Термоэлектронные манометры

Рис. 4. 2. Схема включения триода для работы в качестве термоэлектронного манометра с внутренним коллектором

Глава 4 ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫЕ МАНОМЕТРЫ [c.82]

В табл. 7 приведены технические данные различных типов ионизационных манометрических преобразователей, используемых в промышленности. Магнитные и термоэлектронные манометры находят широкое применение для измерения высокого и сверхвысокого вакуума, а радиоизотопные — для измерения низкого и среднего вакуума. [c.84]

В термоэлектронных манометрах ионизация газов осуществляется благодаря соударениям молекул газов с электронами, эмиттируемыми накаленным катодом. Ионный ток, измеряемый в цепи коллектора, находящегося под отрицательным потенциалом, служит мерой давления. [c.84]

Уравнение (4. 1) является основным уравнением термоэлектронного манометра. Оно показывает, что отношение ионного тока к электронному пропорционально давлению с коэффициентом пропорциональности К, зависящим лишь от конструкции и потенциалов на электродах манометра. Произведение .К. = Ка иногда называют постоянной термоэлектронного манометра. С ее помощью для определенного электрического режима работы можно построить градуировочную кривую манометра 1и = f (Р)- [c.85]

Если бы минимальное давление, измеряемое термоэлектронным манометром, ограничивалось только возможностью измерения малых ионных токов, то, используя современную измерительную технику, можно было бы измерять давления порядка 10 мм рт. ст. Однако на практике с помощью термоэлектронного манометра долго не удавалось измерять давления ниже 10 мм рт. ст. Поэтому до 40-х гг. существовало мнение, что [c.86]

В 1937 г. Ноттингем [42] использовал в качестве остаточного давления газа продолжительность дезактивации торированной вольфрамовой нити. Он нашел, что время дезактивации нити служило лучшей характеристикой вакуума, чем результаты измерений, полученные при помощи термоэлектронного манометра. Было замечено, что, хотя показания манометра достигли своего нижнего предела 10 мм рт. ст., изменение термоэлектронной эмиссии торированной вольфрамовой нити указывало на дальнейшее значительное улучшение вакуума. Эти работы были поводом к пересмотру представлений о значениях предельно достижимых малых давлений. [c.87]

В 1947 г. Ноттингем впервые выдвинул гипотезу для объяснения нижнего предела измерения термоэлектронного манометра. Он предположил, что в цепи коллектора ионов существует фоновый ток, не зависящий от давления в системе. Этот ток обусловлен воздействием на коллектор ионов мягкого рентгеновского излучения с непрерывным спектром, возникающего на сетке под воздействием электронов, бомбардирующих ее поверхность с энергией 150 эб. Рентгеновское излучение, попадая на коллектор ионов, сопровождается эмиссией фотоэлектронов, которые ускоряются положительно заряженной сеткой и дают в цепи коллектора ионов электронный ток, совпадающий по направлению с ионным током. Электронный ток в цепи коллектора ионов зависит от формы и взаимного расположения электродов манометрического преобразователя и электрического режима его работы. [c.87]

В термоэлектронном манометре ЛМ-2 при давлении порядка 10 - -10 мм рт. ст. ток фотоэлектронов с коллектора ионов, возникающий под действием рентгеновского излучения, становится соизмеримым с ионным током. Поэтому давления порядка 10 ч-10 мм рт. ст. являются нижним пределом измерения такого манометра. [c.87]

Рис. 4. 6. Магнетронный термоэлектронный манометр

ТЕОРИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОГО МАНОМЕТРА [c.91]

Задачей теории термоэлектронного манометра является определение чувствительности манометра К по геометрическим размерам и электрическому режиму работы манометра, теоретическое построение градуировочной характеристики и определение причин, ограничивающих верхний и нижний пределы измерения манометра. [c.91]

Таким образом, для обеих схем включения термоэлектронного манометра с плоскими электродами можно дать общую формулу [c.96]

РОЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ТЕОРИИ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОГО МАНОМЕТРА [c.99]

ТЕОРИЯ ОРБИТРОННОГО ТЕРМОЭЛЕКТРОННОГО МАНОМЕТРА [c.101]

Отсюда чувствительность К термоэлектронного манометра примет вид [c.100]

Из этой формулы следует, что чувствительность термоэлектронного манометра обратно пропорциональна корню квадратному из электронного тока / . Таким образом, при наличии пространственного заряда чувствительность манометра, работающего по схеме с внешним коллектором, будет больше чувствительности манометра, работающего по схеме с внутренним коллектором, в раз. [c.100]

Экспериментальная проверка теории термоэлектронного манометра была сделана путем расчета чувствительности триода Р-5, работающего в качестве термоэлектронного манометрического преобразователя, и сравнения расчетных значений чувствительности с экспериментальными [50]. В табл. 9 приведены результаты сравнения указанных выше режимов работы термоэлектронного манометра при различных величинах анодного напряжения. [c.100]

Экспериментальная проверка теории термоэлектронного манометра [c.101]

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫХ МАНОМЕТРОВ К РАЗЛИЧНЫМ ГАЗАМ [c.103]

Неодинаковая чувствительность термоэлектронного манометра к различным газам является следствием зависимости эффективности ионизации от рода газа (рис. 1. I). В связи с этим состав измеряемого газа влияет на показания манометра. Чувствительность ионизационного манометра к различным газам можно определить по формулам (4. 19) и (4. 20), принимая различные значения коэффициентов аир, приведенные в табл. 8. [c.103]

Было замечено [1], что чувствительность термоэлектронного манометра к различным газам пропорциональна числу электронов в их молекулах. Чувствительность ионизационного манометра к парам масла значительно превышает чувствительность к аргону или азоту. Значение чувствительности может сильно изменяться в процессе работы манометра, что можно объяснить адсорбцией паров масла на сетке манометра, разложением молекул масла при электронной бомбардировке на более легкие составляющие, которые могут десорбироваться с сетки в виде положительных ионов. Это приводит к тому, что чувствительность манометра по парам масла может изменяться в 2—2,5 раза по сравнению с первоначальной величиной. [c.104]

Если состав измеряемого газа не известен, то показания термоэлектронного манометра, проградуированного по сухому воздуху, [c.104]

Таким образом, показания термоэлектронного манометра с гарантированной точностью 20% могут быть правильно интерпретированы лишь для смеси газов, по которой была проведена предварительная градуировка манометрического преобразователя. [c.105]

При измерении полного давления смеси газов, по которой нет предварительной градуировки, можно, исходя из закона Дальтона и уравнения термоэлектронного манометра, подсчитать чувствительность манометра к смеси Кем по известной чувствительности манометра по азоту /См, и относительным чувствительностям к остальным газам Я1, входящим в состав смеси [c.105]

НИЖНИЙ ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ, ФОНОВЫЕ ТОКИ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫХ МАНОМЕТРОВ [c.106]

Ионизирующее излучение в манометрическом преобразователе сопровождается рядом вторичных явлений, часть которых оказывается вредной для его работы, так как создает дополнительный ток в цепи коллектора, имитирующий увеличение давления. В большинстве термоэлектронных манометров предел чувствительности ограничивается уровнем фоновых токов. Эти токи являются результатом явлений, происходящих в преобразователе возникновение фотоэлектронного тока в цепи коллектора под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучения автоэлектронна [c.106]

Наибольшую составляющую в фоновый ток в цепи коллектора вносит фотоэлектронный ток, возникающий под действием рентгеновского излучения. Экспериментальное определение зависимости фотоэлектронного тока с коллектора от анодного напряжения в обычном пентоде, работающем в качестве термоэлектронного манометра, показало, что отношение фототока к электронному току пропорционально анодному напряжению [53]. [c.107]

Распределение энергии фотоэлектронов (рис. 4. 17) показывает, что их максимальная энергия не превышала 30 эв. Фотоэлектронный ток 1ф коллектора в термоэлектронном манометре зависит от величины электронного тока и телесного угла, в котором коллектор перехватывает рентгеновское излучение. Все эти величины при нормальной работе манометра неизменны, и, следовательно, фотоэлектронный ток коллектора, вызываемый рентгеновским излучением с анода, не зависит от давления. Кроме непосредственного рентгеновского излучения с анода, на коллектор может попасть часть отраженного рентгеновского излучения от других электродов. Экспериментальная зависимость фонового тока, обусловленного рентгеновским излучением от тока эмиссии и анодного напряжения /д, выражается следующим уравнением [c.107]

В реальной конструкции термоэлектронного манометра не весь электронный ток используется для получения ионов и не все ионы, образованные в пространстве ионизации, поглощаются коллектором. Поэтому в работе манометра будет участвовать лишь часть а электронного и часть Р ионного тока. [c.108]

Исходя из описанных представлений о наличии остаточного фототока 1ф в цепи коллектора, учитывая уравнение (4. 35) и принимая во внимание аир, можно уравнение термоэлектронного манометра представить в следующем виде [c.108]

Для уменьшения значения фонового тока и соответствующего расширения нижнего предела измерения термоэлектронного манометра известны следующие способы [c.109]

Дальнейшим улучшением конструкции манометрического преобразователя явилась дополнительная экранировка вспомогательного отрицательно заряженного электрода от непосредственного рентгеновского излучения анода. На рис. 4. 18 изображен термоэлектронный манометр [58], имеющий обычный вольфрамовый катод 1 и сетку 2 в виде стакана. Положительные ионы, образующиеся в пространстве ионизации, направляются к коллектору 5, находящемуся под нулевым потенциалом. Кольцевой электрод 4 служит для подавления фототока с поверхности коллектора и находится под потенциалом—300 в относительно коллектора. Экранный электрод 3 выполняет несколько функций [c.110]

Не менее эффективным способом расширения пределов измерения термоэлектронного манометра в сторону более низких давлений является повышение его чувствительности за счет увеличения ионизирующей способности а электронов и повышения эффективности р коллектора ионов. [c.111]

Рис. 4. 20. Термоэлектронный манометр со скрещенными электрическим и магнитным полями [59]

ВЕРХНИЙ ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫХ МАНОМЕТРОВ [c.113]

Обычные термоэлектронные манометры имеют верхний предел измерения около 10 мм рт. ст. Вольфрамовый катод, применяемый в таких преобразователях, например в лампе ЛМ-2, имеет при давлении 10" мм рт. ст. срок службы 100 ч, а при давлении 10 мм рт. ст. — несколько минут. Очевидно, что длительная работа манометра в таких условиях невозможна. Однако опасность перегорания катода не является основной причиной, ограничивающей верхний предел измерения термоэлектронных манометров. Имеются катоды, которые могут работать достаточно длительное время при значительно более высоких давлениях. Катод с иридиевым керном, покрытый окисью тория или иттрия, имеет срок службы около 200 ч прн давлении 1 мм рт. ст. [c.113]

Основная причина, ограничивающая верхний предел измерения термоэлектронного манометра, — нарушение линейности градуировочной характеристики при высоких давлениях. Это происходит при эффективной длине ионизации электрона (т. е. при среднем расстоянии, на котором один электрон образует один ион газа), соизмеримой со средней длиной пролета электрона в пространстве ионизации манометрического преобразователя. В этом случае число вторичных электронов, образовавшихся при ионизации, приблизительно равно числу первичных электронов, вылетевших из катода. Вторичные электроны, приобретая энергию, достаточную для ионизации молекул газа, нарушают линейную зависимость между электронным и ионным токами. В газе возникает разряд, при котором ионный ток коллектора не будет пропорционален электронному току и давлению. Если в процессе измерения высоких давлений поддерживать электронный ток постоянным, то наблюдается кажущееся уменьшение постоянной манометра. [c.113]

Трудность конструирования термоэлектронных манометров для высоких давлений заключается еш,е и в том, что необходимо сохранить достаточную эффективность ионного коллектора, так как при высоких давлениях из-за соударений с нейтральными молекулами газа часть ионов будет рассеиваться, не достигая коллектора. Количество рассеивающихся при этом ионов пропорционально давлению. Для того чтобы эффективность коллектора не зависела от давления, коллектор ионов должен окружать все пространство ионизации. [c.114]

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫХ МАНОМЕТРОВ [c.115]

В зависимости от вида источника ионизации ионизационные манометры делятся на несколько типов термоэлектронные, магнитные и радиоизотопные манометры. В термоэлектронном манометре для ионизации газа используются электроны, эмитти-руемые накаленным катодом, а в магнитном манометре — холодным катодом. В радиоизотопном манометре применяется ионизация газа а-излучением радиоактивных изотопов. [c.84]

Первые конструкции термоэлектронных манометров [38, 39] имели ту особенность, что в качестве манометрического преобразователя использовалась обычная радиолампа — триод, баллон которой был соединен с вакуумной системой. На рис. 4. 2 и 4. 3 приведены два возможных варианта использования обычного триода в качестве термоэлектронного манометрического преобразователя. Схема, изображенная на рис. 4. 2, может быть названа схемой с внутренним коллектором ионов, а на рис. 4. 3 — схемой с внешним коллектором ионов. При включении манометрического преобразователя по схеме рис. 4. 2 электроны, эмиттируе-мые накаленным катодом, направляются к аноду и на своем пути производят ионизацию молекул газа, заполняющего манометр. Образующиеся при этом положительные ионы направляются к отрицательно заряженной сетке — коллектору ионов, в цепи которого измеряется ионный ток / , пропорциональный давлению газа. В схеме с внешним коллектором ионов (рис. 4. 3) сетка находится под положительным потенциалом, а коллектором ионов [c.84]

Отсюда видно, что расширение нижнего предела измерения может быть достигнуто не только уменьшением коэффициента S, но и увеличением чувствительности К преобразователя. Койн и Даглиш в 1954 г. [45] показали, что манометры магнетронного типа, работающие при напряженностях магнитного поля, превышающих критические, могут иметь чувствительность в 1000 раз большую, чем чувствительность термоэлектронного манометра без магнитного поля. [c.89]

Она может быть определена экспериментально по величине чувствительности К- Для двух конструкций орбитронных манометров, описанных в работе [48], эта длина составляет 1000 и 2500 см, т. е. чувствительность орбитрона в 1000 раз выше чувствительности триодного термоэлектронного манометра. Однако ток эмиссии орбитрона должен быть уменьшен в такое же число раз для избежания возникновения объемного заряда электронов, что приводит к снижению ускоряющего напряжения, ухудшению эффективности ионизации и стабильности работы преобразователя. В результате постоянная орбитронного манометрического преобразователя не может быть увеличена, и для измерения низких давлений необходимо по-прежнему пользоваться усилителями постоянного тока с большим коэффициентом усиления. [c.103]