真空规的介绍

如何测量真空？

真空度的测量可以分为直接和间接两种方式。直接法是通过测量计算入射粒子流作用在表面上的力从而得到压力值，比如U形管水银计、隔膜规，电容气压计。直接法所能测得的真空度数量级在10-1 mbar-10-3 mbar之间。高真空场合下一般需要用间接的方法来测量真空度，即测量某个依赖于气压的性能参数（比如热传导、气体分子数密度等），从而间接给出气压值。应用得最为广泛的有皮拉尼规、热阴极离子规和冷阴极离子规。

1. 皮拉尼规

从本质上来讲，皮拉尼规是一种热导规。悬置于较低气压环境中的热金属丝，周围气体分子会不断和它碰撞，从而带走金属丝的热量。如果气压降低，那么气体分子数量便会成比例地减少，金属丝放热变慢，通过测量热金属丝和周围环境之间的热传输速率就可以间接地测得气压的大小。

皮拉尼规的结构示意图

2. 热阴极离子规

热阴极离子规工作时所产生的热发射电子会将气体电离，此离子流正比于气体分子数密度。当其它所有参数包括温度恒定时，离子流的大小便和气压成正比，通过测量离子流就可以得到气压值。热阴极离子规主要由3个电极构成，即阴极、栅极和收集极。

3.冷阴极离子规

在两个金属电极之间施加一数千伏的直流高压，气体分子在强电场下发生电离形成放电电流，通过测量离子流的大小来得到气压值。但是，在低压下气体的电离很难保持稳定。因此，冷阴极离子规的正常工作需要强磁场来维持，电场和磁场的交错分布使得电子在到达阳极前，能以螺旋前进的方式运动，从而延长了飞行距离，增加了与气体分子碰撞的概率，提高了规的灵敏度。