真空计全面介绍

真空计全面介绍第一页，共三十三页，2022年，8月28日大綱簡介分類各式真空計介紹第二页，共三十三页，2022年，8月28日

單位換算1ATM=760Torr=76cmHg=1.01325x105Pa=1.01325x105(N／m3)=1.01325bar第三页，共三十三页，2022年，8月28日真空計簡介

真空氣壓計（Vacuumpressuregauges）簡稱真空計（Vacuumgauges）。是依據各種物理原理來量測壓力或分子數目的多少。第四页，共三十三页，2022年，8月28日真空計之分類

依量測範圍分：

(1)粗略真空計量測範圍：760~1Torr(2)中度空計量測範圍：1~10－３

Torr(3)高度真空計量測範圍：10-3~10－7Torr(4)超高真空計(Ultrahighvacuum)量測範圍：10-7Torr以下依工作原理分：

液體靜態真空計

機械式真空計

熱傳導式真空計半導體式真空計黏滯性真空計

離子化真空計

氣體分壓分析儀氦氣測漏儀電容式真空計第五页，共三十三页，2022年，8月28日機械式真空計

利用(容器內)氣體粒子之熱速度作用於(容器內)受力表面來直接量測壓力之真空計第六页，共三十三页，2022年，8月28日壓力天平

(重錘活塞式壓力計-deadweightpressuregauge)PTEST=F／A+PREF

=

Mg／A+PREF依使用介質分:

液壓式壓力天平:(最大量測範圍1.379kPa至413.685MPa)

氣壓式壓力天平:(最大量測範圍1.379kPa至103.421MPa)第七页，共三十三页，2022年，8月28日液位壓力計(基於連通管原理)‧左圖為最常見U形管液位壓力計‧液位壓力計使用介質有

水、油、水銀，而水和油適用於低範圍差壓之量測，而水銀因為密度較大的多(約13.6倍)，所以適用於高範圍差壓之量測第八页，共三十三页，2022年，8月28日特殊之變形U形管結構U形管架構斜管式架構單槽式架構雙槽式架構第九页，共三十三页，2022年，8月28日雙槽式壓力計:Schwien原級水壓壓力計

BAT原級壓力計

單槽式壓力計:HassA1大氣壓力計第十页，共三十三页，2022年，8月28日薄膜式真空計（DiaphragmManometer）量測壓力範圍：1500Torr～1Torr。可追加2組自動控制設定模組。線性0～1.5VDC輸出訊號，可與電腦連線。第十一页，共三十三页，2022年，8月28日電容式真空計

為薄膜真空計(DiaphragmGage)的一種，利用薄膜兩邊壓力不同而使薄膜偏移，以改變電極間之距離，並使電容也因而改變，故可求得壓力之變化。目前利用電容式原理製造之真空計，其量測範圍可從數十倍大氣壓力至１０－５（１０－３Pa）。以電容式真空計作為轉移準器時值得注意的是，溫度變化的影響很大，因此沒有溫度控制裝置時，必須對溫度變化的影響作詳細評估。第十二页，共三十三页，2022年，8月28日電容式真空計典型代表:MKSBaratron690A

(廣為光電，半導體及航空公司所採用)第十三页，共三十三页，2022年，8月28日派藍尼真空計（PiraniGauge）中級真空範圍下使用最為廣泛的真空計。量測壓力範圍：1ATM～10-4mbar。內藏調整設定點，適應製程控制，消除雜訊。低輸出阻抗及完整的法拉屏壁設計消除雜訊。第十四页，共三十三页，2022年，8月28日Piranigauge(派藍尼真空計)

特色：中級真空範圍(1-10-3Torr)下使用最為廣泛

具有一條高電阻溫度係數材料製程的燈絲，適當電流通過時，燈絲溫度可保持在100℃至130℃第十五页，共三十三页，2022年，8月28日定電壓式PiraniGauge原理

真空壓力↑，熱傳導帶走熱能，燈絲溫度↓，燈絲電阻值↑，電流↓。反之真空壓力↑，電流↓。•直接從電流表A觀察電阻值變化，經過適當的轉換校正，可由電流表A直接讀取真空壓力值。第十六页，共三十三页，2022年，8月28日定電流式PiraniGauge原理當感測頭內真空壓力改變時，燈絲的電阻也改變，因此電橋內的電流表A讀值不再為0，這時調整R1可使其回歸為0。參考感測頭和感測頭極為相似，以作為溫度補償之用。由電壓表V可觀察到電阻的變化，經適當的轉換之後，可由電壓表V直接讀取真空計壓力值。第十七页，共三十三页，2022年，8月28日

定溫式PiraniGauge

原理：

‧使燈絲溫度維持不變，再由電壓變化來得知真空壓力變化。

‧

因為燈絲溫度維持不變，所以經由氣體介質傳導的熱輻射及經由發熱體與支架直接知熱傳導為一定值，且與氣體之真空無關，所以可獲得較佳的解析度。第十八页，共三十三页，2022年，8月28日熱偶真空計

Thermal-coupleVacuumGauge

用途熱偶真空計是一種用途很廣的真空計，主要用來測試機械幫浦、吸附幫浦、及擴散幫浦前置部份運轉中真空系統內氣壓的大小，在燈泡製造工業、真空冶金工業、半導體電子工業、以及實驗室從事研究的範疇內使用極多。對真空儀器設備有測漏功能。第十九页，共三十三页，2022年，8月28日熱(電)偶真空計

Thermal-coupleVacuumGauge

原理利用熱電偶感溫特性直接量測真空感測頭內的發熱燈絲的溫度，由溫度變化即可知真空壓力的變化。最簡單的結構就是將熱電偶焊接於發熱燈絲上，然後將熱電偶之輸出接到可將信號放大的類比電路上，以及可顯示壓力值的數位顯示電路。第二十页，共三十三页，2022年，8月28日離子真空計

唯一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上(約小於10-3mbar)。利用量測真空系統內剩餘氣體分子隻數量來推導出真空壓力之大小。第二十一页，共三十三页，2022年，8月28日離子式真空計（IONGauge）同時監視3組壓力，可外加8組壓力設定，最適合自動化設備。高真空起動及保護裝置，可匹配RS-232、RS-422、RS-485電腦介面。第二十二页，共三十三页，2022年，8月28日離子真空計

為一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上

利用量測真空系統內剩餘氣體分子之數量來推導出真空壓力

內部兩大構造Sensor：感測頭多為金屬或玻璃之外殼，內部至少有電子電流產生裝置、電子加速裝置及離子電流收集裝置。Controller：控制器提供感測頭所需之電源電路，如燈絲加熱之電源。Cold-cathodeionizationgauge(冷陰極離子真空計)Hot-cathodeionizationgauge(熱陰極離子真空計)第二十三页，共三十三页，2022年，8月28日

Cold-cathodeionizationgauge(冷陰極離子真空計)

原理利用高強度電場產生self-sustainingdischarge(自發性持續放電作用)，由陰極產生電離氣體分子之電子，而這些電子經由高強度電場加速，加上垂直電子運動方向強磁場之偏向，使電子以螺旋路徑飛向陽極。這些飛向陽極之電子，會有機會撞擊真空中之氣體分子，而造成氣體分子離子化並放出電子。第二十四页，共三十三页，2022年，8月28日而cosmicray宇宙射線(多為xray)也會造成少量氣體分子離子化，這些產生的正離子會受到電場的作用而被陰極吸引，形成離子電流。

而真空中的電子也會受到電場的作用而被陽極所吸引，形成電子電流，且離子電流及電子電流大小相等、方向相反(基於電荷守恆)，而量測此離子電流(或電子電流)即可推導出真空壓力大小。而就sensor來說分為兩類：輻射對稱sensor—已逐漸取代非輻射對稱sensor非輻射對稱sensor第二十五页，共三十三页，2022年，8月28日冷陰極離子真空計之sensor第二十六页，共三十三页，2022年，8月28日冷陰極式真空計（PeningGauge-潘寧式真空計量測壓力範圍：10-2Torr～10-9Torr。感測頭，清洗保養容易。感測頭，可更換零件再次使用。測定低真空至高真空系統之真空度，堅固耐用並可作為系統壓力保護裝置。第二十七页，共三十三页，2022年，8月28日Hot-cathodeionizationgauge(熱陰極離子真空計)

原理利用加熱之燈絲產生熱電子，並經由電場加速為帶有充分能量之電子，再撞擊氣體分子使其離子化。就sensor來說分為兩類：

HP離子真空計

BA離子真空計第二十八页，共三十三页，2022年，8月28日HP離子真空計及BA離子真空計之sensor第二十九页，共三十三页，2022年，8月28日對流式真空計（ConvectionGauge）量測壓力範圍：1ATM～10-3Torr。量測範圍寬廣。接頭種類齊全。第三十页，共三十三页，2022年，8月28日Multi-Gauge真空計（MultiGaugeController）量測壓力範圍：1000Torr～10-12Torr。最適合高精密度設備製造商及高科技技術研究單位使用。第三十一页，共三十三页，2022年，8月28日Spinningrotorviscositygauge(旋轉轉子黏滯性真空計)

原理

1.先啟動垂直控制線圈，使鋼球能穩定的懸浮在垂直軸