Патент ссср 402771
ОПИСАНИЕ
ИЗОбРЕТЕНИЯ
40277l
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 31 Ill.1971 (№ 1641444/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 19.Х.1973. Бюллетень № 42
Дата опубликования описания 12.III.1974.Ч. Кл, С О1! 21!30
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий
УДК 531.788.7(088.8) Авторы
-изобретения
Б. И. Котенев, В. Н. Суховерков и В. П. Ширин
Заявитель
ИОНИЗАЦИОННЫЙ МАНОМЕТР
Изобретение может быть использовано прн измерении давления в вакуумных системах, измерении плотности молекулярного пучка, получаемого при вакуумном испарении материала, в масс-спектрометрии, в технике получения ионных пучков.
Известны ионизационные манометры, содержащие ионизационный манометрическии преобразователь, источник питающих напряжении, стабилизатор тока эмиссии, усилитель ионного тока и регистратор.
Однако в ряде случаев указанные манометры имеют недостаточно высокую точность измерения вследствие нестабильности чувствительности ионизационного манометрического преобразователя. Одной из причин нестабильности является возникновение на коллекторе преобразователя диэлектрической пленки, образующейся за счет осаждения ионов вакуумного масла, продуктов электрокрекшпа масла и распыляемого диэлектрического материала.
Для стабилизации чувствительности в таких манометрах применяется предварительный прогрев электроднои системы ионизационпого манометрического преобразователя с целью удаления осевшей диэлектрическои пленки.
Однако такой прогрев не обеспечивает стабилизации чувствительности иопизационного мапометрического преобразователя на всем протяжении его работы вследствие быстрого запыления электродов преобразователя, особенно прн измерении плотности молекулярного пучка напыляемого диэлектрика.
При работе нонизационного манометриче5 ского преобразователя образующиеся положительные ионы осаждаются на поверхность возникшей диэлектрической пленки и изменяют ее потенциал, что ведет к изменению распределения электрического поля в объеме преобразо10 вателя и, следовательно, к изменению чувствительности преобразователя. Потенциал поверхности пленки при этом может возрасти до потенциала катода, что вызывает появление электрош|ого тока на коллектор, компенсирующего ионный ток, а это, в свою очередь, вызывает резкое снижение чувствительности иоппзациопного манометрического преобразователя.
Для повышения точности измерения пред20 лагаемый манометр снабжен источником импульсов отрицательной полярности, подключенным к катоду преобразователя.
Во время денствня импульса потенциал катода становится отрицательным относительно
25 потенциала поверхности коллектора, что вызывает появление электронного тока катода на поверхность коллектора. Этот ток течет до тех пор, пока потенциал поверхности коллектора пе сравняется с нижним импульсным значе30 нием потенциала катода. По окончании дей402771
50 ствия импульса потенциал коллектора становится отрицательным относительно потенциала катода и равным амплитуде поданного импульса. 11ри этом коллектор преооразователя нормально собирает положительные ионы, а электронный ток на коллектор прекращается.
1аким образом, введение источника отрицательных импульсов, подключенного к катоду преобразователя, стабилизирует потенциал поверхности коллектора на всем протяжении работы ионизационного манометрического преобразователя и, следовательно, повышает точность измерения ионизационного манометра.
На фиг. 1 представлена принципиальная блок-схема описываемого манометра; на фиг.
2 — график напряжений и токов электродов ионизационного манометрического преобразователя.
Ионизационный манометр содержит ионизационный манометрический преобразователь 1, размещаемый в вакуумной камере 2 и состоящий из анода 3, катода 4 и коллектора 5 ионов, источник 6 питающих напряжений, стабилизатор 7 тока эмиссии, усилитель 8 ионного тока, регистратор 9 и источник 10 импульсов отрицательной полярности, подключенный к катоду 4. На коллекторе 5 показана образовавшаяся диэлектрическая пленка 11.
На фиг. 2 представлены графики, где: а — отрицательные импульсы, подаваемые от источника 10; б — напряжение на поверхности диэлектрической пленки 11; в — форма ионного тока коллектора 5; г — форма электронного тока коллектора 5, возникающая благодаря подаче на катод отрицательных импульсов; д — форма суммарного тока коллектора 5.
Манометр работает следующим образом.
Преобразователь 1 помещают в вакуумную камеру 2. Or источника 6 на анод 3 подается положительный потенциал. Напряжение питания на катод 4 поступает от источника питающих напряжений через стабилизатор тока эмиссии.
На катод 4 от источника импульсов отрицательной полярности поступают с определенной частотой импульсы отрицательной полярности, заданной амплитуды и длительности, Частота, амплитуда и длительность импульсов отрицательной полярности, подаваемых от источника 10 на катод 4 ионизационного манометрического преобразователя 1 выбирается, 5
40 исходя из двух условий: из условия минимального уменьшения чувствительности преобразователя 1 и из условия максимальной стабильности его чувствительности. Чем выше будет частота и длительность импульсов отрицательной полярности, направляемых на катод 4, тем меньше будет средняя величина сигнала, снимаемого с коллектора 5 ионов.
Минимальная амплитуда импульсов определяется тепловой энергией электронов эмиссии.
Максимальная амплитуда импульсов определяется распределением электрического поля в объеме ионизационного манометрического преобразователя 1 и зависит от конфигурации и конструктивного выполнения электродов преобразователя.
Во время подачи отрицательного импульса на катод 4 (фиг. 2,а) потенциал коллектора
5 становится положительным относительно катода 4. Поэтому часть электронного пучка, создающего ток эмиссии, попадает на коллектор 5 ионов, разряжая поверхность диэлектрической пленки 11, образовавшейся на коллекторе 5 до потенциала, равного наибольшему отрицательному импульсному значению потенциала катода 4 (точка т на фиг. 2,б). После окончания действия отрицательного импульса потенциал поверхности коллектора 5 незначительно возрастает (точка и на фиг. 2,б) за счет осаждения на нем положительных ионов.
Чтобы это изменение потенциала поверхности коллектора 5 свести к минимуму, надо увеличить частоту импульсов, подаваемых на катод 4.
Таким образом, высокая точность измерения обеспечивается благодаря тому, что потенциал поверхности диэлектрической пленки 11 поддерживается постоянным, что стабилизирует чувствительность ион из ационного манометрического преобразователя 1 на всем протяжении его работы.
Предмет изобретения
Ионизационный манометр, содержащий ионизационный манометрический преобразователь, источник питающих напряжений, стабилизатор тока эмиссии, усилитель ионного тока и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен источником импульсов отрицательной полярности, подключенным к катоду преобразователя.
402771.J
1 1
ФО2. 2
Составитель О. Полев
Техред Л. Богданова
Редактор С. Хейфиц
Корректор E. Михеева
Заказ 505/5 Изд. № 2051 Тираж 755 Подписн1>е
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
I г
1 !
1
I
1
