1.8.1. Что и как измеряют в вакууме

Для определения вакуума в первую очередь надо измерять концентрацию молекул. Поскольку в вакууме могут быть элементы разных газов, то хорошо бы уметь измерять их концентрации. Далее, хотелось бы уметь измерять поток молекул, т. е. поток газа, откачиваемого из вакуумных камер, так как этот поток характеризует, например, процесс удаления газов из материалов, помещенных в камеру, да и из самой камеры (этот процесс называется обезгаживанием). Хотелось бы знать, из каких объектов или мест самой камеры выделяется газ, какой и сколько. Хотелось бы знать и скорость откачки вакуумных насосов и предельный вакуум, ими создаваемый.

Чтобы определить поток, необходимо измерить давление га­за в камере и знать скорость откачки. Если скорость откачки из камеры U, а давление в ней Р, то поток газа, удаляемого из камеры, будет Q = PU. Но скорость откачки из камеры не всегда известна, поэтому поток чаще всего измеряют иначе — методом двух вакуумметров. Суть этого метода в следую­щем. Если в двух разных сечениях трубопровода, ведуще­го от вакуумной камеры к насосу, измерять давление газа, то его значения окажутся различными.

Действительно, если давление в двух точках одинаково, то потоки газа из камеры в насос и обратно равны и от­качки газа как будто бы нет (хотя откачиваться может один газ, а поступать обратно — другой!). Если же давление в каме­ре больше давления на входе насоса, то удаляемый поток больше потока, возвращающегося в камеру, и разность потоков, называемая обычно откачиваемым потоком, будет пропор­циональна разности этих давлений.

Измерение предельного вакуума, очевидно, сводится к измере­нию давления, создаваемого насосом при отсутствии газового потока на входе в насос, т. е. при отсутствии газовыделения со стенок откачиваемого объема и попадания молекул из атмосферы. Предельный вакуум зависит от скорости откачки насоса и потока газов, проникающих обратно из насоса в от­качиваемый объем. Скоростью откачки вакуумных насосов называют отношение потока откачиваемого газа к давлению на входе насоса.