К = (Ij c/Ie)(1/р) (4.22)
(единицы: Тор-1, А, Тор).
Отсюда
I j c=KIep = Sp (4.23)
где S — чувствительность датчика (для тока Iе)
S = KIe (4.24)
(единицы: А·Тор-1, Тор-1, А).
Чувствительность датчика возрастает с усилением электронного тока. Обычно ток Iе имеет величину между 10-5 и 10-2 А (чаще всего несколько миллиампер).
Вышеприведенное рассмотрение относится к однородному газу. В случае смеси газов следует определить чувствительность и электронный ток для отдельных газов, а суммарный ионный ток определяется по формуле
I j c = ∑Sipi
где Si — чувствительность манометра по отношению к данному газу, а pi — парциальное давление газа.
Трудности измерения ионного тока. Из уравнения (4.23) следует, что ионный ток Ij пропорционален давлению р. Если в цепи коллектора нет других токов, то ток коллектора, равный ионному току, является мерой давления:
Iс = Ij = K Ie p = Sp
В действительности в цепи коллектора могут появиться паразитные токи, затрудняющие измерения ионного тока или делающие невозможными эти измерения, особенно в случае очень высокого вакуума. Наличие этих паразитных токов ограничивает возможность измерения низких давлений при помощи ионизационного манометра.
|
|
Давление соответствующее паразитным токам, определяется из уравнения
Pпр = (∑I)/S = (1/K)((∑I)/Ie) = (a/100)pмин
И называется предельным давлением ионизационного манометра. На рис. 4.12 представлен пример характеристики Iс = f(p) ионизационного манометра.
Там указаны также давление рмин, соответствующее 10% - ному отклонению от линейной зависимости, и предельное давление рпр. Штрих- пунктирная линия выражает уравнение Ij = Sp, а горизонтальная линия характеризует уровень паразитных токов ∑I.
Манометр Баярда – Альперта.
Главный недостаток триодного манометра – высокое предельное давление, обусловленное большим током Iх в следствие большой поверхности коллектора – в значительной степени устранен в манометре Баярда – Альперта (1951 г.), коллектор которого имеет очень малую поверхность. Коллектор представляет собой стержень небольшого диаметра (рис. 4.13), расположенный вдоль оси цилиндрического сеточного анода, снаружи которого находится катод.
Рентгеновский ток Iх в таком манометре уменьшается в отношении Dc/δc, что значительно снижает рпр. Часть коллектора, которая не собирает ионов, специально защищается от рентгеновских лучей (например, с помощью стеклянного чехла). Внутренние стенки баллона часто покрываются токопроводящим слоем.
Компенсация погрешностей, вызываемых влиянием инерционных сил, возможна следующими способами:
А) уравновешиванием инерционной массы подвижных частей упругого элемента и преобразователя с помощью противовеса, присоединенного через вспомогательную кривошипно-шатунную передачу, которая может не участвовать в функциональных преобразованиях, а выполнять лишь роль носителя противовеса (рис. 4.19,а);
|
|
Б) встречным соединением двух чувствительных элементов через двойную кривошипно-шатунную передачу так, чтобы моменты инерционных сил взаимно уравновешивались, а моменты полезных сил (сил давления) суммировались (см. рис. 4.19, б);
В) применением двух механически не связанных между собой чувствительных элементов с электрическими преобразователями, так соединенными, чтобы их электрические сигналы от действия инерционных сил взаимно компенсировались, а сигналы от действия сил давления суммировались (см. рис. 4.19, в).