У комори замашина за вакуумско облагање, мерење вакуума се односи на одређивање нивоа вакуума у одређеном простору помоћу специфичних инструмената и уређаја. Ова врста инструмента или уређаја назива се вакуум мерач (инструмент, мерач). Постоји много типова вакуум мерача, који се обично деле на апсолутне вакуум мераче и релативне вакуум мераче према принципима мерења. Сваки вакуум манометар који директно добија притисак гаса мерењем физичких параметара је апсолутни вакуум манометар, као што су манометри у облику слова У, вакуум манометри типа компресије, итд. Физички параметри мерени овим вакуум манометрима су независни од састава гаса и мерења је релативно тачна. Међутим, изузетно је тешко директно мерити при ниским притисцима гаса; Вакум мерач који мери физичке величине у вези са притиском и упоређује их са апсолутним вакуум манометром да би се добила вредност притиска назива се релативни вакуум манометар, као што је вакуум мерач пражњења, вакуум мерач проводљивости топлоте, јонизациони вакумметар итд. Његова карактеристика је да је тачност мерења нешто нижа и зависи од врсте гаса. У стварној производњи, осим за калибрацију вакуума, највише се користе релативни вакумметри.
Вакум мерач отпора
Вакум мерач отпора је врста вакуум мерача за проводљивост топлоте који индиректно добија степен вакуума мерењем температуре вреле жице у вакууму. Принцип је да је провођење топлоте гаса под ниским притиском повезано са притиском, тако да је како измерити температурне параметре и успоставити однос између отпора и притиска проблем који отпорни вакуум мерач треба да реши.
Структура отпорног вакуум мерача је да је грејна нит у мерачу волфрамова или платинска жица са високим температурним коефицијентом отпора. Грејна нит је повезана са Вхеатстоне мостом и служи као један крак моста. Када се загрева под ниским притиском, топлота коју генерише филамент К може се изразити као: К=К1+К2
У формули, К1 је топлота коју зрачи филамент, а која је повезана са температуром филамента; К2 је топлота коју преносе молекули гаса који се сударају са филаментом, а њена величина је повезана са притиском гаса. Када је температура вруће жице константна, К1 је константна величина, односно количина топлоте коју емитује врућа жица остаје непромењена. Под условима константне струје грејања, када притисак навакуумски системсмањује, односно смањује се број молекула гаса у простору, К2 ће се сходно томе смањити. У овом тренутку, топлота коју генерише филамент ће се релативно повећати, узрокујући пораст температуре филамента и повећање отпора филамента. Однос између притиска вакуум коморе и отпора филамента је П ↓ → Р ↑, па се притисак може индиректно одредити мерењем вредности отпора филамента.
Опсег за мерење вакуума помоћу отпорног вакуум мерача је 105 до 10-2Па. Пошто је то релативни вакуум мерач, измерени притисак у великој мери зависи од врсте гаса, а његова калибрациона крива је за суви азот или ваздух. Стога, ако се састав измереног гаса значајно промени, резултате мерења треба донекле кориговати. Поред тога, након дуготрајне употребе, врућа жица отпорног вакуум мерача ће доживети нулти помак услед оксидације. Због тога је неопходно избегавати продужено излагање атмосфери или рад под високим притиском током употребе и често подешавати струју за калибрацију нулте позиције.
Термопарни вакуум мерач
Мерач термоелементног вакуум мерача углавном се састоји од грејних филамената Ц и Д (платинасте жице) и термопарова А и Б (платина родијум или константан никл хром) који се користе за мерење температуре грејних филамената. Термопар је повезан на врућу жицу на топлом крају и на миливолтметар у инструменту на хладном крају. Електромоторна сила термоелемента се може мерити миливолтметром. Приликом мерења, цев термоелемента је повезана са вакуум системом који се испитује, а врућа жица се пропушта константном струјом. За разлику од отпорног вакуум мерача, у овом тренутку, део топлоте К коју генерише филамент биће спроведен и распршен између филамента и жице термоелемента. Када се притисак гаса смањи, температура на споју термоелемента ће се повећати са повећањем температуре вруће жице. Слично, електромоторна сила температурне разлике на хладном крају термопара ће се такође повећати, а постоји и однос између притиска гаса и електромоторне силе термопара: П ↓→ε↑.
Резултати мерења термопара вакуум мерача за различите гасове су различити због различите топлотне проводљивости различитих молекула гаса. Због тога је потребно извршити одређене корекције приликом мерења различитих гасова. Табела 1-3 даје факторе корекције за неке гасове или паре. Опсег мерења термопара вакуум мерача је приближно 102-10-1Па, а мерни притисак не би требало да буде пренизак. То је зато што када је притисак нижи, количина топлоте коју расипају молекули гаса кроз топлотну проводљивост је веома мала, а губитак топлоте узрокован топлотном проводљивошћу и зрачењем вруће жице и жице термоелемента је главни фактор. Дакле, промена електромоторне силе термоелемента неће бити узрокована променама притиска.
Термопарни вакуум мерачи имају топлотну инерцију, а када се притисак промени, температура усијане жице често заостаје за одређени временски период, па би и очитавање података требало да заостаје неко време; Поред тога, као отпорни вакуум мерач, грејна нит мерача термоелемента је такође направљена од волфрамове или платинасте жице. Ако се користи дуже време, нит за грејање ће доживети нулти померање услед оксидације. Због тога, када га користите, струју грејања треба редовно подешавати и вредност струје грејања треба поново калибрисати.
Јонизациони вакуум мерач
Јонизациони вакуум мерач је широко коришћен инструмент за мерење вакуума који користи принцип јонизације молекула гаса за мерење степена вакуума. Према различитим изворима јонизације гаса, подељен је на вакуум мерач јонизације са топлом катодом и вакуум мерач за јонизацију са хладном катодом. Први се даље дели на обични мерач јонизације са врућом катодом, мерач јонизације са ултра-високим вакуумом и мерач јонизације са врућом катодом са ниским вакуумом. Углавном се састоји од три електроде: филамента који емитује електроне као емитер А, спиралног убрзања и капије за сакупљање електрона (познате и као електрода за убрзање) Б и цилиндричне електроде за прикупљање јона Ц. Емитер је повезан са нултим потенцијалом, електрода за убрзање је повезана са позитивним потенцијалом (неколико стотина волти), а сабирна електрода је повезана са негативним потенцијалом (неколико десетине волти). Између Б и Ц постоји одбојно поље. Принцип рада јонизационог мерача је да врела катода А емитује електроне, које убрзава електрода за убрзање, а већина електрона лети ка сабирној електроди. Под одбојним пољем између БЦ, брзина електрона се смањује. Када се брзина смањи на нулу, електрони лете назад до Б електроде. Када електрон лети према БЦ простору, он је такође подвргнут одбојном пољу. Када се брзина смањи на нулу, електрон се ротира назад до Ц електроде. Поновљено кретање електрона у БЦ простору ће се сударати са молекулима гаса, узрокујући да добију енергију и производе јонизацију. Електроне на крају сакупља електрода за убрзање, а позитивни јони произведени јонизацијом прихвата сабирна електрода и формирају јонски ток И+. За одређену цев, када је потенцијал сваке електроде константан, И+ и Линеарни однос између протока емисионих електрона Ие и притиска гаса је следећи: И+=кИеП
У формули, к је константа пропорционалности, што означава тренутну вредност јона добијену при јединичној електронској струји и јединичном притиску, са јединицом 1/Па, а може се одредити експериментом. За различите гасове, величина к варира, а опсег његовог постојања је између 4-40. Када је емисиона струја константна, јонска струја је само пропорционална притиску гаса, тако да се вредност притиска гаса у вакуум комори може одредити на основу величине јонске струје.
Опсег мерења обичног вакуум мерача са врућом катодом је 1,33 × 10-1 до 1,33 × 10-5 Па. Без обзира да ли је изнад или испод ове границе мерења, то ће изазвати губитак линеарне везе између протока јона И+ и притиска гаса. Када је притисак висок, вероватноћа вишеструких судара између електрона и молекула се увелико повећава. Пошто је потенцијал убрзања много већи од потенцијала јонизације гаса (неколико десетина волти), електрони генерисани јонизацијом су довољни да изазову јонизацију гаса. Ово ће изазвати нагло повећање протока електрона у јонизационом мерачу. Истовремено, због велике густине гаса, слободан пут електрона је кратак, а већина судара су нискоенергетски судари који не могу изазвати јонизацију. Многи фактори доводе до тога да се линеарни однос између протока јона и притиска више не одржава на вишим притисцима; Када је притисак низак (мањи од 1,33 × 10-1Па), електрони велике брзине који дођу до електроде за убрзање ће генерисати меке рендгенске зраке, који ће затим бити усмерени ка електроди за прикупљање јона Ц. Ово ће изазвати сакупљање електрода да производи фотоелектричну емисију, емитујући електронску струју, узрокујући да оригинално коло за мерење протока јона прекрива ову струју независну од притиска, што доводи до губитка линеарни однос протока јона И+ и притиска гаса. У овом тренутку, јонизациони вакуум мерач не може да мери притисак у вакуумској комори.
Машина за вакуумско облагање користи јонизациони вакуум мерач за брзо и континуирано мерење укупног притиска гаса који се тестира, а цев за мерење има малу запремину и лако се повезује. Међутим, емитер у мерној цеви је направљен од волфрамове жице. Када је притисак већи од 10-1Па, животни век цеви мерача ће се знатно смањити, па чак и прегорети. Треба избегавати рад под високим притиском; Када је вакуумски систем изложен атмосфери, унутрашња површина стакленог омотача и разне електроде јонизационог мерача ће адсорбовати гасове, што ће утицати на тачност мерења вакуума. Због тога, када је вакуумски систем изложен атмосфери дуже време или се користи неко време, треба спроводити редовну обраду мерача дегазацијом.
