Ионизационный вакуумметр

 

О П И С А Н И Е 284370

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42k, 12/04

3 а явлено 02.XI I.1968 (№ 1287020/18-10) с присоединением заявки №

МПК G 011 21/30

УДК 531.788.7(088.8) Приоритет

Опубликовано 14,Х.1970. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 11.1.1971

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

В. Т. Гринченко

Заявитель

ИОНИЗАЦИОННЫЙ ВАКУУММЕТР

Изобретение относится к вакуумной 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 ваку у м м етр QIB.

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 то ка. 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 ме кду TQIoiBIDI сигналом на коллекторе и сигналом, модулятора.

На фиг. 1 представлена принципиальная

5 схема вакуумметра; на фиг. 2 показана зависимость токовых сигналов,,возникающих в коллекторной це пи датчика, по отношению к модулирующему сигналу.

Вауумметр содержит датчик 1, состоящий

10 из катода 2, модулятора 8 электронного тока, анода 4и коллектора 5 ионов, и электронную блок-схему 6 питания и измерения, включающую накальную цепь 7 катода, со протпвление 8 смещения, блок 9 стабилизации эмиссии, 15 задающий генератор 10, амплитуда которого может регулироваться и контролироваться с помощью органа 11 регулировки (например, потенциометра), выпрямитель 12 для питания цепи анода и узкополосный усилитель И пс20 ременных ионных токов со стрелочным пндикато.ром И.

Вакуумметр,работает следующим образом.

Катод 2, находящийся под положительным потенциалом по отношению к модулятору, 3 и

25 коллектору 5, эмитирует электроны, которые под воздействием мправляющсго модулятора

3, модулируются частотой, равной частоте задаюшего сигнала генератора 10. Промодулпрованный электронный ток, ускоряясь поlLì

ЗО анода 4, произ|водит ионизацпю молекул газа

284370

60 в пространст!ве, ограниченном анодом 4 и коллектором 5 датчика 1.

Положительные ионы, образованные промодулированными электронами, попадают па 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-образного фильтра), настроенный на частоту задающего генератора 10. Это позволяет сключить из коллекорной цепи измерения помехи, создаваемые в,вакуумной системе заряженными частицами и излучениями.

Пренеб1регая временем,пролета электронов и ионов 1по сравнению с периодом сигнала модуля1ции, ионный ток 1„находится в фазе с сигналом модуляции U, (см. фиг. 2).

Нижний предел измерения вакуумметра ограничивается фоновыми токами в цепи коллектора 5.

К ни1м относятся: как и в большинстве ионизационных вакуумметров,:р а бота ющих без модуляции электронного тока, ток фотоэмиссии Iф.„, с ионного .коллектора 5,,возникающий под действием мягкого рентгеновского излучения с анода 4,,появляющегося при торможении,промодулиро!ванных электронов в материале анода 4 манометра. Ток фотоэмиссии с коллектора 5 находится iI3 фазе с сигналом модуляции; ток I„проходящий через межэлсктродную емкость,модулятор 8 — коллектор 5 датчика 1.

ji

Он на — опережает сигнал модуляции

Ф

«наведенный» ток I„„, возникающий в результате изменения величины отрицательного объемного заряда в пространстве, заключенном между анодом 4 и коллектором 5 датчика 1. Количество промодулированных эле1ктроно!в, т. е. величина объемного заряда в указанном пространст!ве, сфазировано с сигналом модуляции. Следовательно, индукционно на!веденный ток в цепи коллектора 5 датчика 1 отстает на — — от сигнала,модулятог ра 8.

Таким образом, как видно из фиг. 2, ток в цепи коллектора 5 ионизационного вакуу1мметра с модуляцией электронного тока определяется сум!мой четырех составляющих (токами

I„, 14, „, I, и I„„), три из,которых не зависят от давления. В зависимости от значений амплитуд у!казанных токов разность фаз между коллекторным током и cHi! налом модуляции может изменяться от — — до +—

2 2

Если cHilнал модулятора изменяется по закону U =У11, з!п131, то емкостной н «наведенный» токи будут выражаться с1ответсг зе!1но как:

1,=1„з!п(М-+ — "1 и 1„„1„св1п«.г — "1

При условии 1,, = I„, ток в цепи ко., ектора 5 выражается как: I„.,„== I„+ I@,„, .1ри этом он находится в фазе с модулирующим сигналом. Следо1вательно, нижний предел измерения ионизационного вакуумметра с модуляцией электронного тока обусловлен током фотоэмиссии с коллектора 5.

Электрический режим, соответствуюший равенству емкостного и «наведенного» токов, может быть использован в любой известной конструкции ионизационных дат!иков, как с плоской, так и с цилиндрической сн гамой электродов.

При испо Ib30вании изобретения в указанные конструкции манометров необходимо,ввести между 1катодом 2 и анодом 4 дополнительный электрод, способный модулировать электронный поток (например, сетку) .

Режим .компенсации определяется,путем контроля разности фаз между сигналом модулятора 8 н токовым сигналом в коллекторной цепи. При изменении амплитуды модулирующего сигнала U и тока эмиссии катода 2

I, режим компенсации соответствует тем зна IQHHHAI Ua u le IIpH KoTop 61 указан!1ый 3ь1 ше сдвиг фаз,ра1веп нулю.

Изменение тока эмиссии катода 2 при постоянстве электрического режима работы датчи1ка 1 ВЬ1зывает ряд техничеоких Tp):äIIocTOH, а также приводит к отрицательным явлениям в работе датчи1ка 1 (к ним следует отнести неопределенность процессов сорбцпи и дссорбции !в датчике 1 и т. д.).

Наиболее рациональным 1способом нахождсния режима компенсации является изменен!!с величины напряжения 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 изобретения

Иопизационный накуумметр, содержащий датчик с модулятором электронного тока, расположенным между катодом и анодом, и электронный блок, питания и измерения, отличи!ои!ийся тем, что, с целью расширения ниж;!его предела измерения, в нем цепь модулягора электронного тока содерж!!т орган регулировки !величины напряжения модуляции (например,:потенциометр), компенсирующий разность фаз между токовым сигналом на коллекторе и сигналом модулятора.

284370

Фиг.Я

Фиг.!

Составитель О. В. Полев

Телред T. П. Курилко

Корректор В. И. Жолудева

Редактор И. С. Грузова

Заказ 3737/9 Тираж 480 Подписное

ЦНИ1ЛПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Мипистроз СССР

Москва, Я-35, Раушская паб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 р

1 г 3

l!

L .7ф !