40. Электронные ионизационные манометрические преобразователи.

Рис. 3.10. Схемы включения электронных манометрических преобразователей: а  с внутренним коллектором; б  с внешним коллектором

Рис. 3.11. Схема электронного ионизационного манометрического преобразователя с внешним коллектором ионов:

1  впускной патрубок; 2  электрический вывод коллектора; 3  коллектор; 4  сетка; 5  корпус; 6  катод; 7  потенциометр

П ринцип действия электронных ионизационных манометрических преобразователей основан на ионизации молекул остаточного газа электронами, испускаемыми нагретым катодом, и измерении зависимости ионного тока в цепи коллектора ионов от концентрации ионизированных молекул или давления. Преобразователь давления электронного ионизационного вакуумметра представляет собой электронную лампу, по крайней мере, с тремя электродами: катодом, эмиттирующим электроны; анодом, ускоряющим эти электроны до энергии, превышающей энергию ионизации молекул газа; коллектором, собирающим ионы. Используется две электрические схемы включения электронных преобразователей: схема с внутренним коллектором и схема с внешним коллектором. Схема с внутренним коллектором (рис. 3.10, а) аналогична обычному вакуумному триоду. На анод подается положительное напряжение ~100200 В для ускорения электронов, эмиттируемых накаленным катодом. Электроны на пути от катода к аноду ионизируют молекулы остаточных газов, и образовавшиеся положительные ионы попадают на сетку. Сетка, на которую подается отрицательное напряжение в несколько десятков вольт, является коллектором ионов. Величина ионного тока I₊, прямо пропорциональная остаточному давлению, измеряется гальванометром. Рис. 3.10. Схемы включения электронных манометрических преобразователей: а  с внутренним коллектором; б  с внешним коллектором. Большей чувствительностью обладают электронные ионизационные преобразователи давления с включением по схеме с внешним коллектором (рис. 3.10, б). В этом случае потенциалы сетки и анода меняются местами и коллектором ионов стано вится анод лампы. Электроны, движущиеся от катода к сетке, выходя за пределы пространства, ограниченного сеткой, замедляются электрическим полем, существующим между сеткой и коллектором, возвращаются обратно и совершают вокруг витков сетки колебания, что приводит к увеличению длины траектории электронов и повышению вероятности ионизации молекул остаточного газа. Конструктивная схема электронного преобразователя с внешним коллектором и принципиальная схема измерительного блока представлены на рис. 3.11. Преобразователь состоит из стеклянного корпуса 5 в виде баллона с трубкой 1 для подсоединения к вакуумной системе. Коллектор ионов 3 выполнен в виде цилиндра с электрическим вводом 2 в верхней части баллона. Сетка 4 имеет чаще всего форму двойной спирали и имеет электрические вводы, предназначенные для обезгаживания сетки путем прогрева при пропускании электрического тока. В центре баллона находится вольфрамовый катод 6. Электроны, испускаемые накальным вольфрамовым катодом 6, попадают в пространство между сеткой 4 и коллектором 3. Поскольку потенциал коллектора относительно катода отрицателен, электроны не попадают на коллектор, а колеблются вокруг анодной сетки, ионизируя молекулы газа при столкновениях с ними. Образующиеся положительные ионы попадают на находящийся под отрицательным потенциалом коллектор, создавая в его цепи ионный ток, сила I₊ которого пропорциональна концентрации ионов и, следо­вательно, измеряемому давлению.

Рис. 3.13. Схема модуляционного электронного манометрического преобразователя:

1  катод; 2  осевой коллектор; 3  сеткаанод; 4  модулятор

Электронным ионизационным манометрическим преобразователем  могут быть  измерены  давления в интервале от 1 до 10^5 Па. Верхний предел (1 Па) соответствует нарушению линейности градуировочной характеристики, когда средняя длина свободного пробега ионов становится меньше расстояния между электродами преобразователя миллиамперметра.