真空计的基础知识

真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压强小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。真空计（Vacuum Gauge），又称规，是测量真空度或气压的仪器。一般是利用不同气压下气体的某种物理效应的变化进行气压的测量。在科研和工业生产中广泛使用。

真空计是按照真空计测量原理所利用的不同的物理机制，可将主要的真空计分为三大类，分别是利用力学性能、利用气体动力学效应和利用带电粒子效应的真空计。利用力学性能的真空计典型的有波尔登规（Bourdon）和薄膜电容规；利用气体动力学效应的典型真空计有皮拉尼（Pirani）电阻规和热电偶规；利用带电粒子效应的典型真空计有热阴极电离规和冷阴极电离规。

按真空度刻度方法分类

（1）绝对真空计：直接读取气体压力，其压力响应（刻度）可通过自身几何尺寸计算出来或由测力确定。绝对真空计对所有气体都是准确的且与气体种类无关，属于绝对真空计的有U型镑压力计、压缩式真空计和热辐射真空计等。

（2）相对真空计：由一些气体压力有函数关系的量来确定压力，不能通过简单的计算进刻度，必须进行校准才能刻度。相对真空计一般由作为传感器的真空计规管（或规头）和用于控制、指示的测量器组成。读数与气体种类有关。相对真空计的种类很多，如热传导真空计和电离真空计等。

按真空计测量原理分类

直接测量真空计

这种真空计直接测量单位面积上的力，有：

（1）静态液位真空计：利用U型管两端液面差来测量压力。

（2）弹性元件真空计：利用与真空相连的容器表面受到压力的作用而产生弹性变形来测量压力值的大小。

间接测量真空计

压力为10-1Pa时，作用在1cm2表面上力只有10-5N，显然测量这样小的力是困难的。但可根据低压下与气体压力有关的物理量的变化来间接测量压力的变化。属于这类的真空计有：

（1）压缩式真空计：其原理是在U型管的基础上再应用波义耳定律，即将一定量待测压力的气体，经过等温压缩使之压力增加，以便用U型管真空计测量，然后用体积和压力的关系计算被测压力。

（2）热传导真空计：利用低压下气体热传导与压力有关这一原理制成。常用的有电阻真空计和热偶真空计。

（3）热辐射真空计：利用低压下气体热辐射与压力有关原理。

（4）电离真空计：利用低压下气体分子被荷能粒子碰撞电离，产生的离子流随电力变化的原理。如：热阴极电离真空计、冷阴极电离真空计和放射性电离真空计等。

（5）放电管指示器：利用气体放电情况和放电颜色与压力有关的性质判定真空度，一般仅能作为定性测量。

（6）粘滞真空计：利用低压下气体与容器壁的动量交换即外摩擦原理。如振膜式真空计和磁悬浮转子真空计。

（7）场致显微仪：以吸附和解吸时间与压力关系计算压力。

（8）分压力真空计：利用质谱技术进行混合气体分压力测量。常用的有四极质谱计、回旋质谱计和射频质谱