Ионный денситометр для измерения плотности газа

 

О П И С А Н И Е (1ц 457909

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 31.05.73 (21) 1925424/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.01.75. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 18.03.75 (51) М. Кл. G Оlп 9/18

Н Olj 41/00

Государственный камнтет

Совета Мнннотров СССР по делам изобретений и пткоытий (53) УДК 621.52:533.12 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Я. Барская и Л. Я. Сена (i1) Заявитель Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова (54) ИОННЫЙ ДЕНСИТОМЕТР

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗА ИЛИ ПАРА

В ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРАХ

А=

30

Изобретение относится к приборам газовой электроники и служит для мгновенных измерений плотности газа в отдельных точках газоразрядного прибора.

Измерение мгновенных значений плотности газа в разных точках объема газоразрядных приборов необходимо при конструировании новых приборов, для выбора правильных режимов их эксплуатации, а также при исследовании физических процессов, происходящих в разряде.

Известен прибор для измерения плотности газа в газовом разряде. Известный прибор состоит из двух сеток и удаленного от них коллектора. Он может производить локальные измерения плотности газа в стационарных условиях в переходных медленно изменяющихся режимах разряда. Для определения плотности газа или пара необходимо задавать коллектору последовательно ускоряющий и замедляющий потенциалы относительно второй сетки и измерять токи коллектора при укаэанных двух значениях потенциалов.

Однако при существенно нестационарных процессах в разряде измерение плотности газа оказывается практически невозможным, поскольку измерения при ускоряющем и замедляющем потенциалах коллектора не могут происходить одновременно.

Целью изобретения является снижение инерционности измерений, Для этого между коллектором и ближайшей к нему сеткой расположен третий элект5 род, подключенный к источнику напряжения.

Ионный денситометр может быть выполнен в нескольких вариантах: плоская конструкция, цилиндрическая, торцевая. Объем денситометра определяется диапазоном измеряемых

10 плотностей газа.

Процесс определения плотности газа состоит в одновременном измерении тока 4 на коллектор, находящийся постоянно при замедляющем потенциале относительно второй сет15 ки, и тока д на дополнительный электрод, находящийся постоянно при потенциале второй сетки, т. е. при ускоряющем для ионов потенциале. Значение плотности газа или пара, или, что чаще бывает удобно, концентрация ней20 тральных атомов или молекул определяется формулой

1к + д и= Alg

К где постоянная А может быть определена либо теоретически, либо непосредственно градуировкой. Теоретическое значение постоянной

457909 где l — расстояние между коллектором и дополнительным электродом, Q — сечение перезарядки.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема денситометра; на фиг. 2 — схема торцевой конструкции денситометра с цилиндрическим дополнительным электродом; на фиг, 3 — схема присоединения денситометра к источнику питания; на фиг. 4 — градуировочная характеристика денситометра.

Ионный денситометр содержит сетку 1 (см. фиг. 2), вваренную в отверстие цилиндра 2, защищающего объем денситометра от разряда. Цилиндр 2 находится под «плавающим» или под небольшим отрицательным относительно плазмы потенциалом.

Вторая сетка 3 имеет потенциал около — 200 — (— 400) в и служит для ускорения ионов. Дополнительный электрод 4 в виде цилиндра, изолированного тонкой керамической прокладкой от второй сетки, имеет в торцевой части отверстие, равное по диаметру отверстию в керамическом диске 5. Потенциал дополнительного электрода 4 равен потенциалу второй сетки 3.

Коллектор 6, установленный на расстоянии 1 от входного отверстия дополнительного электрода 4, представляет собой металлический диск. Потенциал коллектора 6 на 20—

50 в выше потенциала дополнительного электрода. Все электроды имеют выводы, подсоединяемые к электрической схеме.

Денситометр работает следующим образом.

Денситометр устанавливают в разрядное пространство, в участке которого следует произвести измерение плотности газа. Ионы разряда попадают через первую сетку 1 в прибор и ускоряются второй сеткой 3 до энергий порядка 200 †4 эв. С этой энергией ионы поступают в пространство, ограниченное дополнительным электродом 4 и коллектором 6.

На расстоянии l, примерно равном длине свободного пробега перезарядки, ионы испытывают резонансную перезарядку с атомами нейтрального газа, находящегося в объеме

5 денситометра.. Объем денситометра содержи-. нейтральные атомы той же концентрации, что и пространство, непосредственно окружающее денситометр.

В результате резонансной перезарядки обI0 разуются медленные ионы в количестве тем большем, чем больше плотность газа. Быстрые ионы, не претерпевшие перезарядки, попадают на коллектор 6, потенциал которого более положителен, чем потенциал дополниы тельного электрода 4, при этом измерительный прибор в цепи коллектора измеряет ток

4. Медленные ионы попадают на более отрицательный электрод, которым является введенный дополнительный электрод 4. Прибор

20 в цепи дополнительного электрода 4 измеряет ток i . Одновременное измерение токов i u может производиться гальванометрами, самопишущими приборами или двухлучевым осциллографом.

Линейность градуировочной характеристики делает удобным определение концентрации нейтральных атомов при помощи градуировочной прямой, полученной предварительно по

Зо известной плотности газа.

Предмет изобретения

Ионный денситометр для измерения плотности газа или пара в газоразрядных приборах, содержащий два электрода, выполненные в виде сеток, и коллектор, о тл и ч а ю40 щийся тем, что, с целью снижения инерционности измерений, между коллектором и ближайшей к нему сеткой расположен третий электрод, подключенный к источнику питания.

457909

Фиг f

4/мЗ

Фиг. 4

Корректор М. Щипкова

Заказ 603/5 Изд. № 33i Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 и аноду газорагрядного твид ооа

4 иг У

Составитель Е. Никитина

Редактор А. Зиньковский Техред Т. Миронова

1 3 5

Фиг 2