分子泵动平衡仪的工作原理

　　分子泵动平衡仪是一种用于测量很高真空(Ultra High Vacuum, UHV)下气体分子流的仪器。它利用分子泵将UHV中的气体抽出，并通过检测分子泵内残留气体的压力变化，来确定气体分子流的大小和分布。本文将介绍它的基本原理、工作原理以及应用。
 

　　基本原理：
 

　　原理可以概括为“动态平衡法”。该方法利用了分子泵两个基本特性：其一是大量抽气速率；其二是不同分子在分子泵内运动时，由于分子大小、形状和相互作用的差异而产生的速度分散。因此，在分子泵内残留气体的压力与分子泵抽气速率达到动态平衡时，即可推断出气体分子流的大小和分布。
 

　　工作原理：
 

　　主要由分子泵、储气罐、电离检测器和信号处理装置等部分组成。其工作流程如下：
 

　　(1)分子泵抽气
 

　　首先，分子泵抽出UHV中的气体，并使其内部压力下降极低水平。此时，UHV中的气体分子被迅速抽出，形成高真空环境。
 

　　(2)储气罐贮存气体
 

　　接着，滤过分子泵的气体被收集到一个储气罐中，用于后续的分析和处理。因为在实验室中很难获得绝对的真空环境，所以需要使用储气罐将气体贮存起来，以供后续的实验需要。
 

　　(3)电离检测器检测气体电离程度
 

　　储气罐中的气体在经过加热或放电等处理后，会发生电离并产生离子。这些离子会通过电离检测器进行检测和计数。离子的数量与气体分子流的大小成正比。
 

　　(4)信号处理装置处理数据
 

　　最后，电离检测器输出的信号会通过信号处理装置进行处理，并生成气体分子流的相关参数，如分子流量、分子种类和分布等。
 

　　应用：
 

　　分子泵动平衡仪广泛应用于科学研究领域，如表面物理和化学、材料科学以及纳米技术等。具体应用包括：
 

　　(1)表面分析
 

　　可以在表面物理和化学研究中测量气体分子在样品表面吸附和反应的速率和动力学参数。这对于研究表面反应和薄膜生长过程非常重要。
 

　　(2)材料科学
 

　　在材料科学研究中，可用于测量材料表面的化学性质和表面能。通过对吸附在材料表面的分子流的测量，还可以确定材料的孔隙度和多孔性。