真空测量与常见的真空计

电容薄膜真空计

属弹性元件真空计，弹性薄膜将规管真空室分为两个小室，即参考压强室和测量室。测量低压强 (P<100帕)时，参考室抽至高真空,其压强近似为零。当测量室压强不同时，薄膜变形的程度也不同。在测量室中有一固定电极，它与薄膜形成一个电容器。薄膜变形时电容值相应改变，通过电容电桥可测量电容的变化从而确定相应压强值。为了防止薄膜发生蠕变，通常采用零位法测量，即在固定电极和薄膜之间加一直流电压，利用静电力补偿薄膜受压强差而产生的应力，使膜片保持零位。电容薄膜真空计可直接测量气体或蒸气的压强，测量值与气体种类无关、结构牢固、可经受烘烤，如对不同压强范围采用不同规头，可得到较高精度。电容薄膜真空计可用于高纯气体监测、低真空精密测量和压强控制，也可用作低真空测量的副标准。

电离真空计

简称电离计，利用气体电离的原理来测量压强。电离真空计分为热阴极和冷阴极两大类。热阴极电离真空计的规头中通常有三个电极，即阴极、阳极和收集极，分别起发射电子、加速电子和收集离子的作用。电子从阴极向阳极运动的过程中使气体电离，如果忽略二次电离效应（指电离过程中产生的新电子受电场加速又获得电离能力并引起新的电离），每个从阴极发出的电子所产生的正离子数和空间的气体密度成正比，因此在一定温度下和压强成正比。所以收集极接收的离子流Ii=SIeP，Ie为阴极电子发射电流，S为比例常数，称为电离计系数。在一定温度下用标准真空计校验电离计系数后，即可根据离子流的大小确定压强。热阴极电离计规头主要类型阴极一般采用钨丝，阳极可做成栅网状，使电子能在其两侧来回穿行以增加电子的行程，故又称栅极。三极管型电离计收集极为圆筒形并置于栅极外侧其压强测量范围是 10-1～10-5帕。当工作压强高于10-1帕时，钨丝寿命缩短,而且由于二次电离效应，离子流与压强的关系开始偏离线性。涂氧化钍或氧化钇的铱丝阴极可工作在高达 100帕的压强下并有相当长的寿命，这种灯丝即使在大气中加热也不致损坏。如果电离计规头采用这种灯丝，并把阳极和收集极都做成特殊形式，缩短电极间距离，降低阳极电压，使气体电离几率降低（即电离计系数降低），则这种电离计可以测量10-3～100帕的压强，称为高压强电离计。三极管型电离计测量低压强的下限决定于收集极的光电流，即由于电子打在阳极上产生的软 X射线照射到收集极上引起光电发射，光电流便构成收集极电流的本底。当光电流占离子流的10%时即达到电离计的测量下限。将电离计规头收集极做成细丝并放在栅极轴线位置上，灯丝位于栅极外侧，这时电离计的灵敏度变化不大，而由于收集极面积小，它所截获的X射线比三极管型减少3个数量级，这种电离计可测量低至10-8帕的压强。它是1950年由贝亚得和阿尔玻特提出的，故称BA计。为测量10-9帕或更低的压强可采用调制 BA 计、引出极电离计、弯柱电离计或热阴极磁控电离计等。这些电离计还能在一定程度上排除栅极电子诱导脱附离子对压强测量的影响