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皮拉尼真空計(jì)的工作原理是什么?

更新時(shí)間:2024-06-07    訪問次數(shù):415

  皮拉尼真空計(jì)的工作原理可以詳細(xì)闡述如下:


  皮拉尼真空計(jì),作為一種常用的真空度量儀器,其工作原理基于氣體分子在電場中的電離現(xiàn)象以及熱傳導(dǎo)效應(yīng)。該真空計(jì)主要由兩個(gè)電極構(gòu)成:一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極。在真空計(jì)的管道內(nèi),還設(shè)置有一個(gè)輔助電極,形成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu),稱為填充物環(huán),其中充滿了一定壓力的惰性氣體,如氖氣、氬氣或氙氣等。


  首先,當(dāng)皮拉尼真空計(jì)工作時(shí),電阻絲被加熱至一定的工作溫度。在這個(gè)過程中,氣體分子與電阻絲發(fā)生碰撞,帶走電阻絲的部分能量,導(dǎo)致電阻絲的溫度發(fā)生變化。這種熱絲的能量損失與熱絲周圍的氣體濃度及氣體成分成比例關(guān)系。隨著真空度的不同,單位體積內(nèi)的空氣分子數(shù)也會有所不同,因此電阻絲的溫度和電阻值也會相應(yīng)改變。


  其次,還利用了惠斯通電橋的補(bǔ)償原理。在電路中,一燈絲作為電阻之一,當(dāng)燈絲所在的氣體分子密度改變時(shí),其熱導(dǎo)率會發(fā)生變化,進(jìn)而影響電阻值的大小。通過測量這一電阻值的變化,可以間接推算出真空度的變化。


  最后,當(dāng)真空計(jì)的負(fù)極電壓逐漸增大時(shí),正電子在填充物環(huán)中得到電離,進(jìn)而引發(fā)惰性氣體的離子化。隨著離子的增多,電子和正離子之間的碰撞事件也會增加,形成一個(gè)電子云環(huán)。這個(gè)電子云環(huán)在電場的作用下,向電極移動,導(dǎo)致電流的增加。通過測量電流和負(fù)極電壓之間的關(guān)系,可以進(jìn)一步推算出真空度的大小。


  綜上所述,皮拉尼真空計(jì)的工作原理涉及到了氣體分子與電極之間的碰撞、電阻絲的溫度變化、惠斯通電橋的補(bǔ)償原理以及電子云環(huán)的形成等多個(gè)方面。通過這些復(fù)雜的物理過程,能夠?qū)崿F(xiàn)對真空度的準(zhǔn)確測量。

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