分子泵動(dòng)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(nèi)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(yīng)用。
 

　　基本原理：
 

　　原理可以概括為“動(dòng)態(tài)平衡法”。該方法利用了分子泵兩個(gè)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(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于分子大小、形狀和相互作用的差異而產(chǎn)生的速度分散。因此，在分子泵內(nèi)殘留氣體的壓力與分子泵抽氣速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，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(chǔ)氣罐、電離檢測器和信號(hào)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(nèi)部壓力下降極低水平。此時(shí)，UHV中的氣體分子被迅速抽出，形成高真空環(huán)境。
 

　　(2)儲(chǔ)氣罐貯存氣體
 

　　接著，濾過分子泵的氣體被收集到一個(gè)儲(chǔ)氣罐中，用于后續(xù)的分析和處理。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室中很難獲得絕對(duì)的真空環(huán)境，所以需要使用儲(chǔ)氣罐將氣體貯存起來，以供后續(xù)的實(shí)驗(yàn)需要。
 

　　(3)電離檢測器檢測氣體電離程度
 

　　儲(chǔ)氣罐中的氣體在經(jīng)過加熱或放電等處理后，會(huì)發(fā)生電離并產(chǎn)生離子。這些離子會(huì)通過電離檢測器進(jìn)行檢測和計(jì)數(shù)。離子的數(shù)量與氣體分子流的大小成正比。
 

　　(4)信號(hào)處理裝置處理數(shù)據(jù)
 

　　最后，電離檢測器輸出的信號(hào)會(huì)通過信號(hào)處理裝置進(jìn)行處理，并生成氣體分子流的相關(guān)參數(shù)，如分子流量、分子種類和分布等。
 

　　應(yīng)用：
 

　　分子泵動(dòng)平衡儀廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究領(lǐng)域，如表面物理和化學(xué)、材料科學(xué)以及納米技術(shù)等。具體應(yīng)用包括：
 

　　(1)表面分析
 

　　可以在表面物理和化學(xué)研究中測量氣體分子在樣品表面吸附和反應(yīng)的速率和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。這對(duì)于研究表面反應(yīng)和薄膜生長過程非常重要。
 

　　(2)材料科學(xué)
 

　　在材料科學(xué)研究中，可用于測量材料表面的化學(xué)性質(zhì)和表面能。通過對(duì)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。