41 Магнитные электроразрядные манометрические преобразователи.

Принцип действия магнитных электроразрядных манометрических преобразователей основан на зависимости от силы тока самостоятельного газового разряда, возбуждаемого во взаимно перпендикулярных (скрещенных) электрическом и магнитном полях. Имеется несколько типов электродных систем, обеспечивающих поддержание самостоятельного газового разряда в условиях высокого и сверхвысокого вакуума (рис. 3.14): ячейка Пеннинга, магнетронная ячейка, инверсно-магне­трон­ная ячейка, сферическая магнетронная ячейка, мультипольная магнетронная система. Ячейка Пеннинга (рис. 3.14, а), лежащая также в основе принципа действия магниторазрядных насосов, состоит из двух плоских, в частности дисковых, катодов 1 и цилиндрического анода 2 с открытыми торцами. В магнетронном преобразователе (рис. 3.14, б), в отличие от ячейки Пеннинга, катоды соединены между собой осевым стержнем. В инверсно-магнетронном преобразователе (рис. 3.14, в) осевой стержень является анодом, а наружный цилиндр становится катодом. Электроды ячеек находятся в однородном постоянном магнитном поле, вектор индукции которого В параллелен оси ячейки. Анод сферической ячейки (рис. 3.14, г) выполнен в виде сферы, в центре которой расположен также сферический катод с помещенным внутри его постоянным магнитом. Анод и катод мультипольной магнетронной ячейки (рис. 3.14, д) выполнены в виде коаксиальных цилиндров. На анод магнитного электроразрядного преобразователя подается положительное относительно катода напряжение в несколько киловольт, катод заземлен. Электроны, вылетающие из катода в результате автоэлектронной эмиссии, в магнетронном или инверсно-магнетронном преобразователях движутся в скрещенных электрическом и магнитном полях по циклоидам; в ячейке Пеннинга электроны движутся по спиральным траекториям между катодными пластинами, ионизируя молекулы остаточных газов. Величина индукции магнитного поля выбирается таким образом, чтобы траектории электронов располагались в пространствемежду цилиндрическими электродами, и составляет 0,1 Тл. Область пространства 3, занимаемая газоразрядной плазмой, определяется геометрией ячейки и силовыми линиями магнитного поля. Измеряемый разрядный ток магнитного преобразователя складывается из тока ионов, образовавшихся в результате столкновений электронов с молекулами остаточного газа, фонового тока автоэлектронной эмиссии и тока эмиссии вторичных электронов из катода. Верхний предел измерения связан с ограничением максимального разрядного тока балластным сопротивлением, защищающим измерительный прибор. Он составляет обычно ~10100 Па. Для увеличения верхнего предела можно уменьшить анодное напряжение и размеры разрядного промежутка. Нижний предел измерения определяется временем зажигания разряда и величиной фонового тока автоэлектронной эмиссии. В современных преобразователях он составляет ~10^11 Па. между цилиндрическими электродами, и составляет 0,1 Тл Измеряемый разрядный ток магнитного преобразователя складывается из тока ионов, образовавшихся в результате столкновений электронов с молекулами остаточного газа, фонового тока автоэлектронной эмиссии и тока эмиссии вторичных электронов из катода. Верхний предел измерения связан с ограничением максимального разрядного тока балластным сопротивлением, защищающим измерительный прибор. Он составляет обычно ~10100 Па. Для увеличения верхнего предела можно уменьшить анодное напряжение и размеры разрядного промежутка. Нижний предел измерения определяется временем зажигания разряда и величиной фонового тока автоэлектронной эмиссии. В современных преобразователях он составляет ~10^11 Па. Преимуществом магнитных преобразователей в сравнении с электронными является более высокая надежность в работе в связи с заменой накаленного катода холодным. Магнетронные преобразователи обладают наиболее высокой чувствительностью и практически линейной во всем диапазоне измеряемых давлений градуировочной характеристикой. К числу недостатков магнитных преобразователей можно отнести нестабильности, связанные с изменением работы выхода электронов при загрязнении катодов, неодинаковую чувствительность к различным газам. Кроме того, они сами обладают откачивающим действием. Быстрота откачки электронных преобразователей составляет 10^3  10^1 дм³/с, магнитных преобразователей  10^2 1 дм³/с. Эффект откачки может приводить к заметным погрешностям измерения, особенно в закрытых конструкциях преобразователей, подсоединяемых через трубку с малой проводимостью.