163303. lajstromszámú szabadalom • Berendezés vákuum széles tartományban való mérésére
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL I SZABADAL LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1969. XII. 24. (MA—2057) Közzététel napja: 1973. II. 28. Megjelent: 1975. II. 28. 163303 Nemzetközi osztályozás: G 01 1 21/00 Feltalálók: Roboz Péter fizikus, 44% Szondi József mérnök, 44% Eördögh Imre mérnök, 12% Budapest Tulajdonos: MTA Műszaki Fizikai Kutató Intézet Budapest Berendezés vákuum széles tartományban való mérésére í A találmány tárgya berendezés vákuum széles tartományban való mérésére. Az ilyen célra eddig ismertté vált módszerek különböző fizikai jelenségeken alapulnak és csak meghatározott mérési tartományon belül alkalmazhatók. 5 A vákuumtechnika ismert eszközeivel a gáznyomás a hasznos térfogatban (továbbiakban vákuumtér) 760 torrról 10~12 —10~ 13 torr nagyságrendig csökkenthető. A nyomás ez idő szerint a 760— 10-13 torr tartományban mérhető, de a teljes tartományt egyetlen ismert mérőesz- 10 köz sem fogja át, a legnagyobb elért mérési tartomány 6—8 nagyságrendnyi. A vákuum közvetett mérésére alkalmas módszerek közül gyakorlatilag az 1—10~13 torr közötti tartományban nyernek alkalmazást azok, melyek a gáz okozta hő- 15 elvezetés megváltozásának mérésén alapulnak. Itt azt a körülményt hasznosítják, hogy kis nyomáson a gáz hővezetőképessége függ a nyomástól. Ha a mérendő vákuumtérrel közlekedő burában termoelektromos hőérzékelőt helyeznek el, akkor a kimenő villamos meny- 20 nyiség a hővezetési viszonyoknak függvénye lesz. A Pirani-manométernél az érzékelő kb. 200 °C-ra hevített izzószál, melyet ellenállásmérő híd mérőágába kapcsolnak és az izzószál villamos ellenállását a hídágban elrendezett — célszerűen nyomásban kalibrált — műszer, 25 pl. galvanométer vagy millivoltmérő kijelzi. Az alkalmazott izzószál ellenállása szokásosan pl. 60 ohm és ezen 5—20 mA áram halad át. A villamos ellenállás értéke a gázfajtától (hővezetés) és a huzal felületi állapotától (hősugárzás) függ. Mérési hibát okoz többek között a 30 vákuumtérben levő gáz bomlása $s a környezeti hőmérséklet változása, amely utóbbi komponzációval kiküszöbölhető. Az eljárás hiányossága, hogy csak a kb- 1Q~3 torr értékig terjedő vákuum-tartományban, és csak lassan változó nyomások mérésére alkalmas. A nagyobb vákuumtartományokban előnyösen alkalmazható az ionizált gázban folyó ionáram megváltozásának mérése. Ez az ionáram szintén a nyomás függvénye. Viszonylag a legnagyobb tartományt fogja át ebben a családban a Bayard Alpert-féle ionizációs vákuummérő, mely a nagy vákuumtól egészen az ultravákuum alsó sávjáig használható (10~3—10~ 10 torr). Itt a mérendő vákuumtérrel közlekedő mérőérzékelőben elektródarendszer van elhelyezve. Ezt az elektródarendszert elektronemittáló képességű, fűtött izzókatód (továbbiakban izzószál), rácsszerűen kiképzett, pozitív előfeszültségű anód és az anód környezetében elhelyezett, negatív előfeszültségű ionkollektor alkotja. Az izzószál üzemi hőmérséklete kb. egy nagyságrenddel magasabb, mint a Pirani-manométer izzószáláé, elérheti a 2500 °C-t is. Az izzószál villamos ellenállása a Pirani-manométerben alkalmazott izzószálénál legalább egy nagyságrenddel kisebb, azon pl. 5 V feszültség hatására mintegy 4 A áram folyik. Az izzítási hőmérsékletet szabályozni kell, hogy az elektronemisszió ne legyen a fűtőfeszültségingadozás és a mérendő gáznyomás függvénye. Ez a mérési módszer azonban nem alkalmazható nagyobb nyomáson, mert ha a gáznyomás meghaladja a 10~3 torr értéket, az izzószál rohamosan tönkremegy. Ezért a szabályozó önműködően kikapcsolja a fűtőáramot, ha a nyomás a megengedett határ fölé emelkedik. 163303 1
