【康沃真空網(wǎng)】真空鍍膜機(jī)腔體內(nèi)，真空測量是指用特定的儀器和裝置，對某一特定空間內(nèi)真空高低的測定。這種儀器或裝置稱為真空計（儀器、規(guī)管）。真空計的種類很多，通常按測量原理可分為絕對真空計和相對真空計。凡通過測定物理參數(shù)直接獲得氣體壓強(qiáng)的真空計均為絕對真空計，例如U型壓力計、壓縮式真空計等，這類真空計所測量的物理參數(shù)與氣體成分無關(guān)，測量比較準(zhǔn)確，但是在氣體壓強(qiáng)很低的情況下，直接進(jìn)行測量是極其困難的；而通過測量與壓強(qiáng)有關(guān)的物理量，并與絕對真空計比較后得到壓強(qiáng)值的真空計則稱為相對真空計，如放電真空計，熱傳導(dǎo)真空計，電離真空計等，它的特點是測量的準(zhǔn)確度略差，而且和氣體的種類有關(guān)。在實際生產(chǎn)中，除真空校準(zhǔn)外，大都使用相對真空計。本節(jié)小編主要對電阻真空計、熱偶真空計、電離真空計的工作原理、測量范圍等進(jìn)行介紹。
電阻真空計
電阻真空計是熱傳導(dǎo)真空計的一種，它是利用測量真空中熱絲的溫度，從而間接獲得真空度的大小的。其原理是低壓強(qiáng)下氣體的熱傳導(dǎo)與壓強(qiáng)有關(guān)，所以如何測量溫度參數(shù)并建立電阻與壓強(qiáng)的關(guān)系就是電阻真空計所要解決的問題。
電阻真空計的結(jié)構(gòu)，規(guī)管中的加熱燈絲是電阻溫度系數(shù)較大的鎢絲或鉑絲，熱絲電阻連接惠斯頓電橋，并作為電橋的一個臂。低壓強(qiáng)下加熱時，燈絲所產(chǎn)生的熱量Q可以表示為：Q=Q1+Q2
式中Q1是燈絲輻射的熱量，與燈絲的溫度有關(guān)；Q2是氣體分子碰撞燈絲而帶走的熱量，大小與氣體的壓強(qiáng)有關(guān)。當(dāng)熱絲溫度恒定時，Q1是恒量，即熱絲輻射的熱量不變。在某一恒定的加熱熱絲電流條件下，當(dāng)真空系統(tǒng)的壓強(qiáng)降低，即空間中氣體的分子數(shù)減少時，Q2將隨之降低，此時燈絲所產(chǎn)生的熱量將相對增加，則燈絲的溫度上升，燈絲的電阻將增大，真空室的壓強(qiáng)和燈絲電阻之間的存在這樣的關(guān)系P↓→R↑，所以可以利用測量燈絲的電阻值來間接地確定壓強(qiáng)。
電阻真空計測量真空的范圍是105～10-2Pa。由于是相對真空計，所測壓強(qiáng)對氣體的種類依賴性較大，其校準(zhǔn)曲線都是針對干燥的氮氣或空氣的，所以如果被測氣體成分變化較大，則應(yīng)對測量結(jié)果做一定的修正。另外，電阻真空計長時間使用后，熱絲會因氧化而發(fā)生零點漂移，因此在使用時要避免長時間接觸大氣或在高壓強(qiáng)下工作，而且往往需要調(diào)節(jié)電流來校準(zhǔn)零點位置。
熱偶真空計
熱偶真空計的規(guī)管主要由加熱燈絲C與D（鉑絲）和用來測量熱絲溫度的熱電偶A與B（鉑銠或康銅-鎳鉻）組成。熱電偶熱端接熱絲，冷端接儀器中的毫伏計，從毫伏計中可以測出熱偶電動勢。測量時，熱偶規(guī)管接入被測真空系統(tǒng)，熱絲通以恒定的電流，同電阻真空計不相同的是，此時燈絲所產(chǎn)生的熱量Q有一部分將在燈絲與熱偶絲之間傳導(dǎo)散去。當(dāng)氣體的壓強(qiáng)降低時，熱電偶接點處溫度將隨熱絲溫度的升高而增大，同樣，熱電偶冷端的溫差電動勢也將增大，及氣體壓強(qiáng)和熱電偶的電動勢之間存在這樣的關(guān)系：P↓→ε↑。
熱偶真空計對不同的氣體的測量結(jié)果是不同的，這是由于各種氣體分子的熱傳導(dǎo)性能不同，因此在測量不同的氣體時，需進(jìn)行一定的修正。表1-3給出了一些氣體或蒸汽的修正系數(shù)。熱偶真空計的測量范圍大致是102～10-1Pa，測量壓強(qiáng)不允許過低，這是由于當(dāng)壓強(qiáng)更低時，氣體分子熱傳導(dǎo)逸去的熱量很少，而以熱絲、熱偶絲的熱傳導(dǎo)和熱輻射所引起的熱損失為主，則熱電偶電動勢的變化將不是由于壓強(qiáng)的變化所引起。
熱偶真空計具有熱慣性，壓強(qiáng)變化時，熱絲溫度的改變常滯后一段時間，所以數(shù)據(jù)的讀取也應(yīng)隨之滯后一些時間；另外，和電阻真空計一樣，熱偶計的加熱燈絲也是鎢絲或鉑絲，長時間使用，熱絲會因氧化而發(fā)生零點漂移，所以使用時，應(yīng)經(jīng)常調(diào)整加熱電流，并重新校正加熱電流值。
電離真空計
電離真空計是目前廣泛使用的真空測量計，它是利用氣體分子電離的原理進(jìn)行真空度測量的。根據(jù)氣體電離源的不同，又分為熱陰極電離真空計和冷陰極電離真空計，前者又分為普通型熱陰極電離計、超高真空熱陰極電離計和低真空熱陰極電離計。它主要有三個電極：發(fā)射電子的燈絲作為發(fā)射極A，螺旋型加速并收集電子的柵極（又稱加速極）B和圓筒型離子收集極C等三部分組成，其中發(fā)射極接零電位，加速極接正電位（幾百伏），收集極接負(fù)電位（幾十伏），B和C之間存在拒斥場。電離計的工作原理是熱陰極A發(fā)射電子，經(jīng)過加速極加速，大部分電子飛向收集極，在B-C之間的拒斥場作用下，電子運動速度降低，當(dāng)速度減到零時，電子又重新飛向B極，在電子飛向B-C空間時，同樣也受到拒斥場的作用，在速度減為零時，電子返轉(zhuǎn)飛向C極，電子在B-C空間的反復(fù)運動，將與氣體分子不斷發(fā)生碰撞，使氣體分子獲得能量而產(chǎn)生電離，電子最終被加速極收集，而電離產(chǎn)生的正離子則被收集極接受并形成離子流I+，對于某一規(guī)管，當(dāng)各電極電位一定時，I+與發(fā)射電子流Ie、氣體的壓強(qiáng)有如下的線性關(guān)系I+=kIeP
式中k為比例常數(shù)，其意義是單位電子電流和單位壓強(qiáng)下所得到的離子的電流值，單位為1/Pa，可以通過實驗確定。對于不同氣體，k的大小不同，其存在的范圍在4-40之間。當(dāng)發(fā)射電流一定時，離子流只與氣體的壓強(qiáng)成正比，因此可以根據(jù)離子流的大小來確定真空室中氣體壓強(qiáng)值。
普通型熱陰極真空計的測量范圍是1.33×10-1—1.33×10-5Pa，無論高于還是低于此測量極限均會使離子流I+和氣體的壓強(qiáng)之間失去線性關(guān)系。當(dāng)壓強(qiáng)較高時，電子與分子多次碰撞的幾率大大增加，由于加速電位比氣體的電離電位（幾十伏）高很多，所以電離產(chǎn)生的電子足以引起氣體電離，這樣，將使電離規(guī)管中的電子流急劇增加，同時由于氣體密度較高，電子的自由程很短，大多數(shù)碰撞屬于低能碰撞，不能引起電離，許多因素導(dǎo)致較高壓強(qiáng)下離子流與壓強(qiáng)之間不再保持線性關(guān)系；當(dāng)壓強(qiáng)較低時（低于1.33×10-1Pa），高速運動的電子到達(dá)加速極上會產(chǎn)生軟X射線，軟X射線再射向離子收集極C上，會引起收集極產(chǎn)生光電發(fā)射，發(fā)射出電子流，從而使原離子流測量電路中疊加了這個與壓強(qiáng)無關(guān)的電流，使離子流I+和氣體的壓強(qiáng)之間失去線性關(guān)系，這時電離真空計就不能夠測量真空室中的壓強(qiáng)了。
真空鍍膜機(jī)采用電離真空計可以迅速、連續(xù)地測出待測氣體的總壓強(qiáng)，而且規(guī)管體積小，易于連接，但是，規(guī)管中的發(fā)射極是由鎢絲制成，當(dāng)壓強(qiáng)高于10-1Pa時，規(guī)管壽命將大大降低，甚至燒毀，應(yīng)避免在高壓強(qiáng)下工作；在真空系統(tǒng)暴露大氣時，電離計規(guī)管的玻殼內(nèi)表面和各電極會吸附氣體，這些氣體會影響真空測量的準(zhǔn)確程度，因此，當(dāng)真空系統(tǒng)長期暴露在大氣或使用一段時間以后，應(yīng)定時進(jìn)行規(guī)管的除氣處理。
