inficon真空计是用于测量真空环境中气体稀薄程度的仪器,其工作原理基于不同的物理现象,以下是几种常见类型的工作原理:
(一)压缩式
压缩式利用波义耳定律,通过压缩一定体积的气体,测量其压力变化来确定原始真空度。当对被测容器中的气体进行压缩时,根据波义耳定律公式 \(P_1V_1 = P_2V_2\)(其中 \(P_1\)、\(V_1\) 是压缩前气体的压力和体积,\(P_2\)、\(V_2\) 是压缩后气体的压力和体积),在已知压缩前后体积变化的情况下,通过测量压缩后的气体压力 \(P_2\),就可以计算出压缩前的原始压力 \(P_1\),从而得到被测容器内的真空度。这种结构简单,但测量范围相对较窄,精度有限,常用于低真空度的测量。
(二)热传导式
热传导式基于气体热传导率与压力的关系。它通常有一个加热元件和一对温度传感器。在恒定功率加热条件下,气体的热传导率会随着压力的变化而改变。当气体压力较高时,气体分子密集,热传导较好,温度传感器检测到的温度差较小;反之,当气体压力较低时,气体分子稀疏,热传导变差,温度差增大。通过测量温度差并与已知压力 -温度差关系曲线对比,就能确定被测环境的真空度。热传导式对环境温度敏感度较高,且测量时会改变被测环境的气体状态,但具有响应速度较快的优点,适用于中低真空度的测量。
(三)电离式inficon真空计
电离式是利用气体电离原理工作的。它主要由电离管和电子电路组成。电离管内有一个阴极和一个阳极,阴极发射电子,电子在栅极电压作用下加速,与管内气体分子碰撞使其电离。电离产生的正离子被阳极收集形成离子流,离子流的大小与管内气体压力有关。根据离子流与压力的关系曲线,通过测量离子流灵敏度高,测量范围宽,但对工作环境要求较高,需要稳定的电源和电磁屏蔽,且不同气体种类对其测量有影响,需要进行校准。
(四)电容薄膜式
电容薄膜式基于电容原理。它有一个弹性薄膜作为电容器的一个极板,另一个极板是固定的。当被测环境压力变化时,薄膜会在压力差的作用下发生形变,导致电容器的电容量发生变化。通过测量电容量的变化并结合事先标定的压力 -电容关系,就能确定被测环境的真空度。这种设计的inficon真空计结构紧凑,灵敏度较高,对环境适应性较好,可用于测量中高真空度,但测量精度会受到薄膜材料性能和温度因素的影响。