費勉100問第五期 | 真空相關

這個問題問的范圍很大，其實我們目前一般把超高真空規分成熱陰極離子規和冷陰極離子規兩類：
熱規就是靠熱燈絲發射電子測量真空度的真空規，其最大特點就是有可替換燈絲用于產生電離用的電子束；而冷規沒有熱發射的燈絲，氣體電離依賴其他手段，比如強磁場。其中，熱陰極規在使用過程中有很微量的X射線輻射，這個量很少，不會有安全問題，但是對于某些敏感性測試需要注意。
問題中提到的真空規，UHV-24，UHV-24P，FRG 730屬于熱規這個范疇，FRG-700和WRG屬于冷規范圍。
不同真空規有不同的換算和信號傳輸方式，UHV24及UHV24P需要用一根特殊的傳輸電纜（這個電纜的價格根據可烘烤程度，價格可能比離子規本身還高）把微弱的離子電流傳輸到控制器上去；而FRG730則在離子規尾部裝了一個ADDA模塊，直接把電流轉換成真空度和數字信號。兩者各有優劣。

對于UHV 24P類型的分離式真空規
1.需要專用的XGS600 的控制器才能讀取真空值，包括電纜，連接接頭都是專用的。
2.專用的真空控制器的換算效率相對更準。極限真空更高。
3.真空規部門的結構簡單，維護，烘烤，檢修等都更容易。
4.故障更好判斷。

對于FRG 730類型的整合式真空規
1.因為真空規尾部已經搭載了數字電路，因此除了原廠的控制器，也可以用其他各種通訊手段直接和FRG730通訊讀取真空度，相對來說整合度更高。
2.除了真空規本身，線纜、接頭都是標準接口和標準通訊協議，更適合作為標準化整機的標準模塊使用。
3.整合度太高，烘烤，維修，維護都比較復雜。離子規燈絲的更換等等都相對困難。
4.因為板載模塊的體積，耗電量等限制，所以讀取精度和極限測試值都相對較差。 

熱陰極真空規主要的用途就是用于真空度較高的系統，一般來說真空度在10E-10 mbar量級。但是很多系統真空度并不需要那么高，對于這類系統，一般推薦的就是冷規，如WRG和FRG700這樣的真空規。

冷規相對熱規的一個最大好處就是壽命長，因為沒有熱燈絲，因此使用過程中可以耐受真空沖擊，使用更加便捷，因為這個特點，冷陰極規一般都會和Pirani規連用，構成全量程真空規。例如，FRG700和WRG兩個規其實都是由Pirani和冷規兩個模塊組成，Pirani規處于長期工作的狀態，一旦Pirani規的讀數已經超過了量程（低于10E-4 mbar），那么冷規就會啟動，來完成全量程的真空測試。而因為磁場的控制和電壓的控制精度關系，冷陰極規的測量精度會差很多，一般廠家標稱的測試精度是（+/- 50%），所以這類真空規一般用在真空要求不高，甚至頻繁暴露大氣的環境，例如Load Lock。

14. 在溫度確定、真空腔體內環境相同的情況下，腔體內的磁場強度是否能影響腔體內的真空指標？噪音（超聲波和次聲波）呢？

對于采用氣體分子離子化原理的真空計，因為離子運動會被磁場偏轉，所以磁場會影響離子運動軌跡，理論上會對真空測量產生影響，影響的大小取決于磁場的大小。例如冷陰極離子規中本身的磁場一般高達上千高斯，像地磁場（0.25-0.65高斯）所能產生的影響幾乎可以忽略；而如果在離子的運動范圍內有外加強磁場就會嚴重影響電離真空計的功能。
而噪音（超聲波和次聲波）本質上是空氣振動，我們的真空腔體一般很重，噪音的能量不足以傳遞到腔體上或腔體內產生振動，因此無法影響到腔體內的真空測量。

15. 系統Vent的目的和作用？

系統的Vent命令一般指的是把真空系統從真空充氣恢復到大氣狀態。一般采用是低壓干燥氮氣，避免水汽進入真空系統，確保下次抽真空的速度更快，更便捷地達到系統的工作狀態。
相較直接拆法蘭，Vent的作用簡單說來有幾點：
1.單純拆卸法蘭的時候，由于大氣壓力的作用，大部分時間法蘭是被吸在腔體上的，需要很大的力才能硬掰下來，這個不是一個規范的操作，容易造成人員或者設備受傷。
2.如果不通過Vent拆卸法蘭，吸入的往往是常壓的空氣，空氣中的粉塵還有水汽等等都是額外的污染源，甚至由于法蘭拆卸的瞬間的巨大吸力，會有很多實體的碎片被吸入真空腔體，成為潛在的污染源。