+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Электронные ионизационные вакуумметры

Основная часть электронного ионизационного вакуумметра - триодная электронная трубка - это устройство, состоящее из термоэлектронного эмитирующего катода (в данном случае нити), сетки и анода (ранее назывался пластиной). Это устройство используется для косвенного измерения давления по крайней мере 80 лет. Фактически этот вид применения - это расширение диагностического «газового теста», используемого по сей день производителями трубок вакуумметра. В газовом тесте триод или любая термоэлектронная трубка вакуумметра с тремя или более элементами подсоединяется как усилитель (рис. 14, где показано типичное подсоединение триода).

цепь электронного ионизационного триодного вакуумметра

Рис. 14. Типичная цепь электронного ионизационного (триодного) вакуумметра.

Значения напряжения распределены таким образом, что сетка имеет напряжение - 10 В или более относительно катода. Сравнительно высокое напряжение (+250 В) создается на аноде или пластине, а напряжение нити регулируется так, чтобы позволить току силой 10 мА протекать от катода до анода. В этих условиях ток, текущий на сетку, безусловно, вызывается положительными ионами, образующимися от столкновения потока электронов с молекулами газа в пространстве между катодом и пластиной.

Если триод имеет осевую симметрию, можно легко оценить ионный/коллекторный ток. Если принять, что пространство между нитью и пластиной равняется 1 см, давление в трубке - 10-5 мм рт. ст., электронный (анодный) ток, протекающий в цепи между катодом и пластиной (анодом), - 10 мА, тогда средняя длина свободного пути электрона в воздухе при 10-5 мм рт. ст. составляет 4x103 см, и вероятность ионизации - 10%. Используя уравнение, мы можем тогда сказать, что ток ионов, собираемый сеткой, составляет 2,5x10-7:

$$I_{i}=(I_{e})(D_{f-p})(R_{i}/L_{e}),$$

где \(I_{i}\) - сила ионного тока, А; \(I_{e}\) - сила тока электронов, А; \(R_{i}\) - вероятность ионизации (десятичная) [ионов/см3/мм рт. ст.]; \(L_{e}\) - средняя длина свободного пути электронов, см; \(D_{f-p}\) - расстояние между нитью и пластиной (см).

Более жесткая трактовка работы триодного вакуумметра была дана Моргулисом, Рейнольдсом и Леком.

Было установлено, что если триод подсоединить относительно нити так, как на рис. 15, чтобы сетка была положительной, а пластина отрицательной, то ток ионов, собираемый пластиной для того же самого тока электронов к сетке, значительно увеличивался.

альтернативное подсоединение триода

Рис. 15. Альтернативное подсоединение триода.

Ток ионов увеличивается потому, что путь электрона значительно длиннее, так как электроны не попадают на проволоку сетки, разворачиваются и снова пролетают мимо. Электроны, таким образом, колеблются до тех пор, пока не ударяются о сетку.

Именно в этом втором режиме более высокой чувствительности триодный вакуумметр используется сегодня. Линейная зависимость ионного тока от плотности (давления) молекул была продемонстрирована несколькими исследованиями. Данная линейность позволяет определить коэффициент чувствительности \(P\) так, чтобы

$$I_{i}=S\times I_{e}\times P,$$

где \(I_{i}\) - сила тока электронов, А; \(I_{e}\) - сила тока электронов, А; \(p\) - давление; \(S\) - чувствительность вакуумметра (в единицах взаимного давления).

Другим и, возможно, более трудным для понимания типом чувствительности, который использовался в отрасли в прошлом, является выражение чувствительности в микроамперах на микрон Hg (10-3 мм рт. ст.) при определенном токе электронов. Таким образом, микрометр в цепи ионного коллектора способен давать прямое показание в миллиметрах ртутного столба с соответствующим множителем. Например, VG1A, возможно, самый распространенный триодный вакуумметр своего времени, имел чувствительность к сухому воздуху 100 микроампер/микрон при токе электронов 5,0 миллиампер.

Электронный ионизационный вакуумметр с подходящим контроллером, создающим регулируемые напряжения сетки и коллектора, вместе с сервоцепью, обеспечивающие постоянный ток электронов и чувствительный измеритель силы тока на коллекторе, способен измерять давление от 10-3 до 10-8 мм рт. ст. Триодные вакуумметры Шульца-Фелпса позволяют делать измерения в диапазоне давления от 10-1 до 10-6 мм рт. ст. Стабильность и линейность триодных вакуумметров таковы, что они использовались в качестве вторичного стандарта, однако так же как в случае всех вакуумметров для косвенных измерений, чувствительность триодного вакуумметра зависит от вида измеряемого газа.

Во всех, кроме специальных, видах применения, требующих производить работу при относительно высоких значениях давления, триодный вакуумметр был заменен вакуумметром Байярда-Альперта.

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.