Магнитные преобразователи. Принцип действия, конструкция, особенности работы.

Для увеличения степени ионизации, уменьшения фоновых токов, расширения области измерения давлений в сторону сверхвысокого вакуума по сравнению с электронными ионными преобразователями были предложены магнитные преобразователи.

Принцип действия их основан на зависимости тока самостоятельного разряда в скрещенных магнитном и электрическом полях от давления. Электродные системы, обеспечивающие поддержание самостоятельного газового разряда при высоком и сверхвысоком вакууме, бывают нескольких видов: ячейка Пеннинга, магнетронная, инверсно-магнетронная.

Ячейка Пеннинга состоит из двух дисковых катодов и цилиндрического анода. В магнетронном преобразователе в отличие от ячейки Пеннинга катоды соединены между собой центральным стержнем. В инверсно-магнетронном преобразователе центральный стержень выполняет роль анода, а наружный цилиндр становится катодом. Все электроды находятся в постоянном магнитном поле. На анод подается положительое относительно катода напряжение 2…6кВ, катод заземлен и соединяется с входом усилителя постоянного тока. Электроны, вылетающие из катода в результате автоэлектронной эмиссии, в магнетронном или инверсно-магнетронном преобразователе движутся в скрещенных электрическом и магнитном полях по циклоиде. Все электроды находятся в постоянном магнитном поле.

Особенности магнитных преобразователей:

- они не содержат накаленных деталей и вследствие этого могут включаться при любых давлениях;

- наличие паров масла и других органических загрязнений нарушает нормальнуюраюоту датчика;

- при высоких давлениях в вакуумной системе может наблюдаться катодное распыление, что приводит к искажению результатов измерений.

Манометрический преобразователь ПММ-21-1 служит для преобразования сигнала давления в электрический сигнал постоянного тока. Он предст. собой инверсно-магнетронный датчик с холодным катодом. Действие манометрического преобразователя основано на возможности поддержания разряда в разрядном промежутке датчика, образованном стержневым анодом и окружающим его коаксианым цилиндром с закрытыми торцами, являющимися катодом. Поле с магнитной индукцией, равной 0.11 Тл, создаваемое магнитной системой, одновременно являющейся катодом, направлено вдоль оси разрядного промежутка. На анод подается напряжение 2500В. Катод соединятеся с входом измерительного блока вакуууметра.

 

Основы конструирования вакуумных систем. Принципиальная схема средневакуумной установки.

1 – тепловой датчик, 2 – ионизационный датчик, 3 – бапасный клапан, 4 – высоковакуумный затвор, 5 – ионизационный датчик, 6 – диффузионный насос, 7 – форвакуумный клапан, 8 – форвакуумный насос.

Порядок включения установки:

 1. исходное состояние: электрич, охлаждение, водоснабжение, сжатый воздух отключен, вакуумная камера откачана.

2. вкл. электрич. сеть.

3. вкл. систему охлаждения.

4. вкл. сжатый воздух.

5. вкл. форвакуумный насос. При этом клапан 9 должен закрыться. Контролируем работу насоса по манометры 10. (около 5 Па).

 6. Открываем форвакуумный клапан 7.

7. напускаем воздух в камеру.

8. направляем воздух в камеру.

9. Закрываем камеру и клапан 7.

10. открываем байпасный клапан 3.

11. откачали.

12. закрываем байпасный клапан 3.

13. открываем форвакуумный клапан 7.

14. Давление в камере регулируется по тепл. манометру.

15. вкл. ионизационный преобразователь 2. И камера откач-ся до рабочего давления.

После окончания тех. процесса ионизационный преобразователь выключается, закрывается высоковакуумный затвор.перед открытием камеры в систему охладения камеры подается гор. вода. Ловушку шевронного типа подключают к холодильному агрегату.

Рис. – вакуумная система для получения среднего вакуума.

 

 

Требования к герметичности вакуумных систем. Характеристика основных методов течеискания.

Методы течеискания:

Опрессовка – применяется для проверки отдельных элементов вакуумных систем. В испытуемом объекте создается избыточное давление воздуха, а объект погружается в жидкость или места предполагаемой течи смачиваются мыльным раствором.место течи совпадает с местом образования пузырьков. Диаметр пузырька в месте его образования равен диаметру капилляра. Чувствительность метода можно повысить, если использовать газы, с меньшей, чем у воздуха, вязкостью.

При люминисцентном методе используется свойство раствора люминофора проникать в капиллярные течи. Проверяемый объект длительное время выдерживают в растворе люминофора. После удаления люминофора с поверхности объекта заполненные капилляры легко обнаруживаются в виде точек или полос при облучении ртутно-кварцевыми лампами.

Метод высокочастотного разряда (искровой) заключается в том, что при приближении электрода высокочастотного трансформатора к месту течи образуется направленный разряд. Появление разряда связано с понижением давления воздуха в месте течи и улучшением условий электрического пробоя газового промежутка.

Вакууметрический метод основан на изменении выходного сигнала манометрического преобразователя при проникновении пробного вещества через течь. В кач-ве пробного вещества применяют пары или газы, которые по сравнению с воздухом обладают значительно большей или значительно меньшей теплопроводностью либо имеют отличный от воздуха потенциал ионизации. Н-р, пары ацетона, спирта, эфира, газы: гелий,аргон,водород и др.

Галогенный метод основан на изменении эмиссии ионов нагретой металлической поверхности при попадании на неё пробного вещества, содержащего галогены. Используется для поиска негерметичных мест в больших объемах или в системах с разветвленным трубопроводом.

Масс-спекрометрический метод является самым чувствительным. Метод используется для поиска весьма малых течей в высоковакуумных и сверхвакуумных системах. В качестве пробного газа используется гелий.

 

18. Вакуумметрический метод поиска течей.

Вакуумметрические методы основаны на измерении давления остаточной среды либо отдельных компонентов (пробных газов) в вакуумируемом объеме. В простейшем случае для этой цели служат различные манометрические датчики, которыми комплектуются стандартные вакуумметры: тепловые, ионизационные, магнитные электроразрядные, мембранно-емкостные. Чаще всего используют те, которые входят в состав обследуемого вакуумного поста. В более сложных случаях к вакуумной системе откачных постов подключают датчики, входящие в состав специальных приборов (течеискателей): гелиевые, водородные, галогенные, гелиевые масс-спектрометрические. Применение внешнего по отношению к проверяемому объекту прибора может быть оправдано только в том случае, если искомая течь меньше, чем чувствительность штатного средства измерения.

 

Материалы вакуумных систем. Требования к ним.

Требования: 1) упругость паров газов, при рабоч. темпер., должна быть ниже Р_раб;

2) газовыделения при рабочем давлении и темпер.должны быть минимальными;

3) газопроницаемость д. б. минимальна;

4) коррозионная стойкость;

5) отсутствие ползучести.

Чугун: использ-ся только мелкозернистый(например СЧ14). Применяется для изготовления корпусных деталей.

Полимеры: Полиэтилен – из них изготавливают трубы.

Вакуумная резина: Чорная и белая. Белая – немаслостойкая, но эластичная, малое газовыделение. Чорная – худшая эластичность, большоегазовыдел-е, но маслостойкие.