真空测量(张康20100743)

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1、《真空测量》技术报告报告题目真空测量学生姓名张康学号20100743专业班级真空10-01班指导教师褚向前院系名称机械与汽车工程学院2014年4月1日 一、真空计介绍真空计（VacuumGauge），又称真空表，是测量真空度或气压的仪器。一般是利用不同气压下气体的某种物理效应的变化进行气压的测量。在科研和工业生产中广泛使用。按照真空计测量原理所利用的不同的物理机制，可将主要的真空计分为三大类，分别是利用力学性能、利用气体动力学效应和利用带电粒子效应的真空计。利用力学性能的真空计典型的有波尔登规（Bourdon）和薄膜电容规；利

2、用气体动力学效应的典型真空计有皮拉尼（Pirani）电阻规和热电偶规；利用带电粒子效应的典型真空计有热阴极电离规和冷阴极电离规。二、真空计发展历程最早出现的真空计是Ｕ形管真空计,它只能用来测量粗真空和低真空。1874年,H.G.麦克劳发明的压缩式真空计,解决了低真空和高真空的绝对压力的测量，但仍不能进行连续测量。1906年，M.皮喇尼发明电阻式真空计，解决了工业生产中的低真空测量问题。继而，O.E.巴克利于1916年又发明电离真空计,这在当时不仅解决了10-1～10-5帕的高真空测量,而且促进了油扩散泵等真空设备的发展和应用。

3、1937年，F.M.潘宁发明冷阴极电离真空计，适用于有大量放气和经常暴露于大气的真空设备的测量，所以在真空冶金和机械工业中得到广泛应用。1950年，R.T.贝阿德和D.A.阿尔伯特发明BA式电离真空计,解决了10-8帕的超高真空测量问题,从而使真空测量获得了突破,并推动了超高真空技术的发展；而与此有关的表面物理、核能、航天和大型集成电路等科学技术也得到了迅速发展。1960年以来，相继研制成功的调制规、抑制规、弯注规、分离规和磁控式电离规等已能实现10-11帕左右的超高真空测量。21世纪以来，应用皮拉尼技术，冷阴极技术加上先进的

4、数字通讯电路开发了复合工业应用的皮拉尼真空计，标志着真空计测量全面进入了数字时代，在世界范围得到广泛应用。真空测量作为真空学科三大支柱知识之一，在生产与科研有重要的意义。真空计量要满足在真空应用中量大面广的实际需要，解决其真空测量和校准问题，可以为真空应用计量服务和技术保障。正是真空应用对真空计量不断增长的需要和越来越高的要求，促进了真空计量学的发展，使真空计量的研究领域不断扩大，参数不断扩充，量程不断延伸，精度不断提高。真空计量已成为计量学一个新的独立分支，在国际上得到了承认。真空计量中三个基本物理量是真空度全压力和分压力气

5、体微流量和抽速真空计量的主要研究内容为：真空度全压力的测量与校准；真空质谱分析、分压力的测量与校准；气体微流量或漏率的测量与校准；真空泵的抽速测量。真空计量学是有关真空测量和校准的知识领域，包括理论和实践的各个方面。在计量学中，计量标准不是一台台孤立的仪器或设备，而是一个个完整的、统一的、有机的体系。建立国家级计量标准，要求不同地区或不同实验室相同类型或不同类型的计量标准之间以相互校准作为基础。在国际上，许多国家建立了真空计量中心，建立了国家级真空计量标准，形成了真空量值传递系统。真空计量标准的国际比对，是真空计量学发展的重要

6、阶段，是真空量值统一的中心工作。国际标准化组织设立的真空科学技术委员会颁布了一系列有关真空计量方面的国际标准和国家标准文件，促进了在国际范围内真空量值的统一。三、影响真空测量的因素：<1>、气体种类对真空测量的影响：在真空测量实践中，测量结果不仅仅决定于真空计本身，而且与许多因素有关。如果真空被测系统内位氮、氦、氖等单一气体，测量比较简单。但由于有返油、密封材料和系统本身放气，系统中的成分往往是空气、特殊的工艺放气、水蒸气、油蒸气等多种气体和蒸汽的不同组合。大多数相对真空计的测量结果与气体种类有关，其中影响最大的是氧、水蒸气和

7、油蒸气。1.氧气对真空测量的影响：1.1压缩式真空计：氧气不可凝，可用压缩式真空计测量含氧气氛的压力。但氧的分压力过高会是汞表面氧化，致使毛细管内表面污染，引起毛细管压低值无规则变化，产生误差。1.2热传导真空计：能使热丝氧化，致加热电流改变并引起零点漂移；同时，热丝氧化使热丝表面状态变化引起灵敏度变化，产生测量误差。常以铂丝作为热丝材料以提高抗氧化能力。1.3热阴极电离真空计：在含氧气氛中热阴极有明显损耗。压力＞10-1Pa，钨制热阴极很快烧毁；压力＜10-3Pa，可长期使用，但对氧有较大抽速，影响测量精度。1.4冷阴极电离

8、真空计：不会烧毁，但对氧气抽速更大，引起较大误差。在粗低真空范围不宜采用热阴极或冷阴极电离真空计，而以薄膜真空计或放射性电离真空计为好。2.水蒸气对真空测量的影响：2.1压缩式真空计：水蒸气为可凝性气体，不遵循波义尔定律，故不能测量含水蒸气的气体压。2.2热传导真空计：水蒸气