Miernik jonizacji gorących włókien - Hot-filament ionization gauge
 Miernik jonizacji gorącego torowanego żarnika irydowego Bayarda-Alperta na 2,75 w kołnierzu CF.
| |
| Inne nazwy | Miernik z gorącą katodą Miernik Bayarda-Alperta |
|---|---|
| Używa | Pomiar ciśnienia |
Gorąco włókno wskaźnik jonizacji , czasami nazywany wskaźnik gorąco włókno lub wskaźnik gorąco katoda jest najszerzej stosowane niskie ciśnienia (podciśnienia) urządzenie pomiarowe w regionie od 10 -3 10 -10 Tr . Jest to trioda , w której żarnik jest katodą .
Uwaga: Zasady są w większości takie same dla źródeł jonów z gorącą katodą w akceleratorach cząstek do tworzenia elektronów.
Funkcjonować
Z podgrzanego włókna emitowany jest regulowany prąd elektronowy (zwykle 10 mA ) . Elektrony są przyciągane do spiralnego siatki przez potencjał prądu stałego około + 150 V . Większość elektronów przechodzi przez siatkę i zderza się z cząsteczkami gazu w zamkniętej objętości, powodując jonizację części z nich. Jony gazu powstałe w wyniku zderzeń elektronów są przyciągane do centralnego przewodu kolektora jonów przez ujemne napięcie na kolektorze (zwykle −30 V). Prądy jonowe są rzędu 1 mA / Pa . Prąd ten jest wzmacniany i wyświetlany przez wzmacniacz różnicowy / elektrometr o dużym wzmocnieniu .
Ten prąd jonowy jest różny dla różnych gazów przy tym samym ciśnieniu; to znaczy miernik jonizacji gorących włókien jest zależny od składu. Jednak w szerokim zakresie gęstości cząsteczkowej prąd jonowy z gazu o stałym składzie jest wprost proporcjonalny do gęstości cząsteczkowej gazu w mierniku.
Budowa
Miernik jonizacji z gorącą katodą składa się głównie z trzech elektrod, z których wszystkie działają jak trioda , przy czym katoda jest żarnikiem. Trzy elektrody to kolektor lub płyta, włókno i siatka . Prąd kolektora jest mierzony w pikoamperach za pomocą elektrometru . Napięcie żarnika do uziemienia ma zwykle potencjał 30 woltów, podczas gdy napięcie siatki wynosi 180–210 woltów prądu stałego, chyba że istnieje opcjonalna funkcja bombardowania elektronami , poprzez podgrzanie siatki, która może mieć wysoki potencjał około 565 woltów. Najpopularniejszym miernikiem jonów jest miernik Bayarda-Alperta z gorącą katodą , z małym kolektorem wewnątrz siatki. Szklana bańka z otworem do próżni może otaczać elektrody, ale zwykle miernik nagi jest wkładany bezpośrednio do komory próżniowej, a kołki są wprowadzane przez ceramiczną płytkę w ścianie komory. Wskaźniki z gorącą katodą mogą ulec uszkodzeniu lub utracić kalibrację, jeśli zostaną wystawione na działanie ciśnienia atmosferycznego lub nawet niskiej próżni, gdy są gorące.
Elektrony emitowane z żarnika poruszają się kilka razy w przód i w tył wokół siatki, zanim ostatecznie w nią wejdą. Podczas tych ruchów niektóre elektrony zderzają się z cząsteczką gazu, tworząc parę jonu i elektronu ( jonizacja elektronów ). Liczba tych jonów jest proporcjonalna do gęstości cząsteczek gazu pomnożonej przez prąd elektronów emitowany z włókna, a jony te wpływają do kolektora, tworząc prąd jonowy. Ponieważ gęstość cząsteczek gazu jest proporcjonalna do ciśnienia, ciśnienie szacuje się poprzez pomiar prądu jonów.
Czułość manometrów z gorącą katodą przy niskim ciśnieniu jest ograniczona efektem fotoelektrycznym. Elektrony uderzające w siatkę wytwarzają promieniowanie rentgenowskie, które wytwarza szum fotoelektryczny w kolektorze jonów. Ogranicza to zakres starszych mierników z gorącą katodą do 10–8 tor, a mierników Bayarda – Alperta do około 10–10 torów . Dodatkowe przewody przy potencjale katody w linii wzroku między kolektorem jonów a siatką zapobiegają temu efektowi. W przypadku typu ekstrakcyjnego jony nie są przyciągane przez drut, ale przez otwarty stożek. Ponieważ jony nie mogą zdecydować, w którą część stożka trafić, przechodzą przez otwór i tworzą wiązkę jonów. Ta wiązka jonów może zostać przekazana do
- Puchar Faradaya ,
- kwadrupolowy analizator masy z kubkiem Faradaya,
- mikrokanałowy detektor płytkowy z kubkiem Faradaya,
- kwadrupolowy analizator mas z mikrokanałowym płytowym detektorem miseczki Faradaya,
- soczewka jonowa i napięcie przyspieszenia i skierowane na cel w celu utworzenia pistoletu napylającego ; w tym przypadku zawór wpuszcza gaz do klatki siatki.
Rodzaje
- Bayard – Alpert (używa szczelnie zamkniętej probówki).
- Nude manometr (wykorzystuje komorę próżniową do całkowitego uszczelnienia).
Zobacz też
Bibliografia
Linki zewnętrzne
- Jak działa miernik jonów?
- Rurki pomiarowe do jonizacji gorących włókien
- Patent USA 4792763 - Manometr do jonizacji gorącej katody
- Patent USA 5373240 - Manometr do jonizacji z gorącą katodą zawierający sekwencję elektrod rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie w kolejności wzdłuż osi