В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Ионизационные вакуумметры
Ионизационные вакуумметры - Модуляционный вакуумметр Байярда — Альперта
Измерение и контроль вакуума - Контрольно-измерительная аппаратура
Оглавление
Ионизационные вакуумметры
Вакуумметр Байярда — Альперта
Модуляционный вакуумметр Байярда — Альперта
Экстракторный вакуумметр
Магнетронные и аналогичные им вакуумметры
Все страницы

Модуляционный ВБА был впервые предложен Редхедом в 1960 г., что позволило расширить диапазон использования ионизационных вакуумметров вплоть до сверхвысокого вакуума. Это устройство представляет собой стандартный ВБА, внутри пространства ионизации которого встроен дополнительный электрод в виде тонкого стержня, расположенного параллельно оси анода (рис. 4.6). При потенциале модулятора, равном потенциалу анода, ионный ток к коллектору не изменяется и ток коллектора определяется выражением

(4.4)

Если же сделать потенциал модулятора равным потенциалу коллектора, то некоторая часть тока коллектора будет ответвляться на модулятор, тогда как токи, вызываемые рентгеновским излучением, изменяться не будут. Следовательно,

(4.5)

где a—коэффициент модуляции. Величина коэффициента модуляции может быть определена при более высоких давлениях, когда паразитные токи is пренебрежимо малы по сравнению с ионным током I+. Для типичного модуляционного вакуумметра Байярда — Альперта а~0,6.

Идея модуляционного вакуумметра основана на предположении, что паразитный ток не зависит от потенциала модулятора. Потенциал модулятора практически не будет оказывать влияния на поле, создаваемое коллектором, и, следовательно, ток фотоэмиссии, который, как предполагается, должен зависеть только от поля коллектора, не будет модулироваться. Редхед, кроме того, предположил, что ток, возникающий при электронно-стимулированной десорбции ионов (вне зависимости от природы газа, сорбированного на аноде), также не будет модулироваться.

Причина этого заключается в том, что десорбированные ионы обладают по отношению к ионам из газовой фазы более высокой кинетической энергией — приблизительно 5—6 эВ для ионов O+, образующихся из молекул кислорода, присутствующих в молибдене в виде примесей. Поэтому влияние потенциала модулятора на их траектории будет невелико. Фактически влияние десорбированных ионов аналогично воздействию рентгеновских лучей, поэтому возмущения могут вносить только те ионы, которые будут попадать на катод. Тем не менее при исследованиях свойств модуляционного ВБА, было установлено, что в условиях сверхнизких давлений глубина модуляции самого паразитного тока такова, что нижний предел измерений повышается до 4*10-9Па.

В работе [14] было указано, что трудности могут создаваться выделением газов из модулятора. Когда потенциал модулятора равен потенциалу коллектора, на модуляторе будут собираться ионы (т. е. будет протекать ионная откачка), но когда он равен потенциалу анода, модулятор бомбардируется электронами, что вызывает освобождение молекул газа (всплеск давления), захваченных в результате ионной откачки. С целью уменьшения этого эффекта авторы работы предложили проводить модуляцию при значительно меньших напряжениях (в диапазоне от V3 до V3 — 20 В). Это дает удовлетворительные результаты в случае обычного вакуумметра, в котором отсутствуют сетки на торцах анодного цилиндра (рис. 4.6). \

Однако было обнаружено, что применение торцевых сеток позволяет улучшать воспроизводимость и стабильность работы вакуумметра, и, следовательно, такая конструкция модуляционного вакуумметра предпочтительна. Глубина модуляции в данном случае невелика.

Ван Острей, исследуя вакуумметр собственной конструкции со сверхтонким коллектором, обнаружил, что в качестве модулятора можно использовать отражающие экраны (торцевые сетки). Для этого необходимо лишь незначительное изменение распределения потенциала, что приводит к резкому повышению эффективности собирания ионов коллектором, не оказывая влияния на быстрые десорбированные ионы. При этом достигается весьма глубокая модуляция (до 0,9). В этом варианте конструкции коллектор обычного диаметра (150 мкм) непригоден, поскольку требует больших изменений в распределении поля, т. е. больших колебаний напряжения на отражающих экранах, что в свою очередь будет вызывать модуляцию электронного тока.

Причины, вызывающие модуляцию паразитных токов, до конца не поняты. Существует несколько взаимосвязанных явлений, приводящих к модуляции электронного тока. Так, электронным током к модулятору в условиях, когда потенциал последнего равен потенциалу анода, нельзя пренебречь, но он не обязательно входит в общий электронный ток, управляющий эмиссией, что и приводит к модуляции. Кроме того, указывается, что при эксплуатации вакуумметра, значительно загрязненного адсорбированным газом, в случае полей определенной конфигурации (хотя модуляции ионов, десорбированных с анода, может и не происходить) десорбированные с модулятора ионы могут быть сфокусированы на коллектор, что приводит к увеличению эффективности собирания десорбированных ионов.

Интересно отметить, что этот вывод был сделан на основании того факта, что при модуляции загрязненного ВБА вместо уменьшения ионного тока происходило его увеличение.

 


 

 

В связи с этими трудностями применять модуляционные вакуумметры следует с осторожностью. Однако метод модуляции позволяет расширить область применения ионизационных вакуумметров Байярда — Альперта на порядок при более высокой точности измерений по сравнению с 10%-ной ошибкой обычного вакуумметра, что было экспериментально установлено при давлениях, меньших 10-8 Па.

Обычно измерения вакуума модуляционным методом проводятся «вручную», но были высказаны предложения использовать переменное напряжение на модуляторе для автоматической регистрации давления. Однако в таком устройстве основную проблему представляет емкостный ток, который необходимо либо компенсировать, либо учитывать каким-либо образом.

Для расширения диапазона измеряемых давлений рассмотренный метод модуляции может быть применен и к вакуумметрам других типов, например экстракторному.



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 99 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru