熱陰極電離真空計的工作原理與分類(1)

       電子在電場中飛行時從電場獲得能量，若與氣體分子碰撞，將使氣體分子以一定幾率發生電離，產生正離子和次級電子。其電離幾率與電子能量有關。電子在飛行路途中產生的正離子數，正比于氣體密度n,在一定溫度下正比于氣體的壓力p。因此，可根據離子電流的大小指示真空度。這就是電離真空計工作原理。

    由燈絲加熱提供電子源的電離真空計稱為熱陰極電離真空計，其型式繁多，各具不同特點和適用不同的壓力測量范圍。

    熱陰極電離真空計由測量規管(或規頭)和電氣測量電路(真空計控制單元和指示單元)組成。規管功能是把非電量的氣體壓力轉換成電量——離子電流。熱陰極電離真空計規管的基本結構主要包括三個電極：

    (1)提供一定數量電子流I_e的燈絲F(陰極)；
    (2)產生電子加速場并收集電子流的陽極A(亦稱電子加速極)；
    (3)收集離子流I，的離子收集極C(相對陰極為負電位)。

    離子流I_i與壓力p可用下式表示：    I_i=KI_ep        (9)    式中I_e——發射電子流
          K——規管系數，單位為Pa^-1

    在一定壓力范圍內K為一常數，若保持發射電子流I，為一恒量時，則離子流I_i與壓力p呈線性關系

    當壓力高到某一值時，K值會隨壓力p而變化，這就達到了壓力線性測量上限p_max，它由電極的幾何結構、電極間電位分布以及發射電流大小所決定。

    規管系數K在氣體壓力p很低時仍可保持為常數，但離子流I_i隨壓力p降低而減小到一定限度后，將會埋沒在電離計工作中不可避免地存在著的其它與壓力p無關的本底電流之中，因而達到其壓力測量下限p_min。這種本底電流包括X射線光電流等。