真空度測試儀的主要功能是依據磁控放電法,通過測量真空泡內的離子電流來測定泡內的真空度,同時還能用于評估真空泡的使用壽命。該測試儀既可以應用于真空泡的出廠檢測流水線,也能夠單獨進行測量操作。
基本工作原理:磁控放電法測試真空度的基本原理如下:將真空泡的兩個觸頭拉開一定的距離,放置在通有大電流的螺線管內,然后在兩觸頭之間施加高壓脈沖,從而在真空泡內形成高壓電場和軸向脈沖磁場。在脈沖強磁場和強電場的共同作用下,真空泡中的電子會做螺旋運動,并與殘余氣體分子發生碰撞進而產生電離現象。生成的離子電流與殘余氣體密度(即真空度)大致成比例關系。
真空度測試儀能夠測量泄漏電流、全電流和離子電流這三個電流值,具體如下:
(1) 泄漏電流:將真空泡的動靜觸頭拉開一定間距,并施加高壓直流脈沖電壓,此時兩觸頭之間以及觸頭與屏蔽罩之間會產生強電場。根據場致發射理論,陰極和屏蔽罩表面會發射出電子,這些電子向陽極運動,進而形成電流,即泄漏電流。由于電子的自由行程遠遠大于兩觸頭之間的間距,電子幾乎不會與真空泡內的殘余氣體分子發生碰撞,因此泄漏電流無法準確反映真空泡的真空度。
(2) 全電流:為了讓泄漏電流中的電子能夠與殘余氣體分子發生碰撞,目前常用的方法是在軸向上施加一個較強的磁場,使得場致發射的電子在電場和磁場的共同作用下做螺旋運動。這一過程增加了電子的運動行程,提高了其與殘余氣體分子發生碰撞的概率。當電子與殘余氣體分子發生碰撞后,會產生電離現象,并形成穩定的自持放電,此時測量得到的電流值就是全電流值。
(3) 離子電流:全電流的測量值包含了陰極和屏蔽罩發射的泄漏電流,以及殘余氣體被碰撞后產生電離的離子電流。為了精確測量真空泡內的真空度,需要從全電流中減去泄漏電流值,得到的才是真正能夠反映真空泡真空度的離子電流值。
綜上所述,真空度測試儀憑借其獨特的磁控放電法工作原理,能夠準確地測量真空泡內的真空度,并對其使用壽命進行有效評估。無論是在真空泡的生產環節,通過與出廠檢測流水線配合,實現大規模、高效的質量檢測;還是在日常的單獨測量場景中,為用戶提供精準的真空度數據,都展現出了極高的實用價值。它操作簡便、測量精準,為保障真空泡的質量和性能提供了可靠的技術支持,在相關領域中具有重要的應用前景。
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