復合真空計的原理與使用方法

2008-12-04 李訓栓 蘭州大學物理科學與技術學院

      真空計是測量真空系統中氣體壓強的儀器,種類很多, 這里介紹的復合真空計是常見的一種, 復合真空計是由溫差電偶真空計與熱陰極電離真空計組合而成。

溫差電偶真空計的原理

      溫差電偶真空規管由玻璃制成, 通過小管8 和真空系統相接, 如圖2 所示, 在規管內的兩根引線上裝有熱絲3,另外兩根引線上焊著一對溫差電偶4, 溫差電偶的另一端與熱絲在A 點焊接。

電偶真空計

     由于在低壓下, 氣體的熱傳導系數與壓強成正比,所以在通過熱絲的電流( 90~150 mA)一定的條件下, 熱絲的溫度隨著規管內真空度的提高而升高, 溫差電偶電動勢也就隨之而增大。因此, 通過測量溫差電偶電動勢, 就可確定出被測系統的真空度, 溫差電偶真空計就是根據這個原理制成的。溫差電偶真空計的電離真空計的測量范圍1~5×10-2 Pa。

熱陰極電離真空計的原理

      電離真空規管就是一只三極管, 如圖3 所示, 通過B 管與真空系統相接, 使用時, 在燈絲電路中通以電流5 mA, 燈絲受熱后便發射電子, 由于柵極為正電壓, 使電子加速, 中途與氣體分子相碰, 氣體的密度越大, 碰撞機會越大, 產生的正離子也越多。另外, 由于板極電壓為負, 便吸引正離子在板極電路中形成板極電流Ip , 氣體分子密度越大( 即壓強越大) , 板極電流也越大, 反之就小。所以, 通過測量板極電流便可以確定氣體的壓強, 熱陰極電離真空計就是根據這個原理制成的。熱陰極電離真空計是測量極高真空的儀器,測量范圍為1×10-2~1×10-5 Pa。注意: 一旦測量完結, 立刻關閉電離真空規管燈絲, 這樣可延長規管使用壽命。

電離真空計

復合真空計的使用

      復合真空計由上述兩種真空計組合而成, 現在常用的型號有WXK 型和FZH 型, 使用方法基本相同,F就WZK-1A 型介紹如下。如圖4 所示是WXK-1A 型的板面圖, K1 為電流總開關, 開關K3、K4 及電位器W5 和電表CB2 屬于溫差電偶真空計部分, 其余均屬于熱陰極電離真空計部分,溫差電偶真空規管和電離真空規管已經焊接在真空系統上, 測量時, 各用一根電纜線與復合真空計相接, 在使用前或停止使用時, 應該使面板上的所有開關都處于關閉狀態, 如圖4 所示。

復合真空計

       (1) 溫差電偶真空計的使用: 接通電流, 預熱10 min, 使K4 放在(加熱電流) 位置,調節W5 使CB2 表的指針在下面一行刻度( mA) 上達到加熱電流的規定值( 記在每只溫差電偶真空管的管座上或按說明書規定) , 然后使K4 放在( 測量)位置,從CB2 表的上面一行刻度( mV) 可讀出溫差電偶電動勢, 利用規管標準曲線, 即可查出所測的真空度( 有的溫差電偶真空度直接刻在CB2 表分度盤上)。

       (2) 電離真空計的使用: 當被測系統的真空度低于0.1 Pa 時,不能接通電離真空計,否則會燒壞電離真空規管, 必須在溫差電偶真空計CB2表的指針達到滿偏轉刻度時, 才能使用電離計,電離真空計暫時不用時,需斷開電離計電源,否則會影響電離真空規管的壽命。

      ① 發射電源的調節: 在未接通電源時, 采用五芯電纜線把電離真空規管與儀器聯接,帶鱷魚夾的接線與電離真空規管板極聯接, 有香蕉插頭一端與儀器背面接線柱連接, 接通電源, 預熱10 min, 把K7放在( 測) 位置, K6 放在( 發射電流)位置,調W4 使CB1 表指針指在紅色標線“5”處。此時發射電流即為標準值5 mA。

      ② 零點調整: 完成上一步后, K6放在( 測量)位置,K5 放在(調零)位置, 調節W3讓表的指針指向零。

     ③ 滿偏轉刻度調整: 完成調零工作后, 把K5置于( 測量)位置,把W1 調到(校準)位置,調節W2使指針滿刻度。

    ④ 測量壓強( 真空度) : 完成上一步后, 將W1轉到量程103, 102, ⋯ ; 由電表指示的數值乘以量程開關所指示的數值, 即所測量真空度之值。