真空计的分类及具体特点

现代真空应用技术的发展，涉及的应用范围越来越广泛、真空应用设备对仪器仪表的要求越来越高，特别是对测量精度、稳定性要求、以及自动控制性能要求也越来越高，这直接关系到真空设备的整体性能质量，关系到真空应用技术或应用工艺的应用效果，甚至于成功与否。常用的几种真空计的使用特点介绍如下：

1、热传导真空计。

　　热传导真空计是利用气体分子的热传导在某一压力范围内与气体压力成正比关系的原理制成的，因此根据热传导的变化就能反映出压力的变化。

　　热传导真空计又分为电阻真空计和热电偶真空计两种形式。这两种真空计的测量范围一般为1.33×102~1.33×10—2Pa左右，其特点是两种真空计都属于相对真空计，可以连续测量，但受环境影响较大。

2、电离真空计。

　　对低于1.33×10-1Pa的低压测量时，通常采用电离真空计。由于电离源不同，又可分为热阴极、冷阴极和放射性电离真空计。

　　（1)热阴极电离真空计：其测量范围为1.33×10-1~1.33×10-6Pa，可以连续测量，属于相对真空计。该真空计使用时应该注意的是，由于有热阴极存在，就有吸气放气现象产生而影响测量的准确性，而且在压力高于1.33×10-1Pa时不能进行测量，否则阴极就要被烧坏。

　　(2)冷阴极电离真空计：这种真空计也属于相对真空计，测量范围1.33×10-1~1.33×10-4Pa，其特点是结构简单、寿命长、灵敏度高，但需要强的磁场和高压电源，低压时持续放电有一定不稳定性，误差较大等。

3、压缩式真空计。

压缩式真空计也称为麦克劳真空计，一般测量范围为1.33×10—1.33×10—2Pa，其结构形式还有宽量程、双管式和旋转式等区别。
 

真空计的主要分类

　　按照真空计测量原理所利用的不同的物理机制，Vacuum Pump 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。

波尔登规（Bourdon）

细的铜管受气体压力不同会有舒展现象，会带动杠杆和齿轮旋转，使得指针指示在不同刻度上，即可读出相应的气压值。这种规的测量范围一般在100Pa至1atm。在不同压力下金属膜片受力不同会有不同尺度的变形，使得金属膜片和电极之间的电容变化，通过测量电容的变化量，即可知道金属膜片上气压的变化。这种规的测量范围一般横跨4个量级，比如可能是0.01Pa至100Pa、0.1Pa至1000Pa等。
这种规的优点是灵敏度很高。缺点是必须在高于环境温度的恒温条件下使用，以消除温度不同对膜片力学性能的影响，使用前一般需要预热数小时。

皮拉尼（Pirani）电阻规

由于不同气压下气体分子热传导能力不同，当真空球阀给热丝加恒定的电流时，由于气压不同通过气体传导走的热量不同，热丝所保持的温度就不同，这导致热丝电阻大小不同，通过测量热丝电阻大小就可以推算气压大小。如果配合电桥测量热丝电阻的变化，将有效提高测量的准确度。这种规的测量范围一般在0.1Pa至1000Pa。

热电偶规

热电偶规与皮拉尼电阻规基本原理一致，只是它不用测量热丝电阻的变化，而是用热电偶直接测量热比的温度变化。测量范围一般与在0.1Pa至1000Pa。与皮拉尼电阻规一样，这种规也需要在不同的使用气体下标定。

热阴极电离规

热阴极电离规中，由热阴极即灯丝发射电子，电离真空中的气体分子，产生离子，由收集极收集产生的离子，形成离子电流，通过测量离子电流的大小即可推算出真空中气体分子的密度，进而得到气压大小。这种规的测量范围一般为1.0E-05Pa至0.1Pa。经改进后的热阴极电离规，Bayard-Alpert规，可以将测量下限降低至1.0E-09Pa。

冷阴极电离规

冷阴极电离规也是通过电离气体分子收集离子电流的方法进行气压测量，但与热阴极电离规不同的是，它是利用磁控放电电离气体分子产生离子。这种规的测量范围一般为1.0E-07Pa至0.1Pa。