真空计和热辐射真空计等。
（2）相对真空计：由一些与气体压力有函数关系的量来确定压力，不能通过简单的计算进行刻度，必须进行校准才能刻度。
相对真空计一般由作为传感器的真空计规管和用于控制、指示的测量器组成，读数与气体种类有关。
相对真空计的种类很多，如热传导真空计和电离真空计等。
2、按真空计测量原理分类
按真空计测量原理分类，可以分成直接测量真空计和间接测量真空计。
直接测量真空计系直接测量单位面积上的力，属于这类真空计的有：
（1）静态液位真空计。
利用U型管两端液面差来测量压力。
（2）弹性元件真空计。
利用与真空相连的容器表面上受到压力的作用而产生弹性变形来测量压力值的大小。
压力为10-1 Pa时，作用在1cm2表面上的力只有10-5 N，显然测量这样小的力是困难的，但可根据低压下与气体压力有关的物理量的变化来间接测量压力的变化。
属于间接测量真空计的有：
（1）压缩式真空计。
其原理是在 U 型管的基础上再应用波义耳定律，即将一定量待测压力的气体，经过等温压缩使之压力增大，以便用 U 型管真空计测量，然后用体积和压力的关系计算被测压力。
（2）热传导真空计。
利用低压下气体热传导与压力有关这一原理制成。
常用的有电阻真空计和热偶真空计。
（3）热辐射真空计。
利用低压下气体热辐射与压力有关的原理。
（4）电离真空计。
利用低压下气体分子被荷能粒子碰撞电离，产生的离子流随压力变化的原理。
如热如热阴极电离真空计、冷阴极电离真空计和放射性电离真空计等。
（5）放电管指示器。
利用气体放电情况和放电颜色与压力有关的性质判定真空度，一般仅能作为定性测量。
（6）粘滞真空计。
利用低压下气体与容器壁的动量交换即外摩擦原理。
如振膜式真空计和磁悬浮转子真空计。
（7）场致显微仪。
以吸附和解吸时间与压力的关系计算压力。
（8）分压力真空计。
利用质谱技术进行混合气体分压力测量。
常用的有四极质谱计、回旋质谱计和射频质谱计等。