Вакуумметры. Характеристики вакуумметров

Приборы для измерения вакуума

Диапазон рабочих давлений вакуумметров

Деформационные манометры прямого действия
Деформационный трубчатый
преобразователь (Трубка Бурдона)
1 – стрелка; 2 – спиральная трубка; 3 – трубчатый сектор; 4 – штуцер
Мембранные преобразователи
а) дифференциальный : 1 – мембрана;
б) дифференциальный емкостной:
1 – корпус; 2 – мембрана; 3 – электрод;
4 – изолятор; 5 – патрубок; в) 1, 2 - электроды

Жидкостные манометры прямого действия
в)
Компрессионный манометр
(манометр Мак-Леода)
1 – баллон с ртутью; 2 – измерительный баллон; 3 – соединительный трубопровод; 4 – азотная ловушка; К1 – закрытый капилляр; К2 – сравнительный капилляр.
а) – с открытым коленом;
б) – с закрытым коленом.

Определение давления при использованаа компрессионного манометра
Р – измеряемое давление; Vo – начальный оьъем сжимаемого газа; h – разность уровней в сравнительном и закрытом капиллярах; Vk- конечный объем газа после сжатия; dk – диаметр капилляров

Вакуумметры косвенного действия

Термопарный вакуумметр
1 – нить накала; 2 – термопара; 3 – корпус вакуумметра

В стационарном состоянии при установившейся температуре нити имеет место баланс мощностей (уравнение теплового баланса, фактически):
Qэл = Qк + Qл +Qм,
где Qк - мощность теплоотвода по конструктивным элементам (за счет теплопроводности материала нити); Qл – мощность, отводимая лучеиспусканием (за счет излучения нити); Qм – мощность, отводимая соударяющимися молекулами (т.е. за счет теплопроводности газа).
Общая отводимая мощность Qэл = I2хR, где I – сила тока через нить; R – сопротивление нити.
Только величина Qм зависит от давления, поэтому должно соблюдаться условие Qм>>>Qк + Qл.
Т.о., чтобы чувствительность лампы была выше, должны иметь маленькие значения Qк и Qл.
Для уменьшения Qк нить делают очень тонкой; для уменьшения Qл температура нити не должна превышать 300 – 400°С.

Ионизационный манометр
а – с внутренним коллектором; б – с внешним коллектором
(величина ионного тока Iи прямо пропорциональна измеряемому давлени:
Iи = KаP, где Kа – постоянная электронного манометра)

Радиоизотопный вакуумметр
1 - коллектор в виде стержня; 2 – цилиндрический анод; 3 – радиоизотопный источник

Все манометры косвенного типа (к которым относятся как тепловые, так и ионизационные), имеют неодинаковую чувствительность к различным газам, т.к. эффективность ионизации или теплопроводность атмосферы зависят от рода газа. Поэтому при использовании таких приборов надо знать, по какому газу происходила их градуировка.
Например, если преобразователь был проградуирован по воздуху, а применяется для измерения давления других газов, то необходимо учитывать относительную чувствительность R.
Из условия равенства ионных токов можно записать:
Iи = K1P1 = K1P1= K2P2 = …..= KгPг = KвPв,
откуда
Pг = Pв/Rг ,
где Rг ,=Кг/Кв - относительная чувствительность к данному газу.

Относительная чувствительность преобразователей

Характеристики вакуумметров

Характеристики вакуумметров (продолжение таблицы)

Способы и приборы для определения мест
разгерметизации в вакуумных системах

Отыскание течей методом пробного газа
1 – щуп; 2 – манометр; 3 – газоанализатор; испытуемый объект; 5 – вакуумный затвор; 6 – вакуумный насос

Схема галогенного течеискателя
1 – платиновая нить; 2 – цилиндрический электрод – коллектор; 3 – усилитель для измерения ионного тока; 4 – вентилятор

Схема масспектрометрического гелиевого течеискателя 1-коллектор ионов; 2-выходная щель; 3-траектория ионов остаточныхт газов; 4-траектория движения ионов гелия; 5-фланец; 6-магнитный анализатор; 7-входная щель; 8-камера ионизации; 9-катод; 10-фланец; 11-источник питания катода%; 12-блок измерения ионного тока; 13-электрометрический каскад
5
6

Вакуумная система масспектрометрического течеискателя
1-фланец; 2-клапан-натекатель; 3-ловушка; 4-преобразователь (измеритель давления); 5-масспектрометрическая камера; 6-байпасная откачка камеры 5; 7-манометр; 8-форвакуумный насос; 9-клапан; 10-вывсоковакуумный пароструйный насос; 11-клапан; 12-гелиевая течь; 13-клапан