冷陰極電離真空計(jì)的工作原理圖
冷陰極電離真空計(jì)是一種相對(duì)真空計(jì)。它由規(guī)管和測(cè)量電路兩部分組成。圖17示出冷陰極電離真空計(jì)的示意圖。
冷陰極電離真空計(jì)與熱陰極電離真空計(jì)一樣，是利用低壓力下氣體分子的電離電流與壓力有關(guān)的特性，用放電電流做為真空度的測(cè)量，由電流表CB(做為真空度指示儀表，一般用量程為o～100μA)指示出來(lái)。所不同的在于電離源。
熱陰極電離真空計(jì)是由熱陰極發(fā)射電子，而冷陰極電離真空計(jì)是靠冷發(fā)射(場(chǎng)致發(fā)射、光電發(fā)射、氣體被宇宙射線電離等)所產(chǎn)生的少量初始自由電子，它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，但由于正交磁場(chǎng)的存在，也將施力于運(yùn)動(dòng)的電子，從而改變電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。
在電、磁場(chǎng)的共同作用下，電子沿螺旋形軌道迂回地飛向陽(yáng)極(這種運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)際上是一個(gè)在陽(yáng)極面上具有擺線投影的曲線)，這樣就大大延長(zhǎng)了電子達(dá)到陽(yáng)極的路程，使碰撞氣體分子的機(jī)會(huì)增多;
同時(shí)又因陽(yáng)極是一個(gè)中空的環(huán)，在其中軸線附近運(yùn)動(dòng)的電子還可能穿過(guò)陽(yáng)極環(huán)憑原有動(dòng)能繼續(xù)前進(jìn)，而后又被帶負(fù)電位的陰極排斥而折回，這樣飛行中的電子可能在兩陰極間往返振蕩直到最后被陽(yáng)極吸收為止，使電子到達(dá)陽(yáng)極的實(shí)際路程遠(yuǎn)大于兩極間的幾何尺寸，故碰撞幾率大大增加。
電子碰撞氣體分子時(shí)，有一部分為電離碰撞，電離后形成的正離子在陰極上打出的二次電子，也受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用而參與這種運(yùn)動(dòng)，使電離過(guò)程連鎖的進(jìn)行，在很短時(shí)間內(nèi)雪崩式地產(chǎn)生大量的電子和離子，這樣就形成了自持氣體放電(一般稱(chēng)為潘寧放電)，此放電電流與壓力有如下關(guān)系：
I=Kpn (11)
式中 I--放電電流
K——常數(shù)
n——常數(shù)，一般在l～2之間，與規(guī)管結(jié)構(gòu)有關(guān)。
圖17：冷陰極電離真空計(jì)原理圖
圖17示出的是普通型冷陰極電離真空計(jì)，其壓力測(cè)量范圍1～10-5Pa。冷陰極電離真空計(jì)沒(méi)有與壓力無(wú)關(guān)的本底光電流。限制其下限延伸是其場(chǎng)致發(fā)射;測(cè)量上限主要受限流電阻及在高壓力時(shí)，電子與離子復(fù)合幾率增加等限制。
延伸下限制成倒置磁控管與磁控管式規(guī)管如圖18、圖19所示，其pinm=10-11Pa。
冷陰極電離真空規(guī)，沒(méi)有熱陰極，不怕大氣沖擊，但其測(cè)量誤差較大。
