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        真空鍍膜機電離真空計的工作原理

        2020-11-25

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               真空鍍膜機電離真空計的工作原理,電離真空計是通過使氣體分子電離,測量離子數量(電流)而得出壓強的真空計。其測量真空度在10-8 Pa以上,被廣泛應用于高真空至超高真空領域,定量性能優異。


        真空鍍膜機


               電離真空計可以按照電離方式不同分為兩種:一種是應用最廣、依靠高溫陰極熱電子發射原理而工作的熱陰極電離真空計;另一種是利用真空中的高壓放電原理而工作的冷陰極電離真空計。
               熱陰極電離真空計中使氣體分子電離的電子,是通過加熱燈絲來獲得的。熱陰極電離真空計測量真空度有一定的極限。熱電子撞擊陽極網時,會放出軟 X射線。軟 X射線照射離子收集極后,離子收集極放出光電子。放出的光電子和離子入射效果相同,被稱為擬離子流,因此真空計存在著和壓強無關的殘留電流,從而錯誤評估實際的真空度。殘留電流發生的示意圖如圖2所示。另外,陽極網上吸附的氣體分子受電子撞擊后,也會成為離子被檢測出來,這也干擾了真空計的測量精度。
               冷陰極電離真空計利用真空中的高電壓放電現象,也被稱為冷規。冷陰極放出的電子比熱陰極少,單純在陰陽兩極間加電壓,如果壓強低于0.1Pa則不會持續放電??赏ㄟ^從外部施加磁場,增加電子的飛行距離,以實現在更低的壓強下持續放電。
               從陰極放出的電子受洛倫茲力而作螺旋運動,并被束縛在磁場中。螺旋運動使得電子的飛行距離大幅度增加。電子最終會被陽極捕捉,但是在被捕捉之前多次和氣體分子發生碰撞,在兩陰極之間產生等離子體狀態。等離子體中的電子和陰極放出的電子一樣會作螺旋運動,但陽離子因為質量較大,螺旋運動半徑較大,短時間內被陰極捕捉,并產生二次發射電子。氣體電離產生的電子和陰極發射的二次電子也在陰極板間長期運動,從而使電離過程連鎖地進行下去。
        冷陰極放電可在0.1Pa的壓強下發生。在陰極被捕捉到的離子數量,與壓強及氣體分子的電離斷面面積成正比例。如果知道離子電流和壓強的比例系數,則可知道壓強值。電離斷面面積根據氣體分子而變化,比例系數也會因氣體分子而變。市場上的真空計一般以干燥空氣或氮氣為標準測出比例系數。
               真空鍍膜機冷陰極電離真空計的測量性能穩定,可應用于高真空領域的測量。同時,因為是冷陰極電離方式,不必擔心電極的燒損問題。
               冷陰極電離真空計的缺點是:
               (1)放電的穩定性有一定不足;
               (2)從陰極放出的電子量受表面污染影響嚴重;
               (3)真空計本身有較強的磁場,需要考慮其安裝在設備上的位置。
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