1. Механические вакуумметры

• Измеряют давление в области грубого вакуума (10310^3 – 11 Торр).

• Принцип работы: давление газа деформирует механические элементы (пружины, мембраны).

• Примеры:

  • Манометр Бурдона: трубка изгибается под действием давления газа.

  • Мембранный манометр: мембрана прогибается под давлением газа.

2. Тепловые вакуумметры

• Применяются для измерения давления в диапазоне среднего и высокого вакуума (11 – 10−410^{-4} Торр).

• Принцип работы: измерение изменения теплопроводности газа.

• Примеры:

  • Термопарный вакуумметр: фиксирует нагревание нити за счет теплопередачи.

  • Манометр Пирани: определяет изменение сопротивления нагретой проволоки при охлаждении газом.

3. Ионизационные вакуумметры

• Используются для измерения давления в области высокого и ультравысокого вакуума (10−410^{-4} – 10−1210^{-12} Торр).

• Принцип работы: ионизация молекул газа и измерение тока ионов.

• Примеры:

  • Вакуумметр горячего катода: электронный поток ионизирует молекулы газа.

  • Вакуумметр холодного катода (Penning): используются высоковольтные разряды для ионизации газа.

4. Емкостные манометры

• Подходят для грубого и среднего вакуума (10310^3 – 10−310^{-3} Торр).

• Принцип работы: изменение емкости между мембраной и электродом при деформации мембраны под давлением газа.

• Высокая точность и стабильность.

5. Оптические вакуумметры

• Используются для ультравысокого вакуума (<10−7<10^{-7} Торр).

• Принцип работы: анализ оптических эффектов, например, интенсивности свечения плазмы в разряде.

6. Сорбционные вакуумметры

• Применяются для ультравысокого вакуума.

• Принцип работы: изменение адсорбции газа на поверхности специального материала в зависимости от давления.

7. Абсолютные манометры

• Используются для эталонного измерения давления.

• Примеры:

  • Ртутные манометры: столб ртути реагирует на изменение давления.

  • Силовые манометры: измеряют давление путем определения силы, действующей на поршень или мембрану.

Выбор вакуумметра в зависимости от диапазона давления

Диапазон давления (Торр)	Тип вакуумметра
10^3 – 1	Механические, мембранные, ртутные манометры.
1 – 10^{-3}	Тепловые (Пирани, термопарные), емкостные.
10^{-3} – 10^{-7}	Ионизационные (горячего катода).
10^{-7} – 10^{-12}	Ионизационные (Penning, холодного катода).

Особенности измерения вакуума

1. Точность:

   • Зависит от типа вакуумметра и условий измерения.

   • Абсолютные манометры обеспечивают эталонную точность.

2. Калибровка:

   • Регулярная калибровка необходима для поддержания точности.

3. Комбинированные системы:

   • Для измерения в широком диапазоне давления используются системы, объединяющие несколько типов вакуумметров.

Применение вакуумметров

• Промышленность: контроль вакуума в упаковке, вакуумной металлургии.

• Наука: исследования в области физики и химии.

• Микроэлектроника: производство полупроводников.

• Космическая техника: создание вакуумных условий для испытаний.

10. Форвакуумные насосы.

Форвакуумные насосы

Форвакуумные насосы — это устройства, предназначенные для создания низкого (грубого) вакуума с остаточным давлением в диапазоне 10310^3 – 10−210^{-2} Торр (10510^5 – 10−110^{-1} Па). Они часто используются как первый этап в многоступенчатых вакуумных системах, где их задача — предварительная откачка перед включением высоковакуумных насосов.

Принцип работы форвакуумных насосов

Форвакуумные насосы удаляют газ из замкнутого объема, перемещая его в атмосферу или в следующий каскад системы. Принцип работы зависит от механического захвата или вытеснения молекул газа.

Основные типы форвакуумных насосов