真空计（Vacuum Gauge）是一种专门用于测量压力在高度真空范围内的设备。真空计主要有热导、电离、毛细管、质量分析、压力传导和气体收集等多种类型，根据不同原理和性质适用于特定的压强范围和应用领域。本文将主要浅析真空计的原理与应用。
I. 普遍原理
真空计普遍基于气体分子在真空测量仪器内部的行为，利用气体分子与探测器之间相互作用导致的直接或间接物理量的变化，来判断气体的压力大小。真空计的测量原理分为直接法和间接法两种。
II. 直接法
直接法真空计使用已知面积和材料的空间，测量气体分子和壁面的相互碰撞数量，其中热导和毛细管真空计属于直接法真空计。
1. 热导真空计
热导真空计是利用气体分子与热电偶之间的热传导模式来测量气体压力的，热电偶会受到氦气分子的碰撞和传导而产生一定的电势。热导真空计适用于高真空范围。由于热导真空计只使用了低功率加热器，因此只需短暂加热样品即可得到相对准确的真空读数。
2. 毛细管真空计
毛细管真空计是使用毛细管不同形状的管道，测量气体分子与管壁之间的相互作用，从而确定气体压力大小。毛细管真空计适用于较低的真空范围，其测量范围一般为10^-3至10^-9Torr。毛细管真空计相对简单且价格低廉，因此广泛应用于实验和工业领域中。
III. 间接法
间接法真空计则利用气体分子与电磁场、电离和电信号等相互作用，通过测量其特定的物理量，来推算气体压力大小。其中电离真空计、质谱仪和气体收集真空计属于间接法真空计。
1. 电离真空计
电离真空计是利用电子束从探针中射出，通过瞄准到反离子和正离子，进而测量气体压力的。当气体分子与电子束相遇时，会进行电离并形成一定量的离子，并在磁场的作用下移动到一定位置上，最后形成一个电流信号。电离真空计适用于低到中等高度的真空范围。
2. 质谱仪
质谱仪是一种高度复杂的真空仪器，可以在广泛的大气压范围内执行分析气体分子的用途。它的基本工作原理是在真空范围内利用电子轰击样品表面，并根据样品中形成的其他原子分子群之间的质量和电荷比进行分析。质谱仪广泛应用于天文学、物理学和化学等领域。
3. 气体收集真空计
气体收集真空计是通过在设备中收集和计算气体分子，来测量气体压力的。气体分子通过利用源、泵和收集器组件数，经过封闭持续时间和环境废气压力进行计数。气体收集真空计适用于高压气体的压力测量。
IV. 应用领域
真空技术在半导体、太阳能能源、航空航天科学、医学、工业制造、化学研究和环境监测中都有广泛的应用。例如在硅晶圆制造过程中，真空技术可用于清洗与涂层处理，确保高品质的产品形成。在航空和航天领域，低压航空技术可用于航天器的制造与测试。
总之，尽管不同的真空计类型适用于不同的压力和应用，但与其他测量技术相比，真空技术的优越性在于其高度的精度和准确性。不断发展和改进的真空技术，可为未来的科学和技术带来更加广泛的应用和突破。
