Методы измерения вакуума (остаточного давления).

Остаточное давление делится на три области:

1. Первичное разрежение – больше 1000 Па. Измеряется механическими манометрами.

2. Форвакуум. 1000…0,1 Па. Средства измерения: термопарные манометры, манометры Пирани.

3. Высокий вакуум. Меньше 0,1 Па. Измеряется ионизационными манометрами.

Термопарный манометр.

Колба манометра подсоединяется к области измерения остаточного давления, в колбе есть нагревательный элемент, и установлена термопара. На нагревательном элементе поддерживается температура (поддерживается по заданной программе), по мере падения остаточного давления вещества становится меньше, и оно, с одной стороны, лучше греется, с другой стороны, лучше греется и термопара, поскольку меньше частиц, которые могли бы унести с неё порцию нагрева. Таким образом, температура термопары зависит от количества вещества. Температуру термопары измеряют с помощью термоЭДС. ϵ_T = f(T) = f(T_(рост)).

Манометр Пирани.

Принцип действия похож на термопару. Измеряется зависимость температуры подогреваемого элемента от давления, но отличие в том, что в качестве измерителя температуры используется не термопара, а измеряется сопротивление подогреваемого элемента. Для точного измерения сопротивления используют две спирали, одна помещается при измеряемом давлении, другая помещена в колбу с эталонным давлением. Для точного измерения помещаются в мостовую схему.

20.09.14.

Способы измерения глубокого вакуума.

Для измерения глубокого вакуума используются ионизационные манометры. Их разделяют на два типа: 1) Ионизационные манометры с горячим катодом. 2) Газоразрядные манометры с холодным катодом.

Горячий катод. Устанавливается термокатод (обычно) в форме стержня, он окружается сеткой, на которую подается положительный потенциал, и сетка окружается заземленным коллектором, на который также подается положительный потенциал, но меньшего значения, чем на сетку. Принцип действия похож на газоразрядный насос. Испущенные с катода электроды оседают на сетке; ускоренные сеткой попадают в поле обратной направленности, и летя обратно, снова проходя через сетку. Таким образом, электроны движутся по сложной искривленной длинной траектории, пока они не осядут на сетку, и ионизуют при этом остаточные газы. Ионы остаточных газов всегда заряжены положительно, потому что это неметаллы (ковалентные связи), поэтому, будучи ионизованными, они движутся в сторону наименьшего потенциала, то есть в коллектор, создавая своими зарядами ток коллектора. Интенсивность потока, следовательно, ток коллектора, пропорциональны концентрации остаточных газов, и соответственно, давлению. На сетку подается обычно 150 В (небольшие потенциалы)

Манометры с холодным катодом.

Между анодом и катодом подается напряжение в несколько кВ, что вызывает самостоятельный разряд остаточных газов. Для усиления ионизации используется магнитное поле, закручивающее и удлиняющее траекторию электронов. Мерой давления является ток разряда. Манометры с холодным катодом различают по геометрии электродов. На сегодняшний день распространены три основных геометрии:

1. Ячейка Пеннинга. Два дисковых катода…

2. Магнетронная ячейка. Катод, два диска, соединенные стержнем, и вокруг анод.

3. Инверсно-магнетронная ячейка. На ней наоборот – цилиндрический катод и стержень-анод. Должна быть самой эффективной, т.к. вероятность попасть электрону в анод больше.