Ионизационные вакуумметры

Тепловые вакуумметры.

Тепловые вакуумметры представляют собой герметичные баллоны, внутри которых расположен нагреваемый электрическим током элемент. При изменении давления газа в баллоне изменяется теплоотвод от нагревательного элемента, что приводит к изменению его температуры. Нагревательным элементом может служить тонкая металлическая проволока, температуру которой измеряют с помощью термопары или по величине ее электрического сопротивления Тепловые вакуумметры позволяют определять низкие абсолютные давления различных газов. Их недостатки - зависимость показаний от состава газа и температуры окружающей среды, большая инерционность. Погрешность измерений составляет 10-40%.

Действие ионизационных вакуумметров основано на ионизации молекул газа и измерении ионного тока, который является функцией давления. Ионизация газа в таких вакуумметрах осуществляется потоком электронов, испускаемых накаленным катодом. Вакуумметр снабжен еще двумя электродами - анодом и коллектором. Схема двух типов датчиков показана на Рис. 8.

Рис. 8. Ионизационные манометры: слева – типовая конструкция, справа - манометр Байярда-Альперта.

В типовой конструкции датчика ионизационного типа анод - сетка, создающая электрическое поле, которое ускоряет электроны. Коллектор имеет отрицательный потенциал относительно катода и собирает образующиеся в газе положительные ионы. Ионный ток в цепи коллектора служит мерой давления газа. Диапазон измерений датчика ограничен: при высоких давлениях - малым сроком службы и нарушением линейности характеристики из-за возрастающей вероятности объемной рекомбинации ионов и увеличения тока вторичных ионов, также участвующих в ионизации, при низких давлениях - остаточным фоновым током коллектора.

Для измерения сверхвысокого вакуума применяют вакуумметры, где фоновый ток коллектора значительно снижен. С помощью конструкции, называемой лампой Байярда-Альперта, можно определять давление до 10^-10 тор. В этом вакуумметре катод расположен вне анодной сетки, а коллектор (тонкая проволока) -внутри нее. Модулируя ионный ток в лампе посредством дополнительной электрода (тонкий стержень между анодом и коллектором), диапазон измерений удается расширить до 10^-11 тор.