Магнитный электроразрядный преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii977962 ю

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 ф 7

r (Sl ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 08. 06. 81 (21) 3299475/18-10 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет— (5l)M. Кл.

G 01 L 21/34

9кударствааый квинтет

СССР ао делен язобретекик к открыткй

Опубликовано 30.11. 82. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 30.11.82 (53) УДК 531.788 (088.8) l

;..i

1 с

1 (72) Автор изобретения

С. Н. Запаров (71) Заявитель (54) МАГНИТНИЙ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вакуумной 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 Г13.

Недостаток данных преобразователей состоит в ограниченности диапазонов контролируемых давлений - диапазон преобразователей, преднаэначен1 ных 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 предлагаемому по технической сущности является преобразователь магнетронного типа, обеспечивающий расширение рабочего диапазона измеряемых давлений и повы шение точности измерений путем осуществления регулировки чувствительности. Электродная система данного преобразователя состоит иэ полого цилиндрического анода, по оси которого размещен стержневой катод с тремя (или более ) дисками. В преьбразователе с тремя дисками два диска жестко закреплены на стержневом катоде и образуют малую разрядную камеру, предназначенную для изме20 рения высоких давлений. Третий диск расположен на подвижной части стержневого катода, являющегося продолжением неподвижного штока силь онного механизма перемещения. Этот диск.

977962 катода, ближайший к нему неподвижный диск и стержневой катод регулируемой длины образуют большую разрядную ка" меру, предназначенную для измерения низких давлений. Совместная работа камер позволяет получить желаемый широкий диапазон измерений, а сильфонный механизм — изменять расстояние между дисками и тем самым регулировать чувствительность датчика и 10 диапазон контролируемых давлений (2 1.

Однако известный преобразователь обладает рядом недостатков, обусловленных наличием в его конструкции движущихся. частей - для двухкамерно- 15

ro преобразователя это сильфонный механизм перемещения штока с укрепленным на нем диском. При измерении давления сильфонный механизм должен обеспечить не только перемещение, gg но и точную фиксацию подвижного штока а одних и тех же дискретных положениях, соответствующих рабочей чувствительности в широком и узких диапазонах. В противном случае. точность измерения падает. При необходимости дистанционного управления работой преобразователя он должен быть снабжен сложным приводом сильфонного механизма. В случае исполнения преобразователя с ручным управлением работа с ним неудобна, особенно при использовании. преобразователя в кон" структивно сложных вакуумных системах.

3S

Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь снаб>нен 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, при этом по меньшей мере один дополнительный

SO электрод 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.

На фиг. t изображен предлагаемый преобразователь магнетронного типа, разрез; на фиг. 2 — то же, инверсномагнетронного типа.

Преобразователь содержит корпус 1, фланец 2, анод 3, дополнительные электроды 4-6, цилиндрический катод

7, 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 немагнитного материала. Анод 3 и дополнитсльные электроды 4-6 выполнены а аиде колец и расположены а корпусе cooñío. !:атод состоит из цилиндрическог= катода 7 и закрепленных по е;-о -o„-:öàì дисков 8. .атод коаксиален а оду и дополнительным электродам. Все электроды укреплены на вводах 9, проходящих через изолирующие втулки 10 а торце корпуса, Со сторо ы „,ганца корпуса положение катода зафиксировано с помощью изолирующей вставки 11 и прижимной шайбы 12. "!айба 12 выполнена с отверстиями. Разрядное пространство ограничено цилиндрическим катодом, дисками катода и совокупной боковой поверхностью анода и дополнительных электродов, противолежащей катоду. Магнит 13 создает осевое магнитное поле, величина котороl o значительно превышает критичес-: кую напряженность.

Преобразователь работает следующим образом.

Между электродами преобразователя - вводом, катодом и дополнительными электродами преобразователя прикладывается высокое электрическое напряжение. Под действием скрещенных электрического и магнитного полей свободные электроды, оказавшиеся в области разрядного пространства преобразователя, начинают двигаться к аноду. В плоскости, перпендикулярной оси электродной систе-, м мы,траектория электрона представляет замкнутую циклоиду: для инверсномагнетронного преобразователл это гипоциклоида, а для магнетронного эпициклоида. Одновременно электроны совершают осевые колебания между дисками катода. Движение электронов по ,направлению к аноду, а следовательно, и попадание электронов на анод

9779

5 происходит только вследствие их стол кновений с молекулами газа. Результирующую траекторию движения электронов упрощенно можно представить в виде винтовой линии. Увеличение траектории движения электронов приводит к повышению вероятности ионизации газа, находящегося в пространстве меж ду электродами. Число актов ионизации пропорционально давлению, поэтому 1в и TQK разряда, имеющий электронную и ионную составляющие, пропорционален давлению.

Возникновение разряда для определенных областей значений напряженности магнитного поля и напряжение между электродами зависит только от давления остаточных газов и геометрии электродов. При прочих равных условиях чувствительность преобра- 20 зователя зависит только от расстояния между дисками, т.е. от осевых размеров разрядного пространства. Конструкция преобразователя позволяет достаточно просто изменять эти осевые размеры разрядного пространства. Достигают это соединением дополнительных электродов с анодом или катодом, Коммутацию соединения дополнительных электродов с электродами преобразова-ЗЭ теля удобно осуществлять измеритель1 ным блоком, в паре с которым предлагаемый преобразователь составляет вакуумметр.

Соединение дополнительного элек- у трода с катодом приводит к тому, что потенциал в точках пространства между катодом и дополнительным электродом становится равным потенциалу катода. Это пространство представ- > ляет как бы дополнительный диск, of раничивающий 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 градуировочной зависимости проявляется при более высоких давлениях, что обеспечивает повышение верхнего предела измеряемых давлений. Но в этом случае диапазон работы преобразователя

35 ограничен со стороны низких давле ний, так как зажигание разряда про:исходит при более высоких давлениях.

62 d

Подавая .последовательно на дополнительные электроды 6, 6 и 5, 6 5 и 4 вместо потенциала катода потенциал анода, можно дискретно изменять положение дополнительного диска, чувствительность 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 градуировочная зависимость преобразователя состоит из нескольких кривых . одной, 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 Нрецезионным 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 N магнит, о т л и ч à lO шийся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации, он снаб 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, (уиг. f

Щий.8

ВНИИПИ Заказ 9200/55 Тираж 887 Подписное а евое °

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 7 977962 при этом ho меныцей мере один дополнительный электрод соединен с катодом или с анодом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1., Востров Г. А. и др. Вакуумметры Л., 1967, гл.5.

2. Авторское свидетельство СССР 504115 кл. L 01 L 21/34, 1974 (прототип).