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磁控管式真空計介紹及作用
發布時間:2014-09-30 瀏覽:5060 次

  磁控管式冷陰極電離真空計,采用了電場與磁場相互垂直的正交電磁場,致使電子在電場中的運動與微波磁控管相似,故而得名。

  磁控管式冷陰極電離真空計包括倒置磁控管式真空計、正置磁控管式真空計。

  (1)倒置磁控管式真空計

  倒置磁控管式規管,就是將磁控管的陰極當陽極,陽極當陰極來使用。陽極為中間的金屬杆;陰極,即離子收集極,是兩端蓋住、中間留有小孔的短形圓筒。

  另外采用一個輔助陰極,從外麵將整個離子收集極完全包圍屏蔽住,並伸入兩個喇叭狀(上下各一)邊緣於陰極與陽極之間,以屏蔽該處強電場。

  其屏蔽作用通過兩點來實現:第一點是喇叭狀邊緣將電場均勻過渡,避免了尖端的出現;第二點是在電路連接中,輔助電極的電流回路,不經過測量放大器,故它即使出現場致發射,亦不妨礙離子電流的測量。輔助陰極直接接地,陰極則通過測量放大器接地;陽極接5~10kV直流高壓,整個電極係統安置在B=0.2T的軸向磁場中。

  在進行測量時,規管中的電子在奔向陽極時受到強磁場的作用而被偏轉,其軌跡在垂直於陽極軸的平麵上的投影是一係列滾輪線的弧,運動路程大大增長。隻有經多次電離碰撞後才能到達陽極。

  而離子受磁場作用小,很快被陰極吸收。因此規管空間電子密度極大,在很低氣體壓力下仍能維持放電。

  測量下限達10-11Pa,但當壓力較高時,離子在路途中因遭受大量分子碰撞,滯留時間較長,從而導致放電模式的改變,不利於壓力的測量。因此一般測量上限隻限於10-2Pa。

  在很寬的壓力範圍內,倒置磁控管式真空計的離子流與壓力的關係符合公式(I = KPn)所給出的關係式。

  正置磁控管式真空計的結構如圖2所示。陰極K即離子收集極,設置在中間為一小圓筒狀的結構上,上下兩端焊有兩個圓盤。陽極A是一個短圓筒,其壁上開有許多小孔,以利於氣體的流動。

  在圓筒與圓盤之間加設一個圓環形輔助陰極K’。

  規管內的靜電屏蔽作用是利用彈簧為觸點,將輔助陰極與其內壁上塗有一層導電薄膜的玻璃泡相連接。其電路接法與倒置磁控管式真空計基本相同。陽極A按6kV直流電壓,並且讓陰極電流經過放大器,輔助陰極直接接地,使其電流不被測出。

  在測量時,初始電子在強大的電場(6kV)與磁場(0.1T)的共同作用下,向陰極A運動,其電子與離子的運動軌跡與倒置磁控管式真空計基本相同,其電子的運動軌跡在垂直陽極軸的平麵上的投影也是一個滾輪線的弧。

  磁控管式真空計在正常條件下,其放電電流與壓力的關係有兩種:

  當p > 10-8 Pa時,I = KP

  當P < 10-8 Pa時,則 I = KPn

  式中規管常數K可通過實驗求得;n為常數,可在1.43~1.70之間取值。式(I = KP)表明當壓力高於10-8 Pa時,直至其測量上限10-2 Pa,放電電流與壓力保持良好的線性關係。

  這種真空計的測量下限可達到10-11~10-12Pa。

  與倒置磁控鬱式真空計相比,正置磁控管式真空計的靈敏度高5倍以上,要求的工作磁場卻低一半。

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