Свойства вакуума |
Особенности вакуумных систем |
контрольно-измерительная аппаратура |
Течеискатели |
Вакуумные материалы |
Уплотнители и и смазки |
Вакуумные вентили и переходники |
Запорные устройства |
Способы соединения вакуумных систем |
Общие принципы |
Подбор вакуумных насосов |
Масляные средства откачки |
Вакуумометрические приборы |
Вакуумные установки |
Сорбционные средства откачки |
Физические явления в вакууме |
Измерение очень низких давлений |
Измерение и контроль вакуума - Контрольно-измерительная аппаратура | ||||||||
Cтраница 1 из 5 На первый взгляд кажется, что если есть достаточно чувствительный прибор для измерения ионного тока, то любым из рассматривавшихся в предшествующем разделе манометров можно измерять сколь угодно низкие давления. В действительности, однако, существует определенный нижний предел измерений, который определяется величиной фоновых коллекторных токов, обусловленных главным образом фотоэлектронной эмиссией с 'коллектора. Электроны, выбитые из коллектора, движутся к положительной сетке, а создаваемый ими ток нельзя отличить от тока положительных ионов на коллектор. Все экспериментальные данные (например, [24—26] и др.) свидетельствуют о том, что даже при очень низком давлении (меньше 10-10 тор) манометр никогда не показывает давления меньше 10-8 тор. Поэтому надо полагать, что в обычном рабочем режиме фототок вносит в показания манометра ошибку, равную приблизительно 10~8 тор. Поскольку величину этой ошибки нельзя точно оценить теоретически, измерение абсолютного давления ниже 10-7 тор становится невозможным.
Нежелательный фототок может быть обусловлен излучением от следующих источников: а) от прямого наружного освещения аппаратуры; б) от накаленного катода и в) от рентгеновских лучей, испускаемых сеткой под воздействием электронной бомбардировки. Первый источник легко устранить, тогда как ослабить влияние двух последних источников трудно. Лэндер [27] добился частичного успеха, применив малый плоский коллектор и увеличив расстояние между сеткой и коллектором почти до 80 мм. В этом манометре, несмотря на то что коллектор собирает практически все положительные ионы, величина фототока снижается по крайней мере на один порядок благодаря уменьшению угла, под которым коллектор виден с катода и сетки. Еще более важное усовершенствование внесли Байярд и Альперт [28], заменив обычную систему электродов системой, показанной на фиг. 52. Они придали сетке В форму винтообразной катушки, поместив катод А в виде шпильки снаружи сетки и расположив коллектор, роль которого выполняет тонкая (диаметром около 0,15 мм) проволока С, вдоль оси цилиндра. При наложении на электроды обычных потенциалов (приблизительно +200 в между сеткой и катодом и —20 в между коллектором и катодом) в пространстве между сеткой и коллектором образуется электронное облако. Все положительные ионы, образующиеся в этой области, движутся к коллектору в направлении убывания потенциала. Чувствительность у такого манометра приблизительно такая же, как и у обычного, но благодаря малой площади поверхности коллектора величина фототока с него должна быть меньше приблизительно на два порядка. Большой градиент потенциала у коллектора позволяет ожидать довольно высокой чувствительности. Это объясняется тем, что электроны движутся почти до самого коллектора c почти постоянной энергией 200 эв, т. е. с энергией, наиболее благоприятной для образования положительных ионов. В этом заключается его значительное преимущество перед обычным манометром, где потенциал, а следовательно, и энергия электронов изменяются между сеткой и коллектором приблизительно по линейному закону, из-за чего эффективность образования ионов оптимальна не во всем пространстве.
![]()
Байярд и Альперт [28] провели интересное сопоставление обычного и нового манометров по их характеристикам зависимости тока на коллектор от сеточного напряжения. На фиг. 53 изображены такие характеристики, снятые при различных давлениях. При высоких давлениях, когда ток обусловлен почти целиком ионизацией, коллекторный ток при напряжениях выше 200 б растет слабо (см. характеристику на фиг. 49). При низких давлениях зависимость становится совершенно иной. С повышением сеточного потенциала ток продолжает возрастать, причем тангенс угла наклона кривой в полулогарифмическом масштабе остается в пределах от 1,5 до 2,0. Такой вид характеристики vожно объяснить, если допустить, что ток полностью обусловлен фотоэлектронами, испускаемыми коллектором под действием мягких рентгеновых лучей с сетки. Вид характеристики в промежуточной области давлений объясняется наложением друг на друга «остаточных» и «ионизационных» кривых. Приведенные результаты показывают, что в новом манометре величина фототока снижена в 100 раз. Остаточный фоновый ток преобладает только после достижения давления порядка 10~10 тор. Следовательно, этим манометром можно измерять давления ниже 10-9 тор. Альперт считает, что рабочий диапазон можно расширить до 10-13 тор. Однако это потребовало бы неоправданного усложнения конструкции. Во многих случаях конструкцию, показанную на фиг. 52, можно упростить, пропустив вывод коллектора через общую ножку. При этом, конечно, уменьшится путь утечки тока, но, как показывает практика, это не. имеет большого значения при измерении давлений выше 10~9 тор. По сообщению Блумера и Хейне [30], подобная упрощенная конструкция удовлетворительно работала на протяжении трех лет. Если учесть практические преимущества этого манометра, несложность его конструкции, простоту обезгажива-ния, возможность работы с несколькими запасными катодами, то вполне можно согласиться с Альпертом [29] в том, что «...его простота обеспечивает ему преимущества не только в области сверхвысокого вакуума, но и в более привычной области высокого вакуума». |
= | |