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 |
Принцип действия ионизационного манометра с накаленным катодом |
Измерение и контроль вакуума - Контрольно-измерительная аппаратура | |
Трехэлектродная лампа (триод) позволяет простым и удобным образом создавать постоянный поток электронов и отделять от него возникающий ионный ток. При наложении на электроды напряжений, порядок величины которых указан в подписи к фиг. 48, все электроны, испускаемые термоэлектронным катодом, должны попасть на сетку. Фиг. 48. Трехэлектродный ионизационный манометр с накаленным катодом (полезная область ионизации заштрихована); напряжение между сеткой и катодом около 200 в, напряжение между коллектором и катодом приблизительно —20 в.
Однако многие из них сначала колеблются около сетки, образуя, как это показано на фиг. 48, электронное облако в заштрихованной области. Все положительные ионы, образующиеся между сеткой и анодом в этом электронном облаке, перемещаются под действием градиента потенциала к аноду лампы, который в данном случае является коллектором ионов. При постоянном электронном токе и фиксированных потенциалах электродов число ионов, образующихся между сеткой и коллектором, а следовательно, и коллекторный ток прямо пропорциональны давлению газа.
Сложность взаимосвязи между
эффективностью ионизации и энергией электронов не позволяет рассчитать
чувствительность простого трехэлектродного
манометра даже после упрощающих предположений относительно траекторий
электронов (см. п. 4). Гораздо удобнее проградуировать манометр по
какому-нибудь эталонному прибору, например компрессионному манометру.
Первые сообщения об ионизационном манометре и его градуировочных характеристиках принадлежат Бакли [3] в 1916 г., Мисамичи Со [4] в 1919 г4 и Дэшману с Фаундом [5] в 1921 г. На фиг. 49 приведены типичные
характеристики современного манометра, выражающие зависимость коллекторного
тока (тока положительных ионов) от электронного тока (а), сеточного напряжения
(б), напряжения на коллекторе (в) и давления (г). Как и
следовало ожидать, ионный ток есть сложная функция электродных потенциалов,
потому что от них зависят и траектории электронов и эффективность ионизации.
Для предотвращения попадания электронов на коллектор на него нужно подать
отрицательный потенциал не менее 5 в. При дальнейшем повышении
отрицательного потенциала коллектора ионный ток непрерывно убывает из-за того,
что возрастающее электрическое поле ослабляет проникновение электронов в
пространство между сеткой и коллектором. Манометр удовлетворительно работает
при = 200 в и Va = —10 в, с чувствительностью по
азоту 12 тор~1.
(В данном случае под чувствительностью манометра понимается величина, равная отношению тока положительных ионов (ма) к произведению электронного тока (ма) на давление (тор). Таким определением пользуются чаще всего, и оно, разумеется, равнозначно величине, выражаемой в мка/ма* мтор. Иногда чувствительность выражают в единицах мка/мтор при рекомендованном значении электронного тока.) Трехэлектродной лампой можно пользоваться в качестве ионизационного манометра не только в режиме с внешним коллектором, как это показано на фиг. 48. Например, если электроны ускорять к аноду, подав на него около +200 в, то ионный ток на сетку, потенциал которой равен приблизительно —10 в, будет прямо пропорционален давлению. Такой режим (с внутренним коллектором) хуже обычного, поскольку чувствительность манометра уменьшается по крайней мере в 2 раза, и манометр работает нестабильно. Тем не менее уже многие годы сеточный ток с успехом используется в качестве меры давления в запаянных радиолампах [6].
|
= | |