电容式薄膜真空计的结构及工作原理
Penning真空计
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟Penning 真空计Penning 真空计是利用真空中的放电现象,测量中高真空领域的温度计,测量性稳定,耐用性久为其特点。
Penning 真空计构造原理Penning 真空计利用Penning 放电现象。
通常而言,冷阴极放出的电子比热阴极少。
单纯在阴阳两极间加电压,假如压力低于0.1Pa 则不会持续放电。
为了增加电子飞行距离,从外部加磁场,这样可使在更低的压力下也可放电。
检测部如图所示,主要构造为圆筒形(或园环形)阳极。
圆板状的阴极和永久磁铁构成。
磁力线和电极的中心轴平行设置。
阳极电压2~3kV,磁场强度约1000G。
从阴极放出的电子受洛仑兹力而做螺旋运动。
同时,轴方向的空间电压如图C 所示。
电子被控制在势井内,于两侧的阴极之间做往返运动。
实际上的电子运动要比这种估算复杂得多。
但是,螺旋运动和往返运动使得电子的飞行距离大幅度增长。
电子最终会被阳极捕捉,但是在被捕捉之前多次和气体分子碰撞,在两阴极之间产生等离子体状态。
等离子体中的电子和阳极放出的电子一样会做螺旋运动和往返运动,但离子因为质量较大,螺旋运动半径较大,而且在高电位空间产生,短时间内被阴极捕捉。
Penning 放电可在0.1Pa 的压力下发生。
假设电子的数量和气体压力无关,在阴极被捕捉到的离子数量(单位时间发生电离的次数=电流),则与压力及气体分子的电离断面积成正比例。
假如知道离子电流和压力的比例系数,则可知道压力值。
电离断面积依气体分子而变化,比例系数也会因气体分子而变。
市场上的真空计通常以干燥空气或氮气为标准测出比例系数。
薄膜电容器工作原理
薄膜电容器工作原理
薄膜电容器是一种常用的电子元件，具有较高的电容值和稳定的工作性能。
其工作原理主要是基于电容的存储和放电过程。
薄膜电容器的结构由两块导电层之间夹有一层薄膜介质组成。
导电层通常由金属薄膜或导电涂层制成，而薄膜介质可以是氧化铝、聚酯膜等。
两块导电层分别连接到电路中，形成电容器的两个极板。
当外加电压施加到薄膜电容器的两极板上时，正极板上的导电层会带有正电荷，而负极板上的导电层会带有负电荷。
这时，二者之间就会形成一个由薄膜介质隔开的电场。
当电容器的极板上的电压达到一定值时，电场会使薄膜介质的分子发生有序排列，使其具有较高的电容值。
此时，电容器可以存储电荷，并将电场的能量转化为电势能。
而当外加电压被切断或改变极性时，电容器中的电荷会开始放电。
电场作用下，薄膜介质上的电荷开始重新排列，并释放储存的能量。
放电过程中，电容器会向电路释放出一定的电荷，并使电压逐渐降低，直到电容器完全放电。
薄膜电容器的工作原理可以通过调节电压和薄膜介质的选材来实现不同的电容值和工作特性。
同时，由于其独特的结构和性能，薄膜电容器广泛应用于电子设备、通信系统、自动控制等领域。
真空计工作原理
真空计工作原理
真空计是一种用于测量系统中真空程度的仪器。
它的工作原理基于压力对力的测量。
真空计的基本结构包括一个可移动的弯曲金属片或膜片，以及与金属片相连的杠杆和弹簧。
金属片的一侧暴露在待测真空环境中，另一侧通过杠杆与弹簧相连，并与一个指针或电信号输出器相连。
当金属片的一侧暴露在待测环境中时，真空环境中的分子撞击金属片表面，施加压力。
这些压力将通过金属片传递给与之相连的弹簧和杠杆。
弹簧的弹性使得金属片和杠杆恢复到一个平衡位置。
由于不同真空下的压力不同，因此金属片的平衡位置也会不同。
这个平衡位置的变化可以通过指针或电信号输出器来测量和显示。
通过校准和刻度，我们可以将金属片平衡位置的变化转化为真空程度的数值。
真空计可以通过测量不同真空下的金属片平衡位置的变化来确定系统中的真空程度。
电容式薄膜真空计的工作原理
电容式薄膜真空计的工作原理
2、C3和C4与C5的串联电容组成其它三条桥臂。
金属弹性膜片将薄膜真空规管隔离成两个室，分别为接被测真空系统的测量室和接高真空系统(pb<10-3Pa)的参考压力室。
在这两个室的连通管道上设置一个高真空阀门7。
测量时，先将阀门7打开，用高真空抽气系统将规管内膜片两侧的空间抽至参考压力pb。
同时调节测量电桥电路，使之平衡，即指示仪表指零。
然后，关闭阀门7，测量室接通被测真空系统。
当被测压力Pl>Pb时，由于规管中的压力差p1-pb，膜片发生应变引起电容C0改变，破坏了测量电桥电路的平衡，指示仪表上亦有相应的指示。
调节直流补偿电源电压对电容C0充电，使其静电力与压差相等，此时，电桥电路重新达到平衡，指示仪表又重新指零。
根据补偿电压的大小，就能得出被测压力p1，故有p1-pb=KU2 (12)式中p1被测压力pb参考压力U补偿电压K规管常数，其值K=Co/d0,Co和d0分别为固定电极与膜片在平衡状态下的静态电容和间距。
当p1》p0时，测量结果就是绝对压力，即p1=KU2 (13)电容式薄膜真空计测量范围为10-1～101Pa，其规管常数K可通过校准得到。
近年来，电容式薄膜真空计取得了重大进展，新型的双电容式薄膜真空计的问世，提高了该类真空计的精度，扩展了测量范围，使其测量下限可达lO-3Pa。
单侧双电容薄膜真空计具有灵敏度高、气体的介电常数不变、压力读数完全不受气体成分影响、反应速度快等特点。
如
将其规管参考室内加置消气剂并抽至≤lO-5Pa，就可测量≥lO-3pa的绝对压力。
薄膜真空规原理
薄膜真空规原理
薄膜真空规是一种常用于测量微小尺寸的工具，主要基于膜片的形变来进行测量。
其原理如下：
1. 背压法原理：薄膜真空规的传感器膜片上设有一定的背压，背压由压力波动引起的膜片形变被感应出来，并通过电阻应变片或压阻传感器转化为电信号进行测量。
2. 差压法原理：薄膜真空规的传感器膜片与参考膜片组成一个气密腔室，在腔室两侧存在不同的压力差。
当被测气体压力变化时，腔室内压力差引起传感器膜片形变，形变量与压力差成正比，通过电容或电感变化来测量。
3. 电容法原理：薄膜真空规的传感器膜片作为一极板，与参考极板组成一电容结构，当被测气体压力变化时，传感器膜片形变导致电容值的变化，通过测量电容值的变化来确定压力值。
4. 压阻法原理：薄膜真空规的传感器膜片本身具有一定的电阻，当被测气体压力变化时，膜片形变导致电阻值的变化，通过测量电阻值的变化来确定压力值。
需要注意的是，薄膜真空规的测量范围一般较窄，通常适用于微小尺寸的测量，如薄膜的粗糙度、薄膜宽度等。
同时，在测量过程中还需要考虑环境温度、湿度等因素对测量值的影响。
电容薄膜真空计及其相关技术研究
电容薄膜真空计及其相关技术研究电容薄膜真空计及其相关技术研究摘要：电容薄膜真空计是一种常见的真空度测量仪器。
本文从电容薄膜真空计的原理、结构和应用方面展开讨论，并探讨了薄膜材料、传感器设计和测量精度的相关研究进展。
研究表明，电容薄膜真空计在多个领域中具有广泛的应用前景。
一、引言随着科技的进步，真空技术在各个领域的应用越来越广泛。
而真空度作为衡量真空状态的重要指标之一，对于科学研究、工业控制和生产过程中的质量控制具有重要意义。
电容薄膜真空计作为一种常见的真空度测量方法，具有简单、精确、可靠等特点，在很多领域得到了广泛应用。
二、电容薄膜真空计的原理与结构电容薄膜真空计基于电容原理进行真空度测量。
其基本结构包括两个电极，一膜一极板，膜材料处于极板之间并形成一个腔体。
当腔体内真空度不同时，极板之间的电容值会发生变化，从而可以测量真空度的改变。
三、薄膜材料的选择与设计薄膜材料的选择直接影响电容薄膜真空计的性能。
常用的薄膜材料包括金属薄膜、氧化物薄膜和氮化物薄膜等。
金属薄膜具有良好的导电性能和稳定性，但其容易受到氧化的影响，因此需要采取保护措施。
氧化物薄膜则具有较高的介电常数和稳定性，但其制备过程较为复杂。
氮化物薄膜具有良好的绝缘性能和稳定性，但其制备技术仍需进一步改进。
在薄膜的传感器设计方面，需要考虑薄膜的稳定性、灵敏度和响应时间等因素。
通过优化电极的结构和尺寸，可以提高电容薄膜真空计的性能。
四、电容薄膜真空计的应用电容薄膜真空计广泛应用于航空航天、电子器件、半导体制造和高真空环境等领域。
在航空航天领域，电容薄膜真空计可以用于飞行器推进系统的真空度监测。
在电子器件制造中，电容薄膜真空计可用于监测真空接触度和排气效果等。
在高真空环境中，电容薄膜真空计可用于真空镀膜和真空封装等工艺的控制。
五、电容薄膜真空计研究的进展与挑战目前，电容薄膜真空计在材料选择、结构设计和测量精度等方面仍存在一些挑战。
薄膜材料的稳定性和制备技术需要进一步提高，以满足不同应用领域的需求。
电容式薄膜真空压力传感器设计
电容 式 薄 膜 真 空压 力传 感 器 设 计
王 凡， 崔 宏敏 ，宗义仲 ， 王 文博
（ 中国电子科技集 团公 司 第 四十九研究所 。 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘
要 ：为 了满足在工程型号上 的使用要求 ， 解决真 空压力传感器 敏感探头壳体 与传感器壳 体隔 离绝缘
ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ， ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｅ ｃ ａ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｃ ａ ｓ ｅ ，
ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｉ ｎ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ （ ０ ． １ —１ ０ ０ ） Ｐ ａ ， ０ ． ２％ Ｆ Ｓ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅｎ ｔ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ．
１ 传 感 器 总体 设 计
段， 也是我 国深空探 测工程 的发展方 向和 目标 。在未来 几
十年 ， 我 国将对火星进行深入 的探测活动 ， 这就对真空压力 的测量提出 了新 的要求 Ｅ ｌ ｉ 。 目前 ， 在现 有 的真 空计 中 ， 如 热偶效应原理和热 电阻效 应原 理的真空 计非线性 较大 ， 一
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｈ ｉ ｎ ｉｌ ｆ ｍ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ
电容薄膜真空计使用条件
电容薄膜真空计使用条件
电容薄膜真空计是一种常用的真空计，它基于电容的原理测量真空度。
其使用条件主要有以下几点：
1. 清洁度高：电容薄膜真空计在使用前需要保持清洁干燥，避免其表
面有油污等杂质影响测量结果。
同时，在使用过程中也需要注意保持
环境的清洁，防止空气中的灰尘、颗粒等物质附在电容薄膜上。
2. 环境温度控制：电容薄膜真空计的电容器是通过电容片组成的，其
在不同的温度下会产生不同的电容值，因此在使用时需要保持温度的
稳定性，避免由于温度变化导致误差的产生。
3. 高真空环境：电容薄膜真空计的测量范围通常在10^-3 ~ 10^-10 Pa之间，因此需要在真空环境下进行测量，避免空气分子的影响。
4. 测量范围校准：电容薄膜真空计的测量范围需要在使用前进行校准，以保证其测量结果的准确性。
同时，在长期使用过程中也需要进行定
期校准，避免误差的积累。
总之，电容薄膜真空计需要在干燥清洁、温度稳定、高真空环境下进
行使用，并进行定期校准，以保证其测量结果的准确性。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
电容式薄膜真空计的结构及工作原理
根据弹性薄膜在压差作用下产生形变而引起电容变化的原理制成的真
空计称为电容薄膜真空计。
它由电容式薄膜规管（又称为电容式压力传感器）
和测量仪器两部分组成。
根据测量电容的不同方法，仪器结构有偏位法和零位
法两种。
零位法是一种补偿法，具有较高的测量精度。
目前在计量部门作为低
真空副标准真空计的就是采用零位法结构。
如下电容式薄膜规管的中间装着一张金属弹性膜片，在膜片的一侧装有
一个固定电极，当膜片两侧的压差为零时，固定电极与膜片形成一个静态电容
C0，它与电容C1 串联后作为测量电桥的一条桥臂，电容C2、C3、C4 与C5 的串联组成其他三条桥臂。
金属弹性膜片将薄膜真空计隔离成两个室，分别为接被测真空系统的测
量室和接高真空系统（pb 小于10-3Pa）的参考压力室。
在这两个室的连通管道上设置一个高真空阀门7。
测量时，先将阀门7 打开，用高真空抽气系统将规管内膜片两侧的空间抽至参考压力pb，同时调节测量电桥电路，使之平衡，即指示仪表指零。
然后，关闭阀门7，测量室接通被测真空系统。
当被测压力p1 pb 时，由于规管中的压力差p1-pb，膜片发生应变引起电容C0 改变，破坏了测量电桥电路的平衡，指示仪表上亦有相应的指示。
调节直流补偿电源电压对电容C0 充电，使其静电力与压差相等，此时，电桥电路重新达到平衡，指示仪表又重新
指零。
根据补偿电压的大小，就能得出被测压力p1，故有
式中：p1 被测压力；
pb 参考压力；。