[实用新型]一种新型真空计

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量气体的仪器，更具体地说，涉及一种新型真空计。

背景技术

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。真空测量包括全压力测量、分压力测量和真空计校准三个部分。用以探测低压空间稀薄气体压力所用的仪器称为真空计。真空计种类繁多，工作原理各异，除极少数几种是直接测量压力外，其它几乎都是间接测量压力的。被测量气体除少数情况外，多为混合气体。一般所指压力测量是指混合气体全压力测量。在近代真空测量技术中，分压力测量越来越重要。分压力测量是指测出混合气体各组成成分的分压力。

目前市场上的真空计种类，一般按照真空计的真空度刻度方法和按照真空计测量原理两种方法分类。

按照真空度刻度方法分类，真空计包括以下两类：

(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。相对真空计一般由传感器(又称规管或规头)和用于测量控制的测量电路单元组成。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。

按照真空计测量原理方法分类，真空计又分为直接测量真空计和间接测量真空计。

直接测量真空计，该真空计直接测量单位面积上的力，包括以下两种：

(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受到压力的作用而产生弹性变形来测量压力值的大小。

间接测量真空计，当压力为10^-1Pa时，作用在1cm²表面上力只有10^-5N，显然测量这样小的力是困难的，故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。属于这类的真空计有以下几种：

(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加，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关系计算压力。

(8)质谱真空计：利用质谱技术进行混合气体分压力测量。

现有的分压力真空计都属于电离类，即先将气体电离，然后将所得的各成分离子加速，再把离子引进分析器，将离子分开，分别测出各成分离子流强度，便可知气体的成分和数量。分析器有磁的、电的、电磁结合和其它方式等。常用的有四极质谱计、回旋质谱计和射频质谱计等。

在现有的真空测量中，除极少数直接测量外，绝大多数是间接测量，即先在被测气体中引起一定的物理现象，然后再测量这一过程中与压力有关的物理量，进而设法确定压力值。这是真空测量的特点，因此会造成以下问题：

(1)任何具体物理现象与压力的关系，都是在某一压力范围内才最显著，超出这个范围，关系变得弱了。因此，任何方法都有其一定的测量范围，这个范围就是真空计的“量程”。现有的真空计都在某一测量范围内工作。

(2)近代真空技术所涉及到的压力范围宽达19个数级(10⁵～10^-14pa)，没有任何一种现有的真空计能测量如此宽的压力范围，因此总是用几种真空计分别管辖一定的区域。但由于各种真空计在原理上的差异，在相互衔接的区域，往往要造成较大的误差。