+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Вакуумметры Байярда-Альперта

В 1940-х гг. вакуумметром, способным измерять самое низкое давление, был электронный ионизационный (триодный) вакуумметр. Вскоре стало очевидным, что так называемый барьер давления в 10-8 мм рт. ст. был вызван пределом измерения, а не откачкой. Ноттингем правильно заключил, что этот искусственный барьер обусловлен ударами электронов о сетку, которые вызывали рентгеновское излучение низкой энергии, попадавшее в свою очередь на ионный коллектор (пластину), излучающую фотоэлектроны. Эмиссия электронов является неотличимой от собирания положительных ионов, и, как показали расчеты, она составила порядка 10-8 мм рт. ст. для триодных вакуумметров, которые в то время находились в употреблении. В 1950 г. Байярдом и Альпертом было предложено простое решение этой проблемы.

В настоящее время это наиболее широко используемый вакуумметр для измерения сверхвысокого вакуума.

Вакуумметр Байярда-Альперта в сущности является триодным вакуумметром, переделанным таким образом, что только небольшое количество генерируемых внутри рентгеновских лучей попадает на коллектор. На рис. 16 показаны существенные особенности вакуумметра, а также простая цепь. Можно видеть, что катод заменен тонким коллектором, расположенным в центре сетки. Нить катода теперь находится за пределами сетки и на расстоянии нескольких миллиметров от нее. Одним преимуществом конструкции Байярда-Альперта является ее способность использовать тот же самый контроллер, что и для триодного вакуумметра, учитывая любые различия в чувствительности.

Схема вакуумметра Байярда-Альперта приведена на рис. 17.

схема ионизационного вакуумметра

Рис. 17. Схема ионизационного вакуумметра.

Приблизительно в то же самое время, когда вакуумметр Байярда-Альперта приобретал популярность, Вайнрих предложил решение проблемы выгорания вольфрамовых нитей, которое в тот период было преобладающей проблемой. Применение платиновых металлов, покрытых огнеупорными оксидами, позволило вакуумметру противостоять воздействию атмосферы, когда нить находится в горячем состоянии. Распространенными комбинациями являются либо торий, либо иттрий на иридии. Вскоре было отмечено, что вакуумметры Байярда-Альперта и даже триодные вакуумметры идентичной конструкции, но с другими нитями, например вольфрама, по сравнению с торием-иридием, имели другие значения чувствительности, при этом варианты вольфрамовых нитей были на 20-40% более чувствительными по сравнению с иридием той же самой конструкции.

Как говорилось выше, рентгеновское излучение низкой энергии, попадающее на ионный коллектор и излучающее электроны, устанавливает предел самому низкому давлению, которое может быть замерено. Были предложены разнообразные схемы уменьшения этого предела рентгеновского излучения и изготовлены специальные конструкции с крайне тонкими коллекторами, расширяющие предел считываемости показаний высокого вакуума до 10-12 мм рт. ст., но за счет противоположной стороны диапазона, т. е. предела высокого давления.

Редхед сконструировал модулируемый вакуумметр с дополнительным электродом, расположенным рядом с коллектором. Измерение тока ионов при двух потенциалах модулятора позволяет вычитать ток рентгеновского излучения, увеличивая диапазон до 5x10-12 мм рт. ст. В других вакуумметрах используются электроды-гасители перед коллектором ионов. Однако в настоящее время для измерений давления сверхвысокого вакуума порядка 10-12 мм рт. ст. наиболее широко используется экстракторный вакуумметр. Этот вакуумметр показан схематично на рис. 18.

экстракторные вакуумметры

Рис. 18. Экстракторные вакуумметры.

В этом вакуумметре ионы вылетают из ионизирующего объема и отклоняются или фокусируются на маленьком коллекторе. Были разработаны более новые конструкции, а также вариант с использованием множителя электронов канала позволил уменьшить предел низкого давления до 10-15 мм рт. ст.

Хотя вакуумметр Байярда-Альперта является наиболее широко используемым в своем диапазоне давления, он все же страдает некоторыми недостатками. Исследование уравнения, которое является справедливым для вакуумметров Байярда-Альперта, показывает, что ток ионов зависит не только от давления, но и от геометрии трубки и ее изменений во время срока службы, что отражается на чувствительности вакуумметра. Редхед писал об этих изменениях, так же как Охсако. Другие исследователи писали о неточности и нестабильности вакуумметров Байярда-Альперта, а так-же о результатах, разнящихся в широких пределах. Были предложены конструкции, уменьшающие или исключающие эти проблемы. Как упоминалось выше, чувствительность вакуумметра Байярда-Альперта зависит от характера измеряемого газа. Флейм и Оунбай представили данные об относительной чувствительности различных газов, описанных О'Ханлоном. Эти данные с учетом дополнений из коммерческих источников представлены в виде таблицы 2.

Таблица 2. Средняя относительная чувствительность r ионизационных вакуумметров для различных газов1.

Газ Рейнольдс Дэшман и Янг Вегенер и Джонсон Риддифорд Шульц О'Ханлон ETI
He 0,16 0,15   0,26 0,21 0,18 0,13
Ne 0,23 0,24     0,33 0,25  
Ar 1,30 1,19   1,06 1,49 1,20 1,47
Kr   1,86          
Xe   2,73          
H2   0,46 0,52 0,38 0,42 0,48 0,42
N2 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
O2     0,85 1,14   0,85 0,77
Hg 2,75 3,44       3,50  
Сухой воздух       0,81      
CO     1,07     0,48 1,01
CO2     1,37       1,09
H2O     0,89     0,90  
SF6         2,54    

1Отношение чувствительности вакуумметра для данного газа к его чувствительности для азота.

 

Каталог вакуумметров с горячим катодом

 

каталог вакуумметров oerlikon leybold

 

IONVAC

вакуумметры leybold ionvac

Leybold IONVAC это комбинированное устройство, включающее принцип измерения Баярда-Альперта и Пирани. Диапазон измерений от 5 x 10-10 до 1000 мбар.

Перейти в каталог вакуумметров Leybold IONVAC...

 

каталог вакуумметров agilent

 

FRG

вакуумметр agilent frg

В этих довольно компактных и экономичных изделиях совмещаются принципы действия типа Пирани и Баярда-Альперта, FRG-730 использует принцип Пенинга. Диапазон измерений 1000 - 5,0 х 10-10 мбар.

Перейти в каталог вакуумметров Agilent FRG...

 

каталог вакуумметров edwards

 

AIGX

вакуумметр edwards aigx

Компактные ионные датчики с двойным покрытием оксидом иттрия иридия нитей, широким диапазоном измерения от 6,6 х 10-2 до 6,6 х 10-10 мбар.

Перейти в каталог вакуумметров Edwards AIGX...

 

каталог вакуумметров thyracont

 

VSH

вакуумметров thyracont vsh

Комбинированный вакуумметр с датчиками Пирани и горячим катодом. Диапазон измерений от 1000 до 5 x 10-10 мбар.

Перейти в каталог вакуумметров Thyracont VSH...

 

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.