Радиоизотопный ионизационный манометр

Авторы патента:

G01L21/30 - ионизационные (трубки для них H01J 41/02)

Изобретение относится к технике вакуумных измерений, в частности к манометрам на основе иони .защГонных камер со встроенным источником радиоактивного излучения. Цель изобретения - повьшение точности измерения давления газа при изменении окружающей температуры. Ионизахщонная камера 8 по выходу соединена с электрометрическим измерителем 1 ионного тока, а по входу - с регулируемым источником 7 напряжения питания. Для компенсации термодрейфа выходного сигнала к источнику 7 напряжения питания подключен формирователь 6 напряжения коррекции, который вместе с электрометрическим измерителем ионного тока, нагревателем 5 и схемой 3 терморегулирования размещен в термостате 2 на общей подложке с высокой теплопроводностыо. Вход нагревателя 5 соединен с выходом схемы 3 терморегулирования через усилитель 4 мощности. Действие эманометра основано на ионизации газа радиоактивным излучением от источника радиоактивного излучения, размещенного в ионизационной камере 8. При подаче на вход ионизационной камеры 8 напряжения питания от источника 7 на выходе камеры 8 генерируется токовьй сигнал, пропорциональный давлению газа. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SUÄÄ 1413460 А1 (дц 4 G 01 1 21/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4183759/24-10 (22) 19.01.87 (46) 30,07.88, Бюл. Р 28 (7 1) Институт электроники АН БССР (72) В.С. Пекуров и А.А. Выкрик (53) 531.787(088.8) (56) Приборы и техника эксперимента. 1980, и 5, с.173-176. (54) РАДИОИЗОТОПНЬП ИОНИЗАЦИОННЫЙ

МАНОМЕТР (57) Изобретение относится к технике вакуумных измерений, в частности к манометрам на основе иони,зацйонных камер со встроенным источником радиоактйвного излучения. Цель изобретения вЂ” повьппение точности измерения давления газа при изменении окружающей температуры. Ионизаццонная камера 8 по выходу соединена с электрометрическим измерителем

1 ионного тока, а по входу - с регулируемым источником 7 напряжения питания. Для компенсации термодрейфа выходного сигнала к источнику 7 напряжения питания подключен формирователь 6 напряжения коррекции, который вместе с электрометрическим измерителем ионного тока, нагревателем 5 и схемой 3 терморегулирования размещен в термостате 2 на общей подложке с высокой теплопроводностью.

Вход нагревателя 5 соединен с выходом схемы 3 терморегулирования через усилитель 4 мощности. Действие:манометра основано на ионизации газа радиоактивным излучением от источника радиоактивного излучения, размещенного в ионизационной камере 8. При подаче на вход ионизационной камеры

8 напряжения питания от источника 7 на выходе камеры 8 генерируется токовый сигнал, пропорциональный давле нию газа. 4 ил.

1413460

Изобретение относится к технике вакуумных измерений, в частности к манометрам на основе ионизационных камер со встроенным источником радио5 активного излучения, и может быть использовано при.измерениях давления и плотности газов и паров в вакуумных установках, в устройствах контроля технологических процессов и в метрологии.

Целью изобретения является увеличение точности измерения давления газа при изменении окружающей температуры . 15

На фиг.1 приведена блок-схема . предлагаемого манометра; на фиг.2вЂ” нескомпенсированный остаточный термо-. дрейф на выходе на фиг.3 вЂ” зависимость тока иониэационной камеры и вы-20 ходного сигнала манометра от напряжения питания, на фиг.4 вЂ” управляющая характеристика манометра, т.е. сигнал на выходе формирователя напряжения коррекции (кривая А) и результи- 25 рующее изменение напряжения питания ионизационной камеры в зависимости от температуры.

Манометр состоит (фиг. 1) из электрометрического измерителя 1 тока, термостата 2, схемы 3 терморегулирования, усилителя 4. мощности, нагревателя 5, формирователя 6 напряжения коррекции, источника 7 регулируемого напряжения, ионизационной камеры 8 и газоотборника 9. В ионизационной камере размещены коллектор, анод и источник радиоактивного излучения (не показан}.

Ионизационная камера 8 соединена 40 отверстием через газоотборник 9 с открытым газовым пространством или атмосферой. Электрически она соедине; иа по входу с источником 7 регулируемого напряжения, а по выходу вЂ” с вхо- 45 дом электрометрического измерителя

1 тока. Схема 3 терморегулирования последовательно соединена с нагревателем 5 через усилитель 4 мощности. Формирователь 6 напряжения коррекции по выходу соединен с источником 7 регулируемого напряжения и через него с ионизационной камерой 8.

Электрометрический измеритель 1 тока, схема 3 терморегулирования, нагреватель 5 и формирователь 6 размещены в одном термостате 2 на общей подложке. При подаче на вход ионизапионной камеры напряжения питания на ее выходе генерируется токовый сигнал, пропорциональный давлению rasa.

Совокупность названных элементов, соединенных указанным образом, позволяет при работе манометра изменение выходного сигнала из-за влияния непостоянства температуры компенсировать противоположным изменением выходного сигнала эа счет влияния напряжения на ионизационной камере, которое вследствие упомянутых связей изменяется также с изменением температуры.

Это происходит следующим .образом.

При постоянной температуре напряжение на ионизационной камере неизменно. При измерении температуры окружающей среды возникает температурный дрейф выходного сигнала, т.е. появляется сигнал помехи (фиг.2). Однако выходной сигнал зависит и от напряжения на ионизационной камере

{фиг.3). Чтобы изменением напряжения на ионизационной камере устранить влияние сигнала помехи (фиг.2) надо, чтобы введенные в манометр новые элементы могли обеспечить как уменьшение и увеличение напряжения коррекции, так и возможность инвертирования, так как сигнал помехи (фиг.2) может иметь разную полярность. Эти функции и выполняет введенный формирователь 6 напряжения коррекции. Посредством конструкционной связи через высокую теплопроводность подложки термостата 2 с размещенньии на ней блоками 3 и 6 изменение окружающей температуры адекватно появлению на входе формирователя 6 сигнала термодрейфа. Формирователь 6 напряжения коррекции построен по схеме генера- тора аналогового напряжения специальной формы (кривая А на фиг.4), которая позволяет входной сигнал (фиг.2) нейтрализовать в самом манометре с помощью источника 7 регулируемого напряжения. Формирователь 6 представляет собой каскад из двух усилителей, конструктивно размещенный вблизи схемы 3 терморегулирования ° Первый из них является электрометрическим измерителем тока, идентичным по схемотехнике и конструкции электрометрическому измерителю 1 тока. Он генерирует сигнал "помехи" от термодрейфа (фиг.2) такой же, как и на выходе измерителя 1, и таким образом, играет роль динамической памяти для аналогового напряжения, пропорционального

14134 составляющей погрешности манометра от термодрейфа. Чтобы этот сигнал привести в соответствие с регулировочной характ!,ристикой источника 7 регулируемого напряжения (фиг.4, кривая А) служит вторая часть формирователя 6 напряжения коррекции, которая представляет собой усилитель напряжения, построенный на операционном усилителе (ОУ) с предельно малыми зависимостями дрейфа выходного напряжения от температуры и времени, низкое быстродействие которого не ухудшает быстродействия: манометра, Усилитель снабжен специаль" 15 ным регулировочным резистором, с помощью изменения которого коэффициент усиления подбирается так, чтобы на выходе формирователя 6 величина сигнала была в пределах диапазона регулировоч О ной характеристики источника 7 регулируемого напряжения, которую и будет повторять сигнал напряжения коррекции.

Таким образом, формируется напряжение коррекции (фиг.4, кривая А). Оно 25 поступает на вход источника 7 регулируемого напряжения,на выходе которого формируется "плавающее" рабочее напряжение (фиг.4, кривая Б), изменяющееся например в пределах 100-200 В,измене-30 ние которого и компенсирует сигнал помехи иэ-за остаточного термодрейфа

Учитывая, что помеха может изменяться в области и отрицательных, и положительных напряжений, номинальное рабочее напряжение источника 7 регулируемого напряжения устанавливают так, -- чтобы рабочая точка разделяла кривую зависимости выходного сигнала от пла-!! вающего" напряжения по оси ординат на 40 две равные части (точка В на. фиг.3) например 150 В.

При этом манометр позволяет в возможном диапазоне изменения тока ионизационной камеры, например от минус 45

3,5 -10 до плюс 3,5 10 А, компен- сировать амплитуду помехи от минус

3,5 до плюс 3,5 мВ при температуре внутри термостата 50 С с точностью до . 5-6 мкВ/ С,что соответствует увеличе- 50

:нию точности измерения в 25-30 раз при использовании в элементах и узлах

4. манометра стандартных изделий: радиоактивного источника типа АИП РИГ в, нониэационной камере, операционных усилителей К744УД1, К740УД4, 140УД13 в формирователе напряжения коррекции, транзисторов К 972 и КТ973 в усилителе мощности.

Точность измерения давления можно оценить формулой

100D g t с" = вЂ” вЂ” вЂ” вЂ” (й) U где d вЂ” относительная погрешность, D вЂ” величина температурного дрейфа, t вЂ” интервал изменения температуры среды, U вЂ” уровень выходного сигнала.

Для предлагаемого манометра, 6 10" 10 д = вЂ” вЂ” вЂ” вЂ” ---- 0 06Х.

У при измерении одного и того же давления в интервале температур «+50 С ° о

Формула изобретения

Радиоизотопный ионизацнонный манометр, содержащий иониэационную камеру, коллектор которой соединен с входом электр ометрического измерителя тока, а анод подключен к регулируемому источнику напряжения питания, и схему терморегулирования, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения точности измерения давления газа при изменении окружающей температуры, в него введены формирователь напряжения коррекции, выходом соединенный с входом регулируемого источника напряжения питания, а также нагреватель, усилитель мощности; и термостат, при.чем вход нагревателя соединен с вы.ходом схемы терморегулирования через усилитель мощности, а электрометрический измеритель тока, нагреватель, схема терморегулирования и формирователь напряжения коррекции размещены в термостате на подложке с высокой теплопроводностью.

-З,s ил .

ыадаюи1.

Опцт., В

Д„щ а,В о р геС @ив. >

Составитель И.Невский

Техред М.Ходанич

Редактор M. Келемеш

Корректор С.Черни

Заказ 3773/43 Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

t.13035, Москва, -35 Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области вакуумной техники

Датчик высоковакуумного газоанализатора // 1352268

Способ измерения давления // 1326924

Изобретение относится к вакуумному приборостроению

Устройство для измерения парциального давления кислорода // 1315842

Изобретение относится к измерительной технике

Ионизационный вакуумметр // 1226080

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к измерению давления и паров в высоковакуумных системах

Вакуумметр // 1206636

Эквивалент преобразователя давления // 1177702

Устройство для измерения парциального давления кислорода в вакууме // 1045029

Ионизационный манометрический преобразователь // 1012058

Устройство для измерения парциального давления кислорода в вакууме // 1008632

Электронный ионизационный преобразователь давления // 1462130

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерения давления в диапазоне среднего и высокого вакуума за счет снижения фона модуляции и улучшения сфабштьности режима элект ронйого ионизационного преобразователя давления

Ионизационный вакуумметр // 1472777

Изобретение относится к области вакуумной техники, а именно к измерению давления разряженного газа с помощью вакуумметров, и позволяет расширить диапазон измерений в сторону высоких давлений

Способ измерения давления паров щелочных металлов // 1500892

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон измерений давления паров щелочных металлов в сторону низких давлений

Способ измерения вакуума // 1525515

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерений высокого и сверхвысокого вакуума за счет снижения инерционности регистрации нестационарного давления

Эквивалент ионизационного преобразователя давления // 1543270

Устройство для измерения вакуума // 1553864

Изобретение относится к технике измерения низких давлений и позволяет повысить надежность и безопасность в эксплуатации устройства для измерения вакуума за счет снижения амплитуды напряжения импульсов питания разрядного промежутка датчика

Высокочувствительный ионизационный вакуумметрический преобразователь // 2515212

Изобретение относится к технике измерения вакуума и может быть использовано при создании ионизационных вакуумметров для измерения высокого и сверхвысокого вакуума. Вакуумметрический преобразователь содержит концентрически расположенные штыревой анод, полый цилиндрический холодный катод, одновременно являющийся постоянным магнитом, намагниченным в осевом направлении, и конические полюсные накладки, формирующие в активной зоне преобразователя поперечное электрическому магнитное поле. Кроме того, преобразователь содержит центрирующую шайбу, к которой крепится электродная система преобразователя. Также в преобразователь введены дополнительные электроды, на которые подается постоянное напряжение от дополнительных внешних выводов, включаемое на нижних пределах измерения, а конические полюсные накладки электрически изолированы от цилиндрического холодного катода с помощью тонких диэлектрических шайб или диэлектрических слоев, нанесенных на поверхности конических полюсных накладок, контактирующих с торцевыми поверхностями цилиндрического холодного катода; при этом конические полюсные накладки электрически соединены между собой и с корпусом, а цилиндрический холодный катод электрически соединен со своим внешним выводом с помощью дополнительного провода. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 1 ил.

Разборный инверсно-магнетронный вакуумметрический преобразователь с дополнительным углеродным автоэлектронным эмиттером, защищенным от ионной бомбардировки // 2610214

Использование: для создания ионизационных вакуумметров. Сущность изобретения заключается в том, что инверсно-магнетронный вакуумметрический преобразователь содержит концентрически расположенные штыревой анод и полый цилиндрический коллектор ионов и автоэлектронный эмиттер, конструкция выполнена разборной, автоэлектронный эмиттер выполнен в виде наноуглеродной пленки, осажденной на подложку из кремния, и закреплен в специальном держателе, расположенном на одной оси с анодом, а на поверхность автоэлектронного эмиттера при давлениях выше 10-6 Па подается защитный потенциал. Технический результат: обеспечение возможности расширения диапазона измерения преобразователя в область сверхнизких давлений, увеличения точности измерения, облегчения зажигания разряда, повышения величины ионного тока. 3 ил.