熱陰極電離真空計的工作原理與分類(1)

       電子在電場中飛行時從電場獲得能量，若與氣體分子碰撞，將使氣體分子以一定幾率發(fā)生電離，產(chǎn)生正離子和次級電子。其電離幾率與電子能量有關(guān)。電子在飛行路途中產(chǎn)生的正離子數(shù)，正比于氣體密度n,在一定溫度下正比于氣體的壓力p。因此，可根據(jù)離子電流的大小指示真空度。這就是電離真空計工作原理。

    由燈絲加熱提供電子源的電離真空計稱為熱陰極電離真空計，其型式繁多，各具不同特點和適用不同的壓力測量范圍。

    熱陰極電離真空計由測量規(guī)管(或規(guī)頭)和電氣測量電路(真空計控制單元和指示單元)組成。規(guī)管功能是把非電量的氣體壓力轉(zhuǎn)換成電量——離子電流。熱陰極電離真空計規(guī)管的基本結(jié)構(gòu)主要包括三個電極：

    (1)提供一定數(shù)量電子流I_e的燈絲F(陰極)；
    (2)產(chǎn)生電子加速場并收集電子流的陽極A(亦稱電子加速極)；
    (3)收集離子流I，的離子收集極C(相對陰極為負(fù)電位)。

    離子流I_i與壓力p可用下式表示：    I_i=KI_ep        (9)    式中I_e——發(fā)射電子流
          K——規(guī)管系數(shù)，單位為Pa^-1

    在一定壓力范圍內(nèi)K為一常數(shù)，若保持發(fā)射電子流I，為一恒量時，則離子流I_i與壓力p呈線性關(guān)系

    當(dāng)壓力高到某一值時，K值會隨壓力p而變化，這就達(dá)到了壓力線性測量上限p_max，它由電極的幾何結(jié)構(gòu)、電極間電位分布以及發(fā)射電流大小所決定。

    規(guī)管系數(shù)K在氣體壓力p很低時仍可保持為常數(shù)，但離子流I_i隨壓力p降低而減小到一定限度后，將會埋沒在電離計工作中不可避免地存在著的其它與壓力p無關(guān)的本底電流之中，因而達(dá)到其壓力測量下限p_min。這種本底電流包括X射線光電流等。