Ионизационный вакуумметр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства2/04 Заявлено 02.Х 1.1968 ( 1287020(18-10) пением заявкис пр ПК 6 011 21 Приоритет Комитет па делам зобретений и открыт при Совете Министра СССРУДК 531.788.7(088.8)1 убликовано 14,Х,1970. Бюллетень32 бликования описания 11.1.1971 Авторзобретения В. Т. Гринченко ител ИЗАЦИОННЫЙ ВАКУУММ Изобретение относится к вакуумнои технике, в частности к ионизационным вакуумметрам, и может быть использовано для измерения давления разреженного газа в присутствии различного вида помех (например, электронов, ионов и излучений).Известны ионизационные вакуумметры с модуляцией тока эмиссии катода датчика для измерения давления (плотности) нейтрального газа вблизи плазмы. Наличие значительного по ве,тичине магнитного поля существенно ограничивает область применения этих вакуу мм етр ов.Ионизационные вакуумметры с модуляцией электронного тока без магнитного поля способны измерять давление газа на 1 - 2 порядка выше, чем аналогичные им по конструкции вакуумметры, работающие в режиме постоянного электронного тока. Это обусловлено наличием паразитного емкостного тока между модулирующим электродом и коллектором ,датчика.Предложенный вакуумметр позволяет расширить нижний предел измерения ионизационного вакуумметра с модуляцией электронного тока. При этом отпадает необходимость применения магнитного поля.Достигается это тем, что в вакуумметре цепь модулятора электронного тока содержит орган регулировки величины напряжения модуляции (например, потенциометр), компенсирующий разность фаз зтежду токовым сигналом на коллекторе и сигналом, модулятора.На фиг. 1 представлена принципиальная5 схема вакуумметра; на фиг. 2 показана зависимость токовых сигналоввозникающих вколлекторной цепи датчика, по отношению кмодулирующему сигналу.Вауумметр содержит датчик 1, состоящий10 из катода 2, модулятора д электронного тока,анода 4 и коллектора 5 ионов, и электроннуюблок-схему 6 питания и измерения, включающую наскальную цепь 7 катода, сопротпвление 8 смещения, блок 9 стабилизации эмиссии,15 задающий генератор 10, амплитуда которогоможет регулироваться и контролироваться спомощью органа 11 регулировки (например,потенциометра), выпрямитель 12 для питанияцепи анода и узкополосный усилитель И пс 20 ременных ионных токов со стрелочным индикатором И,Вакуумметр,работает следующим образом.Катод 2, находящийся под положительнымпотенциалом по отношению к модулятору,3 и25 коллектору 5, эмитирует электроны, которьепод воздействием утправляющсго модулятора3, модулируются частотой, равной частоте задающего сигнала генератора 10. Промодулпрованный электронный ток, ускоряясь полем30 анода 4, производит ионизацпю молекул газа50 ра .Таким образом, как видно из фиг, 2, ток в цепи коллектора 5 ионизационного вакуу 1 мметра с модуляцией электронного тока определяется сумамой четырех составляющих (токами 1 и) 1 ф.вм з 1 с И 1 нав), ТрИ ИЗ 1 КОТОРЫХ НЕ ЗаВР- сят от давления. В зависимости от значений амплитуд уКазанных токов разность фаз между коллекторным током и сигналом модуляции может изменяться от -- до + -2 2 55 60 в пространстве, ограниченном анодом 4 и коллектором 5 датчика 1.Положительные ионы, образованные промодулированными электронами, попадают на коллектор 5. Образующийся ионный ток является мерой давления газа в объеме ионизации, который измеряется с помощью усилителя 13 и индикатора 14.В качестве измерителя ионных токов применяется узкополосный селективный усилитель (например, усилитель с применением двойного Т-ооразного фильтра), наст 1 роенный на частоту задающего генератора 10. Это позволяет Рсключить из коллекорной цепи измерения помехи, создаваемые в вакуумной системе заряженными частицами и излучениями.Пренеб 1 регая временем,пролета электронов и ионов 1 по сравнению с периодом сигнала модуля 1 ции, ионный ток 1 находится в фазе с сигналом модуляции (l(см. фиг. 2).Нижний предел измерения вакуумметра ограничивается фоновыми токами в пепи коллектора 5.К ни 1 м Относятся:как и в большинстве ионизационных вакуумметров,:р а бота ющих без модуляции электронного тока, ток фотоэмиссии 1 ф с ионного коллектора 5 возникающий под действием мягкого рентгеновского излучения с анода 4, ,появляющегося при торможении,промодулированных электронов в материале анода 4 манометра. Ток фотоэмиссии с коллектора 5 находится в фазе с сигналом модуляции;ток 1 проходящий через межэлсктродную емкость ,модулятор- коллектор Б датчика 1.ХОн на - опережает сигнал модуляции2 наведенный ток 1, возникающий в результате изменения величины отрицательного объемного заряда в пространстве, заключенном между анодом 4 и коллектором 5 датчика 1. Количество промодулированных эле 1 ктронов, т. е. величина объемного заряда в указанном пространстве, сфазировано с сигналом модуляции. Следовательно, индукционно на 1 веденный ток в цвпи коллектора 5 дат 10 15 20 25 30 35 40 45 Если сигнал модулятора изменяется по закону (1.=.У 11, зпн 1, то емкостной и наведенный токи будут выражаться соответсгченно как:1, = 1 зш (в 1 + - 1 и 1:= 1 з 1 пг -ПРи Условии 1 с, 1 в, ток В цепи коллектора 5 выражается как: 1.,=:1+ 1 ф, 1 ри этом он находится в фазе с модулирующим сигналом. Следо 1 вательно, нижний предел измерения ионизационного вакуувметра с модуляцией электронного тока обусловлен током фотоэмиссии с коллектора 5.Электрический режим, соответствуюший равенству емкостного и наведенного токов, может быть использован в люоой известной конструкции ионизационных датиков, как с плоской, так и с цилиндрической си гамой электродов,При иопользованиР изобретения в указанные конструкции манометров необходимо,ввести между катодом 2 и анодом 4 дополнительный электрод, способный модулировать электронный поток (например, сетку),Режим компенсации определяется ,путем контроля разности фаз мекду сигналом модулятора 8 н токовым сигналом в коллекторной цепи. При изменении амплитуды модулирующего сигнала У, и тока эмиссии катода 2 1, режим компенсации соответствует тем знаениям Са и 1 в, пРи котоРых Указанный вь 1. ше сдвиг фаз,равеи нулю.Изменение тока эмиссии катода 2 при постоянстве электрического режима работы датчиКа 1 вызывает ряд техничеоких трудностей, а также приводит к отрицательным явлениям в работе датчика 1 (к ним следует отнести неопределенность процессов сорбцпи и дссорбции 1 в датчике 1 и т. д.).Наиболее рациональным способох нахождсния режима компенсации является измененс величины напрякения модуляции с помощью органа 11 регулировки до такого значения, при,котором ток коллектора 5 находится в фазе с сигналом модуляции, при этом электронный ток катода 2 постоянен.Предмет изобретенияИопизационный накуумметр, содержащий датчик с модулятором электронного тока, расположенным между катодом и анодом, и электронный блок, питания и измерения, отлича 1 О- иийся тем, что, с цельо расширения ник:его предела измерения, в нем цепь модулягора электронного тока содержит орган регулировки величины напряжения модуляции (например, потенциометр), компенсирующий разность фаз мсКду токовым сигналом н 1 1 Озлекторе и сигналом модулятора.284370 5иг.ЯСоставитель О. В. Полевдактор И. С. Грузова Телред Т. П. Курилко Корректор В. И. Жолудева Заказ 3737/9 Тираж 480 Подписное ЦНИ 1 ЛПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Мипистроз СССР Москва, )К, Раушская паб., д. 4 5ипография, пр. Сапунова, 2