с манометрическим преобразователем внутри вакуумной системы. Положительные ионы из преобразователя фокусируются при помощи электростатических линз на первый динод умножителя, находящегося под отрицательным потенциалом 3—6 кв и выполняющего роль коллектора ионов. Анод умножителя находится под потенциалом земли. Ионный ток, попадающий на первый динод умножителя при давлении Р, токе эмиссии 1е можно определить по формуле
где 1] — доля ионного тока, попадающего на первый динод'К — чувствительность ионизационного манометра.
Общий выходной ток умножителя можно определить из следующего выражения:
/ = G (/, + 1Х + цуЮЛ = ОцуЮе (~У^ + Р) =
= *Л(^ + Р), (7.2)
где G — коэффициент усиления электронным умножителем тока первого динода; 1 d — темновой ток умножителя, отнесенный к первому диноду; 1Ж — фотоэлектронный ток умножителя, отнесенный к первому диноду; Ку — чувствительность манометра с умножителем (Ку = Gr\yK); 'у — среднее число электронов, выбиваемых одним ионом из первого динода.
Если разделить полученное выражение для выходного тока на заряд электрона е, то получим число импульсов в секунду N на выходе электронного умножителя в зависимости от электронного тока и давления
N==£-{Id + [x + 1]yKltPy.
Для предотвращения появления в умножителе значительных фотоэлектронных токов первый динод должен тщательно экранироваться от воздействия ультрафиолетового излучения катода, рентгеновского излучения анода манометрического преобразователя и а-излучения радиоактивного источника радиоизотопного манометра. Для ионизационного манометра с электронным умножителем в работе [1001 были получены следующие значения постоянных, входящих в формулу (7. 2):
Y = 0,7; т] = 0,3; 1Х = 3,5- Ю"20 a; Id = Ю^20 -4- 10-lf> a;
/<--=0,9-10й — ; Ie =¦№-'' а.
мм рт. ст. '
Подставляя приведенные значения постоянных в формулу (7. 2), можно заметить, что при наибольшем значении темнового
156
тока Id — 10 16 а минимальное давление Р, которое можно измерить таким устройством, составляет 5-Ю"18 мм рт. ст., а в случае минимального значения темнового тока /,, = 1(ГЗД с Р = 2-10"17 мм рт. ст.
Электронный умножитель для измерения исключительно малых ионных токов применяется уже давно [101], однако очень жесткие требования к коэффициенту усиления и максимальному темновому току умножителя в присутствии различных газов затрудняют его широкое применение из-за нестабильности коэффициента вторичной электронной эмиссии поверхностей динодов. В процессе работы и после напуска атмосферного воздуха в манометрический преобразователь с умножителем чувствительность его снижается и для ее восстановления требуется прогрев умножителя до 450° С.
Для обезгаживания арматуры манометрического преобразователя в измерительной установке вакуумметров предусматриваются блоки нагрева электродов прямым пропусканием электрического тока или электронной бомбардировкой. Блоки автоматики и защиты манометрического преобразователя и измерительного прибора от перегрузок применяются лишь в некоторых приборах, называемых блокировочными.
2. ВАКУУММЕТР ВИ-3
Ионизационный вакуумметр ВИ-3 состоит из измерительного блока и термоэлектронного манометрического преобразователя типа ЛМ-2. Пределы измерения вакуумметра составляют 1 ¦ 10~3-:--г-1 10~7 мм рт. ст. и разбиты на четыре поддиапазона. Отсчет давления производится по шкале выходного прибора вакуумметра, соответствующей градуировке манометрического преобразователя типа ЛМ-2 по сухому воздуху. Изменение тока эмиссии манометрического преобразователя не превышает ± 10%, а уход нуля усилителя ионного тока в различных диапазонах измерения не более 10%. Манометрический преобразователь ЛМ-2 подключается к вакуумметру при помощи гибкого экранированного кабеля длиной 1,5 м.
Рассмотренный ранее преобразователь ЛМ-2 работает в режиме схемы триодного термоэлектронного манометра с внешним коллектором. По отношению к катоду потенциал его анодной сетки равен 200 в, а коллектора —25 в.
Технические и эксплуатационные характеристики различных типов вакуумметров приведены в табл. 12.
Принципиальная электрическая схема вакуумметра показана на рис. 7. 9. Вакуумметр состоит из феррорезонансного стабилизатора напряжения, выпрямителя, стабилизатора тока эмиссии, усилителя ионного тока, устройства для прогревания сетки преобразователя путем пропускания электрического тока.
157