Іонізаційні засоби вимірювання тиску

Принцип дії іонізаційних манометрів заснований на залежності від вимірюваного тиску потоку позитивних іонів, створених під час іонізації молекул розрідженого газу.

Іонізаційні манометри застосовують тільки у якості вакуумметрів, тому що тільки у розрідженому газі ефект іонізації молекул, які знаходяться у обмеженому об’ємі, стає достатньо відчутним.

Іонізація молекул розрідженого газу може створюватися різними методами.

У електронних іонізаційних манометрах іонізація молекул газу здійснюється потоком електронів, які випускає розжарений катод і які прискорює електричне поле [46].

Вимірювальний перетворювач являє собою трьохелектродну манометричну лампу, металевий або скляний балон, який з’єднаний з об’єктом вимірювання. У балоні розміщена вольфрамова нитка (катод), сітка та анод . Електрони, що вилітають з катоду, притягуються позитивно зарядженим анодом. В залежності від тиску газу, електрони на своєму шляху іонізують більшу або меншу кількість молекул. Іони збираються колектором і створюють струм І_к, пропорційний величині анодного струму І_а та тискові газу.

Відношення струмів лінійно залежить від вимірюваного тиску

. (2.80)

Коефіцієнт пропорційності к залежить від геометричних розмірів іонізаційної камери та від складу газу. Це – суттєвий недолік даного перетворювача.

Промисловість випускає іонізаційний вакуумметр типу ВИ-12, який працює у комплекті з електронним іонізаційним перетворювачем типу ИМ-12. Границі вимірювання вакуумметра (10^-²...10^-⁸) Па.

Вимірюваний тиск визначають за градуювальною кривою перетворювача, яка відображає залежність іонного струму від вимірюваного тиску.

У магнітних електророзрядних манометрах іонізація молекул також створюється електронами, однак за умов відсутності розжареного катоду. Для вимірювання тиску тут використане явище електричного розряду у розрідженому газі при наявності магнітного поля. У магнітному полі електрони рухаються по криволінійним траєкторіям, завдяки чому дуже зростає довжина їх вільного пробігу в іонізаційній камері, а отже, вірогідність зіткнення електронів з нейтральними молекулами та іонізації останніх.

На рис.2.38 наведена схема такого перетворювача. Анод 1 виконаний у вигляді кільця і розташований всередині корпусу 2, що відіграє роль катоду. Магнітне поле, що створюється постійним магнітом 3 і 4 спрямоване вздовж осі кільця, примушує електрони рухатись спіральними траєкторіями. Межею вимірюваного тиску служить розрядний струм І_р між електродами перетворювача, до яких прикладена висока напруга (до 3000 В).

Промисловість випускає магнітний блокуючий вакуумметр типу ВМБ-2, який призначений для використання у лабораторних та промислових умовах.

Границі вимірювання вакуумметра від 10^-⁴ Па до 100 Па. Магнітні електророзрядні манометри мають велику перевагу у порівнянні з електронними іонізаційними перетворювачами, тому що не бояться перегоряння катоду під час порушення герметичності корпусу і не чутливі до механічних струсів.

Рисунок 2.38 – Схема магнітного електророзрядного манометра

У радіоізотопних манометрах іонізація молекул розрідженого газу здійснюється випромінюванням радіоізотопних речовин. У зв’язку з невеликими розмірами іонізаційної камери у таких манометрах використовують α-випромінювання, що має максимальну іонізаційну здатність на 1см пробігу частинок.

Принципова схема радіоізотопного іонізаційного перетворювача наведена на рис.2.39. Перетворювач складається з камери 1, у якій розміщений колектор 2 у вигляді чотирьох вигнутих стержнів та джерело випромінювання α-частинок 3 (препарат радію). До колектора прикладений негативний потенціал 40 В відносно камери. Вилітаючі α-частинки іонізують молекули газу, що знаходяться у камері і створюють струм у колі колектора. Падіння напруги іонного струму на резисторі R підсилює електронний підсилювач 4 і вимірює вторинний перетворювач 5.

Рисунок 2.39 – Принципова схема радіоізотопного іонізаційного перетворювача

Границі вимірювання радіоізотопного манометра від 10^-² Па до кПа.

Покази радіоізотопного манометра, як і усіх іонізаційних манометрів значно залежать від виду газу.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Частотні засоби вимірювання тиску	\|	Теплові засоби вимірювання тиску

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.