介紹

低溫的氣體分子碰撞溫固體時(shí),會(huì)從固體奪取熱量。通過(guò)被氣體分子奪取的熱量來(lái)計(jì)算壓力的真空計(jì)被成為熱傳導(dǎo)真空計(jì)。熱傳導(dǎo)真空計(jì)主要被應(yīng)用于中低真空域。代表性的熱傳導(dǎo)真空計(jì)包括Pirani真空計(jì)和熱電偶真空計(jì)。

大大提了產(chǎn)品穩(wěn)定性。穩(wěn)定性的提使得皮拉尼真空計(jì)獲得更為廣泛的應(yīng)用。隨著真空 的普及，大量應(yīng)用于單晶爐設(shè)備，滿(mǎn)足光伏行業(yè)基礎(chǔ)單晶硅 。應(yīng)用于節(jié)能燈毛管排氣臺(tái)，解決了以往由于火花檢漏儀打火和溫成的真空計(jì)死機(jī)問(wèn)題。如果大家仔細(xì)觀察很多現(xiàn)代真空 線(xiàn)設(shè)備，會(huì)發(fā)現(xiàn)這種Tamagawa真空計(jì)小件，應(yīng)用廣泛。真空已經(jīng)隨著商業(yè)業(yè)步，走平常生活緊密相關(guān)的域。

原理

Pirani皮拉尼真空計(jì)構(gòu)如圖所示。金屬圓筒內(nèi)設(shè)有白金細(xì)線(xiàn),兩端連接電。通過(guò)電給白金細(xì)線(xiàn)提供電流時(shí),白金細(xì)線(xiàn)會(huì)發(fā)熱,氣體分子碰撞白金細(xì)線(xiàn)或熱輻射或通過(guò)固體熱傳導(dǎo)等方式,白金線(xiàn)的熱量會(huì)被奪走。單位時(shí)間內(nèi)以上三種方式奪走的熱量為Qg,Qr,Qs,則平衡狀態(tài)下時(shí)以下公式成立

Q = I2R = Qg + Qr + Qs (1)

Q是單位時(shí)間細(xì)線(xiàn)放出的熱量,R是細(xì)線(xiàn)的電阻,I是細(xì)線(xiàn)的電流。

氣體的平均自由行程比細(xì)線(xiàn)的直徑大很多時(shí),Qg通過(guò)自由分子的熱傳導(dǎo)被表示為

Qg = αΛπda(T-T0)p (2)

如圖所示,T和T0分別為細(xì)線(xiàn)和金屬圓筒的溫度,P為氣體壓力,a是細(xì)線(xiàn)長(zhǎng)度。 剩下的Qs和Qr可以分別表示如下

Qs = Sκ(T-T0)/L (3)

Qr = πdaσε(T4-T04) (4)

(3)是電的熱傳導(dǎo),其中S是細(xì)線(xiàn)的斷面積,κ是固體的傳導(dǎo)率,L是電的長(zhǎng)度。

(4)式代表熱輻射,σ和ε分別被稱(chēng)為常數(shù)和固體輻射率。如果保持T和T0定,則(3)和(4)式為常數(shù)。如果用I02R表示定量的固體熱傳導(dǎo)和熱輻射,則式1可以表示為

I2R = Ap + I02R (5)

A = αΛπda(T-T0) (6)

I0是壓力為0的時(shí)候細(xì)線(xiàn)的電流, 是彌補(bǔ)固體熱傳導(dǎo)和熱輻射而帶來(lái)的熱量損失。A式是不依存壓力的定數(shù)如果已知細(xì)線(xiàn)的電阻R,電流I0及定數(shù)A,則可以通過(guò)(5)式求得壓力P。