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真空计按原理分类

来源:基尔普朗克传感器(上海)有限公司
2026-06-17 返回列表

真空计按测量原理完整分类

真空计核心分为两大类:直接测压真空计(力学式)间接测压真空计(分子 / 热 / 电离式),分别对应粗低真空、中高 / 超高真空,下面按原理细分,附带量程、原理、特点。

一、直接测量型(力学变形原理,直接感知气体压力作用力)

依靠气体压力作用在薄膜、活塞、弹簧产生形变,读数不受气体种类影响。
  1. 液柱式真空计

    原理:利用液体重力平衡气压,如 U 型水银压力计、油式压差计。

    量程:大气压~1 Torr

    特点:基准标准真空计,精度高,有毒、易碎,仅实验室标定使用。

  2. 弹性元件真空计(薄膜 / 膜盒 / 波纹管真空计)

    原理:金属膜片、波纹管受压差发生弹性形变,机械结构带动指针输出信号;法兰隔膜真空变送器也属于该原理延伸。

    量程:100kPa~1Pa(粗真空、低真空)

    细分:膜盒真空计、电容薄膜真空计

    • 电容薄膜真空计:通过膜片变形改变极板电容,电信号输出,精度极高,不分气体,是工业标准粗 / 中真空计。

  3. 活塞 / 浮筒真空计

    原理:压力平衡浮筒重力,多用于标准校准装置,现场极少使用。

二、间接测量型(依靠气体分子热传导、电离、粘滞效应,换算压力)

压力越低,气体分子特性变化越明显,适合中真空、高真空、超高真空;测量数值与气体种类相关,需要修正。

(1)热传导式真空计(热分子作用)

  1. 皮拉尼真空计(电阻热传导真空计)

    原理:加热金属丝,气体分子带走热量,气压越低散热越慢,丝电阻随温度变化,通过电阻换算真空度。

    量程:1000 Pa ~ 1×10⁻¹ Pa

    适用:工业普通低、中真空,镀膜、真空泵监测。

  2. 热电偶真空计

    原理:热丝散热温度由热电偶采集热电势,电势对应真空压力。

    量程、用途与皮拉尼接近,成本更低,精度略差。

(2)粘滞 / 分子阻尼式真空计

转子真空计(旋转磁悬浮分子真空计)
原理:磁场悬浮金属小球高速旋转,气体分子摩擦阻力降低转速,转速衰减程度反映真空度。
量程:1 Pa ~ 1×10⁻⁷ Pa
特点:测量值几乎和气体种类无关,高真空标准计量设备。

(3)电离式真空计(电子碰撞电离气体分子)

适合高真空、超高真空,极低气压下分子电离微弱电流表征压力。
  1. 热阴极电离真空计(三极管电离规)

    原理:灯丝加热发射电子,撞击气体分子产生离子,离子电流正比气体分子密度。

    量程:1×10⁻¹ Pa ~ 1×10⁻⁸ Pa

  2. 冷阴极电离真空计(潘宁规、磁控规)

    原理:无热灯丝,电场 + 磁场束缚电子持续电离气体,无灯丝烧毁风险,耐污染。

    量程:1 Pa ~ 1×10⁻⁹ Pa

    细分:普通潘宁规、倒置磁控管规(超高真空专用)

  3. 超高真空热阴极电离规(BA 规、Bayard-Alpert 规)

    改良型电离计,降低 X 射线光电流干扰,量程延伸至超高 / 极高真空。

    量程:1×10⁻⁴ ~ 1×10⁻¹¹ Pa

(4)其他特殊原理真空计

  1. 溅射离子真空计

    属于冷阴极升级,可测 10⁻¹² Pa 级别极高真空,多用于航天、半导体超高真空腔体。

  2. 光干涉真空计

    依靠气体折射率变化,多用于实验室超精密标定。

  3. 质谱型真空计(残余气体分析仪 RGA)

    电离 + 质量筛选,不仅测真空压力,还能分析腔体内部气体组分,属于分析类真空测量设备。

简明分类汇总

  1. 力学直接式:液柱计、膜盒 / 电容薄膜真空计

  2. 热传导式:皮拉尼规、热电偶规

  3. 分子粘滞式:旋转转子真空计

  4. 电离式:热阴极电离规(BA 规)、冷阴极潘宁规、溅射离子规

  5. 特种分析型:残余气体质谱仪 RGA


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