極高真空測量的概述
發布時間:2019-05-07 19:11:24 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
1950年B-A規的發明使測量下限擴展到超高真空(10^-8Pa)。1958年正、反磁控規的出現又把測量下限延伸到10^-12 Pa,從而跨進了極高真空領域。在許多高新技術領域,需要極高真空環境,如宇宙空間模擬、真空表面分析、超導技術、核聚變反應、高能加速器、真空微電子技術和空間航天器等,而在極高真空領域,極高真空規的研究則是必不可少的重要環節。自20世紀60年代以來,隨著極高真空技術的不斷發展,相繼出現了很多類型的極高真空規,從表11-7中所列的數據可知,在實際應用中幾乎所有的極高真空規都不能真正可靠地測量≤10^-12Pa的壓力。因此10^ -11Pa~10^-13Pa壓力區間的測量技術還有待于進一步解決。從極高真空規的發展歷史來看,由于對規管性能研究的深入和校準水平的提高,不斷發現新的下限因素和新的問題,致使多數極高真空規的測量下限指標反而趨于保守。
解決10^-11~10^-13Pa壓力范圍的測量技術之所以進展緩慢,可歸結為以下幾方面的原因:
①規本身存在各種下限因素;
②不易獲得壓力低于10^ -11Pa的極高真空:
③缺少低于10^ -11Pa壓力的可靠的校準系統。
從規的本身限制因素來看,可歸納如下:
①限制熱陰極規下限的因素:
a.與壓力無關的剩余電流:
正射、反射X射線產生的光電流;
電子碰撞解吸產生的離子流和中性分子流;
熱陰極發射出堿金屬離子;
紫外輻射產生的光電流;
污染電極表面的俄歇電子發射等。
b.高溫陰極的蒸氣壓和出氣速率:
例如,純鎢陰極在發射電流Ie= 10mA時,鎢絲溫度為2300K,由于鎢蒸發引起規的下限壓力為Pw =1×10^ -10Pa。
六硼化鑭陰極在650℃下的出氣速率約為2.7×10 ^-11Pa· L/s。
c.測量微電流的困難:
例如,在10^-13Pa時,需要測量10^ -17A的離子流,但由于干擾、漏電、噪聲等影響,直接用電子線路檢測這樣小的電流是十分困難的。
②限制冷陰極磁控規下限的因素:
a.非線性、不穩定性、不重復性、熄火等;
b.高電壓下介質極化電流和漏電電流;
c.測量10^ -17A離子流的困難。
③限制熱陰極磁控規下限的因素:
此類規既有熱陰極規和冷陰極磁控規的優點,又有兩者的缺點。
熱陰極規、冷磁控規、熱磁控規三者比較起來,在解決更低壓力測量中,熱陰極規具有性能穩定可靠的優越性。冷磁控規和熱磁控規的性能不穩定又不可靠。
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