143156. lajstromszámú szabadalom • Berendezés ritkított gázban folyó ionáram erősségének mérésére, különösen vákuummérő
143.156 1 mérőcsőben lévő gázmolekulák egy részét és ezeket az ionizált molekulákat a 4 gyűjtőanóda gyűjti össze. Ezen ionizált molekulák töltése a 10 terhelőellenálláson és a 11 feszültségforráson keresztül lefolyik a 2 fűtőszálhoz; az említett feszültségforrás úgy van kötve, hogy a 4 gyűjtőanóöla kb. 20 V negatív potenciált ad. Abból a tényből kifolyólag, hogy a 2 fűtőszálat váltóárammal tápláljuk, annak hőmérséklete az időben a 6 váltóáramforrás fo frekvenciájának kétszeresével változik és így emissziós karakterisztikája is periodikusan változni fog. így a 3 gyorsítórácshoz tartozó elektronáram a 6 áramforrás fo frekvenciájának kétszeresével modulálva lesz. Következőleg, minthogy az ionáramnak a csőben csak jelentéktelen késése van az elektronáramhoz képest, a 10 terhelőellenálláson keresztülfolyó I_. áram is tartalmazni fog egy váltóáramú komponenst. amely a 3 gyorsítórácsra gyűjtött elektronáram váltóáramú komponensével arányos lesz. Kimerítő kísérletek bizonyították azt a tényt, hogy az Ii áram egyenáramú átlagértékének a váltókomponenshez való viszonya ugyanaz, mint az I'_> ionizációs egyenáramnak a váltóáramú komponenshez való viszonya. Ez a tény ésszerűvé teszi az ionizációs áram váltókomponensének mérését é.s ezt a mérést felhasználni az 1 vákuummérőcsőben uralkodó nyomás meghatározására a következő adatok felhasználásával: Ha ..If a 9 műszeren indikált elektronáram, , rrr annak függetlenül felvett váltóáramú modulációs százaléka és ..k” a mérőcsőben lévő elektródaelrendezésnek megfelelő csőtényező. Ezen adatokkal a következő egyenletet írhatjuk fel: P = k íz = k . — T, I, skála egymagában négy különböző nagyságrendbe tartozó nyomásértékeket mutat, amivel a méréshatár-átkapcsoló szükségtelenné vált, ha a nyomás értéke egyik nagyságrendről a másikra változik, •fölismert, hogy nagy vákuumok mérésénél megkívánt pontosságok olyanok, hogy egy ilyen skála kielégítő pontosságú leolvasást ad. míg a százalékos leolvasási hiba a logaritmikus osztás miatt az egész skálán végig állandó. Az 1. ábrán látható elrendezés lehetővé teszi, lassú kitérésű és igen kényes egyenáramú galvanométer vagy nem-stabil egyenáramú erősítő használata helyett, (amelyeket a gyenge I*_> ionáram mérésére eddig alkalmaztak, egy olcsó és stabil, azonnal indikáló váltófeszültségerősítő és indikátor használatát, amely még további előnyökkel is jár. Ezek egyike a 14 potenciométernek az erősítő kalibrálására való felhasználása különféle gázokra, amelyeknek különböző K gáz-állandójuk van és így a 16 indikáló műszer direkt leolvasású lehet ezekre a különféle gázokra nézve. Továbbá az önműködő erősítésszabályozás alkalmazása lehetővé teszi, hogy a műszer 21 skáláján néhány dekád nagyságrendű osztást sűrítsünk össze, amiáltal szükségtelenné vált a méréshatár-kapcsoló a dekádok között. Végül a 16 indikáló műszer olyan típusú iehet, hogy vele állandó regisztráló-, ill. vezérlőberendezés működtethető, minthogy ehhez aerősítő ahol P a nyomás, k a csőtényező, 11 az elektronáram egyen-komponense és ív' az ionáram váltókomponense és m a modulációs százalék. A definíció szerint I2 ' = m .ív Ez az áram a 10 terhelő impedancián Ev' váltófeszültség komponenst okoz. Ezt az Ev' feszültséget kötjük a 12 kondenzátoron keresztül a 13 erősítőre. Az erősítő kimenetén megjelenő váltófeszültséget a 14 potenciométeren és 15 szűrőn engedjük át. Ez a szűrő 2 ín frekvenciára van hangolva. amivel az 11 elektronáram és I2 ionáram fluktuál. A szűrőt oly célból alkalmaztuk, hogy csökkentsük nemkívánt szórt feszültségek, termikus emissziós zörejek és egyéb zaj feszültségek hatását, amelyek az erősítő 13 bemenetén az EV feszültséggel egyidejűleg megjelenhetnek. A 15 szűrő kimenete egyrészt az egyenirányító típusú indikáló műszerhez, másrészt a 17 egyenirányító diódán keresztül a 18 szűrőkörbe van kötve. Ezen szűrökör kondenzátora kb. a 15 szűrőkörből származó feszültség csúcsértékére töltődik fel és ez az egvenfeszültség a 13 erősítő önműködő erősítésszabályozására használható fel. amennyiben ezt a feszültséget a 19 simítókondenzátoron és a 20 rácslevezető ellenálláson keresztül a bemenő rácsra vezetjük vissza. Ennek az automatikus erősítésszabályozásnak az a célja, hogy általa az erősítőnek logaritmikus erősítési görbét adjunk és ennek eredménye a 16 műszer 21 skáláján látható. Ez a elegendő energiát szolgáltat. A találmány egy további kiviteli alakja a 2. ábrán látható. Itt megint 1 mérőcsövet alkalmazunk 2., 3. és 4. elektródákkal, a fent leírt működésekkel. Ebben a kapcsolásban a 13 erősítő az I| elektronáram mérésére is szolgál az I. ábrán feltüntetett Ij áram méréséhez hasonló módon. Minthogy fentiek szerint Ii és ív modulációs tényezője ezeknél az alacsony frekvenciáknál azonos, ezért I j ’ = m . I| és IV = m . I2 ahol 11 és ív az egyenáramú komponensek és 11' es 1/ az elektron- és ionáramok megfelelő váltóáramú komponensei. Ezért fennáll a k l£ I,’ egyenlet. Ez leegyszerűsíti a problémákat az áramok váltókomponenseinek mérésére. További egyszerűsítés nverhető, ha a mérést az alkalmazott terhelőellená'liáson eső váltófeszültségre redukáljuk. Ezekre a váltófeszültségekre nézve áll, hogy E,’ Ev Ii. i es I2’ . Zv, ahol Zi és Z2 az illető terhelő körök impedanciája. Behelyettesítve az előző egyenletbe, nyerjük, hogy P = K Zv Ev’ Z, Ei Ha az impedanciák aránya Z|/Z2 = K, akkor P = E,’ /E,’ A bemenőfeszültségek viszonya ily módon közvetlenül leolvasható a 16 műszeren, amely mindjárt nyomásértékekben van kalibrálva. NK0
