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按照離子產(chǎn)生的方法不同,利用熱陰極發(fā)射電子使氣體電離的真空計叫熱陰極電離真空計;其中,熱陰極電離真空計由熱陰極規(guī)管和測 量儀器組成。測量儀器由規(guī)管工作電源、發(fā)射電流穩(wěn)壓器、離子流測量放大器等部分組成。熱陰極電離規(guī)管與被測真空系統(tǒng)相通。熱陰極電離規(guī)管是一個三極管,管內(nèi)有陰極、柵極和收集極。收集極電位相對于陰極電負電位;柵極相對于陰極 電正電位。當電離規(guī)管通電加熱后,陰極發(fā)射電子,在電子到達柵極的過程中,與氣體分子碰撞而產(chǎn)生正離子和電子的電離現(xiàn)象。當發(fā)射電流一定時,正離子數(shù)目與被測氣體壓強成正比。正離子被收集極收集后,經(jīng)測量電路放大,可由批示電表讀出所要測量的真空度。

熱陰極電離真空計規(guī)管類似一支三極管,如圖a所示,由筒狀板極(離子收集極)C,柵極網(wǎng)G和位于柵極網(wǎng)中心的陰極燈絲F構(gòu)成,筒狀板極在陽極柵網(wǎng)外面。

圖b是其外控電路,柵極電位在+100~+300V之間,板極的電位在0~-50V之間。陰極燈絲F通電發(fā)熱后便發(fā)射電子,由于陽極柵網(wǎng)G為正電壓,發(fā)射出的電子被加速,電子與內(nèi)部的氣體分子相碰,使氣體分子發(fā)生電離,氣體壓強大,氣體的密度就大,碰撞機會越多,產(chǎn)生的正離子也越多。正離子在筒狀板極負電壓的作用下,吸引正離子形成板極電流,氣體分子密度越大(即壓強越大),板極電流也越大,反之就小。在測量范圍內(nèi)板極電流與被測壓強成正比。

真空系統(tǒng)暴露大氣后,電離規(guī)玻璃泡和電極表面會吸附很多氣體,在真空環(huán)境下,氣體又被釋放出來,影響測覺精度。為消除這種影響,在測量前必須對規(guī)管進行除氣。電離規(guī)管除氣采用烘烤方法,即給燈絲和柵極可分別通電加熱,板極則采用高頻感應加熱或電子轟擊,使氣體在測量前被釋放出來。一般電離真空計都具有除氣功能,當真空度大于1×10^-2Pa時,按說明書要求對電離規(guī)管進行除氣。

電離規(guī)管的結(jié)構(gòu)為一個圓筒型三極管,它有三個電極:陰極f發(fā)射電子;柵極a加速電子,收集極c收集離子。一般陰極加零電位,柵極加正電位,收集極加負電位。它的優(yōu)點主要是能夠測量氣體與蒸氣的全壓強;反應迅速,可連續(xù)讀數(shù)和遠距離控制;量程寬,線性好,測量精度較高。缺點主要是在壓強高于10-1pa時,容易氧化燈絲,一旦系統(tǒng)突然暴露大氣會燒壞規(guī)管;玻殼、電極的放氣導致測量的誤差。

校準電離真空計時,應注意以下六點:

1、一般情況下,規(guī)管和系統(tǒng)連接時,先將未開封的規(guī)管和測量電路連接到一起試一下,檢查規(guī)管是否正常,然后再接到系統(tǒng)。

2、在校準的過程中,如果出現(xiàn)故障,在原因不明的情況下,拿一支未開封的規(guī)管試一下,判斷是規(guī)管的問題,還是電路的問題。如果換上未開封的規(guī)管一切正常,說明原規(guī)管有問題;如果換上未開封的規(guī)管仍然不正常,說明電路有問題,這樣就縮小了故障的范圍。

3、規(guī)管安裝時應豎直安裝,否則在加熱除氣,烘烤時柵極和陰極產(chǎn)生變形,相對位置變化,將會嚴重影響測量精度。

4、在開燈絲前,判斷被測真空系統(tǒng)中的真空度確信小于10-1pa時,才能開燈絲,否則真空度太低,導致規(guī)管陰極氧化而燒毀。

5、在讀數(shù)之前,應先調(diào)整好發(fā)射電流、零點及滿度。具體步驟是:發(fā)射電流-零點-滿度-發(fā)射電流。

6、電離真空計只需要加電預熱10分鐘就可以校準了。