Penning真空計

     Penning真空計是利用真空中的放電現象,測量中高真空領(lǐng)域的溫度計,測量性穩定,耐用性久為其特點(diǎn)。

Penning真空計構造原理

    Penning真空計利用Penning放電現象。一般而言,冷陰極放出的電子比熱陰極少。單純在陰陽(yáng)兩極間加電壓,如果壓力低于0.1Pa則不會(huì )持續放電。為了增加電子飛行距離,從外部加磁場(chǎng),這樣可使在更低的壓力下也可放電。

　  檢測部如圖所示,主要構造為圓筒形(或園環(huán)形)陽(yáng)極。圓板狀的陰極和永久磁鐵構成。磁力線(xiàn)和電極的中心軸平行設置。陽(yáng)極電壓2~3kV,磁場(chǎng)強度約1000G。

　  從陰極放出的電子受洛侖茲力而做螺旋運動(dòng)。同時(shí),軸方向的空間電壓如圖C所示。電子被控制在勢井內,于兩側的陰極之間做往返運動(dòng)。實(shí)際上的電子運動(dòng)要比這種估算復雜得多。但是,螺旋運動(dòng)和往返運動(dòng)使得電子的飛行距離大幅度增長(cháng)。電子最終會(huì )被陽(yáng)極捕捉,但是在被捕捉之前多次和氣體分子碰撞,在兩陰極之間產(chǎn)生等離子體狀態(tài)。等離子體中的電子和陽(yáng)極放出的電子一樣會(huì )做螺旋運動(dòng)和往返運動(dòng),但離子因為質(zhì)量較大,螺旋運動(dòng)半徑較大,而且在高電位空間產(chǎn)生,短時(shí)間內被陰極捕捉。

         Penning放電可在0.1Pa的壓力下發(fā)生。假設電子的數量和氣體壓力無(wú)關(guān),在陰極被捕捉到的離子數量(單位時(shí)間發(fā)生電離的次數=電流),則與壓力及氣體分子的電離斷面積成正比例。如果知道離子電流和壓力的比例系數,則可知道壓力值。電離斷面積依氣體分子而變化,比例系數也會(huì )因氣體分子而變。市場(chǎng)上的真空計一般以干燥空氣或氮氣為標準測出比例系數。

Penning真空計特征用途

    Penning真空計測量性能穩定,可測量高真空領(lǐng)域的電流。因為是冷陰極方式,不必擔心電極的燒損問(wèn)題。缺點(diǎn)是放電穩定性有一定不足。另外從陰極放出的電子量受表面污染影響嚴重。

    根據以上特點(diǎn),此真空計適合不想頻繁更換真空計的高真空領(lǐng)域設備上,同時(shí)因為此真空計本身有較強的磁場(chǎng),要考慮其安裝在設備上的位置。