Ионизационный вакуумметр(высокий вакуум)

Принцип действия ионизационных вакуумметров основан на зависимости тока положительных ионов, образующихся при ионизации молекул разреженного газа, от измеряемого давления. По способу ионизации вакуумметры делятся на три типа: электронные с ударной ионизацией, в которых ускоренные электрическим полем свободные электроны выбивают с внешних орбит молекул электроны, превращая нейтральные молекулы в положительные ионы; радиоизотопные, в которых для ионизации газа применяют излучение радиоактивных материалов; магнитные электроразрядные с холодными электродами и самостоятельным разрядом в магнитном поле. Чувствительность ионизационных вакуумметров всех трѐх типов зависит от рода газа, давление которого измеряется. Электронный ионизационный вакуумметр Типовой преобразователь давления (лампа ПМИ-2),

получил широкое распространение для измерения давлений от 10^-1 до 10^-5 Па.

Электронный ионизационный манометрический преобразователь действует следующим образом Накаленный прямым пропусканием тока катод испускает электроны. Электроны ускоряются в простран­стве между катодом и анодом. Большинство электронов пролетает анод-сетку, попадая в замедляю­щее электрическое поле. Поскольку замедляющая разность потенциалов больше ускоряющей разности потенциалов, электроны, не долетая до коллектора ионов, изменяют направление движения Затем, приобретая скорость в направлении к аноду, электроны вновь пролетают анод-сетку, тормозятся около катода и вновь направляются к аноду. Таким образом, электроны совершают колебательные движения около анода, как это показано на рис. 6-7.

На своем пути электроны производят ионизацию газа Положи­тельные ионы, образовавшиеся в пространстве между анодом и кол­лектором ионов, притягиваются последним При постоянном токе электронной эмиссии, постоянном числе электронов, колеблющихся около анода, количество актов ионизации, т. е. количество образую­щихся ионов, будет пропорциональным концентрации молекул газа в пространстве, т. е. давлению. Таким образом, ионный ток коллек­тора служит мерой давления газа. Степень ионизации газа электронами зависит от рода газа. Со­ответственно показания вакуумметра также зависят от рода газа В чем состоит принцип действия ионизационного преобразователя

Из Инета: Принцип действия ионизационного вакуумметра с горячим катодом основан на пропорциональности давления и ионного тока, который образуется в результате ионизации остаточных газов термоэлектронами, вылетающими из катода. Измерение давления происходит следующим образом. Через катод датчика пропускают электрический ток, в результате чего происходит его нагрев и возникает эмиссия электронов. Эти электроны начинают движение в сторону сетки, напряжение на которой относительно коллектора составляет 200 В. Электроны в процессе своего движения к сетке, сталкиваются с молекулами газа, образуя положительно заряженные ионы. Ионы под воздействием электрического поля движутся к коллектору и, попадая на него, создают ионный ток, который фиксируется приемным устройством модуля. Величина ионного тока сопоставляется с величиной электронного тока и, как результат, получается величина давления в вакуумном объёме. Датчики такого типа предназначены для измерения давления вакуума в диапазоне от 10-3 до 10-12 мбар.

Из презентации:

Его выключаем в начале лабы, иначе сгорит спираль.

За счет термоэлектронной эмиссии, катод излучает электроны, они ускоряются к аноду, выполненному в виде спирали, часть электронов начинает осциллировать вокруг спирали и ионизируют газ. Часть ионов газа попадает на катод раскалённый, а большая часть из-за большой площади коллектора попадает на коллектор ионов. Измеряя ток в цепи коллектора ионов (20 микроампер), можно говорить о давлении внутри камеры. Чувствительность вакуумметра в высоком вакууме падает из-за вязкости газа. Нужно помнить, что это вакуумметр косвенных измерений. Для разного рода газа одно и то же давление на показателях будет разным для самих газов. Для исправления этого недостатка, нужно использовать коэфы, связывающие давление внутри камеры с давлением, измеряемым по сухому воздуху. В нашем случае, это важно (2*10^-2 Па).

Ионизиц вакуумтр

ограничения ионизационного вакууметра

Принцип их действия основан на ионизации молекул газов электронами, эмитированными накаленным катодом, и измерении ионного тока, величина которого зависит от давления газов.

При понижении давления газа уменьшается число атомов, способных подвергнуться ионизации, и соответственно ионизационный ток (ток коллектора), текущий между электродами при данном напряжении

Хотя с теоретической точки зрения не существует ограничений на образование ионов при сверхнизких давлениях, однако в этих условиях возникает практическая проблема измерения очень слабых токов.

Согласно выражению (4.2), для обеспечения соответствующего выхода ионов требуются большой электронный ток и (или) высокие значения коэффициента чувствительности К.

Однако электронный ток ограничивается допустимым выделением мощности на катоде и другими факторами, которые будут рассмотрены позже. Коэффициент чувствительности ионизационного вакуумметра является одним из основных параметров, определяющих способность прибора измерять низкие давления.

В ионизационных вакуумметрах мерой давления является величина ионного тока, возникающего под действием электрического тока, приложенного между нагретым катодом и цилиндрическим анодом, окружающим катод.

Ионный ток в этих приборах служит мерой молекулярной концентрации, т. е. давления газа;

(При работе с разными газами чувствительность преобразователя будет отличаться, т. к. эффективность ионизации зависит от рода газа.)