Ultimate magazine theme for WordPress.

Роль пространственного заряда в теории термоэлектронного манометра

0

Роль пространственного заряда в теории термоэлектронного манометра

Более точно распределение потенциалов в термоэлектронном преобразователе при е 10-8 —следует рассчитывать.с уче-том пространственного заряда.

Подставляя выражение (4. 25) в формулу (4. 5) и принимая во внимание равенство (4. 10), можно получить число ионов N,



Экспериментальная проверка теории термоэлектронного манометра была сделана путем расчета чувствительности триода Р-5, работающего в качестве термоэлектронного манометрического преобразователя, и сравнения расчетных значений чувствительности с экспериментальными 50. В табл. 9 приведены результаты сравнения указанных выше режимов работы термоэлектронного манометра при различных величинах анодного напряжения.

Хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных получено при Ua 100 в для работы по схеме с внутренним коллектором. Для режима с внешним коллектором результаты расчета несколько хуже совпадают с экспериментальными данными.

Значение 0 для триода Р-5 равно 0,78, т. е. по формуле (4.29) ~ = 2. Экспериментальное значение отношения — = 2,5, т. е. отличается от теоретического на 25%. Наибольшим источником ошибок в расчете чувствительности термоэлектронного манометра является трудность определения 0, а также невозможность учета искривлений траекторий электронов.

Из этой формулы следует, что чувствительность термоэлектронного манометра обратно пропорциональна корню квадратному из электронного тока 1е. Таким образом, при наличии пространственного заряда чувствительность манометра, работающего по схеме с внешним коллектором, будет больше чувствительности манометра, работающего по схеме с внутренним коллектором, в 1/А раз.


где I (Ua) — интеграл из формулы (4. 26), не зависящий от величины плотности электронного тока.

Отсюда чувствительность К термоэлектронного манометра примет вид:


Таблица 9

Экспериментальная проверка теории термоэлектронного манометра

Теория орбитронного термоэлектронного манометра

Сложность формы траекторий электронов в орбитроне (рис. 4. 8 и 4. 9) не позволяет вывести выражение для чувствительности орбитронного манометрического преобразователя, однако теоретические представления дают возможность понять происходящие в нем явления и правильно выбрать потенциалы на электродах и расстояния между ними. В орбитроне (рис. 4. 15) электроны выводятся на круговые орбиты вокруг анода с линейной скоростью v, обеспечивающей воздействие на электрон центробежной силы, способной уравновесить силу электростатического притяжения. Для того чтобы электрон имел круговую орбиту радиуса г, должно соблюдаться условие равенства центробежной и центростремительной сил:

где U (г) — функция распределения потенциала в манометре; т — масса электрона; е — заряд электрона.

Величину U (г) в пространстве между цилиндрическими электродами можно определить из выражения:



где R — радиус внешнего цилиндра; га радиус внутреннего цилиндра; Ua потенциал внутреннего цилиндра.

Электрон будет сохранять полученную круговую орбиту до тех пор, пока не произойдет столкновение с молекулой газа. После ионизирующего столкновения с молекулой скорость уменьшается на величину, соответствующую энергии ионизации voh, и электрон перейдет с круговой (рис. 4. 9, а) на более вытянутую орбиту (рис. 4. 9, б). При достаточно тонком аноде электрон может попасть на анод, если он совершит ™орбитральных ионизирующих столкновений или радиальных ионизирующих столкновений. Для того чтобы сравнить чувствительность орбитрона с чувствительностью обычного манометрического преобразователя, уравнение орбитронного манометра можно представить в обычной форме:





где I — эффективная длина пробега электрона в орбитронном манометре.

Она может быть определена экспериментально по величине чувствительности К. Для двух конструкций орбитронных манометров, описанных в работе 48, эта длина составляет 1000 и 2500 см, т. е. чувствительность орбитрона в 1000 раз выше чувствительности триодного термоэлектронного манометра. Однако ток эмиссии орбитрона должен быть уменьшен в такое же число раз для избежания возникновения объемного заряда электронов, что приводит к снижению ускоряющего напряжения, ухудшению эффективности ионизации и стабильности работы преобразователя. В результате постоянная орбитронного манометрического преобразователя не может быть увеличена, и для измерения низких давлений необходимо по-прежнему пользоваться усилителями постоянного тока с большим коэффициентом усиления.

Неодинаковая чувствительность термоэлектронного манометра к различным газам является следствием зависимости эффективности ионизации от рода газа (рис. 1. 1). В связи с этим состав измеряемого газа влияет на показания манометра. Чувствительность ионизационного манометра к различным газам можно определить по формулам (4. 19) и (4. 20), принимая различные значения коэффициентов а и 0, приведенные в табл. 8.

Таблица 10

Чувствительность термоэлектронного манометрического преобразователя к различным газам

Leave A Reply