inficon真空計是用于測量真空環境中氣體稀薄程度的儀器,其工作原理基于不同的物理現象,以下是幾種常見類型的工作原理:
(一)壓縮式
壓縮式利用波義耳定律,通過壓縮一定體積的氣體,測量其壓力變化來確定原始真空度。當對被測容器中的氣體進行壓縮時,根據波義耳定律公式 \(P_1V_1 = P_2V_2\)(其中 \(P_1\)、\(V_1\) 是壓縮前氣體的壓力和體積,\(P_2\)、\(V_2\) 是壓縮后氣體的壓力和體積),在已知壓縮前后體積變化的情況下,通過測量壓縮后的氣體壓力 \(P_2\),就可以計算出壓縮前的原始壓力 \(P_1\),從而得到被測容器內的真空度。這種結構簡單,但測量范圍相對較窄,精度有限,常用于低真空度的測量。
(二)熱傳導式
熱傳導式基于氣體熱傳導率與壓力的關系。它通常有一個加熱元件和一對溫度傳感器。在恒定功率加熱條件下,氣體的熱傳導率會隨著壓力的變化而改變。當氣體壓力較高時,氣體分子密集,熱傳導較好,溫度傳感器檢測到的溫度差較小;反之,當氣體壓力較低時,氣體分子稀疏,熱傳導變差,溫度差增大。通過測量溫度差并與已知壓力 -溫度差關系曲線對比,就能確定被測環境的真空度。熱傳導式對環境溫度敏感度較高,且測量時會改變被測環境的氣體狀態,但具有響應速度較快的優點,適用于中低真空度的測量。
(三)電離式inficon真空計
電離式是利用氣體電離原理工作的。它主要由電離管和電子電路組成。電離管內有一個陰極和一個陽極,陰極發射電子,電子在柵極電壓作用下加速,與管內氣體分子碰撞使其電離。電離產生的正離子被陽極收集形成離子流,離子流的大小與管內氣體壓力有關。根據離子流與壓力的關系曲線,通過測量離子流靈敏度高,測量范圍寬,但對工作環境要求較高,需要穩定的電源和電磁屏蔽,且不同氣體種類對其測量有影響,需要進行校準。
(四)電容薄膜式
電容薄膜式基于電容原理。它有一個彈性薄膜作為電容器的一個極板,另一個極板是固定的。當被測環境壓力變化時,薄膜會在壓力差的作用下發生形變,導致電容器的電容量發生變化。通過測量電容量的變化并結合事先標定的壓力 -電容關系,就能確定被測環境的真空度。這種設計的inficon真空計結構緊湊,靈敏度較高,對環境適應性較好,可用于測量中高真空度,但測量精度會受到薄膜材料性能和溫度因素的影響。