分子泵動平衡儀的工作原理

　　分子泵動平衡儀是一種用于測量很高真空(Ultra High Vacuum, UHV)下氣體分子流的儀器。它利用分子泵將UHV中的氣體抽出，并通過檢測分子泵內殘留氣體的壓力變化，來確定氣體分子流的大小和分布。本文將介紹它的基本原理、工作原理以及應用。
 

　　基本原理：
 

　　原理可以概括為“動態平衡法”。該方法利用了分子泵兩個基本特性：其一是大量抽氣速率；其二是不同分子在分子泵內運動時，由于分子大小、形狀和相互作用的差異而產生的速度分散。因此，在分子泵內殘留氣體的壓力與分子泵抽氣速率達到動態平衡時，即可推斷出氣體分子流的大小和分布。
 

　　工作原理：
 

　　主要由分子泵、儲氣罐、電離檢測器和信號處理裝置等部分組成。其工作流程如下：
 

　　(1)分子泵抽氣
 

　　首先，分子泵抽出UHV中的氣體，并使其內部壓力下降極低水平。此時，UHV中的氣體分子被迅速抽出，形成高真空環境。
 

　　(2)儲氣罐貯存氣體
 

　　接著，濾過分子泵的氣體被收集到一個儲氣罐中，用于后續的分析和處理。因為在實驗室中很難獲得絕對的真空環境，所以需要使用儲氣罐將氣體貯存起來，以供后續的實驗需要。
 

　　(3)電離檢測器檢測氣體電離程度
 

　　儲氣罐中的氣體在經過加熱或放電等處理后，會發生電離并產生離子。這些離子會通過電離檢測器進行檢測和計數。離子的數量與氣體分子流的大小成正比。
 

　　(4)信號處理裝置處理數據
 

　　最后，電離檢測器輸出的信號會通過信號處理裝置進行處理，并生成氣體分子流的相關參數，如分子流量、分子種類和分布等。
 

　　應用：
 

　　分子泵動平衡儀廣泛應用于科學研究領域，如表面物理和化學、材料科學以及納米技術等。具體應用包括：
 

　　(1)表面分析
 

　　可以在表面物理和化學研究中測量氣體分子在樣品表面吸附和反應的速率和動力學參數。這對于研究表面反應和薄膜生長過程非常重要。
 

　　(2)材料科學
 

　　在材料科學研究中，可用于測量材料表面的化學性質和表面能。通過對吸附在材料表面的分子流的測量，還可以確定材料的孔隙度和多孔性。