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真空測量技術(shù)發(fā)展溯源

        真空測量技術(shù)發(fā)展溯源楊鴻鳴,王榮(1.河南師范大學(xué)物理與信息工程學(xué)院,河南 新鄉(xiāng),453003;2.河南機電高專)摘要:文中以確切的資料信息介紹了真空測量技術(shù)創(chuàng)始以來的發(fā)展過程,使人們永遠(yuǎn)記住這些在此領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)的勞動者以及他們的科學(xué)成就。關(guān)鍵詞:真空測量;真空計;發(fā)展史中圖分類號:TB711 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B  真空,這個被定義為在給定的空間內(nèi),氣體分子的密度低于該地區(qū)大氣壓的氣體分子密度的狀態(tài),在人們的日常生活及工作中,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中,在科學(xué)技術(shù)研究中不僅與之息息相關(guān),而且已是一種必不可少的特殊環(huán)境條件。在漫長的科學(xué)技術(shù)發(fā)展史中,在真空物理與真空技術(shù)的發(fā)展史中,對真空的測量技術(shù)也一直伴隨著進(jìn)步與發(fā)展。  1643年,伽利略的學(xué)生,意大利人E.Torricelli做出了世界上第一個衡量氣體壓強的裝置,實驗證實了大氣壓相當(dāng)于760mm汞柱的壓強(7.6×104Pa),開創(chuàng)了定量測量真空程度的先河。  19世紀(jì)中葉,英國發(fā)明家Bourdon發(fā)明了形變真空計,又稱為Bourdon管真空計和負(fù)壓表,其壓強測量范圍為105~103Pa,它是工業(yè)上應(yīng)用z*廣泛的絕對型粗真空計之一。  1858年,德國玻璃工H.Geiler和J.Pliickre發(fā)明放電管真空計,其工作壓強范圍為100~10-2Pa,迄今為止,此真空計在真空度需粗略指示場合仍應(yīng)用十分普遍。  1874年,英國物理學(xué)家H.Mcleod發(fā)明壓縮式液柱真空計,到目前為止,仍是真空科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域z*成熟,z*基本的基準(zhǔn)絕對型真空計,其壓強測量范圍為103~10-3Pa。  1906年,英國人M.Pirani發(fā)明熱導(dǎo)式熱電阻真空計,可準(zhǔn)確測量10 2~10 -1Pa的真空度。迄今,熱電式真空計都是在此原理基礎(chǔ)上派生出來的。  1906年,W.Voege發(fā)明熱導(dǎo)式熱電偶真空計,可測量102~10-1 Pa,其是一種典型的絕對型粗真空真空計。  1916年,美國人O.E.Buckley發(fā)明熱陰極電離真空計,給人們測量高真空指出了一條光明大道,其壓強測量范圍為10-1~10-5Pa,它也是目前實際應(yīng)用非常普遍的高真空真空計。  1937年,荷蘭人F.M.Peing 發(fā)明冷陰極磁控電離真空計,其壓強測量范圍為100~10-6Pa,性能粗獷耐用,但準(zhǔn)確度欠高,也是一種常用的高真空真空計。  1940年,A.O.Nier研制成功磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計,它是典型的測量氣體組分及分壓強的真空計。其z*高工作壓強范圍為10-1~10-2Pa,z*小可檢分壓強為10-11Pa。  1946年,W.Beams發(fā)明磁懸浮自懸轉(zhuǎn)子粘滯真空計。它是一種絕對型高真空真空計,壓強測量范圍為10-2~10-5,由于其量程寬,精度高, 穩(wěn)定可靠等優(yōu)點而越發(fā)受到人們的青睞。  1946年,J.R.Downing發(fā)明放射能電離真空計,其壓強測量范圍為10 1~10-2Pa。  1948年,W.E.Stephes*先研制成功飛行時間質(zhì)譜計,它是典型的一類氣體組分與分壓強測量的真空計*其z*小可檢分壓強為 10-11Pa。  1949年,H.E.Sommer,H.A.Thomas,J.A.Hile提出并演示了回旋質(zhì)譜計,它也是測量氣體組分及分壓強的一類重要的真空計。它z*小可檢測分壓強10-10Pa。  1950年,美國人R.T.Bayard和D.Alpert發(fā)明熱陰極超高真空電離真空計,其壓強測量范圍為10-1~10-8Pa,其又稱為 B-A真空計,它使得真空測量領(lǐng)域有了歷史性的突破, 它極大地推動了超高真空技術(shù)的發(fā)展。  1951年,D.Alpret,C.G.Matland,A.O.McGoubrey報道了他們的薄膜電容真空計。它也是一種與氣體種類無關(guān)的絕對型真空計。而且由于其測量范圍寬,精度高,耐高溫, 耐腐蝕。在高科技領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛, 其測量范圍為105~10-5Pa。  1953年,W.Paul,H.Steinwedels*先提出四極濾質(zhì)器質(zhì)譜計。此類真空計z*小可檢測分壓強達(dá)10-14Pa ,z*高工作壓強為10-1Pa。  1957年,德國人G.J.Schultz,A.V.Phel發(fā)明了高壓強電離真空計,盡量利用離子流的較好的線性等優(yōu)點來代替熱傳導(dǎo)規(guī)的不足) 其壓強測量范圍為102~10-4Pa。  1959年,M.Varicak發(fā)明半導(dǎo)體熱敏真空計。測量范圍為102~10 -4Pa,其制造工藝過于復(fù)雜難以推廣應(yīng)用。  1960年,P.A.Redhead發(fā)明調(diào)制B-A電離真空計,測量壓強下限拓寬至10 -10Pa。是一種典型實用的超高真空真空計。  1963年,W.C.Schuema發(fā)明抑制型B-A電離真空計,其測量下限可達(dá)10-10Pa。  1966年,J.C.Helmer,W.H.Hayward發(fā)明離子偏轉(zhuǎn)收集型電離真空計,又稱為彎注型B-A電離真空計。測量下限可達(dá)10 -11Pa,是一種很好的極高真空真空計。  1968年,J.Groszkowski發(fā)明又一種埋藏收集型電離真空計,測量壓強下限達(dá)到10-11Pa,也是一種很好的實用的極高真空真空計。  七十年代后的二、三十年中,真空測量技術(shù)領(lǐng)域在新原理方面沒有出現(xiàn)明顯突破性的進(jìn)展) 較多的是在基本清晰的原理思路上的改進(jìn)與補充) 處于一個相對穩(wěn)定的時期。尤其是在極高真空區(qū)域內(nèi)的測量,更是每前進(jìn)一點都十分困難,而且經(jīng)常伴隨著反復(fù)。不過,新事物總是不斷地產(chǎn)生著。如1971年報導(dǎo)的光散射絕對型真空計,可測至10-9Pa壓強,1972年提出的場致顯微鏡真空計,可測至10-14Pa。1973年提出的管型倍增器真空計,預(yù)計可測至10-14Pa壓強;1974年報導(dǎo)的脈沖放電真空計,1977年報導(dǎo)的激光電離真空計預(yù)計可測至10-11Pa真空度;1992年報導(dǎo)的離子譜真空計可測至10-12Pa真空度,等等。  今天 成千上萬的科學(xué)工作者及技術(shù)人員正在高科技領(lǐng)域中,以極大的熱情對于壓強小于10-11Pa的真空狀態(tài)的準(zhǔn)確測量進(jìn)行不懈的探索與研究,人們滿懷希望地期待著新原理、新思想方法的出現(xiàn)。同時, 人們也在不斷努力提高真空測量的準(zhǔn)確度,尤其是不同方法的重疊區(qū)域的正確校準(zhǔn)測量,以及真空計的穩(wěn)定性、自動化、智能化、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性等方面的改進(jìn)與提高。  縱觀真空科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史,每取得點滴成績與進(jìn)步,都是人類智慧與辛勤勞動的汗水的結(jié)晶,人類征服自然的腳步永不會停止,我們堅信,在真空測量領(lǐng)域里,令人激動與鼓舞的新成果將會不斷涌現(xiàn), 真空科學(xué)技術(shù)將會奔向新的高峰。參 考 文 獻(xiàn)1.[美]G.L.威斯勒,R.W.卡爾森主編, 真空物理和技術(shù)[M]. 北京: 原子能出版社,19902.唐政清,真空測量[M]. 北京:宇航出版社,19923. 李旺奎. 極高真空測量和超高真空校準(zhǔn)[J]. 真空技術(shù) 1975,4(2);4 Z.Hulek.全壓和分壓測量的發(fā)展[J] 真空, 1988,(6);5 白鶴祥.真空測量的現(xiàn)狀與發(fā)展預(yù)測[J].真空與低溫, 1986:5(3);6 華中一. 極高真空展望.真空技術(shù)[J].1978,7(2);7李旺奎,劉強,呂時良.日本的極高真空技術(shù)研究[J].真空,1995,(4);8[蘇]г,д 薩克薩甘斯基.輻射物理裝置中的超高真空技術(shù)[M].北京: 原子能出版社,19849 陳丕瑾, 真空的科學(xué)技術(shù)[M].北京: 國防工業(yè)出版社,198710 杰. 亞伍德.高真空技術(shù)[M].北京: 科學(xué)出版社, 195411 胡漢泉, 王遷 主編.真空物理與技術(shù)及其在電子器件中的應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社, 1982 Trace to the Source of Vacuum MeasurementTechnique Development YANG Hong-ming1,WANG Rong2 (1.PhysicaamInformation Enginceing College,Henan Normal University,Xinxiang,453002)Atract: In this paper,we introduce the development proce of vacuum measurement technique from initiating by conclusive material.Let people remember the workers of making outstanding contribution and their scientific accomplishmentKey words: vacuum measurement;vacuum meter;development
標(biāo)簽: 真空測量真空技術(shù)  

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