15. 4. Іонізаційний манометр Байярда – Альперта

Щ об точно вимірювати низькі тиски, Байярд і Альперт створили манометр, в якому колектором іонів служить тонкий вольфрамовий дротик 1, оточений сіткою – анодом 2, а катод 3 розміщений зовні сітки (рис. 15.8). Анодну напругу було понижено до 100 В. Усе це було зроблено з метою зниження рентгенівського випромінювання і його дії на колектор іонів.

Д

Рис. 15.8

ійсно, чутливість цього манометра зросла у 100 і більше разів. Манометр Байярда – Альперта дає точні виміри тисків до ~ Торр. Розміщення колектора іонів всередині сітки зменшило число іонів, що потрапляли на стінку колби, а не на колектор, тобто при такому розміщенні відповідність іонного струму числу утворених іонів вища. Вимірювання тисків нижчих Торр, обмежене тиском пари вольфраму, що з’являється при температурі розжарення нитки катода ~ 2 300 С, а також помітному проникненню до колби атмосферного гелію через скло. Градуювання манометрів виконують шляхом порівняння вимірів з показаннями компресійного манометра.

Принцип роботи іонізаційних манометрів використовують для перевірки ступеня вакууму в запаяних вакуумних приладах з не меншим числом електродів.

До загального недоліку іонізаційних манометрів слід віднести чутливість до впливу на виміри тиску наявності зовнішніх електричних і магнітних полів.

15. 5. Радіоактивний манометр ( альфатрон )

Іонізацію молекул газів можна створювати за допомогою радіоактивної речовини, - випромінення якої має постійну інтенсивність і достатнє за величиною (тому друга назва манометра – альфатрон). Спрощена схема вимірювання і будова радіоактивного манометра наведені на рис. 15.9.

В

Рис. 15.9.

якості радіоактивного джерела 1 зазвичай використовують кобальт-60, який розміщують в герметизованому металевому корпусі 2, що приєднується відкритим кінцем до вакуумної системи. Колектор іонів 3 через герметизований та ізольований відвод приєднується до резистора великого опору, який є навантаженням для кола іонного струму. Другим електродом слугує металевий циліндр 4, який через герметизований та ізольований відвод приєднується до позитивного полюса джерела постійної напруги величиною ~ 200 В. З резистора знімається різниця потенціалів, що викликається іонним струмом ( ~ А/ Торр ) і оскільки вона мала, то перед вимірюванням подається на підсилювач 5.

Іонний струм альфатрона прямо пропорційний тиску, але дуже залежить від природи газу, тому для кожного газу необхідно мати окремий відповідний градуювальний графік. Діапазон вимірювань такий же, як і у манометра опору: (10 – ) Торр.

До позитивних якостей відносяться відсутність розжареного катода, висока міцність конструкції, до негативних – необхідно виконувати запобіжні заходи захисту від дії радіоактивного випромінювання.

15. 6. Груба оцінка вакууму

Ступінь вакууму можна оцінити за видом свічення газового розряду в розрядній трубці.

Найбільш зручною є скляна розрядна трубка 1 з двома електродами 2, що розміщені на відстані приблизно 15 мм один від одного всередині захистних скляних трубок 3 (рис. 15.10). До електродів прикладається високовольтна напруга, яка призводить до виникнення газового розряду, оскільки в трубці буде знаходитися газ після приєднання її до вакуумної системи.

Газовий розряд стає помітним при тиску менше 10 Торр і має вигляд “шнура”, що розміщений на осі трубки і випромінює світло.

Зниження тиску приводить до розширення шнура і при тиску в 1 Торр він заповнює весь поперечний переріз трубки, але яскравість свічення зменшується. Трубка випромінює слабке дифузне світло.

Якщо тиск стає рівним 0,1 Торр, то розряд стає дуже блідим і з’являються світні поперечні смуги (страти).

Свічення газу стає майже непомітним при тиску 0,01 Торр, але під дією бомбардування стінки трубки іонами та електронами з’являється зеленувата або блакитна флуоресценція скла (залежно від складу скла).

Наступне зниження тиску до 0,001 Торр приводить до зникнення будь-якого свічення .

Колір свічення розряду залежить від природи газу. Розряд у повітрі має фіолетовий колір за високих тисків і змінюється на трояндово-фіолетовий при низьких тисках. Неон має жовтогарячо-червоне свічення, ртутна пара – блідо-блакитне, а двоокис вуглецю – темно-блакитне.

Рис. 15.10

Залежність кольору свічення від природи газів дозволяє використовувати розрядні трубки для аналізу газів, що знаходяться у вакуумній системі.