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真空度測試儀的研制與應(yīng)用
真空度測試儀的主要作用是,根據(jù)磁控放電的方法測量真空泡內(nèi)離子電流,以此量測量泡內(nèi)真空度,并可用于評定真空泡使用壽命。該測試儀既可用于真空泡出廠檢測流水線,也可單獨進(jìn)行測量。
基本工作原理
磁控放電法測試真空度的基本原理如下:將真空泡兩觸頭拉開一定的開距,并置于通有大電流的螺線管內(nèi),在兩觸頭間施加高壓脈沖,從而在真空泡內(nèi)產(chǎn)生高壓電場和軸向脈沖磁場。這樣,在脈沖強(qiáng)磁場和強(qiáng)電場的作用下,真空泡中的電子作螺旋運動,并與殘余氣體分子發(fā)生碰撞產(chǎn)生電離,生成的離子電流與殘余氣體密度即真空度近似成比例關(guān)系。
研制的測試儀可用于測量泄漏電流、全電流和離子電流3個電流值。
(1)泄漏電流。將真空泡動靜觸頭拉開一定的間距,并加高壓直流脈沖電壓,則會在兩觸頭間、觸頭和屏蔽罩間產(chǎn)生強(qiáng)電場。根據(jù)場致發(fā)射理論,陰極和屏蔽罩表面會發(fā)射出電子,向陽極運動,形成電流,即泄漏電流。由于電子的自由行程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩觸頭間距,電子幾乎不與真空泡內(nèi)殘余氣體分子發(fā)生碰撞,所以泄漏電流不能正確反應(yīng)真空泡的真空度。
(2)全電流。為了使泄漏電流的電子能夠與殘余氣體分子發(fā)生碰撞,目前常用的方法是在軸向上加一較強(qiáng)的磁場,使得場致發(fā)射的電子在電場和磁場的共同作用下發(fā)生螺旋運動,這加大了電子運動的行程及與殘余氣體分子發(fā)生碰撞的概率。當(dāng)電子與殘余氣體分子發(fā)生碰撞后會產(chǎn)生電離現(xiàn)象,并形成穩(wěn)定的自持放電,這時測量出的電流值為全電流值。
(3)離子電流。全電流的測量值包括了陰極和屏蔽罩發(fā)射的泄漏電流,以及殘余氣體被碰撞后產(chǎn)生電離的離子電流。為了準(zhǔn)確測量真空泡內(nèi)的真空度,還得從全電流中減掉泄漏電流值,得到的才是真正反映真空泡真空度的離子電流值。真空泡使用壽命評定原理:真空泡隨著正常使用時間的增長,內(nèi)部真空度也呈線性增加。通過測定兩個間隔時間比較恰當(dāng)時的真空度,就可確定其變化率,從而確定使用過任意時間后真空泡真空度的大小。