真空测量简介及分类

真空测量就是真空度的测量，而真空度是指低于大气压力的气体稀薄程度。以压力表示真空度是由于历史上沿用下来的，并不十分合理。压力高意味着真空度低；反之，压力低意味着真空度高。

用以探测低压空间稀薄气体压力所用的仪器称为真空计。本书所述压力的测量是指比大气压力小得多的气体压力测量。

压力是一个力学量，为单位面积所承受的力。大气压力为101325Pa，直接测量这样大的压力是容易的，但在真空技术中，测量这样大的压力是比较少的。真空技术中遇到的气

体压力都很低，如有时要测10-10Pa的压力，这样极小的压力用直接测量单位面积所承受的力是不可能的。因此，测量真空度的办法通常是在气体中造成一定的物理现象，然后测量这个过程中与气体压力有关的某些物理量，再设法间接确定出真实压力来。例如先将被测气体压缩，使其压力增高，测出增高后的压力，再根据压缩比计算出原来的压力值，这就是所谓的压缩式真空计。也可以用一根热丝，测量气体热传导造成的某些结果，如热丝温度、电阻变化等，这就构成热传导真空计。还可以利用电子碰撞气体分子使之电离，用测得的离子流反应压力，这就是电离真空计。

真空计种类繁多、工作原理各异，除极少数几种是直接测量压力外，其他几乎都是间接测量压力的。

被测气体除少数情况外，多为混合气体。上述压力测量是指混合气体全压力测量。在近代真空测量技术中，分压力测量越来越重要。这里所说的分压力测量是指全面地测出混合气体各组成成分的分压力。这样，混合气体的全压力就等于其各组成成分的分压力之和。

现代分压力真空计都属于电离类，即先将气体电离，然后将所得的各成分离子加速，再把离子引进分析器，将离子分开，分别测出各成分离子流强度，便可知气体的成分和数量，分析器有磁的、电的、电磁结合的和其他方式的。有时只需知晓被测系统残余气体成分和相对含量，并不要求测出分压力值，这种仪器称为残余气体分析仪。2

U型管真空计

人类最早对于气体压力的测量，是从托里拆利（Torricelli）实验开始的。U型管真空计是使用历史最长、结构最简单的测量压力的仪器，它通常是用玻璃管制成，其工作液体有多种，通常为水银。管的一端与待测压力的真空容器相连，另一端是封死的或开口与大气相通，以U型管两端的液面差来指示真空度。U型管真空计的测量范围为105~10Pa，它是一种绝对真空计。

由于U型管一端接至待测真空系统上，另一端开口接通大气或是封闭的，所以分为两种形式。

开式U型管真空计

开式U形真空计

将U型管内充入适量的工作液（如水银），一端开口接大气（即环境大气压力p0），另一端与被测真空系统相连接（待测压力声），如上图所示。在开始抽气前，U型管两端均为大气压力，两端液面处于同一高度。当真空系统抽气后，随着压力p的降低，两端液面的高度差随之增大，在某一瞬间两端处于液体静压力平衡状态时，有：

式中：p-待测压力；

p0-环境大气压力；

h-两液面高度差；

ρ-工作液密度；