电离规管
电离计线路图
理论解释：
I kI p I kI p k I
e
x
e
xe
I k
k x p
I e
பைடு நூலகம்
p
当p较高时，kx / p << k，此时 I kp I
e
当p很低时，kx / p >> k，此时 I k
I
x
e
I 与压强无关
2.3 B—A真空计 (超高真空熱阴极电离计)
真空技术的应用
电子技术、航空航天技术、加速器、表面 物理、微电子、材料科学、医学、化工、工农 业生产、日常生活等各个领域。
二. 真空获得—真空泵
1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名 的马德堡半球试验。 原理：当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
真空泵的分类
气体传输泵: 是一种能将气体不断地吸入并排出泵外 以达到抽气目的的真空泵，例如旋片 机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
2.1 热偶真空计(热传导真空计)
P Q T mV
测量范围：100— 10-1 Pa 测量下限：热丝温度较高，气体分子 热传导很小，热丝引线本身的热传导 和热辐射引起的热量减小占主导地位， 这两部分与压强无关。
热电偶规管及其电路原理
2.2 热阴极电离真空计
原理：电子与气体分子碰撞引起分子电离，形成电子和正离，电子 最终被加速极收集，正离子被收集极接收形成离子流：
气体捕集泵: 是一种使气体分子短期或永久吸附、凝 结在泵内表面的真空泵，例如分子筛 吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温 泵和吸气剂泵。
真空泵的主要参数
抽气速率: 定义为在泵的进气口任意给定压强下， 单位时间内流入泵内的气体体积
或表示为：
V S
t PP1
SQ P
其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。 泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。
I+ = kIep = cp 其中，k称为电离计的灵敏度，是单位电子电流、单位压强下的 离子流。
测量范围：1.33×10-1 ～1.33×10-5 Pa 测量下限：高速电子打到加速极G → G产生软x射线 →软x射线射
向收集极c → 收集极c产生光电发射 → 产生电子流Ix → Ix与I+ 方向相反，与压强无关。
优点：无油，洁净，启 动快，制动快，可忍受 大气冲击。
缺点：由于高速旋转， 不能在磁场中使用，否 则会产生涡流，导致叶 轮发热、变形等严重后 果，对氢气等轻质气体 抽速较小， 价格昂贵。
1. 动叶轮；2. 泵壳；3. 涡轮排； 4. 中频电动机；5. 底座；6. 出气口法兰；
7. 润滑油池；8. 静叶轮；9. 电机冷却水管.
钛离子泵可达 10 8 P a的真空度
三. 真空的测量—真空计
1. 绝对真空计
直接测量真空度的量具，如U型计、压缩真空计(麦克 劳真空计) 。
压缩型真空计 测量范围：103 ～ 10-3 Pa
U型计 测量范围：105 ～10 Pa
2. 相对真空计
直接测量与压强有关的物理量，再与绝对真空计相比较进行 标定的真空计。
扩散泵不能单独使用， 一般采用机械泵为前级 泵，以满足出口压强 (最大40Pa)，如果出口 压强高于规定值，抽气 作用就会停止。
1. 水冷套； 2. 喷油嘴； 3. 导流管； 4. 泵壳； 5. 加热器
3.涡轮分子泵
工作过程是：高速旋转 叶片(30000转/分)—对气 体分子施以定向动量— 压缩—排气。
B-A真空规管 1. 离子收集极；2. 加速极（栅极）
3. 阴极灯丝；4. 外壳
50年代初，Bayard 和Alpert 经过改进电离规，减小光 电流，减小受照面积，制 成B-A规，收集极面积减小 了100—1000倍，测量下限 也降低100—1000倍。
几种常用真空泵的工作原理
1. 旋片机械泵
工作过程是： 吸 气—压缩—排气。
定子浸在油中起润 滑，密封和堵塞缝 隙的作用。
主要参量是： 抽速 和极限压强。
由于极限压强较高， 常用做前级泵(预抽 泵)。
旋片式机械泵
2. 油扩散泵
是：油蒸发—喷射—凝 结，重复循环
由于射流具有工作过程 高流速(约200米/秒)、 高密度、高分子量 (300—500)，故能有效 地带走气体分子。
４、低温吸附泵
利用固体表面温度足够低时可吸附气体分 子的原理而制。
可达 7 10 2 Pa 的真空度
５、离子泵：
利用正离子对钯原子的轰击，钯原子在沉积至阳极的 过程中，将真空室内气体分子湮没的原理而制。
以磁控管型钛溅射离子泵为例，在钛阴极和不锈阳极间加一高 压、磁场。放电出的电子受磁场的约束在阳极筒内往复振荡， 使气体分子电离，所产生的正离子，高速飞向钛阴极，产生钛 原子的溅射，溅落的原子沉积在不锈刚阳极的内壁及钛阴极板 上，形成新鲜的原子层。吸附气体分子，并被随后溅落的钛原 子层所湮没。钛离子泵就是靠不断溅落的钛原子形成的钛膜的 吸附能力来维持抽气。
人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。
真空量度单位
1标准大气压=760mmHg=760(Torr) 1标准大气压=1.013x105 Pa 1Torr=133.3Pa
真空区域的划分
目前尚无统一规定，常见的划分为： 粗真空 105 103 pa(760 10Torr) 低真空 103 101 pa(10 103Torr ) 高真空 101 106 pa(103 108 Torr ) 超高真空 106 1010 pa(108 1012 Torr ) 极高真空 1010 pa( 1012 Torr )
极限压强
p u
(极限真空)
最高工作压强
p m
工作压强范围（p p ） 泵能正常工作的压强范围
u
m
几种常用真空泵的工作压强范围
旋片机械泵 105 102 pa
吸附泵 105 102 pa
扩散泵 100 105 pa
涡轮分子泵 101 108 pa
溅射离子泵 100 1010 pa
低温泵 101 1011 pa
真空的获得与测量
1、了解真空泵、真空计的工作原理。 2、掌握低真空、高真空的获得、测量的方法 3、了解真空泵的结构和操作方法
一. 真空技术入门
真空：低于一个大气压的气体状态。 1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli) 首创著名的大气压实验，获得真空。
自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇 宙空间。