電離真空計是通過使氣體分子電離,測量離子數(shù)量而得出壓力的真空計,被用于高真空至超高真空領(lǐng)域,定量性能優(yōu)異。

    和先前所講的冷陰極型Penning真空計不同,熱陰極電離真空計中使氣體電離的電子,是通過加熱電熱絲來獲得。準(zhǔn)確來講應(yīng)稱之為熱陰極型電離真空計,但平時多被直接簡單稱為電離真空計。        

    電離真空計的基本構(gòu)造為電熱絲(F),加速和捕捉電子的陽極網(wǎng)(G),捕捉離子的集電器(C)而構(gòu)成。

　  右圖是檢測真空的中心部分。加熱電熱絲之后,有熱電子放出,電子被有正電壓的陽極網(wǎng)加速。因為陽極網(wǎng)是用細的金屬絲做成網(wǎng)狀,所以大部分的電子沒有被捕捉而穿過陽極網(wǎng)。因為對面的陽離子集電器帶負電壓,所以電子無法到達陽離子集電器而在其表面被反彈回來。這樣電子在電熱絲和陽離子集電器之間往返運動,最終被陽極網(wǎng)捕捉。

    電熱絲和陽離子集電器之間如果有氣體分子,往返運動的電子會與其碰撞而產(chǎn)生陽離子和電子,生成的電子同樣做往返運動最終被陽極網(wǎng)捕捉。而在陽極網(wǎng)和陽離子集電器之間生成的陽離子則被陽離子集電器捕捉。陽離子集電器的捕捉效率為a,電子使氣體分子電離的幾率為σ,氣體分子密度為n,電熱絲放出的熱電子的電流為Ie,電子被陽極網(wǎng)捕捉前飛行的平均距離為L,陽離子集電器檢測出的電流為Ii,則

　�。蒳 = Ｉe·ｎσＬａ　　　　　　(1)

    L,a,σ 是常數(shù)。如果控制Ie為一定值,則Ii和n成正比例。假設(shè)氣體是理想氣體,通過方程式p=nkT,則可知Ii和P成正比例。也就是所測得離子電流就可知氣體壓力。

　�。蒳 = ＳＩe·ｐ　　　　(2)

    S被稱為電離真空計系數(shù)或感度,其值通常由實驗而定。一般的電離真空計,S值大約為0.1~0.3/Pa。