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            磁控管式真空计介绍及作用
            发布时间:2014-09-30 浏览:2612 次

              磁控管式冷阴极电离真空计,采用了电场与磁场相互垂直的正交电磁场,致使电子在电场中的运动与微波磁控管相似,故而得名。

              磁控管式冷阴极电离真空计包括倒置磁控管式真空计、正置磁控管式真空计。

              (1)倒置磁控管式真空计

              倒置磁控管式规管,就是将磁控管的阴极当阳极,阳极当阴极来使用。阳极为中间的金属杆;阴极,即离子收集极,是两端盖住、中间留有小孔的短形圆筒。

              另外采用一个辅助阴极,从外面将整个离子收集极完全包围屏蔽住,并伸入两个喇叭状(上下各一)边缘于阴极与阳极之间,以屏蔽该处强电场。

              其屏蔽作用通过两点来实现:第一点是喇叭状边缘将电场均匀过渡,避免了尖端的出现;第二点是在电路连接中,辅助电极的电流回路,不经过测量放大器,故它即使出现场致发射,亦不妨碍离子电流的测量。辅助阴极直接接地,阴极则通过测量放大器接地;阳极接5~10kV直流高压,整个电极系统安置在B=0.2T的轴向磁场中。

              在进行测量时,规管中的电子在奔向阳极时受到强磁场的作用而被偏转,其轨迹在垂直于阳极轴的平面上的投影是一系列滚轮线的弧,运动路程大大增长。只有经多次电离碰撞后才能到达阳极。

              而离子受磁场作用小,很快被阴极吸收。因此规管空间电子密度极大,在很低气体压力下仍能维持放电。

              测量下限达10-11Pa,但当压力较高时,离子在路途中因遭受大量分子碰撞,滞留时间较长,从而导致放电模式的改变,不利于压力的测量。因此一般测量上限只限于10-2Pa。

              在很宽的压力范围内,倒置磁控管式真空计的离子流与压力的关系符合公式(I = KPn)所给出的关系式。

              正置磁控管式真空计的结构如图2所示。阴极K即离子收集极,设置在中间为一小圆筒状的结构上,上下两端焊有两个圆盘。阳极A是一个短圆筒,其壁上开有许多小孔,以利于气体的流动。

              在圆筒与圆盘之间加设一个圆环形辅助阴极K’。

              规管内的静电屏蔽作用是利用弹簧为触点,将辅助阴极与其内壁上涂有一层导电薄膜的玻璃泡相连接。其电路接法与倒置磁控管式真空计基本相同。阳极A按6kV直流电压,并且让阴极电流经过放大器,辅助阴极直接接地,使其电流不被测出。

              在测量时,初始电子在强大的电场(6kV)与磁场(0.1T)的共同作用下,向阴极A运动,其电子与离子的运动轨迹与倒置磁控管式真空计基本相同,其电子的运动轨迹在垂直阳极轴的平面上的投影也是一个滚轮线的弧。

              磁控管式真空计在正常条件下,其放电电流与压力的关系有两种:

              当p > 10-8 Pa时,I = KP

              当P < 10-8 Pa时,则 I = KPn

              式中规管常数K可通过实验求得;n为常数,可在1.43~1.70之间取值。式(I = KP)表明当压力高于10-8 Pa时,直至其测量上限10-2 Pa,放电电流与压力保持良好的线性关系。

              这种真空计的测量下限可达到10-11~10-12Pa。

              与倒置磁控鬱式真空计相比,正置磁控管式真空计的灵敏度高5倍以上,要求的工作磁场却低一半。

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