3.8.3. Метод борьбы с фоновым током - Ашкинази Л.А.

Существует еще один метод борьбы с фоновым током, и в отличие от перечисленных выше методов, специфических для вакуумной метрики, этот метод применяется во многих видах измерений. Пусть прибор — как это и бывает всегда — наблю­дает сумму исследуемого сигнала и помехи. Пусть у нас есть способ изменить чувствительность прибора к исследуемому сигналу, не влияя на чувствительность к помехе. Тогда при чувствительности к сигналу, равной А, и чувствительности к помехе, тоже равной А, мы видим показание, равное А ■ С + А ■ П, где С и П — сигнал и помеха, а если мы изменим чувствительность к сигналу с А на В, то увидим показание, равное В ■ С + А • П. Зная эти два показания и зная, разумеется, величины А и В, мы можем определить и сигнал С, и помеху П. Двух уравнений как раз хватает для определения двух неизвестных. Как реали­зуется этот метод в вакуумметрах? В вакуумметр вводится еще один электрод, изменяя напряжение на котором, изменяют рас­пределение поля в вакуумметре и тем самым — длину пробега электронов. А при изменении длины пробега изменяется сигнал, ибо на большей длине у электрона больше вероятность произ­вести ионизацию.

Ионизационному вакуумметру, как и теплоэлектрическому, свойственна селективность: газы различаются не только тепло­проводностью, но и эффективностью ионизации (количество ионов, созданных электроном на 1 м пути при давлении 1 Па) Отношение показаний вакуумметра при равных концентра­циях Не, Н₂, N₂, Аг, Кг и Hg составляет соответственно 0,2:0,4:1:1,4:1,8:2,5. Эти отношения зависят, конечно, от напряжения на аноде, поскольку эффективность ионизации за­висит от энергии электронов, но зависимость эта при энергии электронов более 30 эВ слабая, а напряжение на аноде у всех вакуумметров примерно одинаково (около 100 В) — оно выбрано так, чтобы эффективность ионизации была максимальной. Обычным ионизационным вакуумметром можно измерять давления примерно до 10^-7—10"⁸ Па. Применяя различные меры борьбы с фоновыми токами, этот предел удается до­вести примерно до 10"¹¹ Па.

Для увеличения длины пробега электронов применяют, как и в насосах, магнитное поле. Чувствительность таких вакууммет­ров, называемых магниторазрядными, выше, чем у иониза­ционных, и поэтому они могут измерять более высокий вакуум, но конструкция их сложнее. Серьезным преимуществом магниторазрядных вакуумметров является отсутствие накаленного катода и, как следствие, их долговечность.

Источником электронов в магниторазрядном вакуумметре является катод, из которого электроны выбиваются ионами. Выбитые из катода электроны летят к аноду, при этом маг­нитное поле закручивает и удлиняет их траектории. По пути электроны производят ионизацию атомов, порождают новые ионы, эти ионы летят к катоду и т. д.

Диапазон давлений, измеряемых магниторазрядным вакуум­метром, простирается от 1 до 10^-8 Па, а при усложнении кон­струкции его удается расширить до 10² Па в сторону больших и до 10^-12 Па в сторону меньших давлений.