Áp suất đo được trong công nghệ chân không ngày nay bao gồm phạm vi từ 2000 mbar đến 10 ^-12 mbar, tức là trên 15 đơn vị cường độ. Động lực học khổng lồ liên quan ở đây có thể được thể hiện thông qua phân tích tương tự của phép đo áp suất chân không và phép đo chiều dài, như được trình bày trong Bảng 3,1. 

Các dụng cụ đo được chỉ định làm chân không kế được sử dụng để đo trong phạm vi áp suất rộng này. Vì không thể xây dựng một máy đo chân không có thể thực hiện các phép đo định lượng trong toàn bộ phạm vi chân không vì lý do vật lý, nên có sẵn một loạt các máy đo chân không, mỗi máy có phạm vi đo đặc trưng thường mở rộng trên nhiều đơn vị cường độ (xem Hình 9.16a). Để có thể phân bổ phạm vi đo lường lớn nhất có thể cho từng loại máy đo chân không, người ta chấp nhận thực tế là độ không đảm bảo đo tăng rất nhanh, lên đến 100% trong một số trường hợp, ở giới hạn phạm vi trên và dưới. Do đó, phải phân biệt giữa phạm vi đo như được nêu trong catalog và phạm vi đo cho phép đo "chính xác". Phạm vi đo của các đồng hồ đo chân không riêng lẻ bị giới hạn ở phạm vi trên và dưới bởi các hiệu ứng vật lý. 

Kiến thức cơ bản về đo áp suất thấp

Máy đo chân không là thiết bị đo áp suất khí từ ngay trên đến thấp hơn áp suất khí quyển (DIN 28.400, Phần 3, ấn bản năm 1992). Trong nhiều trường hợp, chỉ báo áp suất phụ thuộc vào bản chất của khí. Việc đo chính xác áp suất riêng phần của một số khí hoặc hơi nhất định được thực hiện với sự trợ giúp của thiết bị đo áp suất riêng phần hoạt động theo nguyên tắc quang phổ khối (xem phầnvề phân tích khí và máy đo quang phổ khối). 

Tính phụ thuộc của chỉ báo áp suất vào loại khí

Phải phân biệt giữa các đồng hồ đo chân không sau: 

1. Các dụng cụ theo định nghĩa đo áp suất dưới dạng lực tác động lên một khu vực, được gọi là máy đo chân không trực tiếp hoặc tuyệt đối. Theo lý thuyết động học của khí, lực này, mà các hạt tác động lên thành, chỉ phụ thuộc vào số lượng phân tử khí trên mỗi đơn vị thể tích (số lượng mật độ phân tử n) và nhiệt độ của chúng, nhưng không phụ thuộc vào khối lượng mol của chúng. Chỉ số của thiết bị đo không phụ thuộc vào loại khí. Các thiết bị này bao gồm đồng hồ đo chân không chứa chất lỏngvà đồng hồ đo chân không cơ học.
   
   
2. Thiết bị đo áp suất gián tiếp. Trong trường hợp này, áp suất được xác định như một chức năng của một đặc tính phụ thuộc vào áp suất (hoặc chính xác hơn, phụ thuộc vào mật độ) (độ dẫn nhiệt, khả năng ion hóa, độ dẫn điện) của khí. Những đặc tính này phụ thuộc vào khối lượng mol cũng như áp suất. Chỉ số áp suất của thiết bị đo phụ thuộc vào loại khí. 

Thang đo của các thiết bị đo áp suất này luôn dựa trên khí hoặc nitơ làm khí kiểm tra. Đối với các khí hoặc hơi khác, thường dựa trên khí hoặc nitơ, phải được cung cấp (xem Bảng 3,2). Để đo áp suất chính xác với máy đo chân không đo gián tiếp xác định tỷ trọng số thông qua việc áp dụng năng lượng điện (đo áp suất gián tiếp), điều quan trọng là phải biết thành phần khí. Trong thực tế, thành phần khí chỉ được biết đến dưới dạng xấp xỉ. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, chỉ cần biết liệu các phân tử nhẹ hay nặng chiếm ưu thế trong hỗn hợp khí mà áp suất sẽ được đo (ví dụ: các phân tử hơi hyđro hoặc chất lỏng bơm).

Nếu áp suất của khí chủ yếu gồm các phân tử chất lỏng bơm được đo bằng máy đo chân không ion hóa, thì chỉ số áp suất (áp dụng cho không khí hoặc N2), như minh họa trong Bảng 3,2, quá cao bằng hệ số khoảng 10. 

Đo trong phạm vi áp suất chân không thô - Khí quyển đến 1mbar

Việc đo áp suất trong phạm vi chân không thô có thể được thực hiện tương đối chính xác bằng cách sử dụng máy đo chân không với phép đo áp suất trực tiếp. Mặt khác, việc đo áp suất thấp hơn, <10 ^-3, hầu như luôn phải chịu một số lỗi cơ bản giới hạn độ chính xác của phép đo ngay từ đầu. Vì vậy, nó hoàn toàn không thể so sánh với mức độ chính xác thường đạt được với các thiết bị đo gián tiếp 

Để có thể đưa ra tuyên bố có ý nghĩa về áp suất được chỉ báo bởi máy đo chân không trong chân không thô, trước tiên phải xem xét vị trí và cách kết nối hệ thống đo lường. Trong tất cả các khu vực áp suất nơi dòng chảy nhiều lớp chiếm ưu thế (1013 > p > 10 ^-1 mbar), phải lưu ý đến gradient áp suất do bơm. Ngay phía trước bơm (như nhìn từ bình), áp suất thấp hơn được tạo ra trong bình. Ngay cả các thành phần có độ dẫn điện cao cũng có thể tạo ra gradient áp suất như vậy. Cuối cùng, độ dẫn điện của đường kết nối giữa hệ thống chân không và hệ thống đo không được quá nhỏ vì nếu không đường sẽ được hút chân không quá chậm trong vùng áp suất của dòng chảy nhiều tầng để áp suất được chỉ định quá cao. 

Đo trong phạm vi áp suất chân không trung bình - 1mbar đến 10 ^-3 mbar

Đo trong chân không trung bình yêu cầu sử dụng cảm biến điện dung đầy đủ tỉ lệ thấp (như CTR100 0.1Torr) hoặc thường là máy đo độ dẫn nhiệt như máy đo dòng THERMOVAC (như TTR91RN). Thông thường trong phạm vi này, bạn đang bắt đầu chuyển đổi từ dòng khí dạng tầng sang dòng khí phân tử, và do đó bạn cần bắt đầu cân nhắc vị trí của máy đo để đạt được hiệu suất tốt nhất. Các phép đo trong phạm vi này thường là +-15% khi sử dụng máy đo độ dẫn nhiệt, vì vậy bạn có thể đạt được mức độ chính xác hợp lý, nhưng không cao như khi bạn có thể sử dụng máy đo trực tiếp, được nêu chi tiết trong chân không thô. 

Đo trong phạm vi áp suất chân không cao và siêu cao 10 ^-3 mbar đến <10 ^-12

Tình huống phức tạp hơn trong trường hợp chân không cao và siêu cao. Tùy thuộc vào các tính năng lắp đặt cụ thể, áp suất quá cao hoặc, trong trường hợp ống đo khử khí tốt, áp suất quá thấp có thể được ghi lại do khử khí các thành của máy đo chân không hoặc khử khí không đầy đủ của hệ thống đo. Trong chân không cao và siêu cao, việc cân bằng áp suất giữa hệ thống chân không và ống đo có thể mất nhiều thời gian. Phải luôn chú ý đặc biệt đến ảnh hưởng của quy trình đo lường đối với phép đo áp suất. Ví dụ, trong máy đo chân không ion hóa hoạt động với catot nóng, các hạt khí, đặc biệt là các hạt của hydrocacbon cao hơn, bị phân hủy nhiệt. Điều này làm thay đổi thành phần khí. Những hiệu ứng như vậy đóng một vai trò trong việc đo áp suất trong phạm vi chân không siêu cao. Điều tương tự cũng áp dụng cho việc làm sạch khí trong máy đo chân không ion hóa, đặc biệt là máy đo catốt lạnh (trong phạm vi 10 ^-2 đến 10 ^-1 l/s). Nhiễu hệ thống đo, nhiễu điện và từ trường, lỗi cách điện và nhiệt độ môi trường xung quanh quá cao sẽ làm sai lệch phép đo áp suất. 

Để đo áp suất trong phạm vi chân không trung bình và cao với độ không đảm bảo đo nhỏ hơn 50%, người thực hiện thí nghiệm phải tiến hành cực kỳ cẩn thận. Các phép đo áp suất cần phải chính xác đến một vài phần trăm đòi hỏi nỗ lực lớn và nói chung là việc triển khai các thiết bị đo lường đặc biệt. Điều này đặc biệt áp dụng cho tất cả các phép đo áp suất trong phạm vi chân không cực cao (p < 10 ^-7 mbar). 

Cách chọn máy đo chân không phù hợp

Phạm vi áp suất mong muốn không phải là yếu tố duy nhất được xem xét khi chọn thiết bị đo phù hợp. Điều kiện vận hành mà máy đo hoạt động cũng đóng một vai trò quan trọng. Nếu các phép đo được thực hiện trong điều kiện vận hành khó khăn, tức là nếu có nguy cơ nhiễm bẩn cao, rung động trong ống không thể loại trừ, có thể xảy ra vỡ khí, v.v. thì thiết bị đo phải chắc chắn. Trong các cơ sở công nghiệp, máy đo Bourdon, máy đo chân không màng, máy đo chân không dẫn nhiệt, máy đo chân không ion hóa cathode nóng và máy đo chân không Penning được sử dụng. Một số thiết bị đo này nhạy cảm với các điều kiện vận hành bất lợi. Chúng chỉ có thể và nên được sử dụng thành công nếu các nguồn lỗi được đề cập ở trên được loại trừ hết mức có thể và hướng dẫn vận hành được tuân thủ.