冷阴极电离真空计的工作原理图

2020-05-06 真空技术网 真空技术网整理

  冷(leng)阴(yin)极电离(li)真空计是一种相对真空计。它由规(gui)管和测量电路两部分组成。图(tu)17示出冷(leng)阴(yin)极电离(li)真空计的(de)示意(yi)图(tu)。

  冷阴(yin)极电(dian)(dian)(dian)离(li)真(zhen)空(kong)计与(yu)(yu)热阴(yin)极电(dian)(dian)(dian)离(li)真(zhen)空(kong)计一样(yang),是(shi)利用(yong)低压(ya)力下气体分(fen)子的电(dian)(dian)(dian)离(li)电(dian)(dian)(dian)流(liu)与(yu)(yu)压(ya)力有(you)关(guan)的特(te)性,用(yong)放电(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)流(liu)做(zuo)为真(zhen)空(kong)度的测量,由电(dian)(dian)(dian)流(liu)表CB(做(zuo)为真(zhen)空(kong)度指示(shi)仪(yi)表,一般用(yong)量程为o~100μA)指示(shi)出来。所不同的在于电(dian)(dian)(dian)离(li)源。

  热阴(yin)(yin)极(ji)(ji)电(dian)离真空计(ji)是(shi)由热阴(yin)(yin)极(ji)(ji)发射(she)电(dian)子,而冷阴(yin)(yin)极(ji)(ji)电(dian)离真空计(ji)是(shi)靠冷发射(she)(场致发射(she)、光电(dian)发射(she)、气体被宇(yu)宙射(she)线电(dian)离等)所产(chan)生的(de)(de)(de)少量(liang)初始自由电(dian)子,它(ta)们(men)在电(dian)场的(de)(de)(de)作用下向(xiang)阳极(ji)(ji)运动,但由于(yu)正交磁场的(de)(de)(de)存(cun)在,也将施力于(yu)运动的(de)(de)(de)电(dian)子,从而改变电(dian)子的(de)(de)(de)运动轨迹。

  在电、磁场的共同作用下(xia),电子(zi)(zi)沿螺旋形轨道迂回地飞向阳极(这种运动轨迹实际上(shang)是一个在阳极面上(shang)具有摆线投影的曲(qu)线),这样就大大延(yan)长了电子(zi)(zi)达(da)到阳极的路程,使碰撞气体分子(zi)(zi)的机会增(zeng)多(duo);

  同时又因阳(yang)极(ji)(ji)(ji)是一个(ge)中(zhong)空的环,在其中(zhong)轴(zhou)线(xian)附(fu)近运动的电子(zi)还可(ke)能(neng)穿(chuan)过阳(yang)极(ji)(ji)(ji)环凭原有动能(neng)继(ji)续(xu)前(qian)进(jin),而(er)后又被带负电位的阴极(ji)(ji)(ji)排斥而(er)折(zhe)回,这样飞行(xing)中(zhong)的电子(zi)可(ke)能(neng)在两(liang)阴极(ji)(ji)(ji)间(jian)往返振荡直(zhi)到最后被阳(yang)极(ji)(ji)(ji)吸收为止,使电子(zi)到达阳(yang)极(ji)(ji)(ji)的实际路程远大(da)于两(liang)极(ji)(ji)(ji)间(jian)的几何尺寸,故(gu)碰(peng)撞几率大(da)大(da)增(zeng)加(jia)。

  电(dian)(dian)子(zi)碰(peng)撞气体分(fen)子(zi)时(shi),有(you)一部(bu)分(fen)为电(dian)(dian)离(li)(li)碰(peng)撞,电(dian)(dian)离(li)(li)后形成的(de)(de)正离(li)(li)子(zi)在(zai)阴(yin)极(ji)上打(da)出的(de)(de)二次电(dian)(dian)子(zi),也受电(dian)(dian)场(chang)(chang)和(he)磁(ci)场(chang)(chang)的(de)(de)共同作用而(er)参与(yu)这种运(yun)动,使电(dian)(dian)离(li)(li)过(guo)程(cheng)连锁的(de)(de)进(jin)行,在(zai)很(hen)短时(shi)间(jian)内雪崩式(shi)地产(chan)生(sheng)大量的(de)(de)电(dian)(dian)子(zi)和(he)离(li)(li)子(zi),这样就(jiu)形成了(le)自持气体放(fang)电(dian)(dian)(一般称为潘宁放(fang)电(dian)(dian)),此放(fang)电(dian)(dian)电(dian)(dian)流与(yu)压力有(you)如下关系:

  I=Kpn (11)

  式中(zhong) I--放电(dian)电(dian)流

  K——常数

  n——常数(shu),一(yi)般在(zai)l~2之间,与规管结构(gou)有关。

冷阴极电离真空计原理图

图17:冷阴极(ji)电离真空计原理图

  图17示(shi)出(chu)的是普通(tong)型冷阴(yin)极电离(li)真空计(ji),其(qi)压(ya)力测量范围1~10-5Pa。冷阴(yin)极电离(li)真空计(ji)没有与压(ya)力无关的本底光电流(liu)。限制(zhi)其(qi)下限延伸(shen)是其(qi)场(chang)致(zhi)发射;测量上限主要受限流(liu)电阻及在高压(ya)力时,电子(zi)与离(li)子(zi)复合几(ji)率增加等限制(zhi)。

  延伸下限制成倒(dao)置(zhi)磁控(kong)管(guan)与(yu)磁控(kong)管(guan)式规管(guan)如图18、图19所(suo)示,其pinm=10-11Pa。

  冷阴极(ji)(ji)电(dian)离真空规(gui),没有热(re)阴极(ji)(ji),不怕大气冲击(ji),但其(qi)测(ce)量误差较大。

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