電離真空計

熱陰極電離真空計中使氣體電離的電子,是通過加熱電熱絲來獲得。準確來講應稱之為熱陰極型電離真空計,但平時多被直接簡單稱為電離真空計。 電離真空計的基本構造為電熱絲(F),加速和捕捉電子的陽極網(G),捕捉離子的集電器(C)而構成。

    上圖是檢測真空的中心部分。加熱電熱絲之后,有熱電子放出,電子被有正電壓的陽極網加速。因為陽極網是用細的金屬絲做成網狀,所以大部分的電子沒有被捕捉而穿過陽極網。因為對面的陽離子集電器帶負電壓,所以電子無法到達陽離子集電器而在其表面被反彈回來。這樣電子在電熱絲和陽離子集電器之間往返運動,Z終被陽極網捕捉。

  電熱絲和陽離子集電器之間如果有氣體分子,往返運動的電子會與其碰撞而產生陽離子和電子,生成的電子同樣做往返運動Z終被陽極網捕捉。而在陽極網和陽離子集電器之間生成的陽離子則被陽離子集電器捕捉。陽離子集電器的捕捉效率為a,電子使氣體分子電離的幾率為σ,氣體分子密度為n,電熱絲放出的熱電子的電流為Ie,電子被陽極網捕捉前飛行的平均距離為L,陽離子集電器檢測出的電流為Ii,則

Ｉi = Ｉe·ｎσＬａ　　　　　　(1)

    ——L,a,σ 是常數。如果控制Ie為一定值,則Ii和n成正比例。假設氣體是理想氣體,通過方程式p=nkT,則可知Ii和P成正比例。也就是所測得離子電流就可知氣體壓力。

　?。?/span>i = ＳＩe·ｐ　　　        　(2)

   ——S被稱為電離真空計系數或感度,其值通常由實驗而定。一般的電離真空計,S值大約為0.1~0.3/Pa。