Ионизационные вакуумметры

Принцип действия основан на зависимости величины ионного тока, возникающего в результате ионизации молекул разреженного газа от величины давления.

По принципу действия подразделяются на следующие виды:

• • электронные ионизационные вакуумметры (или Байяр-да-Альперта) — в них ионизация осуществляется электронами, ускоренными электрическим полем;

• • радиоизотопные — ионизация осуществляется излучением радиоактивных изотопов;

• • магнитные электроразрядные (или Пеннинга) — принцип действия основан на зависимости величины тока электрического разряда в магнитном поле от давления.

  

  
  

Чувствительность, так же как и у тепловых вакуумметров, зависит от рода газа.

Электронный     вакуум

метр — электронная лампа, состоящая из вольфрамового или иридиевого катода, эмитирующего электроны; сетчатого или пружинного анода, ускоряющего электроны до энергии, значительно превышающей энергию ионизации и коллектора ионов (рис. 8.10). Вакуумметры могут быть открытыми и закрытыми (рис. 8.11). Величина тока на коллекторе пропорциональна давлению: где I_i — величина ионного тока, А; 1_ё — величина тока эмиссии, обычно устанавливается на 50 мА; K — чувствительность по определенному газу; C — постоянная конкретного преобразователя (определяется экспериментально и указывается в справочнике и паспорте на преобразователь).

Достоинства: стабильная работа.

Недостатки: зависимость показаний от рода газа, загрязнение катода и сетки углеводородами ведет к искажению показаний, чувствительность при давлениях 10^-7 Па падает из-за рентгеновского эффекта (заключается в возникновении рентгеновского излучения при бомбардировке сетки электронами, которое вызывает фотоэмиссию с коллектора с образованием фонового, или паразитного, фототока, сравнимого с ионным при низких давлениях).

Основные области применения: замер высокого и сверхвысокого вакуума.

Обозначение: ПМИ-2 (вольфрамовый катод), ПМИ 10-2 (иридиевый катод), серия ПМИ (3-2, 12-8, 27, 39-2, 51, 55) -с ростом цифры возрастает чувствительность. Зарубежные марки: IR, IE, IMG, JBA II V и II I (RIBER, Франция), Bayard-Alpert 563 (564, 571, 572, 580, UHV-24) (Varian).

Измерительные блоки ВИТ-2(3), ВИ-12(14), ВИБ, ВИЦБ, 13 ВТ3-003 (цифровые), Мерадат-ВТ12СТ2 (ПМТ-2, ПМТ-4, ПМТ-6-3) и Мерадат-ВИТ19ИТ1 (ПМТ-2, ПМТ-4, ПМТ-6-3 и ПМИ-2 и ПМИ-10-2) — электронные. Приборы Мерадат выпускаются пермской фирмой «Системы контроля».

Зарубежные марки: IONIVAK, IM (Leybold, Германия), SenTorr и Multi-Gauge (Varian).

Характеристики: диапазон измерений 102-10^-11 Па, в верхнем диапазоне давлений работают датчики с катодами из металлов платиновой группы, ресурс вольфрамового катода зависит от давления и составляет 7,5 ч при давлении 10^-1 Па, 75 ч — при 10^-2 Па и 750 ч — при 10^-3 Па.

Основные производители в России и СНГ: выпуск прекращен в 1989 г., возобновлен недавно.

Основные производители за рубежом: Varian, RIBER, MSI, Granville-Phillips, BOC Edwards, KVS (Корея).

Радиоизотопные вакуумметры (за рубежом — альфатроны). В них ионизация газа осуществляется альфа- или бета-частицами, излучаемыми радиоактивными изотопами. Роль катода выполняет источник излучения; анод, положительный по отношению к источнику, обеспечивает попадание ионов на коллектор.

Достоинства: имеют линейную характеристику, высокую стабильную чувствительность, малую погрешность (±5 %) в диапазоне 10⁵-10^-3 Па. Катод практически вечный, так как период полураспада источников обычно очень велик.

Недостатки: наличие радиоактивного источника, чувствительность к чистым газам — аналогично другим ионизационным датчикам.

Основные области применения: те же, что и у электронных.

Обозначение: МР-8 (датчик), ВР-4 (измерительный блок).

Основные производители в России и СНГ: выпуск прекращен.

Основные производители за рубежом: нет данных.

Магнитные электроразрядные вакуумметры (датчики Пеннинга) — при приложении высокого напряжения (2-5 кВ) между находящимися в магнитном поле катодом и анодом возникает самостоятельный разряд, ионизирующий газ (рис. 8.12).

Внешний вид магнитных электроразрядных вакуумметров показан на рис. 8.13.

Сила ионного тока, определяющая измеряемое давление,

Ii = S • Р^п,

где I_i — величина ионного тока; S — абсолютная чувствительность датчика; n — коэффициент, характеризующий тип преобразователя (0,9-1,7).

Достоинства: большой срок службы ввиду отсутствия элементов с высокой температурой; небольшая мощность, что позволяет использовать эти датчики в криогенных системах.

Недостатки: нестабильность разряда, плохая зажигае-мость при низких давлениях, чувствительность к загрязнениям (требуют периодического отжига).

Основные области применения: те же, что и у других вакуумметров.

Обозначение: ПММ-22 (28, 32, 38, 42, 44, 46) — рост цифры — увеличение глубины измеряемого вакуума; 524-2F, 525 (Varian); измерительные блоки РВМ-1М, ВМБ-8 (10-12, 14, 16), ВЭМБ-1, ВМЦБ-12, ВТИ-1.

Зарубежные марки: 860-2, SenTorr и Multi-Gauge (Varian).

Характеристики:   диапазон измеряемых давлений

10²-10^-12 Па.

Основные производители в России и СНГ: нет данных.

Основные производители за рубежом: Varian, Televac (США), Granville-Phillips, BOC Edwards, KVS (Корея).