163303. lajstromszámú szabadalom • Berendezés vákuum széles tartományban való mérésére

3 163303 4 A gyakorlatban előforduló kiviteleknél az elektródarendszerben két — azonosan kialakított és rendszerint szimmetrikusan elrendezett — izzószált alkalmaznak, melyek közül az egyiket iktatják a foglalat kivezetései katódként az elektródarendszer áramkörébe, míg a másik izzószál vak kivezetésen van. Ha az egyik izzószál meghibásodik, akkor —pl. a foglalat elfordítása útján — az eddig beiktatott kivezetések lesznek vak kivezetésekké és az eddigi tartalék izzószál kerül a tápfeszültséggel érintkezésbe. Látható, hogy olyan vákuumtér mérésénél, melyről nem tudni, hogy melyik tartományba tartozik, igen gondosan kell eljárni és rendszerint legalább kétfajta —külön-külön mérőérzékelővel ellátott, eltérő elven működő, eltérő elemekből és eltérő kapcsolással kialakított — műszer szükséges. Célunk olyan berendezés kialakítása volt, mely a feladat elvégzését egyetlen berendezéssel és egyetlen mérőérzékelővel teszi lehetővé, amely berendezés kevesebb elemmel, tehát kisebb ráfordítással és hibavalószínűséggel nyújtja az eddig alkalmazott két műszer szolgáltatásait, és amellett lehetővé teszi a vákuummérés egyes műveleteinek egyszerű automatizálását is. A találmány alapja az a felismerés, hogy az ionizációs manométerben használt izzószál kisebb, 1— 10-3

torr tartományba eső vákuum mérésének is érzékelője lehet, ha az üzemi feltételeket alkalmasan választjuk meg, azaz ha az izzószálat egy nagyságrenddel alacsonyabb hőfokra hevítjük, és a Pirani-manométernél használatos mérőhídba iktatjuk. Kétségtelen, hogy az ismert Piranimanométerekben olyan izzószálat alkalmaznak, melynek villamos ellenállása egy nagyságrenddel nagyobb az ismert ionizációs mérőérzékelők izzószálának ellenállásánál, nincs azonban semmi akadálya annak, hogy a Pirani-manométer áramköri paramétereit az ionizációs manométerben alkalmazott izzószál értékeihez illesszük és ilyen értékek figyelembevételével beállítsuk az egy nagyságrenddel alacsonyabb hőmérsékletre való hevítés üzemi feltételeit. A találmány tehát berendezés vákuum széles tartományban való mérésére, amely berendezésnek a mérendő vákuummal közlekedő terű mérőérzékelője van, amely mérőérzékelőben elektródarendszerként ionkollektor, anód és izzószál van elhelyezve, és az jellemzi, hogy az izzószál kivezetései átkapcsolhatóan vagy ellenállásmérő híd mérőágába, vagy fűtőfeszültségforráshoz vannak csatlakoztatva az izzószál valamelyik kivezetése és az anód közé előfeszítő feszültségforrás van kapcsolva, továbbá az ionkollektor és az anód közé sorbakapcsolt további feszültségforráson át árammérő bemenete van kapcsolva. A találmány szerinti berendezés változatának mérőérzékelőjében ionkollektor és anód mellett két izzószál van elhelyezve, és az jellemzi, hogy az ellenállásmérő híd mérőága az egyik izzószál kivezetéseihez, a fűtőfeszültségforrás pedig kapcsolón át a másik izzószál kivezetéseihez van csatlakoztatva, és az előfeszítő feszültségforrás a másik izzószál valamelyik kivezetése és az anód közé van kapcsolva. A találmány szerint a kétfajta mérés számára egy közös mérőérzékelő építhető be, és ez olyan vákuummérő berendezést eredményez, mely az eddigi két, eltérően kialakított és egymással nem csereszabatos mérőérzékelő helyett csak egyfajta mérőérzékelőt igényel; emellett a kétfajta méréshez részben közös jelfeldolgozó elemeket tartalmaz, anélkül, hogy az összevonás folytán bármelyik mérésnél járulékos hátrány lépne fel. Jelentősen egyszerűsödik ezzel a mérési eljárás is. Ugyanis az ismeretlen vákuumtérrel közlekedő terű mérőérzékelőt először ellenállásmérő hídba iktatjuk, és az izzószálat csak kb. 200 °C-ra hevítve, mérjük 5 annak ellenállását. Ha a műszer a vákuum alsó véghelyzetében marad, átkapcsoljuk a mérőérzékelőt az ionizációs üzemmódba és áramkörbe, ezzel egy nagyságrenddel nagyobb hőmérsékletre hevítve az izzószálat a hevítés okozta meghibásodás veszélye nélkül, és mérjük 10 a nagyobb vákuum pontos értékét. További előnyt jelent, hogy tartalék izzószálat is tartalmazó mérőérzékelővel a találmány szerinti berendezést még kedvezőbben alakíthatjuk ki; eleve úgy kapcsolhatjuk, hogy az egyik izzószál az egyik, a másik izzószál a másik mérőáram-15 körbe nyer beiktatást, a Pirani-manométer szerinti üzemmódban működtetett izzószálat tartósan is rákapcsolhatjuk az áramkörére, mindössze az ionizációs manometer szerinti üzemmódban működtetett izzószál hevítésére szolgáló tápforrást kell az átváltáskor bekapcsol-20 ni. így a manuális átkapcsolás is egyszerűbbé, megbízhatóbbá és gyorsabbá válik, továbbá lehetővé válik az átkapcsolás automatikus vezérlése is igen egyszerű kiegészítő kapcsolással. Ez az automatika különösen jó szolgálatot tesz olyan esetben, rhikor a vákuumtér nyo-25 mása nagy mértékben változhat, és pl. folyamatos mérés esetén várható a széles vákuumtartományban történő, akár ismétlődő jellegű ingadozás. Az így kialakított berendezés ugyanis mindig a helyes üzemmódban dolgozik, a nyomásingadozás nem vonja maga után az izzó-30 szál kényszerű meghibásodását, és az automatika ilyen nagy ingadozásoknál is lehetővé teszi a helyes érték felügyelet nélküli regisztrálását. Továbbá, az ultravákuum tartományban való mérésnél az esetleges hibák indikálásánál is előnyös a Pirani-mód szerinti kapcsolás jelen-35 léte. A találmány szerinti vákuummérő berendezést az ábrákon szemléltetett példaképpeni kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben, ahol az 1. és a 2. ábra a találmány szerinti berendezés egy-egy kiviteli alakjának váz-40 latos kapcsolási rajzát mutatja. Az 1. ábrán a mérendő Vákuummal közlekedő terű 1 mérőérzékelőben 2 ionkollektor, 3 anód és 4 izzószál van elhelyezve. A 4 izzószál kivezetései KI kapcsolón át vagy Ul fűtőfeszültségforrásra, vagy ellenállásmérő 5 híd 45 mérőágába vannak csatlakoztatva. Az ellenállásmérő 5 híd U2 feszültségforrást és RÍ, R2 valamint R3 ellenállásokat tartalmaz. Megjegyezzük, hogy ez az áramköri részlet oly módon is kialakítható, hogy a 4 izzószál közvetlenül az 5 híd mérőágába van iktatva, és az ionizációs 50 üzemmódhoz szükséges fűtőfeszültséget a megnövelt feszültségű U2 feszültségforrás szolgáltatja az RÍ ellenálláson át. A 4 izzószál egyik kivezetése és a 3 anód közé előfeszítő U3 feszültségforrás van kapcsolva. A 2 ionkollektor kis áramok mérésére alkalmas 6 árammérő be-55 menetének egyik kapcsára van csatlakoztatva, míg a 6 árammérő bemenetének másik kapcsa 7 testre, ami pl. a föld lehet, van kötve. A 3 anód az U3 feszültségforráson, valamint további U4 feszültségforráson át a 7 testre van kötve. Lehetséges lenne olyan elrendezés is, amelynél a 60 3 anód közvetlenül a további U4 feszültségforrás egyik kapcsára csatlakozik. Az ellenállásmérő 5 híd kimenete és a 6 árammérő kimenete K2 átkapcsolóhoz van csatlakoztatva, amely állásától függően a kimenetek egyikét 8 jelformáló fokozaton át kijelző és/vagy regisztráló 65 9 műszerre kapcsolja. A 9 műszerhez 10 vezérlő áram* 2