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電離真空計是通過使氣體分子電離,測量離子數(shù)量而得出壓力的真空計,被用于高真空至超高真空領域,定量性能優(yōu)異。
構造原理
和先前所講的冷陰極型Penning真空計不同,熱陰極電離真空計中使氣體電離的電子,是通過加熱電熱絲來獲得。準確來講應稱之為熱陰極型電離真空計,但平時多被直接簡單稱為電離真空計。
電離真空計的基本構造為電熱絲(F),加速和捕捉電子的陽極網(wǎng)(G),捕捉離子的集電器(C)而構成
電熱絲和陽離子集電器之間如果有氣體分子,往返運動的電子會與其碰撞而產(chǎn)生陽離子和電子,生成的電子同樣做往返運動最終被陽極網(wǎng)捕捉。而在陽極網(wǎng)和陽離子集電器之間生成的陽離子則被陽離子集電器捕捉。陽離子集電器的捕捉效率為a,電子使氣體分子電離的幾率為σ,氣體分子密度為n,電熱絲放出的熱電子的電流為Ie,電子被陽極網(wǎng)捕捉前飛行的平均距離為L,陽離子集電器檢測出的電流為Ii,則
Ｉi = Ｉe·ｎσＬａ (1)
L,a,σ 是常數(shù)。如果控制Ie為一定值,則Ii和n成正比例。假設氣體是理想氣體,通過方程式p=nkT,則可知Ii和P成正比例。也就是所測得離子電流就可知氣體壓力。
Ｉi = ＳＩe·ｐ (2)
S被稱為電離真空計系數(shù)或感度,其值通常由實驗而定。一般的電離真空計,S值大約為0.1~0.3/Pa。