皮拉尼型真空計(jì)影響

不同氣體對皮拉尼真空計(jì)的影響

因?yàn)闊崃康膫鬟f不僅僅與壓強(qiáng)有相互關(guān)系，同時(shí)與氣體的摩爾量和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)系。不同的氣體會(huì)導(dǎo)致壓力測量時(shí)得出不同的結(jié)果。

在一般情況下，當(dāng)現(xiàn)有的氣體的原子或者分子越大，熱傳導(dǎo)的能力或者效率越低。

• 皮拉尼真空計(jì)

• 熱電偶真空計(jì)

• 熱敏電阻真空計(jì)

• 定電流式燈絲的溫度會(huì)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(huì)導(dǎo)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。 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(gòu)造，但其內(nèi)部已抽至相當(dāng)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(bǔ)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(gè)感應(yīng)頭間和兩個(gè)電阻間接駁一個(gè)平衡電流表G。 當(dāng)感測頭內(nèi)的真空壓力改變的時(shí)候，感測頭燈絲電阻的阻值也會(huì)隨著發(fā)生變化，將會(huì)導(dǎo)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(shí)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(dāng)電源提供的電流恒定時(shí)，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。

• 定電壓式當(dāng)感應(yīng)頭里的燈絲上維持一定的電壓時(shí)，燈絲的溫度會(huì)隨真空壓力而發(fā)生變化。以真空壓力變高時(shí)為例，此時(shí)熱傳導(dǎo)帶走的熱能增加，燈絲的溫度會(huì)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(huì)導(dǎo)致燈絲的電阻值上升，當(dāng)燈絲兩段的電壓不發(fā)生變化的時(shí)候，會(huì)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(dāng)真空壓力變低時(shí)，由電流的增加可以證明出真空壓力變低。

真空計(jì)一般分為兩部分：

• 感應(yīng)頭：多為金屬或者玻璃外殼，內(nèi)有感測真空壓力的燈絲或者其他感溫元件。

• 控制頭：為感應(yīng)頭提供必須的電路和做信號(hào)放大和信號(hào)數(shù)字化的工作。

利用惠斯通電橋 Wheatstone bridge 的補(bǔ)償原理，其中的一燈絲作為該電路的其中一個(gè)電阻。當(dāng)燈絲所在的氣體分子密度改變時(shí)，其熱導(dǎo)率會(huì)有所不同，因此燈絲所表現(xiàn)的溫度也會(huì)不同，間接影響電阻值的大小。固定電壓，固定電流以及固定溫度中以最后一種方法做敏感。值得注意的是，不同氣體的熱導(dǎo)率不同，因此在測量的時(shí)候要刻度上需要校對。

• 此行真空計(jì)通過測量一發(fā)熱體與一接收發(fā)熱體之間的熱傳導(dǎo)程度來判斷氣體的壓力。

• 當(dāng)Kn值（克努森數(shù)）在0.01

• 在低壓力時(shí)，熱的失散可以通過三種途徑，分別是周圍氣體的導(dǎo)熱，熱輻射，以及支柱發(fā)熱體的主干。

• 為了使測量壓力的精確度提高，因盡可能的避免后兩種的熱量損失。

• 化學(xué)工業(yè)

• 電子與微電子領(lǐng)域

• 氣相沉積

• 電子束焊接

• 真空冶金

優(yōu)點(diǎn)：

• 較大的測量范圍

• 較好的重現(xiàn)性

• 制作成本較低，價(jià)格比較合適

• 較快的相應(yīng)時(shí)間

缺點(diǎn)：

• 不同的氣體類型影響測量精度（通常要以氮?dú)饣蚩諝庑?zhǔn)）

• 測量對污染敏感的