真空蒸镀预熔→蒸发过渡电流变化率。。。

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第十三讲：真空系统的检测技术
, G0 U% Y! T4 C8 d, T' W
( S- m! D3 N( |; j0 I2真空规管的使用(上接2004年第1期第64页)
4 I2 I4 m5 q0 O. `0 t" a
2.1温度差对规管测量影响

    真空室有时具有冷壁、冷阱或热源，这样会使规管处于室温，而真空室空间温度处于低温或高温下；或者当真空规管在校正与测量时的温度不一样，以上两种情况下，都会造成误差。而且这种影响与压力的高低有关。
" o/ R1 ^1 b! p6 P
    (1)压力较高(p >130 Pa，λ<<d)情况下

# Q3 p% S0 S; E/ ^# c    严格地讲，当压力较高时，只要两个相连容器处于平衡状态，则无论其两者的温度是否相等，其压力应该是相等的。如图5，根据气体压力公式P=nkT，有nlkTl=n2kT2，如T1≠Tz，nl≠n2，则有


  A6 ^5 S; n, }! I/ Z3 @7 o

即在高压力情况下，处于平衡状态下的真空系统内存在温度不均匀时，其分子密度与绝对温度成反比。

/ c  E) ?+ j  v  _7 F# k# i& I8 R以上情况对于直接测量压力的真空仪表(如U型计、压缩式真空计、薄膜式真空计)是没有影响的,但对于根据气体分子密度的大小来测量真空度的真空仪表(如高压力电离真空计)就会产生误差。如果这些真空仪表在校准和测量时温度不一样的话，其测量结果将用下式修正


   

式中 P1——温度为T1时的校准压力值

/ ^6 e) c2 E  O2 a     P2——温度为T2的校准压力值

7 T* x0 T# A: ?' a! t    由于T1和T2都为绝对温度，如T1与T2均在常温条件，即使T1≠T2，其影响是不太大的只有在作精密测量时，才需要用式(2)进行修正。
6 W% V: e; P7 J  `  ^
( A4 X0 ?1 n1 V  [' M. G2 q
8 D7 P$ i6 D( G6 _  d0 w! x+ E

" O- N2 k- H1 _) y/ Y4 H" u    图5温度对测量影响的示意图

    (2)低压力(λ>>d)情况下
7 e, }, s" Y. l
2 f/ _7 c' x4 }) P& ?8 t    当容器处在低压力情况下，其余情况仍如图5相同，这时就存在着热流逸现象。因为这时气体分子态的运动状态处于分子态，处于平衡状态下的两个相连容器，在单位时间内气体分子从容器1进入容器2的分子数和从容器2进入容器1的分子数分别为


& d- d2 q/ e6 h: R
; K  h4 N  S% P; X1 q3 }6 T9 Q
+ K: ~8 `& n+ ~$ j6 c; R% K

" e$ W6 x( n/ n


式中  T1、T2——分别为校准时真空规管和校准系统的温度

$ W# r$ m: j- u' z/ ~; V& {      T1、T2——分别为测量时真空规管和被测真空系统的温度
& J0 _& j. I* n5 W4 E$ p
2 h$ i' V" e# ~; m8 ?      P、P2——分别为真空规管在测量时和校准

2 P+ |! V% p, P; W4 p    时的压力读数值

+ j; h, T2 t  n. D真空规管测得的压力P与真空室中实际达到的压力Ps也可用如下近似关系表示
5 U/ Q, {6 A3 W; q5 y. Q




下，真空系统中的气体是氮、氧、氢、水蒸气、甲烷、油蒸气等多种气体和蒸气的不同组合，其中尤其是氧、水蒸气、油蒸气等组分会给真空计规管带来很大的影响。因此在选择真空计时，需要考虑被测气体成分对规管的寿命及测量准确性带来的影响。

2．2．1氧气的影响
! E7 z' F: {0 `! p; e' K
    氧气是理想气体，可以用麦氏真空计进行测量，但是当氧分压过高时，会使水银表面发生氧化，影响水银的表面张力，使水银在毛细管中移动时位置不准确，造成测量误差。

    普通热传导(例电阻)真空计的灯丝在高温下会氧化，改变热丝的表面状态，引起规管零点漂移和灵敏度的改变，应采用抗氧化热丝的规管。热阴极电离规灯丝亦易氧化，使其寿命缩短。

对氧分压较高的气体氛围，在粗低真空范围内可用薄膜真空计测量；高真空时使用辐射真空计和冷阴极规管。

2．2．2水蒸气的影响

. G* T% a" s  g! L    水蒸气是可凝性气体，压缩式真空计测量时要压缩被测气体，使水蒸气凝结，因此在一般情况下不能用
) z& F" y. a* Q) [7 k
压缩式真空计进行测量。它对热传导真空计的影响与氧气一样，会使规管零点漂移和灵敏度发生变化。

, ?% @. R9 V8 P9 q6 G    电阻真空计和钨阴极热阴极电离计规管灯丝的材料为钨，钨丝温度较高，高温灯丝与水蒸气发生氧化作用，水蒸气会被高温钨表面分解并与钨反应生成氧化钨和原子态氢，氧化钨蒸发后便附着在规管玻壁上。原子态氢则从管壁上的氧化钨中夺取氧再变成水蒸气。这样循环下去，水蒸气就起着”运输”钨的作用。致使钨阴极不断的蒸发，而使灯丝迅速损坏。特别是水蒸气分压大于10≈Pa时，规管的寿命很短，不易用于测量水蒸气。
! t# t- [! Y9 B2 g* k. u
    在通常情况下。对水蒸气的测量可采用U形压力计和薄膜规、辐射真空计、粘滞规、克努曾真空计等。
0 E* R7 E5 ?2 z1 s( L
冷阴极规管不会发生氧化问题，也可以用于水蒸气分压高的真空系统的测量。
/ `! w, _! n( c( n
* j: T' ]6 P& r$ M5 L. e2．2．3油蒸气的影响
( l/ M  Q, W& O* \
在采用有油的抽气系统(机械泵、油扩散泵)抽气时，系统中存在大量的有机油蒸气及其分裂物，它们的蒸气压都比较低，因此不能用压缩式真空计进行测量。如用压缩式真空计测量机械泵的极限真空
' o+ h- u" M: h1 n
% i; a; x: P7 t; F1 F度时．要比用热传导真空计测得的数据高一个数量级。用油U型压力计测量油蒸气时。因工作油可以溶解油蒸气，所以也不能得到正确的指示。

) Q7 v) G7 N8 `+ [1 B) z- H1 H! H    用热传导真空计或电离真空计测量油蒸气时。会因油蒸气污染灯丝或在高温阴极上分解生成碳氢化合物，严重的污染电极和管壁，使热传导情况改变，而使规管的灵敏度和特性发生明显的变化，造成测量误差。

7 w4 {; G: P& k& Q   在油蒸汽分压高的系统中，低真空时用薄膜真空计测量；高真空时使用辐射真空计进行测量。

: g' L/ E. J' Q9 F: N5 w) D2．3          测量系统(规管及其连接管)对测量精度的影响

    测量系统(规管和连接导管)对被测系统的影响，可以概括为抽气(气沉效应)和放气(气源效应)两种动态作用的综合。特别是在很低的压力(超高真空)测量中。这两种作用的影响是十分严重的。例如用两支B—A规通过各自的连接管接到静态真空系

0 U) e% R, P5 d, m1 `统上，用来测量系统内的压力。假如其中规1的放气严重(气源效应强)，而规2的气源效应弱，那么规1将比规2指示出较高的压力。也可以假设规1中气沉效应小(抽气作用小)，而规2气沉效应大，同样可得到规1比规2指示出较高压力的结果。要做出哪支规管的测量值更正确的判断，必须研究规管及其连接管中“气沉”和”气源”的位置、大小及其形成的原因。
/ P" J; u0 [. M0 e( s7 s
( V) ?+ r% y  N在不同形式的真空规管中。要属电离真空计规管的抽气和放气效应最严重，其余各种规管则很小，可以忽略不计。下面仅就电离规管中的两个效应进行讨论。

2．3．1  电离规管的抽气作用

7 b5 X% B( W; x7 ~& s2．3．1．1  电清除抽气作用
% @) j. c  R9 G& |* V! ^  i
    电子碰撞气体分子使其电离成离子。具有一定能量的离子(约100 eV)打到规管壁上或被收集极接收。这些离子被束缚在固体表面或被埋入表层下面而被清除掉。束缚得最牢的分子，要经过300~c下的烘烤才能再释放出来。如果规管内壁存在溅射的金属薄膜，则对氦气有较强的抽气作用。

   电清除抽气速率的大小与电子流、各电极电位、有无磁场、规管壁温度等因素有关。若电子流增加，离子流就随之呈线性增加，所以电清除抽速与电子流近似地呈线性关系。栅极(加速极)电位变化将引起电离几率和离子能量的改变，因此电清除抽速Se也随之变化。

    在冷磁控规中因有磁场存在，故电离效率更高．所以冷磁控规中电清除作用也就更大。    减少电清除抽气的方法是降低电子流和栅极电位。

7 e* r- p* M' e2．3．1．2化学清除抽气作用

    化学清除抽气作用通常有以下几种：①活性气体(H2、N2、CO2、CO等)在规管壁等表面上的化学吸附效应；②氧与高温钨丝作用生成WO3，WO3蒸发沉积在规管壁上形成黑色膜层，此效应随着钨丝阴极温度的升高而增大；③气体在高温钨丝表面的热分解作用：H2在高温钨丝表面上可分解为H，H很容易被吸附在规管及导管壁上。O2也能在热钨丝表面分解为O，并被吸附在规管壁上。在Tw一1475 K时，对氢的抽速ScH—O.1 L•s-1在Tw一1700K时，对氧的抽速S∞一4×10-2 L•s-1
' N0 `& W1 e. r$ Q7 g
2 \: G( B/ U3 i: X6 E' P8 L5 r    (未完待续)
# M  z: B* O% l( [1 D) R, B

4 W- ?( ]& n; E' G

, C# J+ U& e# F$ ^4 F: U" p* j
; ~3 w' U' B# r! J# A第十三讲：真空系统的检测技术
5 j& O! _0 [0 m  _0 o% [0 n
  N+ B% q' k' G/ W                             张以忱
4 P% p& G& t) K% o
                  (东北大学，辽宁沈阳110004)
  ^) y! @, X0 v" R! y4 L$ q  r; F
9 Q2 S8 d* z% ]0 j 2．3．2电离规管的放气作用(上接2004年第2期第62页)
% q* }& {8 C2 J( ^% H" q" b
    ①热解吸作用：电离规管的高温热阴极本身就是气源。它的高温热量辐射到其它电极和规管壁上时，将引起气体的热解吸。此外，栅极接收电子，收集极收集离子，也会因发热使吸附的气体解吸。

    在超高真空测量时，必须对规管各电极和管壁进行充分的加热去气(采用烘烤、电子轰击、高频加热等方法)，否则将产生很大的测量误差。
' w. e) z8 [1 _+ G5 O
4 [. i( }- P- E& l" a) {$ {    ②电子碰撞解吸作用：当电子打在规管加速极上时，会使其上吸附的气体解吸或先在其表面上将气体电离后再以离子形式解吸出来。
+ C8 c% N/ Y3 }; d4 C% k9 {
. u) d$ J% Y" ]9 o9 v& U& g    电子碰撞解吸作用是影响电离计测量下限的重要因素。
2 {0 N+ g4 |  ]7 B
    ③光解吸作用：规管内的金属表面受光辐射时，其表面上吸附的分子解吸和分解出来。光解吸现象主要对超高真空测量产生影响。
+ o; \# k. ?. M+ y% E# [
    如图6所示，由于规管与真空系统连接的管道有一定的气阻，当规管存在吸气和放气作用时，就会使规管与真空系统内的压力不一样。设规管接至真空系统管道的气体流导为C，规管的导管口的压力为P1，，而规管的放气或吸气量为Q，这时规管内的压力Pg应为   
5 U' X: ^7 |, I9 v$ ^' |  s* }
: h$ Y; m5 l) o. \( P        (7)

式中“+”表示放气，“—”表示吸气。
$ |) L6 j) u  f6 x1 {
    由此可见，吸气或放气量愈大，造成的测量误差愈大，当然如导管的流导愈大，其影响也就愈小。如果采用裸式金属管直接装在真空系统内，就可消除影响。
* b- Y2 {6 ]- j' i
- p& t% H# l7 U" r, A
5 Y  P! ~$ o: b/ b2 k7 T! n
8 @4 Q; t3 W2 ]( S. ?! j7 b- T. c/ ]3 }
5 W! R* N. ?' `9 Y$ x图6规管的放气与吸气作用的影响
7 P' n4 a9 C. E3 Y4 a- M
    一般规管的导管流导大约为2 L／s，一般未经烘烤除气的规管管壁的放气量Q一10-4～10-5Pa·L／s，因此，在高真空时这种影响十分显著。在经过充分的除气之后，其放气量就可降低至10-10～10-1。Pa·L／s，这时这种影响就可大为减少。

1 V) P/ K- c& a* M- {$ b    在实际使用时，规管的放气和吸气也随着时间在变化的，如热电离规管在开始工作时，它的放气量随管壁和电极温度逐渐上升，使吸附的气体解吸而增大，但以后随着时间的增长，放气量就逐渐减小，至某一时刻，规管的吸气作用反占主要地位，因此，测试结果的误差也随着时间在变化。

2．4其它因素对被测系统的影响
4 G% _" X6 Y( v3 ]
3 L) Z, t7 s# X% g    超高真空系统需要加热烘烤，规管烘烤后，表面除气很好，易吸附气体。此时，规管相当一个小“真空泵”，有抽气作用。结果会造成规管测出的真空度比真空室中实际真空度高的假象。

* u3 }0 `; A# e, M2 c6 b    规管如果装在管路上，这时由于管道阻力影响，管路中各点压力不同。规管安装距真空泵越近，测得压力越低；反之，离泵越远测得压力越高。因而，要注意对测量结果的修正。

    真空系统暴露大气后，电离规会吸附很多气体。在真空环境下，气体又释放出来，影响测量结果。为消除这种影响，规管使用前要彻底除气(或利用电离计的除气功能)。

0 {+ Q8 v' s6 g( T; `; [' k' B! ]" [    电离规的工作原理是根据阴极发射电子，使气体分子电离，通过测得离子流大小来表示真空度的。电子对不同气体电离效果不同，一般真空规以干燥空气或氮气为测量对象来进行定标，如果测量其它气体，则必须对测量结果进行修正，否则将造成测量误差。通常采用相对灵敏度r作为修正系数，若以Pce。表示真空计指示的真空度，那么真空中实际的真空度Ps，为

(8)

: y+ ^4 N" [5 Z- M* v+ o: `: Z式中r——电离计规管相对灵敏度， 为被测气体的规管灵敏度， 为氮(或干燥空气)的规管灵敏度，电离规管对不同气体的相对灵敏度r，值见表3。


& Z+ i- E. R6 d& [& ]) d( n" k/ S
表3电离规管对不同气体的相对灵敏度y

! @! y* f7 n, i% h. I(以氮为测量基准定标)
/ x& q3 N  D. n9 ^+ [* W

     热偶规管是利用气体热传导随压力而变的原理

制成的。热传导与气体种类有关，而热偶规管是用干

燥空气定标的。测量其它气体同样需要修正，表头指

示Pce与系统中气体实际压力只的关系如下
6 d4 E3 V. g2 t3 B
   
: {4 g0 }: ^3 m) d  q--气体修正系数(相对灵敏度)，见表4。
6 k! u9 A  @, G
                表4热偶计对不同气体的气体修正系数g
$ }% E4 V1 r( L3 Z: U) V

: t( W" H) P' L( |# |

    气体修正系数表明了气体的热传导性质，从表4中可以看出，对于气体分子中具有相同原子数的气体或蒸汽，其修正系数(相对灵敏度)q随被测气体分子量的的增大而增大。
; ^. Y  C; S3 c  }( o: Q
3特定条件下的真空测量技术
  d& W. q2 W$ U/ l0 t* y
3．1热偶真空计对不同气体成分的真空测量
1 L$ c1 ~' i% Z* i( P7 F" i* d
  ?6 I  ?, F6 Q3 H9 e, p7 b4 ^9 W    热偶真空计对不同气体的测量结果是不同的，这是由于不同气体分子的导热系数不同引起的。通常以干燥空气(或氮气)的相对灵敏度为1，在测量不同气体的压力时，可根据干燥空气(或氮气)刻度的压力读数，再乘以相应的被测气体的相对灵敏度，就可得到该气体的实际压力，即

     (9)
9 N4 F/ J4 B+ Z8 v  Z5 B
式中Pr——以干燥空气(或氮气)为测量系统的真
& L7 R; ~* m1 ?2 f' J& `- L
          空计读数，Pa
: O6 G+ i7 _. y9 M7 o; D
. o- N2 v( t7 e$ g: U    Pe——被测气体的实际压力，Pa

    Sr——被测气体对空气的相对灵敏度

    相对灵敏度表明了气体热传导的性质，一些真空系统中常见的气体和蒸汽的相对灵敏度如表5所示。
4 ^8 ?1 ~2 i2 [7 k: ]
9 f# C' k# C% \2 c+ d3 g& X

$ k1 g; t. Q& L+ W' A1 O; R                表5常用气体和蒸汽的相对灵敏度
! S/ w8 s8 N! C0 r# [

3．2热导式真空计对已知成分的混合气体系统的真空测量
1 w6 N( K  t' A
5 L# f, h) o- _3 ?; n) U( B6 D    用热导式真空计对混合气体的真空系统测试时，只要事先知道混合气体中各种气体的体积百分数Vi(i=1，2，3，…，n  ，表示第i种气体)，就可用下列公式算出混合气体对空气的相对灵敏度Sk，即

- Z/ H$ D( Z& g5 w* x0 M1 W* I* O5 B   
   
) T# [; y* j: w! t3 T3 P
式中Sk——第i种气体的相对灵敏度
4 z& C  v# l) z4 Z. s6 ~
    Vi——第i种气体的体积百分数
) e( f0 T2 C* W+ l: |
6 _! X; s8 |( X2 z0 }- W由此可得

; H5 q! t% T3 B& Y     (10)
7 [* w, K+ O! k4 v' x* w7 T+ {% W
/ k8 E+ t5 j6 f# p3 Q! n" m* `
, L* ]- b! ]$ K4 S% P2 }
; u9 v; C; L$ z: X3 T
. t% ^  R2 X7 A% v/ _5 a在计算出S之后，就可根据测得的Pr，再乘以Sk，就为混合气体系统的实际真空度。

3．3真空放电指示管及高频真空火花计的应用

- y1 ^9 d; K) ]; Y# \    放电指示管实际上是一种原始的冷阴极电离真空规管。其结构原理如图7所示，在一定长度和直径的玻璃管的两端封有一对平板电极，使用时将它与被测真空系统相接，并在电极上施加数千伏直流高电压，随着放电管内的气体压力逐渐降低，电极间就有放电现象出现，根据电极间气体放电的形状与压力的关系，真空放电指示管能对被测真空系统的真

空度作粗略的测量。根据操作经验的熟练程度，用它来判断几千Pa至10-。Pa范围的压力，可以做到数

量级的精确度。同时它还具有结构简单和使用方便
  R/ T/ E" c- V+ r
等特点。


; j( x* n- N# Z! \3 a/ E* Q1．阿斯顿暗区2．阴极辉区3．阴极暗区4．负辉区5．法拉

第暗区  6．正辉柱  7．阳极暗区  8．阳极辉区y。一阳极电位

+ a/ b& f2 J' i& O6 [# ~U一阴极电位
7 [% G4 m8 C  T6 B4 B& E/ k
      图7真空放电指示管的辉光放电现象


. d3 \5 T; |$ X" o8 ^
    真空放电管还具有一个其它真空仪表所没有的特点，那就是不同气体在放电时会产生不同颜色的辉光，根据这个特点，可以用来鉴别真空系统中的气体种类或检漏。表6为一些气体与蒸汽在辉光放电时呈现的颜色。

% |) k! U& A+ u5 u       对于带有玻璃部分的真空系统，可使用高频火花检测计产生的高频电压使真空系统内的低气压放电，然后根据低压气体放电时产生的辉光颜色，可大概估计出 范围内的真空度。空气的放电颜色与压力的关系如表7所示。
. Q3 p( w" j3 O! i5 N
' H# a6 S* U. |
8 D0 h$ y& i0 q3 L6 T
                 表6 某些气体和蒸汽在放电时的辉光颜色
' B9 H9 P" X, R: `
. C& j) }  p' ~7 |" s" [
0 a0 M; y. m2 D+ L, q
6 |( q" \2 U* C4 c, y
                 表7空气在不同压力时放电的特征辉光颜色

. H* P: }2 `) O  W5 b
5 m& [/ J, w! v, u. H+ O
! ]' j2 D, b7 A! Q  Q6 X
0 Y! h( l$ i3 {/ J3．4极高真空测量技术
) Y9 N; w3 r5 `; H1 S
9 O' a# J: B/ o  R4 H; X    极高真空测量技术仍是一个有待突破的课题。目前，在现有的各类极高真空仪表中较为可靠的最低测量压力达到约10-12Pa水平。实际应用的极高真空测量仪器主要有以下几种：c改进型的B—A式电离真空计；②冷阴极磁控式电离真空计；3.热阴极磁控式电离真空计。
" b( o6 w  M9 A+ A# n0 _
) o0 ]/ R, B* }" Q    以上几种极高真空测量仪器的提高测量下限所采取措施及测量下限见表8。   


% M9 A5 T8 J* m
               表8极高真空测量仪器的测量原理及测量下限


                                            （未完待续）
  @7 f' S2 }  T% a+ ]

9 N* I. r7 Y( G
, @2 e; p2 V; l5 O: Y0 K

: g; u  c0 S8 X" H; A: R第十三讲：真空系统的检测技术(4)

                           张以忱            

(东北大学，辽宁沈阳  110004)
: M4 A) ], N% \+ A% k' P, W
' ~7 E, }: S. |, p3 P) B4 r                     (上接2004年第3期第94页)                          

    限制真空仪器测量下限水平进一步提高的主要因素，主要有如下4个方面。
2 Z; G6 f, k3 F) w8 r
' _6 l% B6 e: o" H  G! J3．4．1真空规管的限制
- K2 O- T9 K: m, m8 A) r( {6 z
/ a' ?9 n: p$ J$ o, f    ①在热阴极电离规管中，除了软X射线产生光电流以及电解吸等影响外，温度很高的热阴极产生了较高的金属蒸汽压，如一般规管的钨阴极在通常工作温度为2000 K时，其蒸汽压相当于氮的10-10Pa。
3 _3 o7 D  L) f( |$ `7 g' z+ e
  P  i" s+ I5 H5 g( X+ M( b

    ②冷阴极电离规管在低压力时存在着放电不稳定、非线性、滞后现象以及电清除能力大等影响。
8 {2 L5 [: U4 n' W' U4 ?, e& y3 {
    ③规管电极和管壳内壁的放气和吸气影响。
; Y, j0 A! X+ M' Y* p9 ]" B/ A
    ④大气中氦对玻璃管壳的渗透，氢对不锈钢管壳的渗透。

/ |2 b9 t) ~, G4 _+ j8 a    ⑤收集极与其它各电极间的漏电。
  ^) ~- o5 ?$ m* n$ A% |: v
( G* d7 W& O) j9 t    ⑥在热阴极电离规管中，热阴极对收集极和玻壳引起的光电发射；在冷阴极电离规管中，对收集极引起的场致发射，二次发射等。
6 I6 n- K* f" O1 ?; o& \1 {
$ p, F+ w2 v5 ?: O% g8 N+ v3．4．2测量仪表线路的限制

    ①受弱电流测量技术上的限制，目前微电流测量放大器直接测量最低电流的稳定水平只达10-16A左右。

: b/ P1 h  Q! R& H. n

    ②热磁控式电离规管的低发射电流(≤10-7A)稳定技术上的问题。
1 E$ @3 `" k6 e9 Y8 a4 J
    ③缺乏≤10-12Pa可靠的真空校准系统，影响到对真空仪表的极高真空性能进行深入的研究。
) [7 E5 H/ W% i. x" D
3 y! l- k3 K" a8 W    ④<10-12Pa极高真空获得水平缺乏可靠的测量证明。以上几个方面又是相辅相成的，这些都

. p; n- h4 s6 o9 ^# W5 s

给极高真空测量技术的进展带来困难。

    根据极高真空计本身所存在的限制因素，今后在极高真空测量上有待解决的技术关键和努力方向为以下几方面。

8 \+ Y5 c! [2 C1 C    ①改进型B—A式真空计应对高温阴极进行改进，并开发低温阴极。
/ ?' u0 g8 Q; a) \4 P# Z3 s
    ②冷磁控式真空计应着重研究规管的放电机理，解决存在的其工作非线性、放电不稳定性等影响测量精度的现象。
% I+ U1 J- n' Z' j0 B! g
; b! [" {, @& g& ~% r; ], z2 _    ③热磁控式真空计应改进阴极和研究开发线性及放电稳定性好的规管。
% f, z( O% h: |" o  Q7 k- z3 a: P  ]
    ④进行稳定可靠的超微电流(<10-16A)的测量新技术的研究。

7 {1 ]8 n  V! o/ X( x    对于能适用于<10-11Pa测量规管的低温阴极性能要求如下的研究。
4 b' ^  e5 l4 Z$ Z  O! u5 M; {4 N7 }( X" X
5 }6 b% T9 u4 ]   
) c: ~0 V* P+ Y/ O$ \$ e- j
    ①阴极温度要低，最好<100℃。
* r- @8 s$ U  j& {) F: e% ^
    ②阴极材料的蒸汽压要低，一般应≤10-14Pa。
; Q' B6 X$ f8 k3 ~! m: v
# ^2 ~' z2 L, G9 N3 Z; G   

    ③阴极材料的出气率要低，一般应<10-13Pa·L/s。

6 P. h% N5 H+ L! r, R& N- ~   

+ ?. ~3 w4 N7 E( y3 s6 U7 b    ④阴极应具有尽可能大的发射能力，最好达到mA数量级。

    ⑤规管能在“正常”和“出气”两种状态下工作，并不怕暴露于大气。

/ V" b8 T* a, M. P0 [; L    完全满足以上条件的低温阴极很少，比较有希望的低温阴极可有半导体阴极(如硅P—N结半导体阴极)、薄膜阴极、场致发射阴极和光电发射阴极等。
* y0 m% s7 m( x) h, g4 u: R$ `
! U0 |& P, V' g# w) y    对解决稳定可靠的超微电流的测量问题，目前主要的发展方向有如下两个方面。
2 u8 e; m$ y2 B
    (1)研制适用于<10-11Pa测量的电子倍增器，这种倍增器应具有下列性能。
" Y1 @9 |+ b& M  z. D; \
    ①具有≥108的高增益。
5 b# g9 E. s' Z& |7 r! D( I& e9 j  e
   
/ r" O. {$ ~  m4 O$ Q
# h* C6 \' q$ B9 _    ②应能经得起高温(400℃左右)烘烤、极高真空以及暴露于大气等条件和长时间使用的考验，且能保持稳定的增益。

    ③倍增器材料应具有足够低的蒸汽压(≤10-14Pa)和出气速率(≤10-13Pa·L/s)。
. P$ o, Y  j7 v9 U! B- E( y$ {% h- c. ^
: A3 W; j( Q* G  

: t( g2 U1 F9 N! s& S/ V! r    ④体积小、结构简单。
, N3 t; f2 o" M  e
9 O  j  G% e% O  R8 L: O! n$ l7 L  目前，基本能满足以上条件的只有通道式电子倍增器，它具有结构简单、体积小、重量轻、使用方便和高增益(可达108左右)等特点。

   
' z! u4 c; P" P
(2)研究脉冲计数法测量微弱离子流的新方法，如进行单个粒子探测的研究
3 C# y* v: {' ]; a  h# b4 R4 N
7 S5 K" r& O+ w. b6 }; q    从广义的角度看，极高真空测量技术的突破还有待于新原理、新技术以及新概念的提出和应用。例如把气体压力定义为真空度，是以气体不流动为条件的，即以各向同性的流体静力学的物理概念为基础的。由于应用电离原理测得的离子流是与气体分子密度有密切关系的，但在极高真空下存在着定向流动和不等温情况，在这种情况下，压力与密度之间的关系还应进一步探讨清楚。

6 N! T3 {9 |; t! B                                                                        (未完待续)
; I6 N9 C$ V4 s7 {8 e6 C/ @4 \
7 ~7 d8 L8 C- `

第十三讲：真空系统的检测技术


    张以忱
' s3 W0 F( |, I9 j: S    (东北大学，辽宁沈阳110004)
1 V" U: @/ ~2 w4 B! m! A, w3 m中图分类号：TB743;TB79    文献标识码：E    文章编号：1002-0322(2004)05-0061—04
- w* @& s6 a5 h5 {  A+ q+ B/ i) C
(上接2004年第4期第152页)
4 L; P& Z$ H; I! ]. W5 E& _8 J2 A8 Z4 h& A4  真空测量仪表的维护与故障诊断
4.1真空测量仪表的维护
) f: ~! B5 q5 h7 Y1 L! q    真空仪表的维护和保管
    工作是保证测量结果的准确、可靠以及延长使用寿命的一个重要环节。在应用中，通常应注意如下几点。
4.1.1在使用前应进行检查
    ①外观检查：检查规管电极有否变形、脱焊和污染，管壳玻璃是否有裂纹。仪器的表面有否锈蚀，这奄仪器长期存放时更应注意，仪表的机械零点是否正确等。对于玻璃真空仪表则检查有否破裂、工作液是否氧化以及沾污器壁等。
3 L6 }  S+ g# c/ H* U    ②基本电性能检查：一般可用一只预先封于一定真空度(或未开封)的规管进行检查，检查的步骤基本与真空测量时一样。通过这种检查，大致可明确仪表的电性能是否正常，它对于新真空仪表尤为重要，通过检查还能熟悉和掌握操作技术。
    ③必要时可进行校准，以检查准确度。
    ④对长期存放不用的仪器，必要时应先进行内部检查，然后再检查基本性能或准确度。如带磁钢的，还应检查其磁性有否消失以及其装在规管上的位置有否变动。对于超高真空和极高真空规管的收集极应检查与其他电极之间的漏电是否增大。
4.1.2仪器在使用过程中应注意如下几点
    ①应正确操作，并加以必要的维护，以防止灰尘、油污以及潮气的侵入和超过容许的振动。
6 K: o8 c( e. P$ C+ V, x( x" ?# @    ②应注意仪器的稳定性(如零点漂移、发射电流以及阳极高压等的稳定性)是否变坏以及其他不正常情况的出现，以便及时检修。
& c! m! V: M% U) q2 C- E    ③经长期使用后，应对规管和仪器部分进行内部检查，以清除可能集积的尘污，必要时可进行基本性能的检查和校准。
4.1.3真空测量仪表的贮存环境
. w1 T3 T' |6 _" T5 ~- ~    一般温度为+10～40℃；相对湿度<80％(10～25℃时)；无腐蚀性气体；通风良好；无强烈机械振动和强烈电磁场。
4.2几种真空仪表的常见故障及检修方法
; _/ `7 v# W0 o' W  r    真空仪表的种类繁多，结构不一，因此检修工作较复杂。一般根据仪表实际所发生的故障现象以及仪表的结构进行具体分析，才能找出原因，排除故障。下面列出六种用得较多的真空仪表(定温型电阻真空计、热偶式真空计、热阴极电离真空计、冷阴极电离真空计、B—A超高真空电离计和冷阴极磁控式极高真空计)的常见故障、可能产生的原因及检修
方法(分别见表9～表14)，以供参考。
' i- D5 a4 p% C$ O    至于热偶、电离复合式真空计和热偶、B—A复合宽量程超高真空计的检修，可分别参阅下述各表有关部分。
0 j9 h" }7 R  z" `! g( U
. Y. }- E8 X# ]表9电阻真空计(定温式)的故障诊断及检修方法

  ?' ~  x/ w$ _) W: H7 Y发生故障的现象
可能产生的原因
# e! Q& n- |, d9 _: J! Z 维修方法
1 A  {) Z6 V) K7 h
电源开关接通后，指示灯不
9 U6 n  \9 G9 {+ G# o
亮
, v, `7 d5 R2 B+ Y- h/ l. P 1无供电电压
! K/ ?% h6 B2 ~9 Z
. v& M4 d/ E: O- m0 E1 h% O/ ]2电源线断路
$ M  }# {6 \( g0 E" x6 K1 J" {* l' B
! g1 m7 L$ a* A! W$ X3电源保险丝烧断

4指示灯灯丝烧断或接触不良
! U- x+ h, ~: a4 Y$ E7 ? 1检查电源插座有无供电电压
; y1 M6 x# x3 Z& c2 l
8 [) o7 M$ I) c7 i0 @9 o1 K2检查电源线或插头接线是否断路
) I$ s( g' J) W9 k, ~
3检查电源部分(主要为电源变压器与整流器部分)是否短路。排除故障后，更换保险丝

- R$ l1 K$ A2 _+ x7 C: i" d4检查电源电压后，更换指示灯或紧固灯座

电源接通后，表头无指示
1指示电表的动圈部分断路或卡牢
4 F# k! K  `- h$ i; ^: F* }
; w' a8 C9 z6 \, {) F) W2无直流电源电压，直流稳压电源部分损坏，无电压输出

3量程转换开关接触不良或损坏

* P8 I% A) I$ x7 p* J5 g  c- W+ C4规管断丝或规管插座接触不良
1更换指示电表

2更换或修理直流稳压电源

3更换量程转换开关

4更换规管或规管插座
7 G( y+ q3 ?; z7 m
当规管处于大气状态时，指

示表超过满度或有较大的固定偏转
( A9 H+ I4 Y5 J' l0 N( q0 g1 ^8 \ 1规管断丝或规管插座接触不良
' D# O# o% ]% M1 Y' K6 G* A
2量程转换开关部分接触不良

3无直流补偿电压

4满度调节电位器松动
5 v9 H# n7 K  H3 a* V! e# N 1更换规管或规管管座

2更换量程转换开关

3检修直流补偿电压电源
4 ]5 h. ]+ L4 g! T& D0 v$ h
9 T  K$ @! k6 s/ k! `4重调并紧固满度电位器

指示表反偏超过零位
1低频振荡电路工作不正常或停止振荡

2量程转换开关损坏
2 e" b. Q0 C  J( g 1其晶体管损坏或工作点失调等

5 p9 |) {$ J' v9 r3 H2更换量程转换开关

指示表有较大幅度的摆动
7 T- i! k2 v# c  B 1转换开关、管座接触不良或低频振荡器产生寄生振荡或间隙振荡
6 r$ k3 w5 ^& E
: y4 r& P8 Z- \9 w5 g2外界干扰

3电源电压低而波动频繁
1检修转换开关、管座以及低频振荡电路
( w7 g/ H4 c* \3 J* b
/ N  N/ N4 S* r" O2检查仪器周围是否存在火花检漏议、电动机等反复启动等干扰源
3 o4 [' I& q$ [/ D  ^2 t" y5 m1 H! x; k
% p1 s+ }: H! d, Q* }" f3检查供电电源

, O- W6 D$ i9 P; T& N% q真空度变化时反应不灵敏或
, s( Y, \" `3 M& Z- K
指示不变
, t1 l: h0 _) D/ d4 Z7 b2 f" B 1规管电阻丝污染
1 N# ^2 k  y* g3 Q8 B3 k% c/ o% G- y0 f
2规管断丝、转换开关或管座接触不良
( c* }  n! t3 w! l1 O& k* a
% S2 H. F% d! N3低频振荡电路产生高频振荡
7 J! G. e. O; z2 Z2 I 1清洗规管
3 l2 t& L! J% w% z
2更换规管，更换转换开关或管座
9 {; T6 m3 d9 J8 u: [# c
$ |3 {# t8 I- u9 Z0 R( j* T8 n3检修低频电路
; p( m' p2 [4 A. M5 Y
量程换档衔接不好
补偿电位器松动
: Q9 w/ e' }3 C2 V 重调并紧固补偿电位器
( V4 p# o! N# k4 _, J1 e( o
多只规管测量同一系统，结

果不一样
1规管补偿电位器松动

2规管转换开关接触不良
1重调并紧固规管补偿电位器
' Z/ `2 Y$ n$ N0 L) C
2更换转换开关
4 W& @3 A2 l* [  }
, x4 Q. z  [9 x8 @零点漂移过大
1规管电阻丝表面状态变化
% j) p8 ^( O9 \% m8 {- C3 `
; Y  d3 N* T* Z2低频振荡电路的晶体管工作不正常或温度特性不良
1清洗规管电阻丝或更换规管
, H/ @8 t# ?/ E. ~1 _! [' S1 t( G
+ y) d& `( G/ w4 N. O2更换有关晶体管

6 W/ d* K: K8 @
表l0，热偶真空计的故障诊断及检修方法

6 R. o9 T& P$ @# f! x7 i故障现象
可能产生的原因
; ]+ I2 _2 \. x( D) Y$ }7 w 维修方法
0 L; I% m  a, _* Z3 V; v& H, f- u
电源开关接通
& s- Z: r0 x9 n  I) {8 E6 _
" ]' y# `. \7 V5 u$ z  B1 e后，指示灯不亮   
同表9第1项内容

* ^  D  Z& l& q' O' d2 r5 \# S电源接通后，加热电流和测量均无指示
1指示表动圈部分断路(指针显示式仪器)
/ t3 Q, i9 |6 ^+ H6 @* i7 N  k
& a  X5 Y% _% A% `2热偶规管灯丝断路或规管连接电缆部分断路

( x7 d2 \+ _. H( n3无加热电流

7 a) |$ B( }  L$ I% l# c! }5 x' z5 S4加热电流调节电位器断路
$ ]* t0 j2 A: U' Z6 C/ ]2 z0 T9 m
5与指示表串连的电阻断路  
! T& @1 m/ m, r. K, H1 e 1更换指示表

2更换热偶规管及检修规管连接电缆

3检查稳流电源有无电压输出

4检修调节电位器及其线路

6 J. o; F' u' v/ N5更换电阻
7 B6 E2 d; }9 h
* w0 o' r, ^6 n7 d有热偶电流指示而无测量读数
1规管断丝

2规管电缆、插座及量程开关等部分接触不良

3真空度太低(》133Pa)
1更换规管
* e# j2 a: h$ f4 q
2线锈或更换有问题部分
, |: U0 j. A. E2 I% o7 [
6 D/ @3 u% `' q7 D5 k# `3检查被测系统真空度
: Y) r' h/ ?- G' f
0 q% H9 l/ B4 X  W1 ~有热偶电流指示而测量读数很小   
' b3 W! z4 e7 i9 Y 1真空度较低(>133Pa)
! q, P- c3 G$ W% k) l( c
2热电偶部分被污染
1检查被测系统真空度

2更换或清洗规管

4 \( C# K5 I9 o* w" C无热偶电流指示而有测量读数
+ `1 A! }; g7 P4 C0 p4 ~ 分流器中与指示电表串连的电阻断路
( F8 i" Z( e4 {% {1 v* Z& ?' H 更换电阻，重新校准电流值
5 H( ^/ G7 t6 [
加热电流失控
, O" t- ~8 {8 w1 Z
: ]9 ^5 e% t1 k) w(1)加热电流过大，且不能调小

(2)加热电流过小，且不能调大或无法调节  
1调节晶体管击穿(晶体管式)

2调节晶体管与散热器之间的绝缘破坏
: F3 S# a# a+ [, [+ n9 e
$ ]$ f5 k, U; I* S& u; o' L  T* U3加热电流调节电位器一端断路
  Z" D1 L1 h  W/ r) Y$ _: b 1更换调节晶体管
( }. y2 C* A) }/ `
2检修绝缘部分
4 x( i: Z$ k! ?4 m  Q! q. ~- D
6 U) G+ U1 d/ G3更换电位器或检修调节电位器电路
! f0 n4 K7 ]5 ~$ t( O
" \9 N1 B+ e8 j, K- X加热电流不稳定
: X% k5 K. h& } 1线路板接插件、规管管座或电缆接头等接触不良
2 ~( c9 ~  \" r+ p( ^/ g
2稳压电源失效
, M) r) y$ i! z! q
) B1 y# y9 B. Q3交流供电电压低而且波动大   
1检修相关部分

2检修稳压电源

3检查供电电源电压
# `4 r& f( q( m
一档量程能正常工作，另—档工作不正常或无指示
1量程转换开关损坏或接触不良

2另一量程的加热电路或热偶测量电路的元件损坏  
1更换转换开关
* S) V2 N) o' R: D' H% f" o
2 z$ R6 _% {& Z5 \* I/ `2检修相关电路及更换损坏元件

7 m: u( x2 P0 [3 {
表11电离真空计的故障诊断及检修方法

  

- r. w, X/ K/ t: R5 N3 x故障现象
可能产生的原因
4 E$ I, P; z  ?/ _ 维修方法
) U/ @7 Q6 b1 R+ k6 d) w
电源开关接通后，指示灯不亮
2 X  l; R7 t5 E! g 同表9第1项内容
$ w* R/ R" u4 \" F2 Z7 f# _
5 m# @3 J2 V4 }9 T# O: B- J5 w规管电源接通后，灯丝不亮
1真空度过低。规管灯丝烧断
& H' D* `) ^- p: R- E
% H: A& P7 F! J0 f2规管插座、开关、电缆或管座等损坏或接触不良

3规管保险丝断或由于真空度远低于被测量程，规管自动过载保护装置已经动作
. J, E" k8 P6 S1 f8 d- a# I
4规管灯丝电路继电器的触头接触不良

5规管稳发射电流装置损坏，无电压输出   
9 Y) `- M/ r  D# n 1更换规管

9 g* D8 t6 V  B  O: F2维修或更换相关部件

3更换保险丝，检查和调整离子流测量放大器零位及过载保护灵敏度
$ ^* W5 n. M! a9 z0 M/ z
4维修或更换继电器

5检修稳发射电路及其元件

. I  D( i: |4 w" V3 |' Z规管灯丝很暗，无发射电流
1电源变压器短路

2晶体管稳流器的检出放大管无集电极辅助电压

3检测放大器或基准参考电压部黼
2 f5 ]. O  _- T( u" a- S- b1 h0 @
4过流保护电路晶体管损坏或元件变值，致使稳流器过流保护装置非正常工作   
1检修电源变匪器
# n: N* C. i* l, \
$ Q# Y4 E2 `/ b6 j2检修集电极辅助电源

3维修险测放大器和比较基准电路

4更换有关元件
( S' ~, L/ T! F; U+ j8 X: T! T) N
规管灯丝较暗，发射电流调不到额定值(<5mA)
1电源变压器短路

: C: u: x0 B  @3 I- t2规管灯丝氧化或发射能力不足

5 g8 H. t+ W, k& N3规管被油蒸汽污染
. |; f& f1 @& f! W8 s* D1 I
4真空度过低(>10-1Pa)

5交流供电电压过低(远低于200V)
5 F3 h- L, x& X( s' O! j 1检修电源变压器

2更换规管

0 d- {4 w2 Y# @0 V$ Z0 F; B3清洗或更换规管
9 W# C( h) l$ h- x: k3 i) @) M' T
4检查被测系统真空度
" E, u3 F# H5 Z  q0 W' ?
5检查供电电压，采用交流稳压器供电
' _5 h6 g. p. Y, W  W
规管灯丝超过正常亮度又无发射电流  
; z9 j. U7 W" ?5 G9 b 无加速极电压
; a& y& C8 `$ ] 检修高压部分有无电压输出并更换有关元件
2 [- v( I' R$ D4 S& F7 V& c
$ T! e. M+ ?" G2 p8 r4 f调节发射电流时规管灯丝亮度有变化，但是无发射指示
1发射电流指示表动圈断路或卡表

0 t) }( T9 f. k# P( ]3 I2分流器中与指示表串连的电阻断路
1更换指示表
( G+ A" S& _: b' P. l; D9 i, V
2更换分流器电阻，并重新校准电流值

* _1 c/ @- o, }" @4 ?! k发射电流指示超过满度，但又无法调节
1调整管击穿或其集电极与散热器短路
$ j  T% g" x6 i: M5 S' k5 b5 ~4 c
$ o( y5 R3 `) v: e. w& l2 f2检出放大器的采样电位器断路
$ T# a0 Y" _4 ^- A) v% @6 j
3规管加速极与阴极发生短路
( U* v+ @7 m2 J! {* l! e# Z
4分流器断路
  C2 r: y/ A) q1 k* e
' q# ]8 j5 {! i# [5阻抗变压器短路
1更换调整管及检修散热器绝缘部分

5 f. m3 o. R+ }) l/ p- M! W2维修检出采样电路，更换有关元件

3检修管路电路、更换规管

" m8 y6 f+ A- y7 A; l4更换分流器并重新校准电流值
* V5 Q  V0 r4 Z/ U
1 W- c: c( Q' z! C2 \1 c! `! ?( q5检修或更蒯沮抗变压器

0 }& J4 G/ S5 p! h6 O发射电流不稳定
1电源供电电压过低且波动剧烈

+ E; @1 a/ G2 H( r2滤波电容器容量衰减

6 p, O1 U+ b3 p% \3 [4 u8 u3电路板及其接插件、规管管座或连接电缆接头等接触不良
1检查供电电压，采用交流稳压器供电
  F! `& F& |' D+ _4 W$ g
2更换电容器
/ ^9 a" ?; a% B, V1 Y# s& f
' S3 J7 [0 G! ], D; }9 P3检修或更换有关部件

. T' h5 N9 B* P规管除气时加速极不红
除气电源开关或继电器以及电缆接头、规管管座等损坏或按啦不良  
检修或更换有关部件

$ F9 u* @7 b8 }. I离子流测量放大器无法调零，指示表指针超过满度或反偏
1差允赫吠电路晶体管损坏或严重不对称
$ F  _6 V; u) q4 f5 [6 Y' t3 ]
0 L9 B. ~% R0 k- g) b0 M2差分放大电路元件损坏
! x$ ?# `/ o( H$ Z 1更换晶体管
, b, N4 B/ @- c% C  Z+ ^% b/ h
3 U4 I3 D1 }+ o2检查并更换有关元件
( p8 a# B* n) w
在“校准”或“满度”档上调不到满度
1离子流测量放大器的一直流工作电压过低
) V9 r7 x8 Q% j) H
2差分放大电路晶体管放大解懒

3发射电流降低

4满度电位器损坏  
/ A5 ^% A; c& r3 M- O 1检修供电电源

& J. i: r& x, _* v7 e4 J) S2更换晶体管
4 y  u& A% e  ^' I& ]
3查找茇射电流降低原因并调至额定值

4更换电位器

测量时指示表无指示
+ q! g5 `8 n3 r 1离子收集极电路断路或对地短路

3 M/ b) W8 O4 A. w# R& R! ~2离子收集殴无负偏压
/ T% j* h3 Q6 z( ]# [# [
; L8 o- H* s9 W, {  x3真空魔E6荀(<10-5Pa)
+ N; O! D8 t/ g4 x  t# @7 w) Y
' C% G, M2 g3 E0 _/ Q4指示表或测量档转换开关损坏
( v' a+ k9 J" X5 b) ^* n% L 1检修有关故障
1 U7 a+ ]$ Q9 u3 f
  p, S: v/ o3 _" t2检修离子收集极电路，恢复额定偏压值（～—25V)
( J+ S. T$ g' A- ~( r! h
3检查被测真空度
& c( @% x0 F  p! }+ Y0 y6 @/ m; ]( R7 W
4更换指示表或转换开关

测量时指示表指针反偏
1离子收集极无负偏压，在高量程档上因电子打到收集极上形成负电流
* S" p  g6 C& N
2规管中出现高频电子正栅振荡
7 ?9 ]" F' ]" {- Z1 }. Y  ^1 l
3外界干扰
1检修离子收集极负偏压电路
2 r; O: G/ {! B
2改变电缆长度或在离子收集陂电路中串接5～6匝线圈加以消除

6 s5 o- M6 R' e, r3查找干扰源或对规管收集极加以金属屏蔽

零点漂移显著
1离子流测量放大器的输入管栅流增大
" j: T! [( p) q: {3 U2 J
2离子流测量放大器的晶体管工作特性不稳定
& P7 N' o+ [6 B" `& {$ y
3收集极接线的绝缘性能变坏
  D6 v) E7 r" y7 a
1 V7 R  B( A) |( {9 `. ~0 r4电源供电电压波动剧烈

5离子流测量放大器的直流工作电源的纹波系数增大   
1检查输入电路或更换输入管

) y1 s% h* ]/ F3 c  g7 b5 w2更换有关晶体管
7 v) l2 H1 s# q
3 K. e; R- ?5 p4 P/ H; t$ C5 _3 A3检修并改进绝缘陛能
4 ~* G3 A  {. Q9 Y) p# L* p% v4 H
% L* j, G$ e6 ^" a" f4采用交流稳压器供电
- g$ X8 c1 V4 P3 _& Y( F4 G2 Y( o
- O7 `1 q4 b* F  f! u5改善直流稳压器的工作性能或加大滤波电容器的容量
4 M0 W; W1 H- D
商量程档的栅流影响加大
; T/ O# V; a: m* l+ e 输入管表面或高输入阻抗零件(量程开关、电缆接头及管座等)受潮或损坏  
* D4 y4 e6 p1 Z- J6 ~% J 检修或更换有关器件

% \, z9 b. g; l/ S
* n/ s) H# P4 d( o6 Z0 a

表12冷阴极电离真空计的故障诊断及检修方法
/ B% ~) Y- |- g3 l! q
故障现象
可能产生的原因
维修方法
; x# ]) z; O# I/ |; ?. Z/ s0 q
电源开关接通后，指示灯不亮
同表9第1项内容

& f" g0 D5 G/ u+ f1 }" l1 Y接通电源后，无高压或高压很低
+ u4 n9 M/ b% \. i, Y. m9 }; L7 q* w 1高压整流管损坏或衰老
* v5 v% [5 {: I3 i- g' g
2高压变压器绕组断路或局部短路

; L: g8 b  `4 C3高压滤波电容器击穿
4 l' ]1 y6 Q; ~: g7 W
+ p: [9 g, w( C0 x4高压输出限流电阻烧断   
8 m: C1 D5 v0 D4 m9 M 1更换整流管
% O' M' [# x, l  k1 z0 r  y
6 _8 d$ O8 u+ r* x. ]$ v+ U" X, [2更换高压变压器
  u! F8 X$ C  q
3更换滤波电容器

4更换限流电阻
3 M: k/ @9 a( g9 O' a) B8 ~
; E0 |7 y/ `& {3 z+ d0 h测量指示表无指示
2 ?, z. r" ]  o 1无高压(见前项)

3 L/ l+ `# o0 M' }* R; y2规管的高压电缆断路

# f4 F! l- ?% }3指示表断路

4真空度过高(<10-5Pa)  
  P" e; y% Y+ j* Z; O 1同前项
$ P3 v9 x8 ^* k
2检修或更换高压电缆或接头
7 R: n' g" r8 S" }& B
3检修或更换指示表
7 \. ^# E) }: y
4检测被测系统真空度

指示表的偏转过大
1真空度过低(>10-1Pa)

( b! i0 [5 f0 o2 V8 e5 ^9 j0 p2指示表分流器断路

3规管电极短路
/ K5 F6 m  Z. f  r* C4 _/ N; T 1检测被测系统真空度
1 i+ `+ c% a8 s% ?
, R& X; G0 O% F: o7 O2更换分流器，并重新校准电流值
- E- z5 z/ b5 x* @9 u$ B
( t' J7 S% P3 t8 i5 o# Q; O) J! y( C3更换规管

测量指示表明显错误   
! _- o8 Z- ?$ _  G  b! L* O9 W 规管损坏
更换规管

# t; M/ t8 x0 O0 y2 e6 k: F测量指示不稳定
l规管高压电极接触不良，产生局部放电
3 I0 T7 q4 U7 f/ w( c
+ U7 Z7 N: X2 F" S- F! e, F! p5 j2规管损坏

4 |" ?1 i! [4 T) t3 c- w- d" k8 U3高压稳压电源损坏

4交流供电电压过低且波动剧烈
# V: r- E) [; U9 I: E! C
5在某压力下出现CM点或放电不稳定
% }' t. q- ?( |/ p+ U$ d% l, C 1检修规管高压电极接头
: g1 m7 ]3 v/ ~% G5 b
4 `: y/ q$ c7 J$ _$ {2更换规管
+ f" `3 C( r$ R
4 T! K% f4 j( s% E+ p% }3维修高压稳压电源
, E6 x8 i8 M/ ?
4采用交流稳压器供电
. w8 D" A/ `1 \  i2 L
5检测系统真空度及规管性能

. k' g8 ?" b1 Z# u
  L! f/ ^& V& I

表13 B—A式超高电离真空计的故障诊断及检修方法
8 e5 G% A  p: D0 e  n. w) z, q
" O8 ]& B  z: Q/ H故障现象
可能产生的原因
0 h6 t# j! R4 S' l6 q) P. d1 y0 | 维修方法
! X  }& |4 ^5 \
# G6 d2 K+ y  {$ U6 }9 N电源开关接通后，指示灯不亮
同表9第1项内容
' K% {1 r0 y) ~! K
9 _+ d% A# h- r9 R/ Y, p0 T+ g规管灯丝接通后，灯丝不亮
# b- h7 M4 i+ `+ Y' c 同表11第2项内容

规管灯丝很暗，无发射电流
# M2 N3 U8 k9 _0 G8 d 同表11第3项内容
* f8 T' p" R. o" H2 N  {- n4 j
( g  M( U% e% b8 v9 b9 A, A规管灯丝较暗，发射电流调不到额定值  
同表11第4项内容
) V8 P$ Z6 g% f: W% y1 }, r
  J$ ~0 U* \- ~% U/ V! S+ t7 M规管灯丝超过正常亮度又无发射电流
同表11第5项内容
' f8 h% [% ]6 {; V
规管灯丝亮度正常但无发射电流指示
1发射电流指示表损坏
5 I: ]# e) d  b  ~
2指示表的转换开关损坏或分流器中串连电阻断路
" W+ a* D# C& a. N2 Q4 H 1更换指示表

2更换转换开关或分流器电路，并重新校准电流值
( g# B. Z* U) c# y- D! _. |
6 z$ a9 q: I5 u8 G& y发射电流指示超过满度，但又无法调节
1晶体管式稳流器的整流滤波电容器损坏或其外壳与机壳短路
; Q5 B" ~6 P, N0 T! H" J: N. k; [
( y0 |3 f5 \  M& Y2其余同表11相应项内容
- m! I5 V% O7 z1 h 1更换电容器或消除短路现象
7 a6 V1 Q  b9 H' w) U# }
7 t3 X/ B  G2 [, E, F2其余同表12相应项内容
* [5 k5 e% K1 O; a% O
发射电流不稳定
同表12相应项内容

' D3 ?! q/ [9 m6 B$ l" }2 E1 d8 W规管灯丝亮度闪烁，发射电流指针随之摇摆
# `9 N& I# J2 v6 \+ J* z$ J 1晶体管式稳流器的检出放大级的高频去耦电容变值
( t; q% e5 r0 Y2 p2 I. A- ^
: }1 r, O9 d) C# p6 O5 Y5 m* U0 [' S2基准电压稳压管电路故障

3整流滤波电容器外壳漏电  
8 P% g6 H# G1 h+ H  U3 m& d 1更换电容器
1 f) `2 k2 J4 O8 g1 s, {
2检修基准稳压电路并更换有关元件
7 ~7 ?$ E4 p$ b" K* C" e
3更换电容器
, D. V6 r7 G* h, x: r3 q/ k
* b0 x; y* f& X* {8 N规管除气时加速极不够红，除气电源不稳定
1电源供电电压过低
# B0 X* N" ~$ F/ g" t5 {" c$ O* q
2倍压整流的除气高压部分故障
' j0 x0 Z! W2 Y 1检查供电电压，采用交流稳压器供电

2检修倍压整流电路及更换有关元件

# F. I0 V3 ]& k1 [! `! Y; j有发射电流指示，但无除气电流指示
1转换开关损坏
' p' C- @1 q' Y8 T. m9 q
9 G) A+ J  l# |' }' [2除气高压电路故障
* x6 }& G$ a$ ^& v) g1 ~; H
: U1 x6 ?, `& d2 I1 g. z2 [3除气电流分流器中与指示表连接的电阻断路   
) U, n5 r' m$ k* U8 j/ D 1更换转换开关

; W; n  C5 p/ R5 d2检修除气高压电路及更换有关元件
$ _7 U, c# g4 G" O
+ x, I1 p& o5 J% c3更换分流器电阻并重新校准电流值
/ {/ y8 W% I8 w0 H
5 O. Z& C4 x: N3 G离子流测量放大器无法调零，指示表指针超过满度或反偏
1 g$ e  V8 M5 [8 } 1离子流测量放大器中有一级或一级以上放大电路失衡或损坏

2工作直流电压过低或—组损坏

, [) a/ A: L+ l8 @" C) `- Q7 o8 p4 P3静电计管衰老
1检修有关电路及更换元件

2检修直流电源及更换有关元件
6 g9 Q& q4 g7 s& I
0 D" L- w. L; h2 |: K) M2 x# t% \3更换静电汁管及施以防潮处理
( T5 i0 Z- `$ |+ b
零位调节太灵敏或不稳定
1离子流测量放大器的负反馈电路断路

* f0 }1 w6 K) k# M% f2调零电位器接触不良或损坏
1检修负反馈电路

  }! N; Z' A8 ]5 ~' T9 u  [5 o2更换电位器
3 g8 d7 I/ `( ~6 h3 |
在“满度”校准档调不到满度或仍指向零位
1满度校准电压的稳压管损坏

/ p: U0 \9 G4 ~$ ^' J7 ~, K7 \( E# M2量程转换开关部分断路
9 w* J5 A7 C# p" t' N* f 1检修校准电压电路及更换硅稳压管
' z1 j) d% M' ?0 j! z
2更换量程转换开关
' y8 m3 S8 a. R
测量时指示表无指示
1离子收集极电路断路或对地短路
7 m! {  w, P, h
2规管收集极断掉
8 K8 K6 p5 a( |
1 s: O# p/ m3 x; i1 L+ H, e& T3离子收集极无负压

4指示表损坏   
5 t4 Y5 J% G; q9 [/ n; p! m 1检修相应故障

# j% p8 r* w; M: a) `' I2更换B—A式规管

6 ]- z# f! `) ~7 Y: r! a2 t3检修离子收集极短路，恢复额定值

* K, y2 H! n+ S7 @8 t4更换指示表
" k2 `: O* B% `
零点漂移显著
1 \. Q' b( \8 C$ T8 E 同表11相应内容

高量程档(×10-6～×10-8)的棚流影响加大
同表11相应内容






6 w% g5 K, H* b% j- @表14冷阴极磁控式极高真空计的故障诊断及检修方法

故障现象
( p) j% H; `$ \  e 可能产生的原因
维修方法

电源开关接通后，指示灯不亮
同表9第1项内容

2 g/ L, O0 G" x' z高压电源开关接通后，无高压输出
& Q9 p4 v, i2 l 1高压稳压硅整流管击穿

2 ~! G) M8 d3 }; B4 W2高压整流硅堆损坏
" i5 T! b; y* H' ~
3高压滤波电容器击穿

4高压输出限流电阻烧断

5规管的阳极与辅助阴极或阴极短路；或电极接线短路

6高压电源输出接头的绝缘破坏

7真空度远低于被测量程、离子流测量放大器偏离零位过大或过载保护灵敏度过高，致使规管自动过载保护装置动作
1 X; p: r" E% K1 n! `$ x9 M) r9 G 1更换硅稳压管，重新校准高压(～5000V)
" D& B$ {. H) T% I5 `9 z8 H
5 s; l8 p  H- O7 g2更换高压整流硅堆

3更换高压电容器
( K4 c% M7 v7 c: t
4更换限流电阻
% q4 B+ P) J! _2 o# V/ l- m
5 |" t% E* G% u; J5更换规管或消除接线短路
( F9 x) f# {5 D1 A" O& J
6修复或更换高压电源输出接头的绝缘

7检查和调整相关部分

- t' f1 _- ^( Q高压电源开关接通后，输出高压低
! ?3 F/ E* Z0 _; ]  S* m) _ 1交流稳压的硅整流管损坏或变值
! j% u1 Y+ m7 g: Z
2高压变压器绕组局部短路

3高压倍压整流电路的一半发生故障
& k- V9 h2 M8 B" P
4高压输出限流电阻局部烧毁   
9 k* ?9 o9 T! B, r) z8 W: u 1更换硅整流管
% V: o! Q* {7 P  \' d1 v" J1 ?6 C
2此时变压器将发烫，更换高压变压器

3检修倍压整流电路及更换有关元件
% }9 J( k$ D; c. B; H5 ?
7 |/ J3 |2 ^; q+ O7 ~5 V" S4 t0 F# N4更换限流电阻

" ]6 S$ H1 S$ M. J$ h离子流测量放大器无法调零，指示表指针超过满度或反偏
1放大器中有一级或一级以上放大电路失衡或损坏

! L3 S/ q9 w# y4 S9 a" W$ `2直流工作电压过低或一组损坏
. \1 C( W+ }3 S
6 |) j2 c; v$ Y' ^2 P/ `: i# U3静电计管衰老
1 K; ~, M" T8 B# U1 ?8 q 1检修有关电路及更换元件

2检修直流电源及更换有关元件

6 e+ _& P4 ]3 h6 f( k8 ]3 l3更换静电计管及施以防潮处理
5 H1 c% |7 G& b/ Z1 k
零位调节太灵敏或不稳定
同表13中相应内容
6 l" X/ ^$ V7 W; z; Q) R
在“满度”校准档调不到满度或仍指向零位
8 H9 n# D; L8 k7 N" G$ Z, L 同表13中相应内容

6 s% l6 V* D. T6 E$ v+ J- Z4 r零点漂移显著
同表11中相应内容

高量程档(×10 -9～×l0 -11)的栅流影响加大
静电计管表面或高输入阻抗零件(量程转换开关、输入按钮开关、电缆接头等)受潮或被污染  
1 o+ a4 h1 E: v6 Q 解决有关器件受潮或消除污染
: q: M/ k8 k6 H3 ?2 B
测量时电表无指示
# q0 L- B# y5 \) k9 Z( e 1规管阴极电路断路或对地短路
, t. x% _; C  }4 h
2规管阴极引线断路

3指示表损坏

4 c( A2 ?" V! Y, c! w9 F4真空度太高，规管产生不激发
1排除有关故障
- p, }& p# @& Y
2更换规管

3 s: |; P$ D0 o9 X- W5 Q. K" ?  C3更换指示表
( d% M8 v* W9 ]& h1 Y2 E( @
' J" P9 t0 f8 b3 Q( `4检查真空度并对规管进行激发
& z/ O; B2 H$ G9 ^
& e- d" w8 |; ]8 K3 K. i$ k6 g测量指示不稳定
同表12中相应内容
+ J- n2 t$ ^1 y+ Z" C
! t. [+ u( d  |# N在高量程档(<×10 -8，不加规管工作磁钢。当接通高压电源后，指示表有指示  
规管芯柱部位高压漏电
1更换规管或用红外线烘烤漏电部位
; G% [( B, n+ s5 a, a8 f
3 n& [+ ]# _) a2对规管阴极输出端屏蔽，消除漏电电流

5 p- u& w0 U% c2 @; U. y: N测量电表指示明显不正确
' p) |4 g6 }5 y3 H- v. a1 m8 Z$ E 1工作磁钢磁性减退

2如偏转明显增大，则是由于规管表面受潮漏电加大

3在真空度<l0 -8Pa时，突然出现无指示或指示极小现象，乃为规管放电熄火

4偏转增大，同时规管内伴有蓝光，则是由于被测真空度过低
, e3 x/ [) v$ @( t/ z( G 1检查磁场强度及充磁
. O8 E' {% `& O0 ?. I8 c/ a
2对规管表面采取屏蔽或用红外线灯烘烤等措施

3等候一定时间待其放电恢复，或用高频火花检漏器、紫外线等激发其放电
! a; V; E) b: c; f# A
( m/ H: c. c& F& F5 o4检查被测系统真空度

7777953

看看

overlee

好的 你

06180721

看一下

光学小小生

希望可以学习下!!

apck05

看看~

manway21cn

绝秒好东西!上周刚遇上这问题,可是功力不够!

xxjun

绝秒好东西!