Устройство для измерения концентрации паров активного вещества термокатода в электровакуумном диоде

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА ТЕРМОКАТОДА В ЭЛЕКТРОВАКУУМНОМ ДИОДЕ, содержащее генератор видеоимпульсов и источник постоянного смещения , подсоединенные к катоду, последовательно соединенные с анодом электровакуумного диода генератор высокочастотного напряжения и схему измерения электронного тока, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в сторону малых концентраций при сохранении точности измерений, схема измерения электронного тока содержит последовательно соединенные блоки вычитания, логарифмирования и дифференцирования , подключенные к измерительному прибору постоянного тока, и блок сравнения,-измерительный вход которого подключен к выходу, а вы- . ход - к входу блока вычитания и выi ходу генератора высокочастотного напряжения . (Л 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что схема измерения электронного тока дополнительно содержит блок задержки, вход которого подключен к выходу блока дифференцирования, один выход соединен с управляющим входом генератора видеоимпульсов, а другой - с управляющим входом блока сравнения. :о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„11ЕШЦ А (51)4 Н 01 J 9/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ц К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ АКТИВНОГО ВЕЦЕСТВА ТЕРМОКАТОДА В ЭЛЕКТРОВАКУУМНОМ

ДИОДЕ, содержащее генератор видеоимпульсов и источник постоянного смещения, подсоединенные к катоду, последовательно соединенные с анодом электровакуумного диода генератор вы-. (21) 3695611/24-21 (22) 31.01.84 (46) 23.09.85. Бюл. У 35 (72) А.В.Кабин (53) 321.387(088.8) (56) Коротченко В.А. Неразрушающий контроль активного покрытия термокатодов электровакуумных приборов.

Электронная техника, сер.8, 1983, вып. 4 (103) с. 5-6.

Разработка оперативных методов контроля катодных узлов в отпаянных

ЭВП для оценки качества разрабатываемых процессов откачки. Рязанский радиотехнический институт. Отчет по

НИР 53-79, У У66749, 1981. сокочастотного напряжения и схему измерения электронного тока, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений в сторону малых концентраций при сохранении точности измерений, схема измерения электронного тока содержит последовательно соединенные блоки вычитания, логарифмирования и дифференцйрования, подключенные.к измерительному прибору постоянного тока, и блок сравнения,.измерительный вход которого подключен к выходу, а выход — к входу блока вычитания и выходу генератора высокочастотного напряжения.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что схема измерения электронного тока дополнительно содержит .блок задержки, вход которого подключен к выходу блока дифференцирования, один выход соединен с управляющим входом генератора видеоимпульсов, а другой — с управляющим входом блока сравнения.

1181013 2

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к измерению концентрации паров и остаточных газов в межэлектродном промежутке катод-анод электровакуумных приборов (ЭВП) без специальных датчиков.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений в сторону малых концентраций при сохранении точности измерений за счет функциональной обработки регистрируемого сигнала в схеме измерения электронного тока.

f5

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 — вариант схемы функционального усилителя со схемами сравнения и задержки; на фиг.3 — эпюры токов и напряжений в различных точках схем.

Устройство содержит источник 1 постоянного смещения, выход 2 которого подключен через генератор 3 видеоимпульсов к катоду 4 электровакуумного диода 5.К катоду 4 подключен также выход 6 генератора 3 видеоимпульсов. К аноду 7 электровакуумногс диода 5 подключен выход 8 генератора 9 высокочастотного напряжения, содержащего генератор 10 высокой частоты и переключатель 11 режима работы генератора 10 высокой частоты

К аноду 7 последовательно с генератором 10 высокой частоты подключена измерительным входом 12 схема 13 измерения электронного тока, содержащая последовательно соединенные блок 14 вычитания, блок 15 логарифмирования, блок 16 дифференцирования функционального усилителя 17 и измерительный прибор 18 постоянного тока, а также блок 19 задержки и блок 20 сравнения. Выход 21 функционального усилителя 17 соединен с входом 22 блока 19 задержки, а выходы 23 и 24 блока 19 задержки соответственно соединены с управляющими входами 25 и

26 блока 20 сравнения и генератора 3 видеоимпульсов. Вход 27 и выход 28 блока 20 сравнения соответственно подключены к выходу 29 и входу 12 блока 14 вычитания.

Источник 1 постоянного смещения предназначен для компенсации межэлектродной контактной разности потенциалов диода и обеспечения оптимальных условий колебания ионов.

Генератор 3 видеоимпульсов обеспечивает уход накопленных в межэлектродном промежутке ионов из этого промежутка. Генератор 10 выеокой частоты предназначен для эффективной ионизации молекул и создания режима накопления ионов и межэлектродном промежутке. Переключатель 11 режима работы обеспечивает изменение амплитуды и частоты генератора 10 высокой частоты и тем самым режим либо накопления ионов остаточного газа, либо преимущественного накопления ионизированных молекул активного вещества термокатода. Блок 19 задержки предназначен для синхронизации работы функционального усилителя 17 и генератора 3 видеоимпульсов. Блок

20 сравнения устраняет ошибку измерений, вызванную дрейфом постоянно1ro электронного тока черед диод, и обеспечивает точное выполнение операции вычитания этой постоянной составляющей блоком 14 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

В подготовительном режиме переключатель 11 режима работы обеспечивает генерацию генератором 10 высокой частоты такого напряжения, амплитуда и частота которого достаточны для эффективной ионизации остаточных газов. Это напряжение поступает на анод 7 диода 5 и производит накоппение ионов. Импульсы генератора 3 видеоимпульсов подаются на катод 4 и периодически извлекают ионы из межэлектродного промежутка. Тем самьм создаются условия для периодического накопления и удагения ионов из межэлектродного пространства, через диод 5 протекает электронный ток пилообразной формы, величина которого зависит от присутствия в диоде остаточных газов

Источник 1 постоянного смещения регулируют так, чтобы величина сигнала, поступающего на измерительный прибор 18, была максимальна. Максимальному сигналу соответствует оптимальная величина напряжения источника смещения. Поскольку концентрация молекул остаточных газов в диоде обычно на несколько порядков превосходит концентрацию молекул паров активного вещества, время определения оптимального напряжения источника смещения составляет единицы секунд.

Генератор 10 высокой частоты с помощью переключателя 11 режима работы переводят в положение, при ко3 1 тором в межэлектродном промежутке обеспечивается преимущественное накопление ионов активного вещЕства термокатода, и производят накопление этих ионов до насыщения,, для чего, например, выключают генератор 3 видеоимпульсов 3. Затем обеспечивают нуль на выходе блока 14 вычитания, вводя вручную или автоматически на вход этого блока ток, равный току диода в противоположной полярности.

С генератора 3 видеоимпульсов подается на катод видеоимпульс. Электронный ток через диод в связи с уходом ионов резко уменьшается, а затем по мере накопления ионов .по- . степенно возвращается к исходному значению. Выходной сигнал блока 14 вычитания поступает на блок 15 логарифмирования, а затем на блок 16 . дифференцирования и после функциональной обработки этими блоками регистрируется измерительным прибором

18 постоянного тока, по величине показаний которого и судят о концентрации активного вещества катода в межэлектродном промежутке.

При отсутствии сигнала на выходе

21 функционального усилителя 17 блок 19 задержки формирует на выходе 23 сигнал, который поступает на вход 25 блока 20 сравнения, который обеспечивает автоматическую коррекцию "нуля" на выходе блока 14 вычитания. По окончании коррекции формируется сигнал на выходе 24, кото- рый поступает на вход 26 и запускает генератор 3 видеоимпульсов.

На фиг.2 показан вариант схемы

13 измерения электронного тока. Он содержит блоки вычитания 14 и логарифмирования 15, выполненные соот ветственно на операционных усилителях 30 и 31, резисторах 32 и 33, логарифмирующем диоде 34. К выходу блока 15 логарифмирования подключен блок 16 дифференцирования, выполненный на конденсаторе 35, резисторе

181013 4

36 и операционном усилителе 37. К выходу 21 блока 16 дифференцирования подсоединены измерительный прибор 18 постоянного тока (например, вольтметр) и блок 19 задержки. Выход 23 блока 19 задержки подключен к управляющему входу 25 блока 20.сравнения. . Выход 29 блока 14 вычитания через ключ 38 блока 20 сравнения подключен

1б к измерительной части 39 блока 20 сравнения. Выход 40 измерительной части 39 блока 20 сравнения через резистор 41 подсоединен к входу 12 блока 14 вычитания.

15 При уменьшении напряжения на выходе 21 (насыщение процесса накопления ионов) до величины, близкой к нулю, блок 19 задержки вырабатывает импульс, который поступает на вход

25 блока 20 сравнения и замыкает на время действия импульса ключ 38.

Измерительная часть 39. блока 20 сравнения при замкнутом ключе 38 вырабатывает и на время, в течение которого ключ 38 разомкнут, запоминает сигнал, численно равный постоянному электронному току диода, но противоположной полярности. Этот сигнал через резистор 41 подается на вход

12 блока 14 вычитания. Затем ключ 38 размыкается, ток выхода 28 блока 20 сравнения держится неизменным, а на выходе 24 блока 19 задержки формируется импульс, запускающий генератор 3 видеоимпульсов.

35 . Для контроля работы блоков и для обеспечения подготовительного режима измерительный прибор 18 постоянI ного тока может быть подключен к вы40 ходу 29 блока 14 вычитания, ключ 38 разомкнут вручную, сигнал выхода блока 20 сравнения выработан вручную (не показано).

Для дополнительного пояснения работы устройства на фиг.3 приведены эпюры напряжений или токов в соответствующих (ц,S, В и т.д.) точках схем, изображенных на фиг.1, 2.

1181013

Фма2

Ug

Составитель А.Перцев

Редактор О.Бугир Техред М.Надь Корректор И.Эрдейи

Заказ 5937/53 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ПИП Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4