Przedmiotem wynalazku jest glowica prózniomierza jonizacyjnego przeznaczona do pomiarów cisnie¬ nia w aparaturze prózniowej w zakresie od 10_3hPa do kilkudziesieciu h Pa. Jest to typowy zakres cisnien wy¬ stepujacych w procesach technologicznych zwiazanych z wyladowaniami elektrycznymi w gazie.Ze znanych glowic jonizacyjnych pracujacych w zblizonym zakresie cisnien najbardziej rozpowszech¬ niona jest glowica z jednorodnym polem elektrycznym, uzyskiwanym w plasko-równoleglym ukladzie elektrod (tzw. glowica Schulza-Phelpsa). Sklada sie ona z dwóch wzajemnie równoleglych plaskich plytek metalowych, z których jedna pelni funkcje kolektora jonów zas druga, anody. Pomiedzy plytkami uloko¬ wana jest termokatoda w postaci prostego wlókna metalowego pokrytego warstwa emisyjna.Istotna wada typu glowic jest ograniczenie ich zakresu pomiarowego od strony wyzszych cisnien, do wartosci okolo lhPa. Czynniki ograniczajace zakres pomiarowy glowicy mozna w skróceniu opisac nastepujaco.Charakterystyka glowicy jonizacyjnej powinna byc w zakresie pomiarowym prostoliniowa, a wiec opisywana zaleznoscia s = Ik/Ie = kp; gdzie Ikj —prad jonowy kolektora jonów, Ie—prad emisyjny termoka¬ tody (czynnik jonizujacy), p — cisnienie, k — wspólczynnik czulosci glowicy. W praktyce granice cisnien, przy których wspólczynnik k zachowuje stala wartosc wyznacza wspólczynnik rozplywu pradu jonowego miedzy katode a kolektor jonów, definiowany jako: 6=Ijk/Ij: gdzie Ijk — prad jonowy doplywajacy do katody, Ij — calkowity prad jonowy. Aby uniknac znieksztalcen charakterystyki glowicy zwiazanych z rozplywem pradu jonowego, w zakresie pomiarowym glowicy powinna byc spelniona nierównosc kpó<^l.Drugim czynnikiem, decydujacym o zakresie pomiarowym glowicy,jest spadek efektywnosci wytwarza¬ nia jonów przy podwyzszonym cisnieniu. Spowodowany on jest nadmiernymi stratami energii elektronów na drodze od katody do anody, w porównaniu z energia uzyskiwana w polu elektrycznym. Ogólnie rzecz biorac uzyskanie odpowiedniej efektywnosci jonizacji w zakresie wyzszych cisnien wiaze sie z wytworzeniem w przestrzeni miedzyelektrodowej pola elektrycznego o dostatecznie wysokim natezeniu.W tradycyjnym plasko-równoleglym ukladzie elektrod wspólczynnik rozplywu pradu jonowego przyj¬ muje stosunkowo wysokie wartosci (5M),5). Spelnienie warunku kpó^l wiaze sie za tym z koniecznoscia odpowiedniego zmniejszenia czulosci glowicy k, droga redukcji dlugosci obszarujonizacji, a wiec wpraktyce odleglosci miedzy katoda i anoda. Odleglosc ta musi bycjednak o rzad wieksza od srednicy katody gdyz w przeciwnym przypadku nastepuje znaczny wzrost 5. Zwykle odleglosc ta wynosi okolo 2 mm. Równiez postulat wysokich natezen pola elektrycznego ma w omawianym ukladzie ograniczone mozliwosci realizacji.POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA ¦Irfcitf' URZAD PATENTOWY PRL2 114884 Podwyzszenie napiecia anodowego ponad granice 200-300V prowadzi bowiem do zaplonu wyladowaniu samoistnego, zas odleglosci miedzyclektrodowe nie moga byc dowolnie zmniejszane.Ulepszona konstrukcje glowicy jonizacyjnej, bazujaca na plasko równoleglym ukladzie elektrod, sta¬ nowi tak zwana glowica szczelinowa, znana z polskiego opisu patentowego nr 94188. Glowica ta sklada sie z anody wykonanej w postaci plytki metalowej, usytuowanego równolegle do niej kolektora jonów w formie plytki z wycieta posrodku podluzna szczelina, umieszczonej nieco dalej plytki wygietej w ksztalcie rynny, stanowiacej kolektor pomocniczy oraz z termokatody.Termokatodaw postaci prostego wlókna metalowego ulokowana jest pomiedzy obu kolektorami. Jest ona przy tym przesunieta poza krawedz szczeliny w kolektorze jonów. Dzieki temu kolektor jonów oslania termokatode od jonów wytwarzanych w obszarze miedzy tym kolektorem a anoda. W rezultacie w glowicy szczelinowej udalo sie znacznie zmniejszyc wartosc wspólczynnika rozplywu pradu jonowego 6 i rozszerzyc jej zakres pomiarowy do kilku hPa. Nie udalo sie jednak uzyskac tutaj wysokich wartosci natezenia pola elektrycznego jak i zmniejszyc rozmiarów obszaru jonizacji, co pozwoliloby na dalsze rozszerzenie zakresu pomiarowego.Wynalazek dotyczy glowicy prózniomierza jonizacyjnego skladajacego sie z termokatody, co najmniej jednego kolektora jonów i anody.Istota wynalazku polega na tym, ze w ukladzie elektrod wykazujacym cechy symetrii osiowej pomiedzy termokatoda i anoda umieszczony jest ekranujacy kolektor jonów z otworem, zas anoda zamocowana naprzeciw tego otworu ma ksztalt dowolnej bryly geometrycznej, najkorzystniej kuli, której powierzchnia czolowa ma rozmiary liniowe mniejsze od dlugosci drogi elektronów z termokatody do anody liczonej wzdluz linii sil pola elektrycznego.Zasadnicza korzyscia techniczna wynikajaca z zastosowania glowicy jonizacyjnej wedlug wynalazkujest rozszerzenie wysokocisnieniowej granicy pomiarowej prózniomierza do kilkudziesieciu hPa.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku, który uwidacznia schemat glowicy prózniomierza jonizacyjnego.Glowica wedlug wynalazku sklada sie z bezposrednio zarzonej termokatody 1 (Y2O3 na podlozu irydowym) wykonanej w postaci petli o ksztalcie kolowym, umieszczonej miedzy kolektorem 2 jonów i ekranujacym kolektorem 3jonów. Ekranujacy kolektor 3 ma otwór, w osi którego umieszczonajest anoda 4 w postaci kulki o srednicy 0,3 mm. wytworzonej na koncu cienkiego drutu wolframowego o srednicy 0,13mm. Powierzchnie robocza anody 4 stanowi powierzchnia czolowa 5 anody, zwrócona w kierunku termokatody 1 na która pada wiekszosc elektronów poruszajacych sie od termokatody 1 do anody 4. Drut wolframowy stanowi przewodzacy wspornik anody 4 i znajduje sie on na osi cylindrycznego pomocniczego kolektora 6. Srednica anody 4 rzedu dziesietnych czesci milimetra, jest znacznie mniejsza od odleglosci miedzyelektrodowych. Dzieki temu potencjal pola elektrycznego wzdluzdrogi elektronów od termokatody 1 do anody 4, narasta poczatkowo nieznacznie, a w bezposrednim sasiedztwie anody 4 bardzo gwaltownie.Uzyskany rozklad potencjalu jest zblizony do rozkladu potencjalu w sferycznym ukladzie elektord. Obszar jonizacji rozposciera sie na odcinku drogi elektronu, na którym potencjal pola elektrycznego jest wyzszy od potencjalu jonizacji gazu. Dlugosc tego obszaru moze byc tutaj bardzo mala, mimo stosunkowo duzych odleglosci miedzyelektrodowych. Pozwala to na uzyskanie dostatecznie malych wspólczynników czulosci glowicy k, umozliwiajacych spelnienie warunku kpó^l w szerokim zakresie cisnien. Równiez natezenie pola elektrycznego w obszarze jonizacji przyjmuje wysokie wartosci rzedu 104V/cm, co gwarantuje uzyskanie odpowiedniej efektywnosci jonizacji w tym zakresie. Z kolei umieszczenie ekranujacego kolektora 3jonów, miedzy termokatoda 1 i anoda 4 pozwala na znaczne zredukowanie wspólczynnika rozplywu pradu jono¬ wego ó, do wartosci rzedu 10~2. Pomocniczy kolektor 6 sluzy do zbierania jonów wytworzonych przez elektrony, które na skutek rozpraszania przy zderzeniach z czasteczkami gazu, nie trafily w anode 4 i przeszly do obszaru o cylindrycznym rozkladzie pola.Zastrzezenie patentowe Glowica prózniomierza jonizacyjnego, zlozona z termokatody, co najmniejjednego kolektorajonów, oraz anody znamienna tym, ze pomiedzy termokatoda (1) i anoda (4) umieszczony jest ekranujacy kolektor (3) jonów z otworem, zas anoda (4) zamocowana na przeciw tego otworu ma ksztalt dowolnej bryly geomtry- cznej, najkorzystniej kuli, której powierzchnia czolowa (5) ma rozmiary liniowe mniejsze od dlugosci drogi elektronów z termokatody (1) do anody (4) liczonej wzdluz linii sil pola elektrycznego.114884 J yJJAjjMlJlJJl\ 1 1 E3 S/SSSSXJSSJJS?SSSSS-rTT77 V CZYTELNIA PL