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皮拉尼真空計的工作原理是什么?

更新時間:2024-06-07    訪問次數(shù):489

  皮拉尼真空計的工作原理可以詳細闡述如下:


  皮拉尼真空計,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)象以及熱傳導效應。該真空計主要由兩個電極構成:一個正極和一個負極。在真空計的管道內(nèi),還設置有一個輔助電極,形成一個環(huán)形結構,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,當皮拉尼真空計工作時,電阻絲被加熱至一定的工作溫度。在這個過程中,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改變。


  其次,還利用了惠斯通電橋的補償原理。在電路中,一燈絲作為電阻之一,當燈絲所在的氣體分子密度改變時,其熱導率會發(fā)生變化,進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,當真空計的負極電壓逐漸增大時,正電子在填充物環(huán)中得到電離,進而引發(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,形成一個電子云環(huán)。這個電子云環(huán)在電場的作用下,向電極移動,導致電流的增加。通過測量電流和負極電壓之間的關系,可以進一步推算出真空度的大小。


  綜上所述,皮拉尼真空計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、惠斯通電橋的補償原理以及電子云環(huán)的形成等多個方面。通過這些復雜的物理過程,能夠實現(xiàn)對真空度的準確測量。

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