Fundamentos de la tecnología de vacío.

- May 10, 2019-

Fundamentos de la tecnología de vacío.

 

En 1643, el físico italiano Torricelli demostró el famoso experimento de presión atmosférica, revelando la existencia del estado físico de "vacío" para los seres humanos. En los siglos siguientes, especialmente a principios del siglo XX, la tecnología de vacío se desarrolló rápidamente y se usó ampliamente en campos militares y civiles. Del mismo modo, la tecnología de vacío es también la base de la preparación de película delgada. Casi todos los materiales de película delgada se preparan al vacío o a baja presión atmosférica. Por lo tanto, en este capítulo, presentaremos brevemente algunos conocimientos básicos de vacío, adquisición de vacío y medición de vacío.

 

En primer lugar, los conocimientos básicos de vacío.

Uno, una unidad de vacío.

El contacto humano con el vacío se puede dividir aproximadamente en dos tipos: uno es la existencia del vacío espacial, llamado "vacío natural"; El otro es el vacío obtenido al bombear gases desde un recipiente con una bomba de vacío. Se llama un "vacío artificial". Un vacío de cualquier tipo se llama vacío cuando la presión de un gas es menor que una atmósfera en un espacio determinado. El estado del espacio sin ningún gas a menudo se denomina vacío absoluto. En el sentido general, "vacío" no significa "no hay nada". En la actualidad, hay cientos de moléculas por centímetro cúbico de volumen, incluso a la presión más baja posible con las técnicas de preparación al vacío más avanzadas. Por lo tanto, cuando hablamos de vacío, nos referimos al estado de vacío relativo. En la tecnología de vacío, el término idiomático "grado de vacío" y la cantidad física "presión" se usan comúnmente para expresar el grado de vacío en un espacio determinado, pero sus significados físicos deben distinguirse estrictamente. Una presión más baja en un espacio significa un vacío más alto, mientras que un espacio de presión más alta significa un vacío más bajo.

 

Una de las unidades de presión más antiguas y más utilizadas, el mercurio milimétrico (mmHg), mide el vacío directamente al medir su longitud. Especialmente en el uso de la sincronización neumática de torricelli, el milímetro como medida de presión es más intuitivo. Pero en 1958, en memoria de torricelli, se usó "Torr" en lugar de MMHG. 1 torr es la presión por unidad de área de 1 MMHG de MMHG en el estado estándar, expresada como 1 torr = 1 MMHG. En 1971, la conferencia internacional de metrología determinó formalmente "PASCAL" como la unidad internacional de presión de gas, 1 Pa = 1 N / m2 7.5 10-3torr. La Tabla 1-1 muestra las unidades de presión comúnmente utilizadas en la tecnología de vacío actual y sus relaciones de conversión.

 

Tabla 1-1 relaciones de conversión de varias unidades de presión

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Dos. La división de las regiones de vacío.

Para estudiar el vacío y hacerlo conveniente para el uso práctico, el vacío a menudo se divide en las siguientes áreas según las diferentes características físicas de cada rango de presión:

Aspiración aproximada : 1 x 105 ~ 1 x 102 Pa
Bajo vacío: 1 x 102 ~ 1 x 10-1pa
Alto vacío: 1 x 10-1 ~ 1 x 10-6pa
Vacío ultra alto: <> x 10-6pa

 

Las propiedades de movimiento molecular de los gases en diferentes regiones de vacío son diferentes. Bajo un vacío aproximado, el espacio gaseoso es aproximadamente un estado atmosférico, y las moléculas aún están principalmente en movimiento térmico, y las colisiones entre las moléculas son muy frecuentes. Un vacío bajo es la transición del flujo de moléculas de gas del estado de flujo viscoso al estado molecular. Cuando se alcanza el alto vacío, el flujo de moléculas de gas se ha convertido en un flujo molecular, y las colisiones entre las moléculas de gas y las paredes de los vasos son principalmente, y el número de colisiones se reduce considerablemente. En el vacío ultraalto, hay menos moléculas en el gas, casi no hay colisiones entre las moléculas y hay menos posibilidades de que las moléculas colisionen con la pared.

 

 

Tres. Adsorción y desorción de gases por sólidos.

En la tecnología de vacío, a menudo se encuentra una variedad de gases, y el fenómeno de la adsorción y desorción de estos gases en la superficie sólida es muy común, lo cual es de gran importancia para la tecnología de alto vacío, especialmente la tecnología de ultra alto vacío. Por ejemplo, para mejorar el grado de vacío en el tubo, las piezas deben desgasificarse previamente. Este proceso es el proceso de las moléculas de gas en la desorción de la superficie sólida. Con la desorción del gas, se formará un cierto grado de vacío en el recipiente. Además, en los equipos de vacío, a menudo se fabrican varias bombas de adsorción utilizando el principio de adsorción para obtener un alto vacío. A veces, la capacidad de adsorber una gran cantidad de moléculas de gas en la superficie limpia también se utiliza para obtener un vacío.

 

La llamada adsorción de gas es el fenómeno de las moléculas de gas capturadas en la superficie sólida, que se pueden dividir en adsorción física y química. La adsorción física no tiene selectividad, y cualquier gas puede ocurrir en la superficie sólida, que es causada principalmente por la atracción mutua entre las moléculas. La desorción es fácil de producir en el gas adsorbido físicamente, y la adsorción solo es efectiva a baja temperatura. La adsorción química, por otro lado, se produce a una temperatura más alta. Similar a las reacciones químicas, el gas no es fácil de desorción, pero la adsorción solo puede ocurrir cuando los átomos en la superficie del gas y el sólido entran en contacto entre sí para formar compuestos. La desorción de gas es el proceso inverso de la adsorción de gas. El proceso por el cual las moléculas de gas adsorbidas en la superficie sólida se liberan de la superficie sólida generalmente se llama desorción de gas.

 

En la tecnología de vacío, el fenómeno de la adsorción y desorción de gas en la superficie sólida siempre existe. En general, los principales factores que afectan la adsorción y desorción del gas en la superficie sólida son la presión del gas, la temperatura del sólido, la densidad del gas adsorbido en la superficie sólida y las propiedades del sólido mismo, como el grado de suavidad y limpieza de la superficie. . Cuando la temperatura de la superficie sólida es alta, las moléculas de gas son fáciles de desorción. Además de los efectos anteriores, en algunas bombas de vacío y medidores de vacío con fenómeno de ionización, existen diversos grados de absorción eléctrica y eliminación de sustancias químicas, que también acelerarán la adsorción de sólido a gas. Entre ellos, la absorción eléctrica se refiere a la formación de iones positivos después de la ionización de las moléculas de gas. Los iones positivos tienen una actividad química más fuerte que las moléculas de gas neutro, por lo que a menudo forman adsorción física o química con moléculas sólidas. La eliminación química se produce cuando los metales activos (como el bario, el titanio, etc.) se vaporizan al vacío para formar compuestos con moléculas de gas no inertes, lo que produce una adsorción química.

 

Sección dos adquisición de vacío

 

La adquisición de vacío a menudo se denomina "bombeo de vacío", es decir, el uso de varias bombas de vacío se bombeará fuera del contenedor de gas, de modo que la presión del espacio sea inferior a una atmósfera. En la actualidad, el equipo de vacío comúnmente utilizado incluye una bomba de vacío mecánica rotativa, una bomba de difusión de aceite, una bomba molecular compuesta, una bomba de adsorción de tamiz molecular, una bomba de sublimación de titanio, una bomba de ión y una bomba criogénica. Las primeras tres bombas de vacío pertenecen a la bomba de transferencia de gas, es decir, a través de la inhalación continua de gas y fuera de la bomba de vacío para lograr el propósito del escape; Las últimas cuatro bombas de vacío pertenecen a la bomba de captura de gas, que es un tipo de espacio de succión de gas que se succionará para lograr el grado de vacío requerido aprovechando el efecto de succión único de varios materiales getter. Debido a que estas bombas de captura funcionan sin aceite como medio, también se denomina sin bomba de aceite. La Tabla 1-2 enumera los rangos de presión de operación de varias bombas de vacío de uso común y las presiones limitantes generalmente disponibles. La presión final es uno de los parámetros importantes para representar el rendimiento de la bomba de vacío. Se refiere a la presión mínima cuando se usa el contenedor estándar como carga y la bomba funciona normalmente en condiciones específicas durante un período de tiempo y el grado de vacío ya no cambia, sino que tiende a ser estable. Las líneas de puntos en la tabla muestran las áreas en las que se puede extender la bomba de vacío cuando se usa en combinación con otros dispositivos.

 

Tabla 1-2 rango de presión de operación de varias bombas de vacío comunes

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Como puede verse en la tabla, la presión que representa el grado de vacío varía en un rango de más de diez órdenes de magnitud. Si se bombea aire desde la atmósfera, es difícil lograr un grado de vacío ultra alto con solo una bomba de vacío, es decir, ninguna bomba de vacío puede cubrir el rango de trabajo desde la presión atmosférica hasta 10-8pa. Con frecuencia, dos o tres bombas de vacío se combinan para formar un sistema de escape compuesto para obtener el alto vacío requerido. Por ejemplo, en un sistema de vacío de aceite, la presión de 10-6 ~ 10-8pa se puede obtener mediante el dispositivo de combinación de la bomba mecánica de sello de aceite (ambos polos) y la bomba de difusión de aceite. En el sistema sin aceite, la presión de 10-6 ~ 10-9pa se puede obtener mediante el dispositivo de bomba de adsorción + bomba de ión de bombardeo + bomba de sublimación de titanio. A veces habrá una mezcla de aceite, sistema libre de aceite, como el uso de una bomba mecánica + un dispositivo de bomba molecular compuesto que puede obtener un ultra alto vacío. La bomba mecánica y la bomba de adsorción provienen de una presión atmosférica para comenzar el bombeo, lo que a menudo se denomina "bomba frontal", y solo pueden ser desde la bomba de vacío de presión más baja hasta la de presión más baja conocida como "bomba secundaria". Esta sección se centrará en la estructura y el principio de funcionamiento de la bomba mecánica, la bomba molecular compuesta y la bomba criogénica.

 

O ne Bomba de vacío mecánica de paletas rotativas

Uso general del movimiento mecánico (rotación o deslizamiento) para obtener una bomba de vacío, conocida como bomba mecánica. Es una bomba de vacío típica que puede arrancar a partir de la presión atmosférica. Se puede usar solo o como bomba de paso frontal de bomba de alto vacío o bomba de alto vacío. Debido a que esta bomba es de aceite para sellar, pertenece al tipo de aceite de la bomba de vacío. Este tipo de bomba mecánica comúnmente tiene el tipo de paleta rotativa, el tipo de paleta fija y el tipo de válvula deslizante (también conocida como tipo de émbolo), entre las cuales la bomba mecánica del tipo de paleta rotatoria es la más común.

 

 

La bomba de vacío de paletas rotativas es aceite para mantener el sellado entre las partes móviles, y por medios mecánicos, de modo que el volumen del espacio de sellado aumenta periódicamente, es decir, bombeo; Reducir, es decir, extraer, lograr el propósito que elimina el gas y el escape continuamente. HIGO. 1-1 es el diagrama de la estructura de la bomba de paletas rotativa de una etapa. El cuerpo de la bomba está compuesto principalmente de estator, rotor, paleta giratoria, tubo de entrada y tubo de escape. Los extremos del estator están sellados para formar una cámara de bomba sellada. Cámara de la bomba, equipada excéntricamente con un rotor, el equivalente real de dos círculos inscritos. Se abre una ranura de apertura a lo largo del eje del rotor, en el que hay dos piezas de palas del rotor. La parte media de las palas del rotor está conectada con un resorte, y el resorte hace que las palas del rotor siempre se deslicen a lo largo de la pared interior del estator cuando el rotor gira.

 

Como se muestra en la FIG. 1-1, la paleta giratoria 2 divide la cámara de la bomba en partes A y B. Cuando la paleta giratoria gira en la dirección indicada en la figura, ya que la presión del espacio detrás de la paleta rotativa 1 es menor que la presión en la entrada de aire, el gas se aspira a través de la entrada de aire, como se muestra en la FIG. 1-2 (A). La figura 1-2 (b) muestra el corte de inspiración. En este punto, la bomba a la máxima ingesta, el gas comenzó a comprimir; Cuando el rotor continúa moviéndose a la posición que se muestra en 1-2 (c), la compresión de aire aumenta la presión del espacio después del rotor 1. Cuando la presión es superior a 1 atmósfera, el gas empuja la válvula de escape para descargar el gas. Continuando con el movimiento, el rotor regresa a la posición mostrada en la FIG. 1-1. El escape ha terminado y se reanuda el siguiente ciclo de admisión y escape. El último vacío de la bomba de paletas rotativa de una etapa puede alcanzar 1 Pa, mientras que el de la bomba de paletas rotativa de dos etapas puede alcanzar 10-2pa.

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HIGO. 1-1 diagrama esquemático de la bomba rotativa de paletas

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HIGO. 1-2 diagrama esquemático de la bomba de paletas rotativas

Como resultado del trabajo de la bomba, el estator y el rotor, todos sumergidos en el aceite, en cada inhalación, el ciclo de escape tendrá una pequeña cantidad de aceite en el recipiente, por lo que los requisitos del aceite de la bomba mecánica deben tener una baja presión de vapor de saturación y una cierta Lubricidad, viscosidad y mayor estabilidad.

 

 

Dos. Bomba molecular compuesta

La bomba molecular es un desarrollo importante de la bomba de vacío mecánica de paletas rotativas. Al igual que la bomba mecánica, la bomba molecular es también una bomba de transferencia de gas, pero es una bomba sin aceite, se puede combinar con el dispositivo de bomba frontal, para obtener un vacío ultraalto. En la actualidad, la bomba molecular se puede dividir en tres categorías: bomba de tracción (bomba de presión), bomba molecular de turbina y bomba molecular compuesta. Entre ellos, la bomba de tracción en la estructura es más simple, pequeña velocidad, pero la relación de compresión es grande; La bomba molecular turbo se puede dividir en tipo de hoja "abierta" y tipo de hoja superpuesta. La velocidad de rotación anterior es alta, la velocidad de bombeo también es mayor, el criterio último es opuesto. La bomba molecular compuesta combina las ventajas de la alta capacidad de extracción de la bomba molecular de la turbina con las ventajas de la gran relación de compresión de la bomba molecular de tracción, y UTILIZA el rotor giratorio de alta velocidad para transportar moléculas de gas para obtener un vacío ultraalto. La figura 1-3 es su diagrama de estructura.

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HIGO. Diagrama de estructura de bomba molecular 1-3

 

La bomba tiene una velocidad de 24,000 RPM. La primera parte es una bomba turbo molecular con varias etapas de álabes abiertos, y la segunda parte es una bomba molecular de tracción de múltiples ranuras con una velocidad de bombeo de 460L / sy una relación de compresión de 150 cuando la velocidad es cero.

 

Tres.   C ryopump

La bomba criogénica es un tipo de bomba que condensa las moléculas de gas para realizar el bombeo utilizando la superficie de baja temperatura por debajo de 20K. Es la bomba con el límite más alto de vacío en la actualidad. Se utiliza principalmente en grandes sistemas de vacío, como la física de alta energía, la preparación de materiales superconductores, la estación de simulación aeroespacial, etc. Bomba criogénica también conocida como bomba de condensación, bomba criogénica. De acuerdo con su principio de funcionamiento, se puede dividir en bomba de adsorción criogénica, bomba de condensación criogénica, bomba criogénica de máquina criogénica. Las dos primeras bombas usan directamente líquido criogénico (nitrógeno líquido, helio líquido, etc.) para enfriar, el costo es alto, generalmente solo como un medio auxiliar de bombeo; La bomba criogénica del refrigerador es una bomba que utiliza la temperatura baja profunda generada por el refrigerador para extraer el aire. Su estructura básica se muestra en la figura 1-4. El cabezal de refrigeración de la primera etapa del refrigerador está equipado con una pantalla de radiación y un deflector de radiación a una temperatura de 50-77k, que se utiliza para la condensación y extracción de vapor de agua y dióxido de carbono y otros gases. La placa de frío profundo se instala en la cabeza fría de segundo nivel con una temperatura de 10-20k. La superficie metálica lisa en la parte frontal de la placa puede eliminar gases como el nitrógeno y el oxígeno, mientras que el carbón activado en el lado opuesto puede absorber gases como el hidrógeno, el helio y el neón. El objetivo de eliminar todo tipo de gases se puede lograr a través de la cabeza fría en ambos polos, a fin de obtener el estado de ultra alto vacío.

 

La bomba criogénica como bomba de captura, se puede usar para capturar una variedad de gases dañinos o inflamables y explosivos, para hacer que la condensación en la placa de refrigeración, con el fin de lograr el propósito de bombeo. Sin embargo, después de un período de tiempo, la capacidad de escape a baja temperatura de la bomba criogénica se reducirá, por lo que debe ser un tratamiento "regenerativo", es decir, la eliminación de la capa de condensación a baja temperatura. La regeneración debe cumplir los siguientes requisitos:

 

(1) una vez que se inicia el proceso de regeneración, debe borrarse por completo. Esto se debe a que el calentamiento local causará que una gran cantidad de vapor de agua condensada en la placa protectora se transfiera a la placa aspiradora criogénica interna, dañando seriamente la capacidad de bombeo de la bomba criogénica.
(2) durante la regeneración, la capa de condensación debe vaporizarse de manera estable, y la presión del gas en el sistema no debe exceder el valor permitido. De lo contrario, cuando se retire el hidrógeno, como gas inflamable y explosivo, una vez que se escape al aire, habrá riesgo de explosión.
(3) durante la regeneración, se impedirá estrictamente que el hidrocarburo de la bomba de la etapa delantera ingrese a la bomba criogénica para contaminar la superficie de succión, por lo que el tiempo de extracción será lo más corto posible.

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HIGO. 1-4 diagrama esquemático de la estructura de la bomba criogénica

 

Sección tres medición de vacío

 

La medición de vacío se refiere a la medición de la altura de vacío en un espacio específico con instrumentos y dispositivos específicos. Este instrumento o dispositivo se denomina indicador de vacío (instrumento, indicador). Existen muchos tipos de medidores de vacío, que se pueden dividir en medidores de vacío absoluto y medidores de vacío relativos según el principio de medición. Todos los medidores de vacío que obtienen directamente la presión del gas mediante la medición de parámetros físicos son medidores de vacío absolutos, como el manómetro tipo u y el manómetro de compresión. Los parámetros físicos medidos por dichos medidores de vacío son independientes de la composición del gas, y la medición es relativamente precisa. Al medir la cantidad física relacionada con la presión y al comparar con el indicador de vacío absoluto, el indicador de vacío que obtiene el valor de presión se denomina indicador de vacío relativo, como indicador de vacío de descarga, indicador de vacío de conducción de calor, indicador de vacío de ionización, etc. que se caracteriza por una precisión de medición ligeramente pobre y está relacionada con el tipo de gas. En la producción real, a excepción de la calibración de vacío, la mayoría utiliza un medidor de vacío relativo. Esta sección presenta principalmente el principio de funcionamiento y el rango de medición del medidor de vacío de resistencia, el medidor de vacío de termopar y el medidor de vacío de ionización .

 

Uno. medidor de vacío de resistencia

 

El medidor de vacío de resistencia es un tipo de medidor de vacío de conducción de calor, se utiliza para medir la temperatura del alambre caliente en el vacío, a fin de obtener el grado de vacío indirectamente. El principio es que la conducción de calor del gas a baja presión está relacionada con la presión, por lo tanto, cómo medir los parámetros de temperatura y establecer la relación entre resistencia y presión es el problema que debe resolver el indicador de vacío de resistencia.

 

La estructura del medidor de vacío de resistencia se muestra en la figura 1-5. El filamento de calentamiento en la regulación es un alambre de tungsteno o platino con un alto coeficiente de resistencia a la temperatura. Cuando se calienta a baja presión y alta resistencia, el calor Q generado por el filamento se puede expresar como:

Q = Q1 + Q2

Donde Q1 es el calor de la radiación del filamento, que está relacionado con la temperatura del filamento; Q2 es el calor quitado por las moléculas del gas que choca contra el filamento, dependiendo de la presión del gas. Cuando la temperatura del cable caliente es constante, Q1 es constante, es decir, el calor de la radiación del cable caliente no cambia. A una corriente constante de las condiciones de calentamiento del cable, cuando se reduce la presión del sistema de vacío, el número de moléculas del gas en el espacio a reducir, Q2 disminuirá, el calor generado por el filamento en este momento aumentará relativamente , el aumento de la temperatura del filamento, la resistencia del filamento aumentará, la presión en la cámara de vacío y la existencia de tal relación entre la resistencia del filamento P a la izquierda -> R anotará, por lo que la resistencia eléctrica del filamento se puede utilizar para determinar indirectamente la presión.

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HIGO. Medidor de vacío de resistencia 1-5

El indicador de vacío de resistencia mide un vacío en el rango de 105 ~ 10-2pa. Como es un indicador de vacío relativo, la presión medida depende en gran medida del tipo de gas, y sus curvas de calibración son todas para nitrógeno seco o aire. Por lo tanto, si la composición del gas medido cambia mucho, los resultados de la medición deben modificarse en cierta medida. Además, después de usar un medidor de vacío de resistencia durante mucho tiempo, el cable caliente se desplazará a cero debido a la oxidación. Por lo tanto, es necesario evitar el contacto con la atmósfera durante mucho tiempo o trabajar bajo presión y fuerza elevadas, ya menudo es necesario ajustar la corriente para calibrar la posición cero.

 

Dos. Medidor de vacío ThermoCouple

La figura 1-6 es el diagrama de la estructura del termómetro de vacío. El medidor de vacío del termopar está compuesto principalmente por los filamentos de calentamiento C y D (cable de platino) y el termopar A y B (platino-rodio o cobre-níquel-cromo constante) utilizados para medir la temperatura del cable caliente. El termopar está conectado al cable caliente en el extremo caliente y el milivoltímetro en el instrumento en el extremo frío. La fuerza electromotriz del termopar se puede medir desde el milivoltímetro. Durante la medición, el medidor de termopar se conecta al sistema de vacío bajo prueba, y el cable caliente se conecta con una corriente constante. A diferencia del medidor de vacío de resistencia, en este momento, parte del calor Q generado por el filamento se disipará en la conducción entre el filamento y el termopar. Cuando la presión del gas disminuye, la temperatura en la unión del termopar aumenta con la temperatura del cable caliente.

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Figura 1-6 termopar de vacío

Los resultados de medición del medidor de vacío de termopar para diferentes gases son diferentes, lo que se debe a la conductividad térmica diferente de varias moléculas de gas. Por lo tanto, al medir diferentes gases, se deben hacer ciertas correcciones. La Tabla 1-3 muestra los coeficientes de corrección para algunos gases o vapores.

 

Tabla 1-3 coeficientes de corrección para gases y vapores comunes.

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El rango de medición del calibre del termopar es aproximadamente 102 ~ 10-1 pa, medir la presión no permite que sea demasiado baja, esto se debe a que cuando la presión es menor, las moléculas de gas conducen el calor a muy pocas, pero por el cable caliente, el cable del termopar Se da prioridad a la conducción de calor y la radiación térmica causada por la pérdida de calor, el cambio de la fuerza electromotriz del termopar no será causado por el cambio de presión.

 

El termómetro de vacío tiene una inercia térmica. Cuando cambia la presión, el cambio de la temperatura del cable caliente generalmente se demora durante algún tiempo, por lo que la lectura de los datos también debería demorarse durante algún tiempo. Además, al igual que el medidor de vacío de resistencia, el filamento de calentamiento del termopar también es alambre de tungsteno o platino, que se desplazará debido a la oxidación si se usa durante mucho tiempo. Por lo tanto, la corriente de calentamiento se debe ajustar con frecuencia y el valor de la corriente de calentamiento se debe volver a validar.

 

 

Tres, medidor de vacío de ionización

El indicador de vacío de ionización es un indicador de vacío ampliamente utilizado, que se basa en el principio de ionización de las moléculas de gas. De acuerdo con las diferentes fuentes de ionización de gases, se puede dividir en medidor de vacío de ionización de cátodo caliente y medidor de vacío de ionización de cátodo frío. La Figura 1-7 muestra la estructura reguladora del medidor de ionización general, compuesto principalmente por tres electrodos: el filamento emite electrones como el emisor A, la puerta (también conocida como el acelerador) B que acelera y recoge los electrones en espiral, y el colector de iones cilíndricos C. Cuando el emisor está conectado a un potencial cero, el electrodo de aceleración está conectado a un potencial positivo (varios cientos de voltios) y el electrodo colector está conectado a un potencial negativo (varias decenas de voltios). Hay un campo repulsivo entre B y C. El principio de funcionamiento del medidor de ionización es un electrón de emisión de cátodo caliente, después del polo de aceleración, la mayoría de los instrumentos electrónicos voló al colector, rechaza el campo entre B y C, la velocidad del movimiento electrónico se reduce, cuando la velocidad se reduce a cero , los electrones para volar a B, en el vuelo electrónico al espacio B - C, también han sido rechazados efecto de campo, la velocidad se reduce a cero, las caras electrónicas vuelan hacia atrás a C, el movimiento repetitivo de los electrones en el B - C espacio, para colisionar constantemente con las moléculas de gas, hacer que las moléculas de gas producidas por la energía de ionización, el electrón finalmente acelerara la recolección, y los iones positivos son generados por la recolección de flujo de iones de ionización altamente aceptada y por lo que la I +, para una cierta regulación, cuando el potencial de cada electrodo es constante, I + tiene la siguiente relación lineal con el flujo de electrones de emisión Ie y la presión del gas

I + = kIeP

Donde, k es la constante de proporcionalidad, que significa el valor actual de los iones obtenidos bajo la unidad de presión electrónica y la unidad de presión, la unidad es 1 / Pa, que se puede determinar a través de experimentos. Para diferentes gases, el tamaño de k es diferente, y su rango de existencia está entre 4 y 40. Cuando la corriente de emisión es constante, el flujo de iones es solo proporcional a la presión del gas, por lo que la presión del gas en el vacío La cámara se puede determinar de acuerdo con el tamaño del flujo de iones.

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HIGO. 1-7 medidor de vacío de ionización

 

El rango de medición del medidor de vacío de cátodo caliente común es 1.33 10-1 - 1.33 10-5pa, y la relación lineal entre el flujo iónico I + y la presión del gas se perderá sin importar si el límite de medición es mayor o menor. Cuando la presión es mayor, aumenta mucho el riesgo de colisión entre el electrón y el molecular muchas veces, debido al potencial de aceleración que el potencial de ionización del gas (unos pocos voltios) es mucho más alto, lo suficiente para causar la ionización de gas producida por el electrón, por lo que , hará que el medidor de ionización del flujo de electrones se haya incrementado dramáticamente, debido a la alta densidad del gas al mismo tiempo, la trayectoria libre de electrones es corta, la mayor parte de la colisión a las colisiones de baja energía, no puede causar ionización, muchos factores llevan a una alta El flujo de iones de presión y ya no mantiene la relación lineal entre la presión; Cuando la presión es baja (menos de 1.33 X 10-1 pa), el movimiento de alta velocidad de los electrones a los acelerómetros producirá rayos X blandos, rayos X blandos y luego hacia el colector de iones, C puede causar colector de fotoemisión, emitir Los electrones, por lo que la superposición de flujo de iones original no tiene nada que ver con la presión en el circuito de medición de la corriente, la corriente de iones (I) + y pierden la relación lineal entre la presión del gas, el indicador de ionización no podrá Para medir la presión en la cámara de vacío.

 

El medidor de vacío de ionización puede medir rápida y continuamente la presión total del gas a medir, y el regulador es de tamaño pequeño y fácil de conectar. Sin embargo, el emisor del regulador está hecho de alambre de tungsteno. Cuando la presión es superior a 10-1pa, la vida útil del regulador se reducirá en gran medida o incluso se quemará. Cuando el sistema de vacío se expone a la atmósfera, la superficie interna de la cubierta de vidrio del medidor y los electrodos absorberán los gases, lo que afectará la precisión de la medición del vacío. Por lo tanto, cuando el sistema de vacío se expone a la atmósfera durante mucho tiempo o se usa durante un período de tiempo, el proceso de desgasificación del medidor se debe llevar a cabo regularmente.


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