Измерение низкого вакуума

Приборы для измерения давлений ниже атмосферного, называемые вакуумметрами, состоят из двух частей: маномет­рического преобразователя и измерительного устройства. Мано­метрический преобразователь (иногда называемый манометри­ческой лампой) предназначен для преобразования измеряемого давления в пропорциональную ему электрическую величину (ток или напряжение) и подсоединяется непосредственно к вакуумной системе. Измерительное устройство служит для измерения этой величины с индикацией на шкале, проградуированной в единицах давления.

При нанесении тонких пленок используют тепловые, маг­нитные электроразрядные и ионизационные электронные ваку­умметры. Рассмотрим только принципы дей­ствия этих приборов, так как существует множество их раз­новидностей, а сведения по эксплуатации обычно приводятся в инструкции.

Тепловые вакуумметры основаны на пропор­циональной зависимости теплопроводности газа от его плот­ности и подразделяются на приборы сопротивления и термопарные. Термопарный вакуумметр (рис. 1.4, 1.5) выполнен в виде стеклянного или металлического баллона 4 с трубкой 1 для присоединения к вакуумной системе и вмонтированной в него термопары 3 из тонких (око­ло 0,05 мм) проволок, приваренных к подогревателю 2. Тер­мопара и подогреватель соединены крестообразной перемычкой. В измерительную часть вакуумметра входят: переменный резистор 7, милливольтметр 6 и миллиамперметр 8.

Рис. 1.4. Термопарный вакуумметр: 1 – трубка; 2 – подогреватель; 3 – термопара; 4 – стеклянный баллон; 5 – токовый ввод; 6 – милливольтметр; 7 – переменный резистор; 8 – миллиамперметр; 9 – источник питания	Рис. 1.5. Вакуумметр для измерения среднего вакуума. Диапазон измерений: от 1 мм рт. ст. до ~10^–7мм рт. ст. Принцип измерения зависит от характера газовой среды.

Подогреватель 2 нагревается током, который от источника питания 9 подается через токовый ввод 5, регулируется перемен­ным резистором 7 и измеряется миллиамперметром 8. Спай термопары 3, нагреваемой подогревателем, служит источником ЭДС, которую измеряют милливольтметром 6. Принцип действия термопарного вакуумметра состоит в том, что при понижении давления газа его теплопроводность уменьшается, следовательно, повышается температура крес­тообразной перемычки и спая термопары. Вследствие этого и изменяется ЭДС, по значению которой, используя градуировочную кривую, определяют давление газа. Однако когда вакуум становится настолько высоким, что потеря теплоты обусловливается главным образом излучением металлической нити накала, показа­ния вакуумметра перестают зависеть от давления.

Достоинства тепловых вакуумметров: простота конструк­ции, возможность применения для измерения давления любых газов и паров. Кроме того, они не реагируют на аварийное нару­шение вакуума и практически имеют неограниченный срок службы. Недостатками таких вакуумметров являются инерцион­ность и изменение во времени тока накала металлической нити, что требует их периодической регулировки.