Ионизационный вакуумметр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 011542923 Союз Советских Социалистических Республик(51) Ч. Кл,з 6 011. 21/30 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 23) Приоритет публиковано(71) Заявитель 4) ИОНИЗАЦИОННЫЙ ВАКУУММЕТР Изобретение относится к приборам для измерения давления разреженных газов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, использующих вакуумную технологию.Известны ионизационные вакуумметры, предназначенные для измерения давления газов в диапазоне 10 -- 10 -мм рт. ст. и ниже (1)Из известных ионизационных вакуумметров наиболее близким по технической сущности является вакуумметр с автоматическим включением преобразователя в номинальный режим (2).Этот вакуумметр содержит понизационный преобразователь, усилитель ионного тока, стабилизатор эмиссии, источник питания и реле защиты катода преобразователя от перегрузки при повышении давления с нормально замкнутыми контактами, обмотка которого подключена к выходу усилителя ионного тока, а для автоматического ввода преобразователя в режим при рабочих давлениях он снабжен дополнительным реле защиты с нормально-разомкнутыми контактами и ограничивающим сопротивлением, включенным в цепь накала катода, при этом обмотка дополнительного реле включена в цепь тока эмиссии катода, а его нормально разомкнутые контакты последовательно соединены с нормально замкнутыми контактами реле защиты и шунтируют огра.ничивающее сопротивление,Наличие в цепи накала катода ограничивающего сопротивления уменьшает ток накала5 катода таким образом, что эмиссия катодапрп больших давлениях прекращается. По мере уменьшения давления теплоотвод от катода через газ уменьшается, и температура катода увеличивается. Как только температура10 катода становится достаточной для получения 10% эмиссии электронов, срабатывает дополнительное реле защиты, ограничивающеесопротивление закорачпвается. Это приводитк повышению накала катода и возрастанию15 тока эмиссии до номинального уровня,Такой автоматический режим включенияпреобразователя не обеспечивает полной защиты катода, поскольку при достаточно больших давлениях от 1 до 10 - "- мм рт. ст. послед 20 ний в соответствии с законом Ричардсонаимеет практически рабочую температуру и,следовательно подвергается интенсивномуокпсленшо, Прп этом срок службы катодауменьшается,25 Для увеличения срока службы катода преобразователя в предлагаемый вакуумметрвведены средства, обеспечивающие работуэкрана в режиме теплового манометрическогопреобразователя, представляющие собой, на 30 пример, источник нагрева экрана постоянным65 электрическим током, и дополнительное реле с двумя парами нормально разомкнутых контактов и контактами па переключение, при этом обмотка дополнительного реле включена параллельно электростатическому экрану, подключенному к источнику питания, его группа контактов на переключение включена в цепь нагрева экрана и в цепь источника питания, а нормально разомкнутые контакты включены в цепь нагрева катода н в блокирующую цепь ме:кду источниками питания и нагрева экрана, причем реле защиты катода выполнено с двумя парами нормально замкнутых контактов, которые включены последовательно с нормально разомкнутыми контактами дополнительного реле,1 роме того, с целью индикации загрязнения преобразователя в вакуумметре, электростатический экран может быть соединен с источником питания через переключатель, обеспечивающий возможность изменения потенциала экрана.Схема предлагаемого вакуумметра приведена па чертеже,Вакуумметр содержит ионизационный манометрический преобразователь 1, включенный в электрическую схему. Преобразователь 1 содсржит катод 2, анод 3, и коллектор ионов 4. Для уменьшения влияния потенциала стеклянной колбы на точность измерения давления все эти электроды (2, 3 и 4) помещены внутри электростатического экрана 5, находящегося под фиксированным потенциалом.Электрическая схема, в которую включен ионизационный манометрический преобразователь 1, содержит стабилизатор тока эмиссии 6 и усилитель ионного тока 7. Источник питания 8 обеспечивает питание вышеуказанных блоков 6 и 7 и подачу на электроды преобразователя 1 требуемых потенциалов. В цепь тока эмиссии катода 2 включена обмотка 9 реле Р 1 защиты катода 2 с двумя парами нормально замкнутых контактов 10 и 11. Одна пара этих контактов 10 включена в цепь накала катода 2.Экран 5, выполненный, например, в виде двухзаходной спирали, служит не только для создания эквипотенцпальной зоны вокруг рабочих электродов, но выполняет также перед каждым включением катода 2 роль манометрического преобразователя теплового вакуум- метра. С этой целью в схему вакуумметра введен блок 12 - источник нагрева электростатического экрана 5, обеспечивающий работу экрана в качестве теплового манометрического преобразователя, например, в режиме постоянного тока.Параллельно экрану 5 включена обмотка 13 реле Р 2, которое срабатывает при достижении на экране 5 заданного напряжения (т. е, прп заданном давлении). Реле Р 2 с помощью нормально разомкнутого контакта 14 обеспечивает включение накала катода 2 от стабилизатора тока эмиссии 6 только в том случае, если давление в преобразователе 1 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 равно пли ниже заданного уровня, После включспия катода 2 реле Р 2 блокируется, с помощью контактов па переключение 15 этого реле нагрев экрана 5 выключается, и на экран 5 подается фиксированный потенциал.Включено в цепь тока эмиссии катода 2 реле Р 1 защиты катода 2 срабатывает при превышении тока в цепи анода 3 выше определенного значения. Для защиты катода 2 прп повышении давления использован тот факт, что при стабилизации тока в цепи катода 2 у верхней границы измерения давления (10 -мм рт, ст,) происходит перераспределение токов в цепях анода 3 и коллектора 4, что приводит к значительному (более чем в двое) повышению тока в цепи анода 3.При повышении давления в преобразователе выше 10 -мм рт. ст. повышается ток в цепи анода 3 и реле Р 1 срабатывает, его нормально замкнутые контакты 11 деблокируют реле Р 2.После выключения катода 2 при повышении давления экран 5 вновь переводится в режим работы теплового манометрического преобразователя, ждущего необходимого давления для включения накала катода 2.В процессе работы ионизационного манометрического преобразователя 1 происходит загрязнение его электродов парами технологических продуктов, например, парами вакуумного масла. Особенно большое влияние на точность измерения давления оказывает загрязнение анода 3. Бомбардировка загрязненного анода 3 электронами, эмитируемыми катодом 2, приводит к появлению в цепи коллектора 4 так называемых токов ионной десорбции, не зависящих от давления газа.При подаче определенного потенциала на экран 5 происходит изменение траекторий электронов, что приводит как к изменению чувствительности преобразователя 1, так и к изменению точек, в которых электроны попадают на анод 3. При этом происходит нелинейное изменение тока ионной десорбции с анода 3.Сравнение двух значений ионных токов преобразователя 1 (например, по их относительному изменению), определенных при одном и том же давлении, но при разных потенциалах экрана 5, позволяет оценить величину тока ионной десорбции или степень загрязненности преобразователя 1. Для изменения потенциала экрана 5 в вакуумметре предусмотрен переключатель 16. Таким образом, вакуумметр обеспечивает безопасное автоматическое включение катода 2 ионизационного преобразователя 1 при понижении давления, автоматическое выключение его при повышении давления, а также возможность оценки степени достоверности получаемого отсчета давления. Формула изобретения 1. Ионизационной вакуумметр, содержащийионизационный манометрический преобразо542923 оставитель О. Полев Техред Е, Петрова Редактор С. Хейф рректор Е. Хмелева Заказ 44/2 Изд.109 Тираж 1 О одписи ипография, пр. Сапунова ватель, анод, катод и коллсктор которого окружены электростатическим экраном, стабилизатор тока эмиссии, усилитель ионного тока, источник питания и реле защиты катода, обмотка которого включена в цепь тока эмиссии катода, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы катода, он снаожеи средствами, обеспечивающими работу экрана в режиме теплового манометрического преобразователя, представляющими собой, например, источник нагрева экрана постоянным электрическим током, и дополнительным реле с двумя парами нормально разомкнутых контактов и контактами на переключение, при этом обмотка дополнительного реле включена параллельно электростатическому экрану, подключенному к источнику питания, его группа контактов на переключение включена в цепь нагрева экрана и в цепь источника питания, а нормально разомкнутые контакты включены в цепь на: рева ка; ода и в блокирующую цепь между источниками питания и нагрева экрана, причем реле защиты катода выполнено с двумя 5 парами нормально замкнутых контактов,которые включены последовательно с нормально разомкнутыми контактами дополнительного реле.2. Вакуумметр по п. 1, отличающийся 10 тем, что, с целью индикации загрязнения ионизационного преобразователя, он снабжен переключателем фиксированных потенциалов, включенным между электростатическим экраном и источником питания.15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Дж. Лекк. Измерение давления в вакуумных системах, М., 1966, с, 80 - 98.2. Авторское свидетельство СССР356500, 20 М. Кл.2 6 011. 21/30 (прототип).