2.4. Термопарний манометр

Велике розповсюдження отримав другий вид манометра - термопарний.

Манометрична лампа являє собою скляний балон з трубкою для з'єднання з вакуумною системою (рис.6.3,а). В балоні на двох вводах змонтовано підігрівач (3), до двох інших вводів приварена термопара (4), спай якої приварений до підігрівача у точці А.

Вимірювальна частина манометра складається з джерела змінного або постійного струму (5), реостату (6) та двох електровимірювальних приладів. Підігрівач контролюється mA (1). Спай термопари, яка нагрівається від підігрівача,є джерелом термо-ЕРС, величину якої показує мілівольтметр mV (2).Порядок роботи з манометром наступний:

Манометрична лампа звичайно надходить від заводу-виготовника у запаяному вигляді та відкачаною до тиску не вищого від 10^-4 Тор. Перед тим, як розкрити лампу, її необхідно з'єднати з вимірювальною частиною манометра та підібрати струм нагріву при якому стрілка mV зупиняється на поділці, що відповідає термо-ЕРС термопари (у мілівольтах) зазначеної у паспорті манометричної лампи. Ця термо-ЕРС очевидно відповідає нижній границі тиску, що вимірюється даним манометром. Через те, що манометр має теплову інерцію, перед тим, як записати отримані значення струму нагріву даної лампи, необхідно дати манометру прогрітися не менш ніж

2 хвилини. Температура балона не повинна дуже відрізнятися від 20 ^оС. Записавши значення струму нагріву, можна розкрити трубку манометричної лампи та припаяти її до вакуумної системи.

До відкачування вакуумної системи, тобто поки тиск у ній дорівнює атмосферному, стрілка мілівольтметра знаходиться біля нуля. Далі, абсолютно аналогічно тому, як це відбувається у разі манометра опору, стрілка міллівольтметра по мірі відкачування системи при середньому вакуумі починає пересуватися по шкалі. Пересування триває при високому вакуумі, але коли тиск знижується настільки, що теплопровідність газу стане дуже малою, стрілка мілівольтметра зупиниться на граничному значенні, у цей момент утрата тепла підігрівачем і термопарою зумовлюється тільки теплопровідністю та випромінюванням самих дротів.

Як і в разі манометрів опору, при всіх вимірюваннях підтримується встановлений струм нагріву. Якщо величина підібрана вірно, пересування стрілки мілівольтметра припиняється на подільці шкали, що відповіднює термо-ЕРС вказаної для невідкритої манометричної лампи в її паспорті, наприклад, 10 мВ.

Порядок градуювання термопарою манометра є аналогічним порядком градуювання манометра опору. У разі тиску, не вищого за 10 - 10^-4 Тор ( з виморожуванням паро-вловлювачем ).

Треба підібрати струм нагріву, при якому мілівольтметр показує граничну термо-ЕРС, встановлену для манометричної лампи даної конструкції; далі покази мілівольтметра порівнюються з показами компресійного манометра та будується градуювальна крива.

2.5. Іонізаційний манометр

Дія іонізаційного манометра базується на явищі іонізації молекул газу електронами, що летять від катода до анода. Він являє собою триелектродну лампу ( мал. 6.3,б ).

Скляний балон, сполучений з евакуйованим посудом. Випромінювані розжареним катодом електрони під дією електричного поля спрямовуються до сітки та утворюють сітковий струм, що вимірюється міліамперметром. Сітка лампи має потенціал відносно катода 200 - 250 В.

а) б)

а) – з внутрішним колектором; б) з зовнішним колектором

Рисунок 2.3 – Схема електронних перетворювачів

Анод ( його називають колектором іонів ) - негативний, порядка 20 В. Якщо потенціал сітки високий, електрони володіють достатньою енергією для того, щоб вилітати у простір між сіткою і анодом та іонізувати молекули газу, що знаходяться у цьому просторі.

Утворювані позитивні іони спрямовуються до негативного колектора та віддають йому свій позитивний заряд.

У колі колектора виникає іонний струм І₂, який реєструється гальванометром G. При достатньо низьких тисках (порядка 10^-3 Тор) відношення іонного струму до електронного є прямо пропорційним тиску газу в балоні лампи: .

З причини того, що балон іонізаційного манометра сполучений з відкачуваним посудом, можна визначити величину тиску газу. Однак, попередньо слід визначити постійну для даного манометра величину k, що має назву чуйності іонізаційного

манометра. На практиці звичайно електронний струм І₁ підтримують постійним. тоді , величина С = k·І₁ має назву постійної іонізаційного манометра; її можна визначити за допомогою компресійного манометра. Іонізаційний манометр починає працювати при тиску ≥ 10^-3 Тор і дозволяє проводити вимірювання до тиску приблизно 10^-7 Тор.