實(shí)際真空系統(tǒng)中，存在著從氣源流向泵的氣流，這些氣源有的是經(jīng)過漏孔注入的氣流，也有的是由于各種出氣效應(yīng)造成的氣流。不僅各種真空泵可以抽除氣體，而且真空規(guī)和清潔表面也有吸附氣體作用。因此，實(shí)際的真空系統(tǒng)中氣流分布通常是不均勻的。流經(jīng)管狀導(dǎo)管的氣體會(huì)被管子聚束，導(dǎo)致流入容器的氣流分布更不均勻。真空系統(tǒng)中稀薄氣流非均勻分布的影響，已成為近年來詳加研究的課題，而這些研究結(jié)果則又促進(jìn)了精確測(cè)量氣體壓力技術(shù)的發(fā)展。
一般情況下，在我們討論壓力測(cè)量時(shí)，無形中已假定了兩個(gè)條件：
①在一包殼中，單位立體角的氣流密度與方向和位置無關(guān)，在給定空間的一點(diǎn)只存在一個(gè)壓力，此壓力與在此點(diǎn)的壓力規(guī)的方位無關(guān)。即氣流各向同性昀假設(shè)。
②系統(tǒng)所有部分是處在同一溫度下，被引用的氣體壓力指的是此溫度下的壓力，即等溫假設(shè)。
事實(shí)上，這兩個(gè)條件在許多實(shí)際系統(tǒng)中是不滿足的，舉兩個(gè)典型例子加以說明：
①如容器中的氣流沿同一方向流向一個(gè)粘著系數(shù)為1的表面，那么當(dāng)規(guī)管的開口對(duì)著此表面時(shí)，則讀數(shù)為0，而規(guī)管開口對(duì)著氣流時(shí)讀數(shù)則z*大。這例子說明氣流方向?qū)y(cè)量的影響。
②一封閉的電離規(guī)，其中充有靜壓為Pi(Ti為300K)的氮?dú)猓魧⑵浣胍旱?T2為77K)，則其中壓力P2為 P2/P1=T2/Tl=0.257
雖然壓力降低了約3/4，但因氣體密度沒變，所以電離規(guī)的指示不變。這例子說明溫度對(duì)測(cè)量壓斬的影響。
圖11-79
在超高真空系統(tǒng)中，定向流動(dòng)和不等溫狀態(tài)往往同時(shí)存在，可見研究非均勻環(huán)境下的壓力測(cè)量問題是實(shí)踐中提出的一個(gè)十分重要的理論問題。研究非均勻氣流測(cè)量問題，導(dǎo)致碰撞壓力轉(zhuǎn)換器 孔規(guī)的發(fā)展(圖11-79)。這是一種由兩個(gè)小室構(gòu)成的、具有小孔入口的管規(guī)。第一個(gè)室是球形的，它的作用是使經(jīng)過小孔注入的定向分子束氣流變成隨機(jī)狀態(tài)，然后由與此室相連的、具有擋板的管狀電離規(guī)所測(cè)量，此規(guī)的壓力讀數(shù)可用來監(jiān)測(cè)定向分子流量。規(guī)中的分子密度n(其相應(yīng)的壓力為p-nkT)和規(guī)孔面對(duì)著氣流方向時(shí)所進(jìn)入的分子入射率n之間的關(guān)系如下
式中 k-玻耳茲曼常數(shù);T-熱力學(xué)溫度。
采用裝在移動(dòng)臂上的壓力轉(zhuǎn)換器規(guī)的實(shí)驗(yàn)不但證明了通過薄孔和短管的氣流花樣是與理論相符的，同時(shí)還可研究球形容器中分子流分布。
在航天科學(xué)的空間環(huán)境模擬容器中模擬外層空間的分子沉條件時(shí)，從容器中心的試件上發(fā)出的分子在被容器壁捕集之前，要經(jīng)碰撞多次才返回到試件上。返回次數(shù)N為
模擬的理想目標(biāo)是使N→0(分子沉)，這就要求口→1。為了用電離規(guī)監(jiān)測(cè)模擬分子沉的效果，將管規(guī)放在容器中心，測(cè)量從壁上返回的分子流，用所謂“有效壓力”來表征分子沉模擬的效果。
在分子流情況下，兩容器間被一理想小孔分開，通過小孔沒有有效的氣流流動(dòng)口如兩容器處在不同的溫度下( Ti、T2)，則兩處相應(yīng)壓力為Pi和P2
在Ti>T2時(shí)，b＜1，這一結(jié)果說明導(dǎo)管聚束作用所產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致偏離了熱流逸定律。
對(duì)非均勻環(huán)境中壓力測(cè)量的研究將使我們更真實(shí)地去反映客觀事物的狀態(tài)，具有重大的理論和實(shí)踐意義。在這方面很多問題還有待深入研究。
