inficon真空計(jì)是用于測(cè)量真空環(huán)境中氣體稀薄程度的儀器,其工作原理基于不同的物理現(xiàn)象,以下是幾種常見類型的工作原理:
(一)壓縮式
壓縮式利用波義耳定律,通過壓縮一定體積的氣體,測(cè)量其壓力變化來確定原始真空度。當(dāng)對(duì)被測(cè)容器中的氣體進(jìn)行壓縮時(shí),根據(jù)波義耳定律公式 \(P_1V_1 = P_2V_2\)(其中 \(P_1\)、\(V_1\) 是壓縮前氣體的壓力和體積,\(P_2\)、\(V_2\) 是壓縮后氣體的壓力和體積),在已知壓縮前后體積變化的情況下,通過測(cè)量壓縮后的氣體壓力 \(P_2\),就可以計(jì)算出壓縮前的原始?jí)毫?\(P_1\),從而得到被測(cè)容器內(nèi)的真空度。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但測(cè)量范圍相對(duì)較窄,精度有限,常用于低真空度的測(cè)量。
(二)熱傳導(dǎo)式
熱傳導(dǎo)式基于氣體熱傳導(dǎo)率與壓力的關(guān)系。它通常有一個(gè)加熱元件和一對(duì)溫度傳感器。在恒定功率加熱條件下,氣體的熱傳導(dǎo)率會(huì)隨著壓力的變化而改變。當(dāng)氣體壓力較高時(shí),氣體分子密集,熱傳導(dǎo)較好,溫度傳感器檢測(cè)到的溫度差較?。环粗?,當(dāng)氣體壓力較低時(shí),氣體分子稀疏,熱傳導(dǎo)變差,溫度差增大。通過測(cè)量溫度差并與已知壓力 -溫度差關(guān)系曲線對(duì)比,就能確定被測(cè)環(huán)境的真空度。熱傳導(dǎo)式對(duì)環(huán)境溫度敏感度較高,且測(cè)量時(shí)會(huì)改變被測(cè)環(huán)境的氣體狀態(tài),但具有響應(yīng)速度較快的優(yōu)點(diǎn),適用于中低真空度的測(cè)量。
(三)電離式inficon真空計(jì)
電離式是利用氣體電離原理工作的。它主要由電離管和電子電路組成。電離管內(nèi)有一個(gè)陰極和一個(gè)陽極,陰極發(fā)射電子,電子在柵極電壓作用下加速,與管內(nèi)氣體分子碰撞使其電離。電離產(chǎn)生的正離子被陽極收集形成離子流,離子流的大小與管內(nèi)氣體壓力有關(guān)。根據(jù)離子流與壓力的關(guān)系曲線,通過測(cè)量離子流靈敏度高,測(cè)量范圍寬,但對(duì)工作環(huán)境要求較高,需要穩(wěn)定的電源和電磁屏蔽,且不同氣體種類對(duì)其測(cè)量有影響,需要進(jìn)行校準(zhǔn)。
(四)電容薄膜式
電容薄膜式基于電容原理。它有一個(gè)彈性薄膜作為電容器的一個(gè)極板,另一個(gè)極板是固定的。當(dāng)被測(cè)環(huán)境壓力變化時(shí),薄膜會(huì)在壓力差的作用下發(fā)生形變,導(dǎo)致電容器的電容量發(fā)生變化。通過測(cè)量電容量的變化并結(jié)合事先標(biāo)定的壓力 -電容關(guān)系,就能確定被測(cè)環(huán)境的真空度。這種設(shè)計(jì)的inficon真空計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊,靈敏度較高,對(duì)環(huán)境適應(yīng)性較好,可用于測(cè)量中高真空度,但測(cè)量精度會(huì)受到薄膜材料性能和溫度因素的影響。