Магнитный электроразрядный преобразователь

(51)М. Кл. С 01 1. 21/34 Ркударствоецх квинтет СССР аа делен язобретекий к открцткйДата опубликования описания 30,11.82 1с(54) МАГНИТНИЙ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к вакуум. ной технике, а именно к магнитным электроразрядным преобразователям, предназначенным для использования в качестве датчиков давления разреженных газов.Известны магнитные электроразрядные преобразователи с холодным катодом магнетронного и инверсно-магнетронного типа, электродные системы которых состоят из цилиндрического анода, коаксиального с ним ци- линдрического катода с двумя круглыми дисками, расположенными по его торцам 113. Недостаток данных преобразователей состоит в ограниченности диапазонов контролируемых давлений - диапазон преобразователей, предназначен) нцх для измерения высоких давлений, ограничен со стороны низких давле" ний, а преобразователей, предназначенных для измерения низких давлений ограничен со стороны высоких давлений. Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяпреобразователь магнетронного типа,обеспечивающий расширение рабочегодиапазона измеряемых давлений и повышение точности измерений путем осуществления регулировки чувствитель ности. Электродная система данногопреобразователя состоит иэ пологоцилиндрического анода, по оси которого размещен стержневой катод стремяили более 1 дисками. В преобразователе с тремя дисками два диска жестко закреплены на стержневомкатоде и образуют малую разряднуюкамеру, предназначенную для измерения высоких давлений. Третий дискрасположен на подвижной части стержневого катода, являющегося продолжением неподвижного штока сильФонного механизма перемещения. Этот диск.977962катода, ближайший к нему неподвижныйдиск и стержневой катод регулируемойдлины образуют большую разрядную ка"меру, предназначенную для измерениянизких давлений. Совместная работакамер позволяет получить желаемыйширокий диапазон измерений, а сильфонный механизм - изменять расстояние менду дисками и тем самым регулировать цувствительность датчика и 10диапазон контролируемых давлений2 1.Однако известный преобразовательобладает рядом недостатков, обусловленных наличием в его конструкциидвижущихся. частей - для двухкамерного преобразоваТеля это сильфонныймеханизм перемещения штока с укрепленным на нем диском. При измерениидавления сильфонный механизм долженобеспечить не только перемещение,но и точную фиксацию подвижного штока в одних и тех же дискретных положениях, соответствующих рабочей чувствительности в широком и узких диапазонах. В противном случае.тоцностьизмерения падает. При необходимостидистанционного управления работойпреобразователя он должен быть снабжен сложным приводом сильфонного механизма. В случае исполнения преобразователя с ручным управлением работа с ним неудобна, особенно прииспользовании.преобразователя в кон"структивно сложных вакуумных системах.35Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации.Указанная цель достигается тем,что преобразователь снабжен дополнительными цилиндрическими электродами, расположенными между дискамикатода на одной оси с анодом с зазором относительно .друг друга, боковые поверхности которых, обращенныев разрядное пространство преобразователя, вместе с боковой поверхностьюанода образуют цилиндрическую поверхность, рассеченную поперечнымикольцевыми промежутками, при этомпо меньшей мере один дополнительный50электрод соединен с анодом или с катодом,При измерении высоких давлений дополнительные электроды соединены с катодом, а при измерении низких давлений часть дополнительных электродов или все дополнительные электроды в целом соединены с анодом. 4На фиг, 1 изображен предлагаемыйпреобразователь магнетронного типа,разрез; на фиг, 2 - то же, инверсномагнетронного типа,Преобразователь содержит корпус 1,фланец 2, анод 3, дополнительныеэлектроды 4-6, цилиндрицеский катод7 диски 8, вводы 9, изолирующие втулки. 10, изолирующую вставку 11, прижимную шайбу 12 и магнит 13.Электродная система преобразователя размещена в герметичном цилиндрическом корпусе 1, снабженным фланцем 2 и выполненным из немагнитногоматериала. Анод 3 и дополнитсльныеэлектроды 4-6 выполнены в виде колеци расположены в корпусе сооснс, :атод состоит из цилиндрицеског: катода 7 и закрепленных по е:-о торцамдисков 8. .атод коаксиален аноду идополнительным электродам. Все Злектроды укреплень на вводах 9, проходящих через изолирующи втулки 10 вторце корпуса, Со сторо, ыланца корпуса положение катода зафиксированос помощью изолирующей вставки 11 иприжимной шайбы 12. шайба 12 выполнена с отверстиями. Разр.дное пространство ограничено цилиндрическимкатодом, дисками катода и совокупнойбоковой поверхностью анода и дополнительных электродов, противолежащей катоду. Магнит 13 создает осевое магнитное поле, величина которого значительно превышает критическую напряженность,Преобразователь работает следующим образом,Между электродами преобразователя - вводом, катодом и дополнительными электродами преобразователя прикладывается высокое электрическое напряжение, Под действиемскрещенных электрического и магнитного полей свободные электроды, оказавшиеся в области разрядного пространства преобразователя, нацинаютдвигаться к аноду. В плоскости, перпендикулярной оси электродной систе-,Умы,траектория электрона представляетзамкнутую циклоиду: для инверсномагнетронного преобразователл этогипоциклоида, а для магнетронногоэпициклоида. Одновременно электронысовершают осевые колебания между дисками катода. Движение электронов по,направлению к аноду, а следовательно, и попадание электронов на анод9779 5происходит только вследствие их столкновений с молекулами газа. Результирующую траекторию движения электронов упрощенно можно представить ввиде винтовой линии. Увеличение тра- Зектории движения электронов приводитк повышению вероятности ионизации газа, находящегося в пространстве между электродами. Число актов ионизации пропорционально давлению, поэтому 1 фи ток разряда, имеющий электронную иионную составляющие, пропорционалендавлению.Возникновение разряда для определенных областей значений напряженности магнитного поля и напряжениемежду электродами зависит только отдавления остаточных газов и геометрии электродов, При прочих равныхусловиях чувствительность преобраэователя зависит только от расстояниямежду дисками, т.е. от осевых размеров разрядного пространства. Конструкция преобразователя позволяет достаточно просто изменять эти осевые ффразмеры разрядного пространства. Достигают это соединением дополнительных электродов с анодом или катодом,Коммутацию соединения дополнительныхэлектродов с электродами преобразова-ЗОтеля удобно осуществлять измеритель 1ным блоком, в паре с которым предлагаемый преобразователь составляетвакуумметр,Соединение дополнительного элек- утрода с катодом приводит к тому, чтопотенциал в точках пространства между катодом и дополнительным электродом становится равным потенциалу катода. Это пространство представ ляет как бы дополнительный диск, ограницивающий область горения разрядб по оси,При подаче потенциала катода на все дополнительные электроды преобразователь работает в диапазоне высоких давлений. Вследствие малых осевых размеров разрядного пространства его сопротивление в области высоких давлений велико и нелинейность градуировоцной зависимости проявляется при более высоких давлениях, что обеспечивает повышение верхнего предела измеряемых давлений. Но в этом случае диапазон работы преобразователяМ ограничен со стороны низких давлений, так как зажигание разряда про:исходит при более высоких давлениях. бс бПодавая .последовательно на дополнительные электроды 6, б и 5,б, 5 и 1 вместо потенциала катода потенциал анода, можно дискретно изменять положение дополнительного диска, цувствительность преобразователя и диапазон контролируемых давлений, Осевые размеры разрядного пространства при этом увеличиваются, сопротивление разрядного пространства уменьшается, чувствительность преобразователя возрастает в диапазоне низких давлений, а нижний предел измеряемых давлений смещается в область более низких давлений, так как значительно раньше начинает наблюдаться нелинейность градуировочной зависимости. В целом градуировоцная зависимость преобразователя состоит из нескольких кривыходной, обеспечивающей измерение давления при высоких давлениях, и кривых, число которых равно числу дополнительных электродов, обеспечивающих измерение низких давлений.Предлагаемый преобразователь прост в изготовлении и удобен в эксплуатации, ввиду отсутствия движущихся частей отпадает необходимость в снабжении преобразователя брецезионным механизмом перемещения и Фиксации ,электродов. Для разработки преобразователя может быть использовано большинство магнитных электроразрядных преобразователей. Введение дополнительных электродов не меняет осевых размеров электродной системы, что позволяет заимствовать ряд деталей, например корпус преобразователя и магнит. Формула изобретения Магнитный электроразрядный преобразователь, содержащий цилиндрический анод, коаксиально расположенный с ним цилиндрический катод с дисками и магнит, о т л и ч а ющ и й с я тем, цто, с целью повышения удобства эксплуатации, он снабь жен дополнительными цилиндрическими электродами, расположенными между дисками катода на одной оси с анодом с зазором относительно друг друга, боковые поверхности которых, обращенные в разрядное пространство преобразователя, вместе с боковой поверхностью анода образуют цилиндрическую поверхность, рассеченную поперечными кольцевыми промежутками,г. 2.8 ВНИИПИ Заказ 9200/55 Тираж 8ееве е вееее авФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. 87 сное ктн 7 977962 при этом по меныцей мере один дополнительный электрод соединен с катодом или с анодом.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 81 Востров Г. А. и др. 8 акуумметры Л, 1967, гл,5.2. Авторское свидетельство СССР Ю БО 4119, кл. С О 121/З 4, 1974 (прототип).11