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      特殊條件下的真空測量

      一些尖端科學領域和工業部門的真空測量要求解決一系列新的課題。
      ①航天科學中真空測量的研究可分為:a、空間環境模擬室中的真空測量。b.空間飛行器上的真空測量。c.星體表面的真空測盆。在解決分子沉、非穩定流、超聲速流的測量間題時,還會遇到高溫、低溫、輻射、帶電粒子、微流童、宇宙塵、振動、加速、沖擊、自旋、著陸等環境條件。這種情況要求真空規具有體積小、質量輕、寬量程、高精度、長壽命、快速反應等特點。
      ②高能粒子加速器中的真空測盆。例如,CERN質子交叉貯存環的真空室長為2000m,其上接有500個B-A規,30個殘余氣體分析器,整個系統的壓力范圍為10-3Pa-10-10Pa。在真空測量中要求解決自動檢測、程序控制、計算機處理等要求,而且還具有磁場、高能粒子、輻射等環境條件,因而要求真空規具有量程寬、壽命長、小型化等特點。
      ③在受控熱核反應器內的真空測量中將會遇到變化的磁場、輻射、帶電粒子等環境條件,所以要求能有抗干擾的快速測量。
      ④冶金工業的真空測量會遇到高沮、粉塵、腐蝕性氣體、水蒸氣等條件。要求真空規能測荃壓、量程寬、壽命長、牢固、可靠、使用方便。
      ⑤電子管工業中,在解決測量已封離的電子器件內的真空度時,通常用器件本身的電極構成電離規來進行測量。
      近年來,在上述特殊條件下的真空測量都有些進展。
      雖然上述特殊條件下的真空測量是解決特殊條件所局限的特殊矛盾,但是它對真空測量技術的發展具有深刻的意義。
      測量值的評價和誤差
      1.測量值的評價
      真空規的測量值意味著什么?是全壓還是其它?這是必須要搞清楚的。
      彈性變形規和U形壓力計是直接測出氣體全壓的,與氣體種類無關。因此它的測量值是明確的。壓縮規只能測出理想氣體的分壓,而與理想氣體的種類無關,它不能測出可凝蒸氣的分壓?伺幹挥性诩俣徇m應系數a=1時,其指標值與氣體成分無關,才能夠測出全壓。其它一些常用規型,不能直接測量全壓,而是測量與氣體壓力有關的某個物理量(如熱傳導、粘滯性、分子密度等),所以指示值與氣體種類有關,需要對各種氣體分別進行校準。實際系統中的氣體氛圍是各種氣體和蒸氣的混合,往往不清楚其組成,所以用這些真空規測量時,不能真實地表示出來被測氣體的全壓。這時只能用“等效氮壓”來表示。在用電離計進行測量時,如果系統中的主要組分是油蒸氣,那么所表示的“等效氮壓”會比實際壓力大10倍左右,如系統中主要是氮氣,那么將比實際壓力小5倍左右。在用電離計測水銀擴散泵和油擴散泵的極限壓力時,如兩者讀數一樣,反而說明兩泵真正的極限壓力并不相同,因為兩系統中的殘余氣體成分是不同的。
      管規的指示值是與規殼中的壓力有關,但是測量的目的應是,指示出連接導管開口處系統中的壓力,所以校準時規的輸出值需對應于導管口的壓力,并且要求校準條件(溫度、氣體、連接管長短等)與實際使用時相同,否則需進行修正。由于實際條件往往難以控制和不能精確知道,致使修正十分困難,從而使得測量值不夠明確。
      因此,真空規測量值能否表征被測系統中的全壓(即真空度),必須進行正確的判斷和評價,才能獲得明確的結果。對測量值的評價可歸納為下列幾點:
      1、測定值與真空規的安裝位置有關;
      2、應對管規導管開口處壓力進行校準;
      3、在不知道氣體組分時,如用“等效氮壓”來表征,將使測量值不夠明確。
      在某些情況下,用氣體分子密度、分子人射率、方向性壓力等來表征真空度,可能比用氣體全壓的概念更明確。但是在采用新的表征真空度的物理量的同時,要求選擇合適的規型和研究新的測量方法和技術。


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