Вакуумметр

Вакуумметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: вакуумметр относится к вакуумной технике и может быть применен для измерения давлений в вакуумных системах в диапазоне ..- 10 мм рт.ст. Для расширения диапазона измеряемых давлений в датчике вакуумметра введены дополнительный источник 4 магнитного поля, инжектор 6 и коллектор 8. При этом инжекторы б и 7 расположены на расстоянии от оси симметрии датчика, равном или большем ASi/2 ДФ1/Н. где ASi - размер инжектора в направлении, перпендикулярном оси симметрии датчика и рудиус-вектору, соединяющему ось симметрии датчика с геометрическим центром выходной агентуры анода инжектора: ДФ1/4-угол дрейфа электронного луча по полярному углу на расстоянии от инжектора до точки возврата. Датчик может быть также снабжен проводящим стержнем 10, расположенным по оси симметрии. 1 ил. : Ы: Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<н)ю 6 01 L 21/32

Т НТНОЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПА Е

ВЕДОМСТВО СССР .(ГОСПАТЕНТ,CCCP)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 (21) 4717126 10 (22) 13.07.89 (46),.07 ;06.93. Бюл. hL 21 (71) Новосибирскйй электротехнический институт

P2) В.М.Геллер, В.Г.Дайилов, .S.À.flax, И;Г;Маурер, Г;И.Смагин, Л.Я;Трайнин и Н.Д.Яковлев .: . (56) Авторское свидетельство СССР

М 323685,. кл. 6 01 1 21/32, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Ь 593097, кл. 6 01 1 2 1/ЗЯ, 1976, (54) ВАКУУММЕТР (57) Испольэовайие: вакуумметр отйосится к ,вакуумной:технике и может быть применен для измерения давлений в. вакуумных системах в диапазоне 10 " 10 4 мм рт;ст. Для.

„„5U„„1820251 А1

2 расширения диапазона измеряемых давле.ний в датчике вакуумметра введены дополнительный источник 4 магнитного ..поля, инжектор 6 и коллектор 8. При-этом инжекторы 6 и 7 расположены на расстоянии от оси симметрии датчика, равном или большем:Ж4/2 ЬФ /й. где. AS>-размер инжек-: тора в направлении, перпендикулярном.оси симметрии датчика и рудиус-вектору, соединяющему ось симметрии датчика с геомет- .. рическим центром выходной агентуры анода инжектора: ЬФ д- угол дрейфа электронного луча по полярному углу на расстоянии от инжектора до точки возврата.

Датчик может быть также снабжен провод щим стержнем 10, расположенным по ос симметрии. 1 ил.

1820251

Изобретение относится к технике измерения высокого вакуума и может быть использовано для измерения давлений в диапазоне 10 — 10 мм рт.ст.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых давлений за счет повышения предела чувствительности по нижнему пределу измеряемых давлений.

На чертеже изображена схема предлагаемого вакуумметра.

Камера 1 датчика 2 присоединена к обьему 3, в котором измеряется давление. На камеру 1 надеты идентичные соленоиды 4 и

5, образующие в обьеме камеры конфигура.цию двух соосных зеркально-симметричных магнитных зеркал.

Между соленоидами зеркально-симметрично расположены идентичные инжекторы

6 и 7, представляющие собой электронные пушки с фотокатодами.С противоположных сторон соленоидов

4 и 5 расположены зеркально-симметрично два идентичных коллектора 8 и 9.;

flo оси симметрии датчика может распо.лагаться проводящий стержень 10.

Вакуумметр содержит блок 11 электропитания. Блок 11 включает схему 12 электропитания соленоидов.4 и 5, схему 13 питания инжекторов 6 и 7, схему электропитайия 14 проводящего стержня 10, включенную между камерой 1 датчика 2 и проводящим стержнем 10.

Вакуумметр включает также блок измерения 15 электронного тока коллекторов 8 и 9..

Устройство вакуумметра работает следующим образом.

Электроны инжектируются из инжекто. ров 6 и 7 в области слабых магнитных полей и двигаются по спиральной траектории в направлении к магнитным зеркалам, поля которых образованы соленоидами 4 и 5, создающими аксиально-симметричные магнитные поля. При этом, как показывает дрейфовая теория движения заряженных, частиц в неоднородных электромагнитных полях, с высокой точностью сохраняется постоянной величина

sin2 а $! п2 Q

seez) в. где а- угол наклона траектории электрона к магнитной силовой линии; б - угол наклона траектории электрона .к магнитной силовой линии в месте расположения инжектора;

B(Z) — величина индукции магнитного поля в функции от Z;

Во — величина индукции магнитного поля в центре датчика.

При а = - - B(Z) = В,, Z = 2,.

В область, где B(Z) > Вс, электроны проникнуть не могут, Если В < Bm (Bm — максимальная напряженность магнитного поля), то электроны отражаются от магнитного.

10 зеркала s области, где B(Z) < Bc.

Как показывает теория движения электронов в неоднородных полях, наряду с продольным движением вдоль. оси симметрии электроны двигаются с значительно мень15 шей скоростью в азимутальном направле-. нии вокруг оси симметрии датчика.

Благодаря этому при соответствующем выборе величины ЬФ у .,электроны не попадают на инжекторы 6 и 7, а проходят мимо

20 укаэанных инжекторов, минуют плоскость симметрии датчика и двигаются к противоположному магнитному зеркалу, отражаются от него и т.д. При этом продолжается дрейф электронных траекторий в азиму25 тальном направлении. После отражений от магнитных зеркал, обойдя в азимутальном. дрейфовом движении угол, близкий к 360О, электроны попадают на инжекторы 6 и 7.

Повышение предела чувствительности в

30 предлагаемом вакуумметре по сравнению с прототипом происходит за счет

1) возрастания длины пути электрона внутри датчика в4.N раз,.где N:-число полных периодов продольного движения электрона

35 до попадания на инжекторы 6 или 7;

2) возрастания тока на коллекторы в 2 раза за счет рассеяния в два конуса потерь . в сфере пространства скоростей в предположении изотропности рассеяния по углам, 40 что приблизительно выполняется при малых энергиях электрона;

3) возрастания тока на коллектор в 2 раза за счет наличия двух инжекторов.

Таким образом чувствительность ваку45 умметра возрастает в 16.М раз.

Для дальнейшего расширения диапазона измеряемых давлений датчик вакуумметра . может быть снабжен электропроводящим стержнем 10, размещенным вдоль продоль50 ной оси симметрии датчика и закрепленным на введенных в камеру датчика изоляторах, и дополнительным источником напряжения

14, одна клемма которого подсоединена к проводящему стержню, а другая — к камере

55 датчика 1.

Электрическое поле между электропроводящим стержнем и камерой датчика приблизительно перпендикулярно направлению магнитного поля.

1820251

Электропроводящий стержень действу.. ет следующим образом.

Согласно теории движения электронов в неоднородных электрических и магнитных полях в скрещенных электрическом и маг- 5 нитном поле вектор скорости дрейфа центра кривизны электронной траектории направлен перпендикулярно векторуиндукции магнитного поля и перпендикулярно упомянутому вектору индукции магнитного 10 поля составляющей вектора напряженности электрического поля, а величина скорости дрейфа равна

Фс =.г Во. г, 2

Е1

V„„p где с=3 10® м с 1 — скорость света;

Е1 — величина перпендикулярной вектору магнитной индукции составляющей элект- 20 рического поля;

 — величина индукции магнитного поля.

В предлагаемом датчике дрейфовая скорость Чдр.Е направлена в азимутальном 25 направлении.

Применение электрического управления позволяет осуществлять точную настройку прибора.

Составляющая угловой скорости, воз- 30 никающая при действии электрического поля электропроводящего стержня, равна dß: Vдaр. Е

dt r с

35 . (1/4) Т11 = J о

Во

При соответствующем выборе V можно

40 уменьшить азимутальное смещение центра кривизны электронной траектории за один период и тем самым увеличить число колебаний электрона между магнитными зеркалами за один полный оборот по азимуту на

45 360о.

Таким образом, применение второго магнитного зеркала, второго инжектора и в1орого коллектора, а также электропроводя щего стержня позволяет повысить предел

50 чувствительности регистрации тока коллектора в 100 — 200 раз.

Формула изобретения .1. Вакуумметр, содержащий датчик, в камере которого размещены первый инжек55 тор электронов и первый коллектор, расположенные внутри первого источника магнитного поля, выполненного в виде со леноидной катушки, размещенной между . инжектором и коллектором, образующей в камере датчика магнитное зеркало, источ- .

0о

r. In гс то

Uo — - — — " — — с .

d V Е

dt r

B(z.) г2 ° In гк гс где r — расстояние центра кривизны электронной траектории от оси симметрии.

Так как напряженность поля, создаваемая электропроводящим стержнем в камередатчика на расстоянии гот его оси, равна где 0o — потенциал электропроводящего стержня относительно камеры; гк — радиус камеры;

r, — радиус электропроводящего стержня, Согласно теории движения электронов в неоднородных электрических и магнитных полях при дрейфовом движении в аксиаль6 но-симметричном поле с высокой точностью сохраняется величина

B(Z). г2 =сопзт -"где Ct; — поток индукции через траекторию ведущего центра, где ri — расстояние йнжектора от оси симметрии датчика.

Таким образом

= — = с = const б Е .Uо

dt

" гс азимутальное смещение центра кривизны траектории электрона по азимуту прй движении от инжектора до точки отражения от магнитного зеркала за счет действия поля . электропроводящего стержня равно

Uo. — T»

М?е 1/4 = с а

В 3 tn

rc где Т11 — период продольных колебаний электрона между магнитными зеркалами

1820251 ник электропитания и регистрирующий при- где U — анодное напряжение:инжектора; бор, подключенный к коллектору, о т л и ч à-, . Z — продольная координата элвктройав . ю щ- и и с я там, что, с целью расширения в датчике, Z-О впцентре да чика; диапазона измерений в сторону низких дав- . ВД вЂ” функция распределения"магнитпений за счет повышения чувствительности, 5 ного. поля в датчике; определяемая:по.изве-: вдатчикдополнительно введены второй ин- стным " параметрам конструкциижектор. электронов, второй коллектор и вто- соленоидных катушек и истьчкика электророй источник магнитного поля, идентичные питания;по конструкции первым инжектору,коллек- . 8 - 8(0) — величина индукциимагниттору и источнику магнитного поля и распо- 10 ного поля в центре датчйка;, ложенные зеркально симметрично им вдоль . W-. угол между. направлениями йерпекнаправления продольной оси симметрии дикуляра к-плоскости Kатода йнжщстора.и датчика, причем оба инжектора размещены осью симметрии датчика; над осью симметрии датчика .на расстоя- Zg — величина. оп елятемая из соотйонии, большем или равнОм. М (2ЬФу4, 15 Шения В(2 »)ч" В (зЬ СЕ; где .AS — размер инжектора в направлвнйи, . е - 4,81 . 10 CGSE.— заряд электрона; перпендикулярном оси симметрии датчика, m 9;11 .. 1О г —,масса электрона; усу вектору;соединяющемуос сим ca 101оî cBK1 скорость.света. метрии датчика с центром выходного отвер- . 2;. Вакуумметр пои 1,.е.т л.и ч а юли й.--:. стия анода инжектора: ЬФ )4- величина. 20 с я тем, что датчик снабжен.элвктропро4о-:, определяемая по выражению .. дящим стержнем, рвзмещейнйм вдоЛь про -=: дольной .оси- симметрии -датчика. ти р, .т . закрепленным на введенных в,камеру»:дат и а nial - ч Мвр» чт1 юг " чика наопеторак, н допоенатападйтм:нсточ.. (т ак .. ас I и 25 ником напраженна, одна каемма которско н т»т . крат . т1 п.вт1 : . подсоедннене к праоеодяо»ему старксй»ат;,а: ь .. другая - к кемере датчика.

Составитель В. Геллер

Редактор .С. Кулакова ; . Техред М.Моргентал Корректор M..Êóëü

Заказ 2624 .: Тираж .. Подписное

ВИИИ:ПИ Гтосудафственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. ССС;Р.

, . 113035, Москва, Ж-36, Раушская нвб.; 4/5

Преизводственно-издательский комбинат "Патейт", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101