電阻真空計(jì)即采用電阻技術(shù)的真空計(jì),一般先校準(zhǔn)零點(diǎn),再進(jìn)行滿(mǎn)度校準(zhǔn)。
試驗(yàn)方法
金屬圓筒內(nèi)部設(shè)有一白金細(xì)線(xiàn),兩端連接電極。
通過(guò)電極給白金細(xì)線(xiàn)提供電流時(shí),白金細(xì)線(xiàn)會(huì)發(fā)熱,氣體分子碰撞白金細(xì)線(xiàn)或熱輻射或通過(guò)固體熱傳導(dǎo)等方式,白金線(xiàn)的熱量會(huì)被奪走。
單位時(shí)間內(nèi)以上三種方式奪走的熱量為Qg,Qr,Qs,則平衡狀態(tài)下時(shí)以下公式成立
Q=I2R=Qg+Qr+Qs(1)
Q是單位時(shí)間細(xì)線(xiàn)放出的熱量,R是細(xì)線(xiàn)的電阻,I是細(xì)線(xiàn)的電流。
氣體的平均自由行程比細(xì)線(xiàn)的直徑大很多時(shí),Qg通過(guò)自由分子的熱傳導(dǎo)被表示為
Qg=αΛπda(T-T0)p(2)
如圖所示,T和T0分別為細(xì)線(xiàn)和金屬圓筒的溫度,P為氣體壓力,a是細(xì)線(xiàn)長(zhǎng)度。剩下的Qs和Qr可以分別表示如下
Qs=Sκ(T-T0)/L(3)
Qr=πdaσε(T4-T04)(4)
(3)是電極的熱傳導(dǎo),其中S是細(xì)線(xiàn)的斷面積,κ是固體的傳導(dǎo)率,L是電極的長(zhǎng)度。
(4)式代表熱輻射,σ和ε分別被稱(chēng)為常數(shù)和固體輻射率。如果保持T和T0**,則(3)和(4)式為常數(shù)。如果用I02R表示**量的固體熱傳導(dǎo)和熱輻射,則式1可以表示為
I2R=Ap+I02R(5)
A=αΛπda(T-T0)(6)
I0是壓力為0的時(shí)候細(xì)線(xiàn)的電流,是彌補(bǔ)固體熱傳導(dǎo)和熱輻射而帶來(lái)的熱量損失。A式是不依存壓力的定數(shù)如果已知細(xì)線(xiàn)的電阻R,電流I0及定數(shù)A,則可以通過(guò)(5)式求得壓力P。
校準(zhǔn)
一般先校準(zhǔn)零點(diǎn),再進(jìn)行滿(mǎn)度校準(zhǔn)。
(1)校準(zhǔn)零點(diǎn)。
校準(zhǔn)零點(diǎn)需對(duì)被測(cè)真空系統(tǒng)抽真空,一旦電離規(guī)測(cè)得真空度高于1.0^-1Pa(如9.9X10^-2Pa),按"校零"按鈕,對(duì)應(yīng)指示燈亮或快速閃爍,真空計(jì)自動(dòng)校正零點(diǎn),當(dāng)顯示1.0^-1Pa時(shí),表示規(guī)管零點(diǎn)已校準(zhǔn)。
對(duì)于無(wú)自動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)的電阻真空計(jì),可通過(guò)操作面板上的電位器旋鈕手動(dòng)調(diào)整。
(2)滿(mǎn)度校正。
校準(zhǔn)完零點(diǎn)后,需對(duì)其滿(mǎn)度校正。按滿(mǎn)度校正過(guò)程要求,對(duì)被測(cè)爐腔放人大氣,確保被校電阻規(guī)所測(cè)位置為大氣狀態(tài),在大氣壓下工作約10分鐘。
按"滿(mǎn)度"按鈕,對(duì)應(yīng)指示燈亮或快速閃爍,真空計(jì)自動(dòng)校正滿(mǎn)度,當(dāng)顯示1.0^5Pa時(shí),表示規(guī)管滿(mǎn)度已校準(zhǔn)。
對(duì)于無(wú)自動(dòng)滿(mǎn)度校準(zhǔn)的電阻真空計(jì),可通過(guò)操作面板上的電位器旋鈕手動(dòng)調(diào)整。
3.真空計(jì)按試驗(yàn)方法可以分哪幾類(lèi)? 真空計(jì)按試驗(yàn)方法可以分哪幾類(lèi)?
真空計(jì)是按照真空計(jì)測(cè)量試驗(yàn)方法所利用的不同的物理機(jī)制,可將主要的真空計(jì)分為三大類(lèi),分別是利用力學(xué)性能、利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和利用帶電粒子效應(yīng)的真空計(jì)。利用力學(xué)性能的真空計(jì)典型的有波爾登規(guī)(Bourdon)和薄膜電容規(guī);利用氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的典型真空計(jì)有皮拉尼(Pirani)電阻規(guī)和熱電偶規(guī);利用帶電粒子效應(yīng)的典型真空計(jì)有熱陰極電離規(guī)和冷陰極電離規(guī)。
按真空計(jì)測(cè)量試驗(yàn)方法分類(lèi)
直接測(cè)量真空計(jì)
這種真空計(jì)直接測(cè)量單位面積上的力,有:
?。?)靜態(tài)液位真空計(jì):利用U型管兩端液面差來(lái)測(cè)量壓力。
?。?)彈性元件真空計(jì):利用與真空相連的容器表面受到壓力的作用而產(chǎn)生彈性變形來(lái)測(cè)量壓力值的大小。
間接測(cè)量真空計(jì)
壓力為10-1Pa時(shí),作用在1cm2表面上力只有10-5N,顯然測(cè)量這樣小的力是困難的。但可根據(jù)低壓下與氣體壓力有關(guān)的物理量的變化來(lái)間接測(cè)量壓力的變化。屬于這類(lèi)的真空計(jì)有:
(1)壓縮式真空計(jì):其試驗(yàn)方法是在U型管的基礎(chǔ)上再應(yīng)用波義耳定律,即將**量待測(cè)壓力的氣體,經(jīng)過(guò)等溫壓縮使之壓力增加,以便用U型管真空計(jì)測(cè)量,然后用體積和壓力的關(guān)系計(jì)算被測(cè)壓力。
(2)熱傳導(dǎo)真空計(jì):利用低壓下氣體熱傳導(dǎo)與壓力有關(guān)這一試驗(yàn)方法制成。常用的有電阻真空計(jì)和熱偶真空計(jì)。
?。?)熱輻射真空計(jì):利用低壓下氣體熱輻射與壓力有關(guān)試驗(yàn)方法。
?。?)電離真空計(jì):利用低壓下氣體分子被荷能粒子碰撞電離,產(chǎn)生的離子流隨電力變化的試驗(yàn)方法。如:熱陰極電離真空計(jì)、冷陰極電離真空計(jì)和放射性電離真空計(jì)等。
?。?)放電管指示器:利用氣體放電情況和放電顏色與壓力有關(guān)的性質(zhì)判定真空度,一般僅能作為定性測(cè)量。
?。?)粘滯真空計(jì):利用低壓下氣體與容器壁的動(dòng)量交換即外摩擦試驗(yàn)方法。如振膜式真空計(jì)和磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)。
?。?)場(chǎng)致顯微儀:以吸附和解吸時(shí)間與壓力關(guān)系計(jì)算壓力。
?。?)分壓力真空計(jì):利用質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行混合氣體分壓力測(cè)量。常用的有四極質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)和射頻質(zhì)譜。