氣體及蒸氣對真空計的影響

2008-10-29 真空技術論壇轉載 真空技術培訓講座

   利用真空計去測量稀薄氣體的壓力時,不僅一般常用的相對真空計與被測氣體種類有關。而且不同種類的氣體對真空計的影響也不同。如果被測氣體是氮氣或惰性氣體,則基本無影響。但多數情況下,真空系統中的氣體是氮、氧、氫、水蒸氣、甲烷、油蒸氣等多種氣體和蒸氣的不同組合,其中尤其是氧、水蒸氣、油蒸氣等組分會給真空計規管帶來很大的影響。因此在選擇真空計時,需要考慮被測氣體成分對規管的壽命及測量準確性帶來的影響。

1、氧氣對真空計的影響

    氧氣是理想氣體,可以用麥氏真空計進行測量,但是當氧分壓過高時,會使水銀表面發生氧化,影響水銀的表面張力,使水銀在毛細管中移動時位置不準確,造成測量誤差。

    普通熱傳導(例電阻)真空計的燈絲在高溫下會氧化,改變熱絲的表面狀態,引起規管零點漂移和靈敏度的改變,應采用抗氧化熱絲的規管。熱陰極電離規燈絲亦易氧化,使其壽命縮短。

    對氧分壓較高的氣體氛圍,在粗低真空范圍內可用薄膜真空計測量;高真空時使用輻射真空計和冷陰極規管。

       電阻真空計和鎢陰極熱陰極電離計規管燈絲的材料為鎢,鎢絲溫度較高,高溫燈絲與水蒸氣發生氧化作用,水蒸氣會被高溫鎢表面分解并與鎢反應生成氧化鎢和原子態氫,氧化鎢蒸發后便附著在規管玻壁上。原子態氫則從管壁上的氧化鎢中奪取氧再變成水蒸氣。這樣循環下去,水蒸氣就起著”運輸”鎢的作用。致使鎢陰極不斷的蒸發,而使燈絲迅速損壞。特別是水蒸氣分壓大于10-2Pa時,規管的壽命很短,不易用于測量水蒸氣。

2、水蒸氣對真空計的影響

水蒸氣是可凝性氣體,壓縮式真空計測量時要壓縮被測氣體,使水蒸氣凝結,因此在一般情況下不能用壓縮式真空計進行測量。它對熱傳導真空計的影響與氧氣一樣,會使規管零點漂移和靈敏度發生變化。

   在通常情況下。對水蒸氣的測量可采用U形壓力計和薄膜規、輻射真空計、粘滯規、克努曾真空計等。冷陰極規管不會發生氧化問題,也可以用于水蒸氣分壓高的真空系統的測量。

3、油蒸氣對真空計的影響

   在采用有油的抽氣系統(機械泵、油擴散泵)抽氣時,系統中存在大量的有機油蒸氣及其分裂物,它們的蒸氣壓都比較低,因此不能用壓縮式真空計進行測量。如用壓縮式真空計測量機械泵的極限真空度時.要比用熱傳導真空計測得的數據高一個數量級。用油U型壓力計測量油蒸氣時。因工作油可以溶解油蒸氣,所以也不能得到正確的指示。

    用熱傳導真空計或電離真空計測量油蒸氣時。會因油蒸氣污染燈絲或在高溫陰極上分解生成碳氫化合物,嚴重的污染電極和管壁,使熱傳導情況改變,而使規管的靈敏度和特性發生明顯的變化,造成測量誤差。

在油蒸汽分壓高的系統中,低真空時用薄膜真空計測量;高真空時使用輻射真空計進行測量。