蓋德電離真空計

真空規(guī)管在上世紀50年代在我國生產(chǎn)，它是高真空規(guī)管，測量范圍是lO-5～10-1 Pa，鎢燈絲。鎢燈絲在高壓強易氧化而燒斷，規(guī)管在10-1Pa工作壽命約1個星期。因而上限不能超過10-1 Pa。70年代研制了DL-5型中真空規(guī)管[3]。它的測量范圍是10-4～10 Pa。該規(guī)管在國內(nèi)首先用敷氧化釔銥絲作燈絲，可以在高壓強工作。高壓強規(guī)管的幾何尺寸要小，以減小電子在行程中與氣體分子碰撞。后來有人做出_DL-8型規(guī)管，它的幾何尺寸比DL-5更小，上限可達100 Pa。熱陰極電離計在壓強大于10 Pa時使用不太合適。在高壓強時發(fā)射電流應(yīng)減小。

上世紀80年代，用敷氧化釔銥絲代替BA計中的鎢絲做出DL-7型BA計規(guī)管[4]。它的測量范圍是5×lO-8～10-1 Pa，與鎢絲的BA計相比，它更適合在較高壓強下工作。

同在80年代，有人將敷氧化釔銥絲代替DL-2型規(guī)管中的鎢絲，做成DL-9型規(guī)管[5]，使上限壓強擴展一個數(shù)量級，測量范圍為10-5～1 Pa。在研究吸氣劑性能時，應(yīng)在小發(fā)射電流下工作，以減小電離計的吸氣效應(yīng)。在有害氣氛下工作用小發(fā)射電流可以延長燈絲壽命。

電離計的誤差為[1]：10-8～10-1 Pa，△=±70%；10-5～10-1 Pa，△=土50%；10-3～10 Pa，△=±50%。

單片機問世后不久，就開始用單片機控制電離真空計[6]。單片機操作代替了原電路中的調(diào)零點、調(diào)滿偏、調(diào)發(fā)射、換量程等手工操作，并有諸多功能板，例如RS232串口，模擬量輸出等可與計算機聯(lián)機，真空計還可以用單片機設(shè)置輸出信號。2100433B

電離計總的測量范圍為10-8～102Pa，一般說來，每一種結(jié)構(gòu)的規(guī)管只能覆蓋一部分。 BA計收集極做成針狀，它的X光本底電流小，因而下限可達10-8Pa，是一種超高真空計。它的上限為10-1Pa，燈絲是鎢絲。

電離真空計有：熱陰極電離真空計、冷陰極電離真空計、放射性電離真空計。

在低壓強氣體中，氣體分子被電離生成的正離子數(shù)與氣體壓強成正比。電離真空計是基于在一定條件下，待測氣體的壓力與氣體電離產(chǎn)生的離子流呈正比關(guān)系的原理制作的真空測量儀器。

按照離子產(chǎn)生的方法不同，利用熱陰極發(fā)射電子使氣體電離的真空計叫熱陰極電離真空計；其中，熱陰極電離真空計由熱陰極規(guī)管和測 量儀器組成。測量儀器由規(guī)管工作電源、發(fā)射電流穩(wěn)壓器、離子流測量放大器等部分組成。熱陰極電離規(guī)管與被測真空系統(tǒng)相通。熱陰極電離規(guī)管是一個三極管，管內(nèi)有陰極、柵極和收集極。收集極電位相對于陰極電負電位；柵極相對于陰極 電正電位。當電離規(guī)管通電加熱后，陰極發(fā)射電子，在電子到達柵極的過程中，與氣體分子碰撞而產(chǎn)生正離子和電子的電離現(xiàn)象。當發(fā)射電流一定時，正離子數(shù)目與被測氣體壓強成正比。正離子被收集極收集后，經(jīng)測量電路放大，可由批示電表讀出所要測量的真空度。

熱陰極電離真空計規(guī)管類似一支三極管，如圖a所示，由筒狀板極(離子收集極)C，柵極網(wǎng)G和位于柵極網(wǎng)中心的陰極燈絲F構(gòu)成，筒狀板極在陽極柵網(wǎng)外面。

圖b是其外控電路，柵極電位在 100~ 300V之間，板極的電位在0~-50V之間。陰極燈絲F通電發(fā)熱后便發(fā)射電子，由于陽極柵網(wǎng)G為正電壓，發(fā)射出的電子被加速，電子與內(nèi)部的氣體分子相碰，使氣體分子發(fā)生電離，氣體壓強大，氣體的密度就大，碰撞機會越多，產(chǎn)生的正離子也越多。正離子在筒狀板極負電壓的作用下，吸引正離子形成板極電流，氣體分子密度越大(即壓強越大)，板極電流也越大，反之就小。在測量范圍內(nèi)板極電流與被測壓強成正比。

真空系統(tǒng)暴露大氣后，電離規(guī)玻璃泡和電極表面會吸附很多氣體，在真空環(huán)境下，氣體又被釋放出來，影響測覺精度。為消除這種影響，在測量前必須對規(guī)管進行除氣。電離規(guī)管除氣采用烘烤方法，即給燈絲和柵極可分別通電加熱，板極則采用高頻感應(yīng)加熱或電子轟擊，使氣體在測量前被釋放出來。一般電離真空計都具有除氣功能，當真空度大于1×10^-2Pa時，按說明書要求對電離規(guī)管進行除氣 。