冷阴极电离真空计的工作原理图

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    冷阴极电离真空计是一种相对真空计。它由规管和测量电路两部分组成。图17示出冷阴极电离真空计的示意图。

    冷阴极电离真空计与热阴极电离真空计一样,是利用低压力下气体分子的电离电流与压力有关的特性,用放电电流做为真空度的测量,由电流表CB(做为真空度指示仪表,一般用量程为o~100μA)指示出来。所不同的在于电离源。热阴极电离真空计是由热阴极发射电子,而冷阴极电离真空计是靠冷发射(场致发射、光电发射、气体被宇宙射线电离等)所产生的少量初始自由电子,它们在电场的作用下向阳极运动,但由于正交磁场的存在,也将施力于运动的电子,从而改变电子的运动轨迹。在电、磁场的共同作用下,电子沿螺旋形轨道迂回地飞向阳极(这种运动轨迹实际上是一个在阳极面上具有摆线投影的曲线),这样就大大延长了电子达到阳极的路程,使碰撞气体分子的机会增多;

    同时又因阳极是一个中空的环,在其中轴线附近运动的电子还可能穿过阳极环凭原有动能继续前进,而后又被带负电位的阴极排斥而折回,这样飞行中的电子可能在两阴极间往返振荡直到最后被阳极吸收为止,使电子到达阳极的实际路程远大于两极间的几何尺寸,故碰撞几率大大增加。电子碰撞气体分子时,有一部分为电离碰撞,电离后形成的正离子在阴极上打出的二次电子,也受电场和磁场的共同作用而参与这种运动,使电离过程连锁的进行,在很短时间内雪崩式地产生大量的电子和离子,这样就形成了自持气体放电(一般称为潘宁放电),此放电电流与压力有如下关系:
       I=Kpn        (11)
    式中 I--放电电流
        K——常数
        n——常数,一般在l~2之间,与规管结构有关。

冷阴极电离真空计原理图

图17:冷阴极电离真空计原理图


    图17示出的是普通型冷阴极电离真空计,其压力测量范围1~10-5Pa。冷阴极电离真空计没有与压力无关的本底光电流。限制其下限延伸是其场致发射;测量上限主要受限流电阻及在高压力时,电子与离子复合几率增加等限制。

    延伸下限制成倒置磁控管与磁控管式规管如图18、图19所示,其pinm=10-11Pa。

    冷阴极电离真空规,没有热阴极,不怕大气冲击,但其测量误差较大。

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