Page 63 - 《真空与低温》2025年第3期

334 真空与低温 第 31 卷 第 3 期

灵敏度 S 在 293 K 时为 S 0 ，则当壁面温度为 T w时， 体温度升高，待测区域的压力会变大，但电离真空
[4]
灵敏度 S g的表达式为 ： 计的压力示值会降低。这是热流逸效应导致待测
√ 区域的分子数密度降低，使收集到的正离子电流减
293
S g = S 0 （5） 少。根据提出的灵敏度关于热流逸效应的修正公
T w
式，对实验结果进行修正，发现修正后的压力和磁
1.05×10 −3
悬浮转子真空计具有良好的一致性。此外，测量结
果表明，由于被测腔室和电离真空计之间流导的存
1.00×10 −3
在，系统各个部分会存在一定的压力梯度，当电离
压力/Pa 9.50×10 −3 真空计运行后，压差可能进一步变大。

3 总结

9.00×10 −4 SRG MKS 电离真空计的热阴极造成的温度效应已经成
SRG LIP
BAG-1 为电离真空计精确度的重要影响因素。为了对温
BAG-2
8.50×10 −4 度影响进行修正，本文采用了仿真与实验相结合的
20 40 60 80 100
小腔室壁面温度/℃ 方式开展了对热阴极电离真空计的热流逸效应的
研究，在观测到热流逸效应带来的影响后，将易测
图 8 四台真空计压力随壁面温度变化曲线
的壁面温度作为修正依据，利用包含温度修正的灵
Fig. 8 Pressure changes curves of four vacuum gauges with
敏度公式进行压力修正。修正结果显示，电离真空
wall temperature.

计的压力变化趋势与实际一致，压力值与真实值偏
根据此关系，对电离真空计在不同壁面温度
差明显减小，达到了预期修正效果。
下的灵敏度进行修正，然后将磁悬浮转子真空计
SRG LIP （中国国家计量院校准）当作标准规，进行压 参考文献：
力校准，得到的结果如图 9 所示。
[1] JOUSTEN K，JITSCHIN W，SHARIPOV F，ed. Handbook

1.1×10 −3 of vacuum technology[M]. John Wiley & Sons，2016.
SRG MKS
[2] SMETANA F O， DAGGERHART J J A. Temperature ef-
SRG LIP
1.1×10 −3 BAG-1 fects on ionization gauge performance at low pressures[J].
BAG-2
Journal of Vacuum Science and Technology， 1969， 6（5）：
−3
1.0×10
压力/Pa 9.5×10 −4 [3] 874−878.
JOUSTEN K. Temperature corrections for the calibration of
vacuum gauges[J]. Vacuum，1998，49（2）：81−87.
9.0×10 −4
[4] ABBOTT P J，LOONEY J P，MOHAN P. The effect of am-
8.5×10 −4 bient temperature on the sensitivity of hot-cathode ionization
20 40 60 80 100
小腔室壁面温度/℃ gauges[J]. Vacuum，2005，77（2）：217−222.
[5] MORAW M， PRASOŁ H. Gas concentration in a vacuum
图 9 BAG-2 灵敏度修正后的压力曲线
system under small temperature changes[J]. Vacuum，2002，
Fig. 9 Pressure variation after BAG-2 sensitivity corrected.
65（1）：1−10.
修正热流逸效应的影响以后，小腔室的电离真 [6] SAZHIN O，KULEV A，BORISOV S，et al. Numerical analy-
空计 BAG-2 与磁悬浮转子真空计 SRG LI 具有较好 sis of gas–surface scattering effect on thermal transpiration in
P
的一致性，说明通过修正后，电离真空计能够准确 the free molecular regime[J]. Vacuum，2007，82（1）：20−29.
反映所处腔室的压力变化，修正较为成功。随着壁 [7] GAVIGNET E，LANZETTA F. Dynamic operation of a micro-
面温度的升高，小腔室的压力逐渐升高，磁悬浮转 thermocouple sensor as a vacuum gauge[J]. Vacuum，2014，
子真空计和电离真空计都表现出相同的升高趋势， 100：18−21.
这可能是由于两个腔室本身的压力梯度和小腔室 [8] 蓝丽娟，丁艳军，贾军伟，等. 可调谐二极管激光吸收光谱
高温出气造成的。由此可见，壁面温度上升后，气 测量真空环境下气体温度的理论与实验研究 [J]. 物理学