圧力測定
高真空では気体分子密度と圧力がほぼ比例しているため、イオン流から周囲の圧力を推定することができる。
熱陰極ゲージは、低圧では光電効果によって感度が下がる。グリッドに電子が当たるとX線が発生し、イオンコレクターでノイズが発生する原因となる。この現象は、古いタイプの熱陰極ゲージでは10 Torr、ベアード・アルバート型でも10 Torrに達すると発生する。イオンコレクターとグリッドの間に陰極性の金属線を配すると、この影響をやや減少させることができる。抽出タイプ (extraction type) と呼ばれる装置では、イオンはワイヤーではなく、先端に穴が開いた円錐状の部品に集められる。円錐のどの部分に当たっても、イオンは先の穴から出ていくため、イオンビームとなる。このイオンビームが、次の部品に当てられる。
ファラデーカップ
マイクロチャンネルプレート検出器 with Faraday cup
四重極質量分析器 with Faraday cup
四重極質量分析器 with Microchannel plate detector Faraday cup
イオンレンズと加速電圧を利用したスパッタリングガンでターゲットに当てるタイプ。このタイプでは、圧を測定したい環境のガスをグリッドケージに入れて使用する。
これらの方法についての詳細はEI法を参照のこと。
電離真空計は、非常に高い真空 (「固い真空」、hard vacuumsとも)に適した高感度の圧力計である。気体分子に電子が衝突して生じるイオンを測定することにより、圧力を間接的に測定する。つまり、圧力が低ければ気体が少ないので、発生するイオンの量も少ないことを利用する。ただし発生するイオンの量は測定する気体の種類の影響を受け、そして高真空ではその組成を求めるのが難しいので、マクラウド真空計で校正してから使用することが多い。
エジソン効果により、フィラメントから熱によって放出された電子が、気体分子と衝突して、気体分子はイオンとなる。そのイオンはバイアスされた陰極に引き付けられる。その陰極を通じて流れる電流の量は、イオン化する速度に比例する。イオン化する速度は気体の量、すなわち圧力の関数となるため、この電流から気体の圧力を測定することができる。
測定レンジは10 - 10 torr (約10 - 10 Pa)である。
電離真空計は大きく2つに分けられる。
圧力は本来は完全な真空(絶対真空)を基準とする物理量であるが、実用的には基準となる圧力、すなわち基準圧 (reference pressure)を0として表示する。日常的には大気圧を 0 Pa((基準圧)として扱うことが多い。例えばタイヤ圧などは大気圧を 0 Paとしている。この他にもさまざまな基準を取ることがあり、主として次の3つに分類できる。
U字管の片端は大気開放にして、大気との差圧 (つまりゲージ圧)を表示するもの。