Ионизационный вакуумметр

Ионизационный вакуумметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (II) 542923

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.08.74 (21) 2052975/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень ¹ 2

Дата опубликования описания 15.02.77 (51) Ч. Кл.- зG 01L 21/30

Государстввнный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531.788(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. Г. Берман, А. А. Биршерт, В. T. Гринченко, Г. С. Муравьев и Ф. Ф. Сабанов (71) Заявитель (54) ИОНИЗАЦИОННЫЙ ВАКУУММЕТР

Изобретение относится к приборам для измерения давления разреженных газов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, использующих вакуумную технологию:

Известны ионизационные вакуумметры, предназначенные для измерения давления газов в диапазоне 10 — 10 мм рт. ст. и ниже (1).

Из известных ионизационных вакуумметров наиболее близким по технической сущности является вакуумметр с автоматическим включением преобразователя в номинальный режим (2) .

Этот вакуумметр содержит ионизационный преобразователь, усилитель ионного тока, стабилизатор эмиссии, источник питания и реле защиты катода преобразователя от перегрузки при повышении давления с нормально замкнутыми контактами, обмотка которого подключена к выходу усилителя ионного тока, а для автоматического ввода преобразователя в режим при рабочих давлениях он снабжен дополнительным реле защиты с нормально-разомкнутыми контактами и ограничивающим сопротивлением, включенным в цепь накала катода, при этом обмотка дополнительного реле включена в цепь тока эмиссии катода, а его нормально разомкнутые контакты последовательно соединены с нормально замкнутыми контактами реле защиты и шунтируют ограничивающее сопротивление.

Наличие в цепи накала катода ограничивающего сопротивления уменьшает ток накала

5 катода таким образом, что эмиссия катода при больших давлениях прекращается. По мере уменьшения давления теплоотвод от катода через газ уменьшается, и температура катода увеличивается. Как только температура

10 катода становится достаточной для получения 10", эмиссии электронов, срабатывает дополнительное реле защиты, ограничивающее сопротивление закорачивается. Это приводит к повышению накала катода и возрастанию

15 тока эмиссии до номинального уровня, Такой автоматический режим включения преобразователя не обеспечивает полной защиты катода, поскольку при достаточно больших давлениях от 1 до 10 — "- мм рт. ст. послед20 ний в соответствии с законом Ричардсона имеет практически рабочую температуру и, следовательно подвергается интенсивному окисленшо. При этом срок службы катода уменьшается.

25 Для увеличения срока службы катода преобразователя в предлагаемый вакуумметр введены средства, обеспечивающие работу экрана в режиме теплового манометрического преобразователя, представляющие собой, на30 пример, источник нагрева экрана постоянным

542923

65 электр»ческ»м током, » до»оп»»тель»ос реле с двумя»арам»»орчаль»о разомкнутых ко» fBI(ToB и ко»тактам»»d персключе11»е, прп этом обмотка допо III»xcльного реле включе»а параллельно элсктростат»ческому экрану, подключе»»ому к источнику питания, его группа контактов на псреключение включена в»е»ь нагрева экрана и в цепь источника питания, а нормально разомкнутые контакты включе»ы в цепь нагрева катода» в блокирующуlo цепь ме>кду источниками питания и

»агрева экрана, причем реле защиты катода выполнено с двумя парами нормально замк»утых контактов, которые включены последователь»о с нормально разомкнутыми контактами дополнительного реле.

1 роме того, с целью индикации загрязне»: я преобразователя в вакуумметре, электростатический экран может быть соединен с псточ»иком питания через переключатель, обеспечивающий возможность изменения потенц»ала экрана.

Схема предлагаемого вакуумметра приведена»а чертеже.

Вакуумметр содер>кит»онизационный манометрический преобразователь I, включенный в электр»ческую схему. Преобразователь 1 содср>кит катод 2, анод 3, и коллектор ионов

4. Для уменьшения влияния потенциала стеклянной колбы на точность измерения давлен»я все эти электроды (2, 3 и 4) помещены внутри электростатического экрана 5, находящегося под фиксированным потенциалом.

Электрическая схема, в которую включен ионизационный манометрический преобразователь 1, содержит стабилизатор тока эмисси» 6 и усилитель ионного тока 7. Источник п»тап»я 8 обеспечивает питание вышеуказанных блоков 6 и 7 и подачу на электроды преобразователя 1 требуемых потенциалов. В цепь тока эмиссии катода 2 включена обмотка 9 реле Pl защиты катода 2 с двумя парами нормально замкнутых контактов 10 и 11.

Одна пара этих контактов 10 включена в цепь накала катода 2.

Экран 5, выполненный, например, в виде двухзаход»ой спирали, служит не только для создания эквипоте»цпальной зоны вокруг рабочих электродов, но выполняет также перед каждым включением катода 2 роль манометрического преобразователя теплового вакуумметра. С этой целью в схему вакуумметра введен блок 12 — источник нагрева электростатп fccKofo экрана 5, обеспечивающий работу экрана в качестве теплового манометрического преобразователя, например, в режиме постоянного тока.

Параллельно экрану 5 включена обмотка

13 реле Р2, которое срабатывает при достижении на экране 5 заданного напряжения (т. е, прп заданном давлении). Реле Р2 с помощью нормально разомкнутого контакта 14 обеспечивает включение накала катода 2 от стабилизатора тока эмиссии 6 только в том случае, если давление в преобразователе 1

60 равно пл» нижc задàløoãо уровня. После включс»ия катода 2 реле Р2 блокируется, с помощью контактов»а переключение 15 этого реле нагрев экрана 5 выключается, и на экран 5 подается фиксированный потенц»ал.

Включено в цепь тока эмиссии катода 2 реле Р1 защиты катода 2 срабатывает при превышении тока в цепи анода 3 выше определенного значения. Для защиты катода 2 прп повышении давления использован тот факт, что при стабилизации тока в цепи катода 2 у верхней границы измерения давления (10 мм рт. ст.) происходит перераспределение токов в цепях анода 3 и коллектора 4, что приводит к значительному (более чем в двое) повышению тока в цепи анода 3.

При повышении давления в преобразователе выше 10 — мм рт. ст. повышается ток в цепи анода 3 и реле Pl срабатывает, его нормально замкнутые контакты 11 деблокируют реле Р2.

После выключения катода 2 при повышении давления экран 5 вновь переводится в режим работы теплового манометрического преобразователя, ждущего необходимого давления для включения накала катода 2.

В процессе работы ионизационного манометрического преобразователя 1 происходит загрязнение его электродов парами технологических продуктов, например, парами вакуумного масла. Особенно большое влияние на точность измерения давления оказывает загрязнение анода 3. Бомбардировка загрязненного анода 3 электронами, эмитируемыми катодом 2, приводит к появлению в цепи коллектора 4 так называемых токов ионной десорбции, не зависящих от давления газа.

При подаче определенного потенциала на экран 5 происходит изменение траекторий электронов, что приводит как к изменению чувствительности преобразователя 1, так и к изменению точек, в которых электроны попадают на анод 3. При этом происходит нелинейное изменение тока ионной десорбции с анода 3.

Сравнение двух значений ионных токов преобразователя 1 (например, по их относительному изменению), определенных при одном и том же давлении, Но при разных потенциалах экрана 5, позволяет оценить величину тока ионной десорбции или степень загрязненности преобразователя 1. Для изменения потенциала экрана 5 в вакуумметре предусмотрен переключатель 16. Таким образом, вакуумметр обеспечивает безопасное автоматическое включение катода 2 ионизационного преобразователя 1 при понижении давления, автоматическое выключение его при повышении давления, а также возможность оценки степени достоверности получаемого отсчета давления.

Формула изобретения

1. Ионизационной вакуумметр, содержащий ионизационный манометрический преобразо542923

Составитель О. Полев

Техред Е. Петрова

Редактор С. Хейфиц

Корректор Е. Хмелева

Изд. № 109

Заказ 44/2

Тираж 1054

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 ватель, анод, катод и коллектор которого окружены электростатическим экраном, стабилизатор тока эмиссии, усилитель ионного тока, источник питания и реле защиты катода, обмотка которого включена в цепь тока эмиссии катода, отличающийся тем, что, с |елью увеличения срока службы катода, он снабжен средствами, обеспечивающими работу экрана в режиме теплового манометрического преобразователя, представляющими собой, например, источник нагрева экрана постоянным электрическим током, и дополнительным реле с двумя парами нормально разомкнутых контактов и контактами на переключение, при этом обмотка дополнительного реле включена параллельно электростатическому экрану, подключенному к источнику питания, его группа контактов на переключение включена в цепь нагрева экрана и в цепь источника питания, а нормально разомкнутые контакты включены в цепь на: рева ка. ода и в блокирующую цепь между источниками питания и нагрева экрана, причем реле защиты катода выполнено с двумя

5 парами нормально замкнутых контактов, которые включены последовательно с нормально разомкнутыми контактами дополнительного реле.

2. Вакуумметр по п. 1, отл и ч а ю щи и с я

10 тем, что, с целью индикации загрязнения ионизационного преобразователя, он снабжен переключателем фиксированных потенциалов, включенным между электростатическим экраном и источником питания.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Дж. Лекк. «Измерение дазления в вакуумных системах», М., 19G6, с. 80 — 98.

2. Авторское свидетельство СССР № 356500, 20 М. Кл. G 011 21/30 (прототип).