真空测量技术发展溯源

bomoaa · 发表于 2014-7-20 02:05:42

　　真空，这个被定义为在给定的空间内，气体分子的密度低于该地区大气压的气体分子密度的状态，在人们的日常生活及工作中，在工农业生产实践中，在科学技术研究中不仅与之息息相关，而且已是一种必不可少的特殊环境条件。在漫长的科学技术发展史中，在真空物理与真空技术的发展史中，对真空的测量技术也一直伴随着进步与发展。
  　　1643年，伽利略的学生，意大利人E.Torricelli做出了世界上第一个衡量气体压强的装置，实验证实了大气压相当于760mm汞柱的压强(7.6×104Pa)，开创了定量测量真空程度的先河。
  　　19世纪中叶，英国发明家Bourdon发明了形变真空计，又称为Bourdon管真空计和负压表，其压强测量范围为105~103Pa，它是工业上应用最广泛的绝对型粗真空计之一。
  　　1858年，德国玻璃工H.Geissler和J.Pliickre发明放电管真空计，其工作压强范围为100~10-2Pa，迄今为止，此真空计在真空度需粗略指示场合仍应用十分普遍。
  　　1874年，英国物理学家H.Mcleod发明压缩式液柱真空计，到目前为止，仍是真空科学技术领域最成熟，最基本的基准绝对型真空计，其压强测量范围为103~10-3Pa。
  　　1906年，英国人M.Pirani发明热导式热电阻真空计，可准确测量10 2~10 -1Pa的真空度。迄今，热电式真空计都是在此原理基础上派生出来的。
  　　1906年，W.Voege发明热导式热电偶真空计，可测量102~10-1 Pa，其是一种典型的绝对型粗真空真空计。
  　　1916年，美国人O.E.Buckley发明热阴极电离真空计，给人们测量高真空指出了一条光明大道，其压强测量范围为10-1~10-5Pa，它也是目前实际应用非常普遍的高真空真空计。
  　　1937年，荷兰人F.M.Penning 发明冷阴极磁控电离真空计，其压强测量范围为100~10-6Pa，性能粗犷耐用，但准确度欠高，也是一种常用的高真空真空计。
  　　1940年，A.O.Nier研制成功磁偏转质谱计，它是典型的测量气体组分及分压强的真空计。其最高工作压强范围为10-1~10-2Pa，最小可检分压强为10-11Pa。
  　　1946年，W.Beams发明磁悬浮自悬转子粘滞真空计。它是一种绝对型高真空真空计，压强测量范围为10-2~10-5，由于其量程宽，精度高，稳定可靠等优点而越发受到人们的青睐。
  　　1946年，J.R.Downing发明放射能电离真空计，其压强测量范围为10 1~10-2Pa。　　1948年，W.E.Stephens首先研制成功飞行时间质谱计，它是典型的一类气体组分与分压强测量的真空计*其最小可检分压强为 -11Pa。
  　　1949年,H.E.Sommer,H.A.Thomas,J.A.Hipple提出并演示了回旋质谱计，它也是测量气体组分及分压强的一类重要的真空计。它最小可检测分压强10-10Pa。
  　　1950年,美国人R.T.Bayard和D.Alpert发明热阴极超高真空电离真空计，其压强测量范围为10-1~10-8Pa，其又称为 B-A真空计，它使得真空测量领域有了历史性的突破，它极大地推动了超高真空技术的发展。
  　　1951年，D.Alpret,C.G.Matland,A.O.McGoubrey报道了他们的薄膜电容真空计。它也是一种与气体种类无关的绝对型真空计。而且由于其测量范围宽，精度高，耐高温，耐腐蚀。在高科技领域中应用十分广泛，其测量范围为105~10-5Pa。
  　　1953年，W.Paul,H.Steinwedel首先提出四极滤质器质谱计。此类真空计最小可检测分压强达10-14Pa ,最高工作压强为10-1Pa。
  　　1957年，德国人G.J.Schultz,A.V.Phelps发明了高压强电离真空计，尽量利用离子流的较好的线性等优点来代替热传导规的不足) 其压强测量范围为102~10-4Pa。
  　　1959年,M.Varicak发明半导体热敏真空计。测量范围为102~10 -4Pa，其制造工艺过于复杂难以推广应用。
  　　1960年，P.A.Redhead发明调制B-A电离真空计，测量压强下限拓宽至10 -10Pa。是一种典型实用的超高真空真空计。
  　　1963年，W.C.Schuemann发明抑制型B-A电离真空计，其测量下限可达10-10Pa。
  　　1966年，J.C.Helmer，W.H.Hayward发明离子偏转收集型电离真空计，又称为弯注型B-A电离真空计。测量下限可达10 -11Pa，是一种很好的极高真空真空计。
  　　1968年，J.Groszkowski发明又一种埋藏收集型电离真空计，测量压强下限达到10-11Pa，也是一种很好的实用的极高真空真空计。
  　　七十年代后的二、三十年中，真空测量技术领域在新原理方面没有出现明显突破性的进展) 较多的是在基本清晰的原理思路上的改进与补充) 处于一个相对稳定的时期。尤其是在极高真空区域内的测量，更是每前进一点都十分困难，而且经常伴随着反复。不过，新事物总是不断地产生着。如1971年报导的光散射绝对型真空计，可测至10-9Pa压强，1972年提出的场致显微镜真空计，可测至10-14Pa。1973年提出的管型倍增器真空计，预计可测至10-14Pa压强;1974年报导的脉冲放电真空计，1977年报导的激光电离真空计预计可测至10-11Pa真空度；1992年报导的离子谱真空计可测至10-12Pa真空度，等等。
  　　今天成千上万的科学工作者及技术人员正在高科技领域中，以极大的热情对于压强小于10-11Pa的真空状态的准确测量进行不懈的探索与研究，人们满怀希望地期待着新原理、新思想方法的出现。同时，人们也在不断努力提高真空测量的准确度，尤其是不同方法的重叠区域的正确校准测量，以及真空计的稳定性、自动化、智能化、可靠性、环境适应性等方面的改进与提高。
  　　纵观真空科学技术的发展史，每取得点滴成绩与进步，都是人类智慧与辛勤劳动的汗水的结晶，人类征服自然的脚步永不会停止，我们坚信，在真空测量领域里，令人激动与鼓舞的新成果将会不断涌现，真空科学技术将会奔向新的高峰。
  参考文献
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