皮拉尼真空计.doc

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1、皮拉尼真空计英文名称：Piranivacuumgauge定义：利用电阻丝的阻值随温度变化的原理来测量压强的仪器。所属学科：机械工程（一级学科）；实验室仪器和装置（二级学科）；真空获得仪器与装置-真空仪器与装置（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布也称电阻式真空规。其工作原理是：真空度不同，单位体积内的空气分子数就不同，对于正在发热的电阻丝带走热量的能力（散热能力）就不同，电阻丝温度就不同，因为电阻丝的电阻率是温度的函数，所以不同的真空度就引起了电阻率的不同，则电阻就不同，电流在电阻丝上的压降就不同，根据电压的变化就能换算出空气压强，也就是测

2、量真空度。实际的皮拉尼真空计一般做成四臂电桥，并有用于温度补偿的电阻丝与其串联。用于测量低于大气压的稀薄气体总压力的仪表，又称真空规。真空计的测量单位沿用压力测量单位，压力的国际单位为帕(Pa)，曾使用的单位还有托(Torr)和毫巴(mbar)等。热阴极电离真空计(1)电子在电场中飞行时从电场获得能量，若与气体分子碰撞，将使气体分子以一定几率发生电离，产生正离子和次级电子。其电离几率与电子能量有关。电子在飞行路途中产生的正离子数，正比于气体密度n,在一定温度下正比于气体的压力p。因此，可根据离子电流的大小指示真空度。这就是电离真空计工作原理。    由灯丝

3、加热提供电子源的电离真空计称为热阴极电离真空计，其型式繁多，各具不同特点和适用不同的压力测量范围。    热阴极电离真空计由测量规管(或规头)和电气测量电路(真空计控制单元和指示单元)组成。规管功能是把非电量的气体压力转换成电量——离子电流(2)当气体导电时，电子与气体分子的碰撞频率跟气体分子的密度有关。密度大，碰撞的频率就高，产生的离子也越多，气体中的电流就越强。又由于气体分子的密度与气体的压强是直接相关的，因此，测定了气体中电流的大小，即可确定气体的压强。根据上述原理即可制成热阴极电离真空计。最简单的热阴极电离真空计就是一只三极管，F是灯丝电路，通电流

4、后使灯丝受热向外发射电子。在栅极上加一约为150～200伏特的正电压，这一正电压可吸引和加速由灯丝发射出来的电子。被加速的电子穿过栅极后，因板极B的电压对栅极为低的负电压，因此电子又被板极推回，再加速向栅极返回。这样，电子在往返的运动中就与其中的气体分子碰撞，使分子电离，变成正离子和二次电子，而正离子将被板极所吸引，在板极电路中形成电流。(3),热电子向处在正电位的加速极飞去,一部分被加速极吸收,另一部分穿出加速极栅间空隙继续向离子收集极飞去,由于收集极是负电位,电子在靠近收极集时受到电场的推斥而返回,在加速极栅间作来回振荡,直到被加速极吸收为止,电子在飞

5、行路程中不断跟管内的气体分子碰撞,使气体电离,正离子被收集极收集,这样在回路中产生了离子流灯丝在通电加热以后发出热电子加速极的电位在+100------+300V收集极的电位在负10------负50V由于电子的平均自由程小,气体在10的负一次方以上,气体不能电离.所以不能反映气压,在10的负5次方以下,会产生光电子,造成指示不准确.真空的测量利用复合真空计。它由两个热偶真空计和一个电离真空计组成。（1）热偶真空计是利用稀薄气体状态下气体分子的导热性制成的。压强越高，气体分子碰撞灯丝带走的热量就越多，因此灯丝温度越低，使得热电偶产生的电动势越大。热偶真空计

6、的测量范围是5×105-1×10-1Pa。（2）电离真空计是利用低压气体被快速电子碰撞而电离的规律制成的。它是一种三极电子管，将灯丝通以电流使其发射电子，电子与气体分子碰撞使气体分子电离，离子电流正比与气体分子浓度，因此可以用电流去测量气体压强。电离真空计的测量范围是10-1-1×10-5Pa，必须注意的是：电离真空计不可在小于0.1Pa的真空中测量，否则会因为离子电流过大而烧毁电离规。b~Uv1dmgII0YT