Ионизационный вакуумметр является основным компонентом для измерения высокого вакуума. Он определяет уровень вакуума путем ионизации молекул газа и измерения результирующего потока ионов. В зависимости от различных методов ионизации его в основном разделяют на следующие две категории:
Один. Ионизационный вакуумметр с горячим катодом
Принцип работы: Нагретая нить накала (катод) испускает термоэлектронные электроны. Эти электроны получают достаточную энергию, когда летят к анодной сетке, сталкиваясь с молекулами газа и ионизируя их. Результирующий ионный ток измеряется на собирающем электроде; этот ток пропорционален давлению газа.
Преимущества:Точное измерение, хорошая стабильность и отличная линейность; это основной выбор для измерений в высоком вакууме.
Недостатки:
Рентгеновский эффект: электроны, ударяясь о сетку анода, генерируют мягкие рентгеновские-лучи, которые облучают коллекторный электрод, вызывая эмиссию фотоэлектронов и создавая независимый от давления "фоновый ток". Это приводит к отклонению измеренного давления от истинного давления в сверх-высоком вакууме (приблизительно<10⁻⁸ Pa).
Химическое удаление: высокая температура нити приводит к диссоциации и адсорбции молекул реактивного газа (например, кислорода), создавая «эффект вакуума», который влияет на фактическое давление.
Filament burnout risk: Under higher pressures (e.g., >10⁻² Па) или внезапном воздействии атмосферы нить накаливания склонна к окислению и перегоранию.
Два. Вакуумметр с ионизацией с холодным катодом
Принцип работы: использование электрического поля высокого-напряжения для индукции разряда в вакууме (холодный катод не нагревается) и приложение внешнего магнитного поля. Электроны под совместным воздействием электрического и магнитного полей (силы Лоренца) совершают спиральное движение, что значительно увеличивает вероятность ионизации за счет столкновений с молекулами газа, образуя самоподдерживающийся плазменный разряд. Поток ионов пропорционален давлению.
Преимущества:Прочная конструкция, отсутствие горячей нити, устойчивость к атмосферным воздействиям, длительный срок службы.
Отсутствие ограничения по току рентгеновского фона-, что позволяет измерять более высокие уровни вакуума (обычно порядка 10⁻¹² Па).
Недостатки:
Стабильность разряда: Разряд может быть нестабильным при низком давлении, даже проявляя явления «задержки разряда» или «затухания».
Чувствительность к загрязнениям. Загрязнение поверхности катода может серьезно повлиять на эмиссию электронов, что приведет к неточным измерениям.
Помехи от сильного магнитного поля: собственное сильное магнитное поле вакуумметра может создавать помехи для окружающего оборудования (например, источников ионов); место установки требует тщательного рассмотрения.
