冷阴极电离真空计的工作原理图

热阴极和冷阴极电离真空计校准证书摘要：1.热阴极和冷阴极电离真空计的概念和原理2.校准证书的作用和重要性3.热阴极和冷阴极电离真空计的校准过程4.校准证书的获取和有效性5.热阴极和冷阴极电离真空计在校准过程中的注意事项正文：热阴极和冷阴极电离真空计是实验室和工业生产中常用的一种测量真空度的仪器。

热阴极电离真空计的原理是利用热阴极发射电子，通过电场加速后撞击到阳极上产生离子，从而测量真空度。

而冷阴极电离真空计则是利用射线照射到冷阴极上产生电子，同样通过电场加速后撞击到阳极上产生离子，从而测量真空度。

校准证书是证明热阴极和冷阴极电离真空计测量结果准确性的重要文件。

它由权威的校准机构出具，包含了校准过程中所得到的各种数据和参数，可以作为使用者评估仪器性能和精度的依据。

在校准过程中，热阴极和冷阴极电离真空计需要经过一系列的校准项目，包括真空度的校准、响应时间的校准、线性度的校准等等。

这些校准项目的结果都会被记录在校准证书上。

获取校准证书的过程通常需要将热阴极和冷阴极电离真空计送到专业的校准机构进行校准。

在校准过程中，仪器会被连接到校准设备的标准电路中，进行一系列的测量和校准。

在校准完成后，校准机构会出具一份校准证书，证明仪器的测量结果准确性和精度。

在使用热阴极和冷阴极电离真空计时，需要注意的是保持仪器的清洁和维护。

长时间使用后，电离规灯丝表面可能会产生一些氧化物，这会影响到测量效果。

因此，需要定期对仪器进行清洁和维护，以保证测量结果的准确性。

同时，在使用过程中需要注意避免振动和撞击，以免影响仪器的性能和精度。

总的来说，热阴极和冷阴极电离真空计是一种重要的真空度测量仪器，它的校准证书是评估仪器性能和精度的重要依据。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟Penning 真空计Penning 真空计是利用真空中的放电现象,测量中高真空领域的温度计,测量性稳定,耐用性久为其特点。

Penning 真空计构造原理Penning 真空计利用Penning 放电现象。

通常而言,冷阴极放出的电子比热阴极少。

单纯在阴阳两极间加电压,假如压力低于0.1Pa 则不会持续放电。

为了增加电子飞行距离,从外部加磁场,这样可使在更低的压力下也可放电。

检测部如图所示,主要构造为圆筒形(或园环形)阳极。

圆板状的阴极和永久磁铁构成。

磁力线和电极的中心轴平行设置。

阳极电压2~3kV,磁场强度约1000G。

从阴极放出的电子受洛仑兹力而做螺旋运动。

同时,轴方向的空间电压如图C 所示。

电子被控制在势井内,于两侧的阴极之间做往返运动。

实际上的电子运动要比这种估算复杂得多。

但是,螺旋运动和往返运动使得电子的飞行距离大幅度增长。

电子最终会被阳极捕捉,但是在被捕捉之前多次和气体分子碰撞,在两阴极之间产生等离子体状态。

等离子体中的电子和阳极放出的电子一样会做螺旋运动和往返运动,但离子因为质量较大,螺旋运动半径较大,而且在高电位空间产生,短时间内被阴极捕捉。

Penning 放电可在0.1Pa 的压力下发生。

假设电子的数量和气体压力无关,在阴极被捕捉到的离子数量(单位时间发生电离的次数=电流),则与压力及气体分子的电离断面积成正比例。

假如知道离子电流和压力的比例系数,则可知道压力值。

电离断面积依气体分子而变化,比例系数也会因气体分子而变。

市场上的真空计通常以干燥空气或氮气为标准测出比例系数。

冷阴极电离真空计是一种相对真空计。

它由规管和测量电路两部分组成。

图17示出冷阴极电离真空计的示意图。

冷阴极电离真空计与热阴极电离真空计一样，是利用低压力下气体分子的电离电流与压力有关的特性，用放电电流做为真空度的测量，由电流表CB(做为真空度指示仪表，一般用量程为o～100μA)指示出来。

所不同的在于电离源。

热阴极电离真空计是由热阴极发射电子，而冷阴极电离真空计是靠冷发射(场致发射、光电发射、气体被宇宙射线电离等)所产生的少量初始自由电子，它们在电场的作用下向阳极运动，但由于正交磁场的存在，也将施力于运动的电子，从而改变电子的运动轨迹。

在电、磁场的共同作用下，电子沿螺旋形轨道迂回地飞向阳极(这种运动轨迹实际上是一个在阳极面上具有摆线投影的曲线)，这样就大大延长了电子达到阳极的路程，使碰撞气体分子的机会增多；同时又因阳极是一个中空的环，在其中轴线附近运动的电子还可能穿过阳极环凭原有动能继续前进，而后又被带负电位的阴极排斥而折回，这样飞行中的电子可能在两阴极间往返振荡直到最后被阳极吸收为止，使电子到达阳极的实际路程远大于两极间的几何尺寸，故碰撞几率大大增加。

电子碰撞气体分子时，有一部分为电离碰撞，电离后形成的正离子在阴极上打出的二次电子，也受电场和磁场的共同作用而参与这种运动，使电离过程连锁的进行，在很短时间内雪崩式地产生大量的电子和离子，这样就形成了自持气体放电(一般称为潘宁放电)，此放电电流与压力有如下关系：I=Kp n (11)式中I--放电电流K——常数n——常数，一般在l～2之间，与规管结构有关。

图17：冷阴极电离真空计原理图图17示出的是普通型冷阴极电离真空计，其压力测量范围1～10-5Pa。

冷阴极电离真空计没有与压力无关的本底光电流。

限制其下限延伸是其场致发射；测量上限主要受限流电阻及在高压力时，电子与离子复合几率增加等限制。

m=10-11Pa。

延伸下限制成倒置磁控管与磁控管式规管如图18、图19所示，其pin冷阴极电离真空规，没有热阴极，不怕大气冲击，但其测量误差较大。

冷阴极/皮拉尼真空计ACC 2009使用说明书1、简介注意事项▲确保合适的电源电源供应不要超过DC30V，如果超过会导致真空计损坏或者危险操作者的安全；▲确保正确的接地进行正确的接地保护以免造成电击；▲遵照章程使用真空计确保管路或者真空腔室里面没有对真空计有腐蚀的气体或者可凝性蒸汽，如果有，请用干燥空气将其排干净；▲避免过压不要将真空计用在超过其最大压力的情况下。

忽视的话可能会导致真空计爆炸，或导致传感器内部损坏，从而引起气体泄漏，两种情况都可能导致人身伤害；▲不要在含有腐蚀性气体或者毒性气体的情况下使用腐蚀性气体如含氟的气体，毒性气体，可燃性气体或者爆炸性气体，可能造成传感器内部损坏，从而导致外部气体泄漏，这可能造成人身伤害；▲产品的维修不要私自拆卸真空计的连接法兰或者电路板，参照后面关于拆卸的介绍；▲不要随意修改产品设置的参数不要非法修改真空计电气或者机械的参数；忽视可能会导致真空计损坏或者人员受伤；▲专业人员所有以上描述的操作，都要由有经过技术培训、有经验和有资质的人员来操作；2、附件描述 P/N连接线 5M 112752连接线 1OM 112753连接线 20M 112754接头“D-SUB”9P 1148483、技术参数3．1 详细描述测量原理：热传导/冷阴极原理测量范围： 5E-9～1000 mbar；测量精确性: 5E-9～1E-8 mbar,±50%；1E-8～100 mbar,±30%；100～1000 mbar,±50%；重复测量的误差：1E-8～100 mbar,5%；（环境温度25℃）；供电电压： DC 15～30V；电压波动： >2Vpp；功率消耗： 2W（电流<150mA）；防护等级： IP40；真空计自身阻抗：18ｋΩ（皮拉尼模式）15ｋΩ（冷阴极模式）名义电阻： 56～58Ω；（环境温度25℃）输出信号电压范围（0-10V+SP型）：0-10V；8.6V=1000 mbar;1.8V=5E-9 mbar; 设置点: 2个接点输出(1A30VDC);接口(RS485+SP型号):RS485;I/O连接: D-sub 9pin;连接线长度: ≤300M,1mm2温度范围: 运行时,5～55℃;储存时,-20～70℃;灯丝温度: 120℃;烘烤温度: 150℃(周围无电器件和磁性屏蔽);相对湿度: 70%(无任何冷凝);连接发兰: DN25ISOKF,DN40ISOKF,DN40CF-F;操作位置: 任何角度;内部容积: 18.3 cm3;最大承受压力: 2 bars;真空端材质: 钼\SUS304\SUS430钨\Ai2O\Fe\Ni\玻璃\黄铜;灯丝材质: 钨;3.2 真空计尺寸连接法兰：DN 25 ISO KF X=16 mm DN 40 ISO KF X=16 mm DN 40 CF-F X=35.5mm3.3 电气连接ACC2009警告：■不要用、接地或者提高电压给没有用的芯■如果用自己的连接线，针对电压选择正确的电线■连接防护接地线，避免电击■安装一个电流熔断器，以避免真空计毁坏或伤人4、真空计的连接必须使用相应的配件（Alcatel样本目录）。

冷阴极真空计冷阴极真空计是一种常用的真空度测量设备，广泛应用于科研、制造和工业领域。

它的工作原理是利用阴极发射电子在真空中运动时，电子与气体原子或分子碰撞，使气体原子或分子离子化，形成正离子，正离子在电极间经过加速、聚焦、偏转等处理，到达阳极，从而产生电流，用以计算真空度。

下面将介绍冷阴极真空计的基本结构、工作原理和应用。

基本结构冷阴极真空计由阴极、阳极、网格、聚焦极、偏转极等组成。

其中阴极是产生高电场强度的极，通常采用大电流（10-50mA）、低电压（40-60V）的电子源，以石英、钨等材料制成。

阴极的朝向很重要，在计量区域中，一般采用感应光源或暗阴极产生电子；在试漏区，采用强流电子源。

阳极一般采用金属板，其结构形式有旋转、振动、加热等多种类型。

网格是用来筛选不同电离态的离子和电子的，是保持正常测量状态重要的部分。

聚焦极和偏转极用于使电子流、离子流和中性分子束集中，然后由该结构引导偏转并定向到阳极，以产生电流。

工作原理在冷阴极真空计内部，电子源为阴极，在激活电子源之前，需要先将真空度提高到一定程度，然后通过调节阳极电压、网格电压和阴极电压，使电子穿透网格，被强烈的电场加速，并继续穿透后面的介质，将气体分子离子化，在引入的闪烁体中发光，光强取决于离子数，在阳极电势的加速作用下，电离气体离子运动到阳极，产生光电子发射，被电子倍增器增强，转化为电流信号，从而测量真空度。

应用冷阴极真空计的应用范围非常广泛。

实验室中常用于研究气体流动、气体化学反应、太阳辐射测量、空气污染监测等领域。

在工业生产中，它常被用于材料处理、半导体制造和真空设备生产中。

总之，冷阴极真空计是一种很重要的真空度测量设备，在科学研究和工业生产中都具有重要的应用价值。

只有深入了解其结构和工作原理，才能更好地发挥其功能，为相关研究和生产提供有益的指导。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
电离真空计的工作原理
电离真空计是通过使气体分子电离，测量离子数量(电流)而得出压强的真空计。

其测量真空度在10-8 Pa 以上，被广泛应用于高真空至超高真空领域，定量性能优异。

电离真空计可以按照电离方式不同分为两种：一种是应用最广、依靠高
温阴极热电子发射原理而工作的热阴极电离真空计；另一种是利用真空中的高
压放电原理而工作的冷阴极电离真空计。

热阴极电离真空计中使气体分子电离的电子，是通过加热灯丝来获得
的。

热阴极电离真空计的结构和原理如加热灯丝之后，有热电子放出，热电子
被正电压的阳极网加速。

因为阳极网是用细的金属丝做成的网状结构，因此大
部分电子没有被捕捉而穿过阳极网。

因为对面的离子收集极处于相对负电位，
因此电子无法到达离子收集极而被反弹回来。

这样电子在灯丝和离子收集极之
间往返运动，最终被阳极网捕捉。

灯丝和离子收集极之间假如有气体分子，往返运动的电子会与其碰撞，
使其电离而产生阳离子和电子。

生成的电子同样做往返运动最终被阳极网捕捉，而在阳极网和离子收集极之间生成的阳离子则被离子收集极捕捉。

设离子
收集极的捕捉效率为a，电子使气体分子电离的几率为&sigma;，气体分子密度为n，电热丝放出的热电子电流为
式中L、a、&sigma;常数。

假如控制
也就是说，测得离子电流就可知气体压强。

S 被称为电离真空计的系数或感度，其值通常由实验而定。

通常的电离真空计，S 为0.1～0.3Pa-1。

热阴极电离真空计的工作原理
热阴极电离真空计是一种广泛应用于真空技术中的仪器，可用于测量低至10^-9 Pa的真空度。

其工作原理是利用电子轰击热阴极，
使得阴极表面的物质被电离并产生离子，经过加速电场后撞击阳极，产生电流，通过电流的大小来推算真空度。

该真空计分为热阴极电离真空计和冷阴极电离真空计两种。

其中，热阴极电离真空计的阴极是以阻热丝加热，使其温度升高并发射大量电子，这些电子会被加速电场加速，撞击气体分子，将其电离产生离子，离子再被加速电场加速，最终撞击阳极形成电流。

而冷阴极电离真空计的阴极则利用放电电晕现象，在阴极表面吸附气体分子，随后施加高压电场，使得气体分子被电离并产生离子，离子同样会被加速电场加速并形成电流。

热阴极电离真空计具有测量范围广、响应速度快、精度高等优点，但需要加热丝加热，寿命较短；而冷阴极电离真空计无需加热，寿命较长，但灵敏度低。

根据具体应用需求选择合适的真空计，可以提高工作效率和准确度。

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真空测量的种类及各种真空计的原理（1）1.什么是真空测量真空测量就是真空度的测量，而真空度是指低于大气压力的气体稀薄程度。

以压力表示真空度是由于历史上沿用下来的，并不十分合理。

压力高意味着真空度低；反之，压力低与真空度高相对应。

全压力测量1.U型管真空计结构最简单的测量压力的仪器，它通常是用玻璃管制成，其工作液体有多种，通常为水银。

管的一端与待测压力的真空容器相连，另一端是封死的或开口与大气相通，以U型管两端的液面差来指示真空度。

U型管真空计的测量范围为105～10Pa。

它是一种绝对真空计。

(1)开式U型管真空计：将U型管内充入适量的工作液(如水银)，一端开口接大气(即环境大气压p0)，另一端与被测真空系统相连接(待测压力p)如图1所示。

其压力计算公式如下p = p0 - ρgh (1)式中p ——待测压力p0——环境大气压力h ——两液面高度差ρ——工作液密度g ——重力加速度(2)闭式U型管真空计：如图2所示，把管内预先抽至压力为10-1Pa以下，然后将工作液(如水银)注入管内，其开口端与待测真空系统相连接。

当真空系统抽气前，真空系统内的压力等于环境大气压力，则工作液充满封闭端形成最大液面差h0；当系统抽气到某一瞬间时，两端液面处于液面静压力平衡时，则待测压力值可用下式求得(忽略封闭端内压力对液面的影响)：p = ρgh (2)2.弹性元件真空计利用弹性元件在压差作用下产生弹性变形的原理制成的真空测量仪表称为弹性元件真空表。

在结构和外形上与工业用压力表类似，一般用于粗真空(102～105Pa)的测量。

根据变形弹性元件分类，这类真空计通常有弹簧管式、膜盒式和膜片式，其结构如图3所示。

弹性元件真空表性能稳定，其测量范围一般为102～105Pa，精度有0.5级、1.5级和2.5级数种。

在工业生产中有些设备需要既测量正压(高于一个大气压)，也要测量负压(低于一个大气压，即真空状态)，因此制成的弹性元件压力真空表，在同一条表盘刻度上同时刻有正压力和真空度。

真空计分类及选用时的注意事项托里拆利制作的一端封闭充满水银的细长玻璃管就是最初的真空计。

根据测量的真空度范围和使用环境，现在最常使用的真空计有电容式隔膜真空计、热电偶真空计、热阴极电离真空计和冷阴极电离真空计。

这几种真空计利用了不同的物理现象，其中电容式隔膜真空计利用的是力，热电偶真空计利用的是热传导，电离真空计利用的是真空放电。

选用真空计时应该注意以下事项：(1)在设备要求的压强范围内，真空计是否有足够的测量精度；(2)被测气体是否会对真空计造成损伤；(3)真空计是否会对被测真空环境造成影响；(4)真空计所测压强是全压还是分压，是否已校准，是否与气体种类有关；(5)真空计能否实现连续测量，数值指示及反应时间如何；(6)真空计的稳定性、可靠性、寿命。

下图为电容式隔膜真空计:根据弹性薄膜在压差作用下产生应变而引起电容变化的原理制成的真空计称为电容式薄膜真空计，它由电容式薄膜规管(又称为电容式压力传感器)和测量仪器两部分组成。

根据测量电容的不同方法，仪器结构有偏位法和零位法两种。

零位法是一种补偿法，具有较高的测量精度。

目前在计量部门作为低真空副标准真空计的就是采用零位法结构。

图20 零位法薄膜真空计的结构原理图图20示出了零位法电容式薄膜真空计的结构原理图。

它由电容式薄膜规管、测量电桥电路、直流补偿电源、低频振荡器、低频放大器、相敏检波器和指示仪表等组成。

电容式薄膜规管的中间装着一张金属弹性膜片，在膜片的一侧装有一个固定电极，当膜片两侧的压差为零时，固定电极与膜片形成一个静态电容C0，它与电容C1串联后作为测量电桥的一条桥臂，电容C2、C3和C4与C5的串联电容组成其它三条桥臂。

金属弹性膜片将薄膜真空规管隔离成两个室，分别为接被测真空系统的测量室和接高真空系统(p b<10-3Pa)的参考压力室。

在这两个室的连通管道上设置一个高真空阀门7。

测量时，先将阀门7打开，用高真空抽气系统将规管内膜片两侧的空间抽至参考压力p b。

电离真空计的原理什么是电离真空计电离真空计是一种用于测量真空度的仪器。

它能够测量高真空到超高真空范围内的气体压力，通常用于半导体工艺、真空制冷、核工业等领域中。

电离真空计的工作原理电离真空计利用离子化气体产生的电离电流测量真空度。

其电离方式常见的有两种：端突电离和阳极盘电离。

下面我们就分别来介绍这两种方式的工作原理。

端突电离端突电离型电离真空计是一种最为常见的电离真空计。

它由一个加热的阴极和一个靠近阴极的、带电的端子组成。

当阴极表面受热，会引起来自气体的大量逸出，形成的气体分子可与电子发生碰撞，引发电离过程。

电离后的正负离子会向电极方向移动，在端突处进行再次电离，形成雪崩放大，产生更多的离子和电子，进而形成电离流。

这个电离流就是真空计所测得的电流信号。

阳极盘电离阳极盘电离型电离真空计改进了端突电离型的缺陷，它主要由一个阴极和一个带有中间电介质层的阳极盘组成，中间层会防止离子运动穿透。

在高工作电压的条件下，气体分子被阴极电子轰击而电离，形成离子。

由于阳极盘上悬浮着正电，离子会朝阳极盘移动而形成电流信号。

电离真空计的优点电离真空计具有以下几个优点:•测量范围广，可测量 10^-10 ~ 10^-3 Pa 范围内的真空度。

•精度较高，在超高真空范围内可达到 1% 左右的精度。

•可以测量接近常温的低真空。

•相对于其它真空计，电离真空计可以得到较大的输出电流。

•操作简单，测量稳定，响应时间快。

电离真空计的注意事项使用电离真空计时需要注意以下事项：1.在使用端突电离型电离真空计时，要注意阴极的使用寿命问题，经常需要清洁或更换。

2.电离真空计在使用的时候需要加高电压，因此在使用的时候要注意电击危险。

3.需要根据测量所处环境的不同选择合适的电离真空计型号。

4.电离真空计测量到的电离流也包含来自真空室表面科学吸附和反应的信号，使用时要注意产生误差。

小结电离真空计是一种常用于测量高真空至超高真空范围内气体压力的仪器。

反磁控式冷阴极电离规反磁控式冷阴极电离规是一种常见的离子源设备，广泛应用于物理实验室、半导体工业和材料科学研究等领域。

本文将介绍反磁控式冷阴极电离规的工作原理、结构特点以及在实际应用中的一些注意事项。

一、工作原理反磁控式冷阴极电离规利用电场和磁场的共同作用，将气体分子电离成离子。

其工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：1. 电离源：冷阴极电离规的电离源是由一根细丝组成，该细丝由耐高温材料制成，比如钨丝。

当通过细丝的时候，施加高压电场，使得细丝表面产生电子，形成电子云。

2. 磁场作用：冷阴极电离规周围有一个强磁场，磁场的方向垂直于细丝的方向。

该磁场的作用是将电子云限制在一定的空间内，形成一个类似于“环形”的电子云结构。

3. 碰撞与电离：当气体分子进入到电子云结构中时，会与电子发生碰撞。

在碰撞过程中，气体分子会失去电子，从而形成正离子。

这个过程称为电离。

4. 加速与聚焦：经过电离后的正离子会被加速电场加速，并通过聚焦装置聚焦成一束离子束。

二、结构特点反磁控式冷阴极电离规的结构特点主要包括以下几个方面：1. 电离源：电离源是冷阴极电离规的核心组件，通常由细丝和支撑结构组成。

细丝的材料一般选用耐高温材料，以保证电离源的长寿命和稳定性。

2. 磁场装置：冷阴极电离规的磁场装置通常由一个或多个磁体组成，用于产生强磁场并将电子束限制在特定空间内。

磁场的强度和方向可以根据实际需要进行调节。

3. 加速装置：加速装置是将电离后的正离子加速为一束离子束的设备，通常由一组电极组成。

通过施加高压电场，可以使正离子获得足够的动能，从而形成一束高速离子束。

三、实际应用反磁控式冷阴极电离规在实际应用中有许多注意事项：1. 清洁保养：由于冷阴极电离规的工作环境一般比较恶劣，容易受到灰尘、油污等污染物的影响，因此需要定期进行清洁保养，以保证设备的正常工作。

2. 维护电离源：电离源是冷阴极电离规的核心组件，需要定期检查和更换，以避免电子发射不稳定或细丝断裂等问题。