费勉100问第五期 | 真空相关

这个问题问的范围很大，其实我们目前一般把超高真空规分成热阴极离子规和冷阴极离子规两类：
热规就是靠热灯丝发射电子测量真空度的真空规，其最大特点就是有可替换灯丝用于产生电离用的电子束；而冷规没有热发射的灯丝，气体电离依赖其他手段，比如强磁场。其中，热阴极规在使用过程中有很微量的X射线辐射，这个量很少，不会有安全问题，但是对于某些敏感性测试需要注意。
问题中提到的真空规，UHV-24，UHV-24P，FRG 730属于热规这个范畴，FRG-700和WRG属于冷规范围。
不同真空规有不同的换算和信号传输方式，UHV24及UHV24P需要用一根特殊的传输电缆（这个电缆的价格根据可烘烤程度，价格可能比离子规本身还高）把微弱的离子电流传输到控制器上去；而FRG730则在离子规尾部装了一个ADDA模块，直接把电流转换成真空度和数字信号。两者各有优劣。

对于UHV 24P类型的分离式真空规
1.需要专用的XGS600 的控制器才能读取真空值，包括电缆，连接接头都是专用的。
2.专用的真空控制器的换算效率相对更准。极限真空更高。
3.真空规部门的结构简单，维护，烘烤，检修等都更容易。
4.故障更好判断。

对于FRG 730类型的整合式真空规
1.因为真空规尾部已经搭载了数字电路，因此除了原厂的控制器，也可以用其他各种通讯手段直接和FRG730通讯读取真空度，相对来说整合度更高。
2.除了真空规本身，线缆、接头都是标准接口和标准通讯协议，更适合作为标准化整机的标准模块使用。
3.整合度太高，烘烤，维修，维护都比较复杂。离子规灯丝的更换等等都相对困难。
4.因为板载模块的体积，耗电量等限制，所以读取精度和极限测试值都相对较差。 

热阴极真空规主要的用途就是用于真空度较高的系统，一般来说真空度在10E-10 mbar量级。但是很多系统真空度并不需要那么高，对于这类系统，一般推荐的就是冷规，如WRG和FRG700这样的真空规。

冷规相对热规的一个最大好处就是寿命长，因为没有热灯丝，因此使用过程中可以耐受真空冲击，使用更加便捷，因为这个特点，冷阴极规一般都会和Pirani规连用，构成全量程真空规。例如，FRG700和WRG两个规其实都是由Pirani和冷规两个模块组成，Pirani规处于长期工作的状态，一旦Pirani规的读数已经超过了量程（低于10E-4 mbar），那么冷规就会启动，来完成全量程的真空测试。而因为磁场的控制和电压的控制精度关系，冷阴极规的测量精度会差很多，一般厂家标称的测试精度是（+/- 50%），所以这类真空规一般用在真空要求不高，甚至频繁暴露大气的环境，例如Load Lock。

14. 在温度确定、真空腔体内环境相同的情况下，腔体内的磁场强度是否能影响腔体内的真空指标？噪音（超声波和次声波）呢？

对于采用气体分子离子化原理的真空计，因为离子运动会被磁场偏转，所以磁场会影响离子运动轨迹，理论上会对真空测量产生影响，影响的大小取决于磁场的大小。例如冷阴极离子规中本身的磁场一般高达上千高斯，像地磁场（0.25-0.65高斯）所能产生的影响几乎可以忽略；而如果在离子的运动范围内有外加强磁场就会严重影响电离真空计的功能。
而噪音（超声波和次声波）本质上是空气振动，我们的真空腔体一般很重，噪音的能量不足以传递到腔体上或腔体内产生振动，因此无法影响到腔体内的真空测量。

15. 系统Vent的目的和作用？

系统的Vent命令一般指的是把真空系统从真空充气恢复到大气状态。一般采用是低压干燥氮气，避免水汽进入真空系统，确保下次抽真空的速度更快，更便捷地达到系统的工作状态。
相较直接拆法兰，Vent的作用简单说来有几点：
1.单纯拆卸法兰的时候，由于大气压力的作用，大部分时间法兰是被吸在腔体上的，需要很大的力才能硬掰下来，这个不是一个规范的操作，容易造成人员或者设备受伤。
2.如果不通过Vent拆卸法兰，吸入的往往是常压的空气，空气中的粉尘还有水汽等等都是额外的污染源，甚至由于法兰拆卸的瞬间的巨大吸力，会有很多实体的碎片被吸入真空腔体，成为潜在的污染源。