復合真空計機械控制開關轉化為電子開關

王淑英 楊林鈺 駱建敏 孫言飛 高夢琦 麥迪娜·艾熱提

摘要：為了提高本科生的知識結構水平與鍛煉他們的動手能力，本文提出了將老式復合真空計高真空機械控制開關轉化為電子開關的改裝方案，讓本科生對老式復合真空計的測試原理具有一定的理解后，通過對原理的掌握來設計出對應的電子開關。這樣一方面鍛煉了學生的動手實踐能力，另一方面可以通過電子開關對機械開關的替代使老式復合真空計的使用壽命變長，提高測量數據的準確度，節省了購置新真空計的費用。

關鍵詞：復合真空計；機械開關；電子開關

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）13-0069-02

針對一部分大學的近代物理實驗，如用膨脹法標正熱電偶真空計、輝光放電管中等離子體參數的測量、電子衍射和研究生實驗（如真空熱蒸發、化學氣相沉積）和樣品高真空封管等都對真空度有較高的要求。對真空度的測量普遍使用的是復合真空計。目前在許多高校中所使用的真空計仍為老式復合真空計，高真空測量部分使用的是機械開關，由于真空計的使用很頻繁，尤其是對于高真空度的測量，隨著真空度的不斷下降，對于機械開關控制的復合真空計而言需要不斷地變化測量檔位來讀取真空度。由于具有較高的使用頻率，很容易造成機械開關的老化，一種情況是在機械開關旋至對應的檔位上出現一定的接觸電阻，會導致真空度測量不準確；另一種情況是機械開關的接觸不良，導致無法讀取真空度示數。解決上述問題的途徑之一是購買新的復合真空計，但是考慮到很多學校的經費比較緊張，而且僅因為機械開關老化就將真空計報廢會帶來很大的資源浪費。本文提出的復合真空計高真空機械控制開關轉化為電子開關的改裝方案，讓本科生參與設計、改裝電子開關，一方面能夠進一步提高學生的動手能力，增強其理論知識；另一方面可以解決由于機械開關老化所帶來的真空度測量不準確的問題，并且可以達到資源的合理利用，有效節約了學校的教育經費。

一、改裝原理

老式真空復合計的高真空轉換開關是由兩刀五擲組成，測量中根據真空度的高低需要通過機械開關換檔位進行測量，如圖1所示。

在測量真空數值時，主要用到溫差電偶真空計和電離真空計，當系統的測試真空度大于10-1Pa時，不能使用電離真空計，系統真空度由溫差電偶真空計測出；當系統真空度低于10-1 Pa時，可以接通電離真空計。在FZH-2B型復合真空計中，當機械開關擰至10-1Pa、10-2Pa、10-3Pa、10-4Pa檔，并且指針達到滿偏時，機械開關所對應的輸入阻抗分別為2.7KΩ、27KΩ、270KΩ和2.7MΩ。

在本實驗中，運用電阻R1（2.7KΩ）、電阻R2（27KΩ）、電阻R3（270KΩ）和電阻R4（2.7MΩ）代替機械開關不同檔位的輸入電阻（如圖2所示），并將R1、R2、R3、R4和電子開關K1、K2、K3、K4相聯結。當真空度進入10-2Pa時，電子開關K1通，指示燈亮，對真空度進行讀數。同理，當真空度逐漸進入10-3Pa、10-4Pa、10-5Pa時，電子開關K2、K3、K4逐次接通，對真空度進行讀數。在不同真空度下，電離規管輸出的電流信號通過電子開關達到了自動換擋顯示真空示數，成功避開了由于機械開關老化而引起的各種問題。

二、結論

本文通過對機械開關改裝為電子開關的方法成功解決了復合真空計的機械開關老化的問題，達到了老式復合真空計高真空自動換擋，自動顯示真空度的目的，并節約了教育資源，使得本科生對真空計的測試原理有了進一步的認識，而且很好地鍛煉了其動手實踐能力。

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