PL62598B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 23.IV.1969 wystawa: Osiagniecia Polskiej Nauki i Techniki w Zakresie Opublikowano: 31.111.1971 Naukowo- Badawczej 62598 KI. 42 k, 12/04 MHP G 011, 21/32 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Zbigniew Plodziszewski, Janusz Justat Wlasciciel patentu: Przemyslowy Instytut Elektroniki, Warszawa (Polska) Uklad prózniomierza jonizacyjnego Przedmiotem wynalazku jest uklad prózniomie- Tza jonizacyjnego z sonda pomiarowa o goracej katodzie umozliwiajacy pomiar wysokiej, bardzo wysokiej i najwyzszej prózni, przeznaczony do wspólpracy z róznymi typami jonizacyjnych sond pomiarowych, . szczególnie przydatny w pracach badawczych.W znanych ukladach prózniomierzy jonizacyj¬ nych z sonda pomiarowa o goracej katodzie, w •celu uzyskania pradu elektronowego wywolujace¬ go jonizacje wewnatrz sondy, katody sond pomia¬ rowych zasila sie pradem stalym albo pradem przemiennym o czestotliwosci przemyslowej, przy czym w obydwóch przypadkach stosuje sie ukla¬ dy stabilizujace prad elektronowy w sondach po¬ miarowych, najczesciej przez stabilizacje pradu zasilajacego katody sond.Ze wzgledu na wymaganie uzyskania dokladnej stabilizacji bardzo malych wartosci pradu elek¬ tronowego, uklady stabilizujace odznaczaja sie skomplikowana budowa, a poza tym niektóre sta¬ bilizatory pradu elektronowego sond stosowane w przypadku zasilania katod sond pradem stalym charakteryzuja sie sklonnoscia do wzbudzania drgan pasozytniczych, a stabilizatory pradu elek¬ tronowego stosowane przy zasilaniu katod sond pomiarowych pradem przemiennym nie eliminuja niekiedy wyzszych harmonicznych czestotliwosci pradu zasilajacego katode,' które powoduja blad 2 we wskazaniach wychylowego miernika pradu jo¬ nowego, wskazujacego stan prózni.Przy pomiarach niskich cisnien, na przyklad rzedu 10"4 Tr i nizszych, dazy sie do uzyskania 5 mozliwie malych wartosci pradu elektronowego, jednakze w znanych ukladach prózniomierzy jo¬ nizacyjnych nie mozna osiagnac dostatecznie do¬ kladnej stabilizacji malych wartosci pradu elek¬ tronowego sondy, na przyklad mniejszych od io 0,1 mA, wskutek czego w znanych ukladach próz¬ niomierzy jonizacyjnych nie stosuje sie pradu elektronowego sond o wartosciach mniejszych od 0,1 mA. Osiagniecie tych wartosci pradu elektro¬ nowego wymaga rozgrzania katody do stosunko- 15 wo wysokiej temperatury, co pociaga za soba sto¬ sunkowo intensywne utlenianie sie katody sondy jonizacyjnej.Celem wynalazku jest unikniecie niedogodnosci znanych ukladów zasilajacych sondy pomiarowe 20 oraz uzyskanie ukladu zapewniajacego w szero¬ kich granicach stabilizacje pradu elektronowego pomiarowej sondy przy zasilaniu róznych typów sond nawet takich, których katody przy zmniej¬ szonym pradzie zasilania wykazuja duza bezwlad- 25 nosc cieplna.Cel ten osiagnieto przez opracowanie ukladu, w którym katoda pomiarowej sondy jest zasilana pradem przemiennym o czestotliwosci rzedu 800— —1200 Hz z waskopasmowego wzmacniacza ste- so rowanego z generatora drgan sinusoidalnych, za 6259862598 3 posrednictwem wzmacniacza z automatyczna re¬ gulacja wzmocnienia, przy czym wzmocnienie tego wzmacniacza jest regulowane sygnalem uzyski¬ wanym ze wzmacniacza pradu stalego, a zmiana sygnalu regulujacego wzmocnienie jest proporcjo- 5 nalna do zmiany wartosci pradu elektronowego pomiarowej sondy, przeplywajacego przez opornik i zródlo napiecia odniesienia polaczone w szereg z tym opornikiem, umieszczone na wejsciu wzma¬ cniacza pradu stalego, wskutek czego uzyskuje sie 10 dokladna stabilizacje tego pradu.Przy stabilizacji pradu elektronowego o bardzo malej wartosci, na przyklad rzedu mikroampera, istotny wplyw na prawidlowe dzialanie ukladu ma opornosc izolacji na wejsciu wzmacniacza pra- 15 du stalego. W ukladzie wedlug wynalazku nie¬ dogodnosci tej uniknieto przez umieszczenie na wejsciu wzmacniacza pradu stalego, dodatkowego zródla napiecia odniesienia o malej opornosci wewnetrznej polaczonego szeregowo z opornikiem, 20 przez który przeplywa prad elektronowy" sondy.Wzmacniacz pradu stalego jest zasilany pradem stalym ze wzmacniacza separujacego w ten spo¬ sób, ze wzmacniacz separujacy jest na wejsciu sterowany sygnalem o czestotliwosci rzedu 800— 25 —1200 Hz, uzyskiwanym z generatora drgan si¬ nusoidalnych, a na wyjsciu jest zaopatrzony w transformator o rdzeniu nasycanym, stabilizuja¬ cym napiecie wyjsciowe, które po wyprostowaniu zasila wzmacniacz pradu stalego. W ten sposób 30 w ukladzie wedlug wynalazku unika sie wplywu zaklócen przenikajacych do ukladu z przemyslo¬ wej sieci zasilajacej, które moglyby spowodowac na wejsciu wzmacniacza pradu stalego zmiany tego samego rzedu co zmiany pradu elektronowe- 3S go sondy i moglyby zasadniczo wplyfiac na wy¬ nik pomiaru.Wzmacniacz pradu stalego jest galwanicznie •sprzezony z jednym wejsciem wzmacniacza z au¬ tomatyczna regulacja wzmocnienia, przy czym do drugiego wejscia wzmacniacza z automatyczna regulacja wzmocnienia jest dolaczony za posred¬ nictwem transformatora generator drgan sinu¬ soidalnych, a wyjscie wzmacniacza z automatycz¬ na regulacja wzmocnienia jest polaczone za po- 45 srednictwem transformatora z wejsciem wasko¬ pasmowego wzmacniacza o pasmie przepuszczania 800—1200 Hz zasilajacego katode sondy pomiaro¬ wej. 50 Wzmacniacz pradu stalego w ukladzie wedlug wynalazku jest zaopatrzony na wejsciu w lampe elektrometryczna, w której wartosc napiecia siatki drugiej reguluje sie. za pomoca potencjometru i w ten" sposób ustala sie wartosc pradu elektronowe¬ go pomiarowej sondy.Poza tym uklad jest zaopatrzony w zespól za¬ bezpieczajacy katode pomiarowej sondy zlozony z dwóch czujników nadmiarowych sterujacych ukladem spustowym, który uruchamia dwa elek- 60 troniczne przekazniki przerywajace obwód pradu elektronowego i obwód sterowania wzmacniacza waskopasmowego zasilajacego katode sondy, w przypadku zwarcia w obwodzie katody pomiaro¬ wej sondy lub w przypadku nadmiernego wzro- 65 4 stu pradu elektronowego albo pradu jonowego po¬ miarowej sondy.Jeden z dwóch nadmiarowych czujników jest wlaczony miedzy kolektor elektronów pomiaro- 5 wej sondy i miernik pradu elektronowego a drugi, nadmiarowy czujnik jest wlaczony w uklad zasi¬ lania stopnia koncowego waskopasmowego wzma¬ cniacza zasilajacego katode pomiarowej sondy- Obydwa te czujniki sa dolaczone do ukladu spu- 10 stowego uruchamiajacego dwa przekazniki, z któ¬ rych jeden jest wlaczony miedzy wyjscie wzma¬ cniacza z automatyczna regulacja wzmocnienia i wejscie waskopasmowego wzmacniacza zasila¬ jacego katode pomiarowej sondy i odlacza obwód 15 wejsciowy waskopasmowego wzmacniacza od ob¬ wodu wyjsciowego wzmacniacza z automatyczna regulacja wzmocnienia, a drugi elektroniczny prze¬ kaznik wlaczony miedzy katode pomiarowej son¬ dy i obwód wejsciowy wzmacniacza pradu stale- 20 go przerywa obwód pradu elektronowego w przy¬ padku zwarcia w obwodzie katody lub nadmier¬ nego wzrostu pradu elektronowego albo pradu jonowego pomiarowej sondy.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy- 25 kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad blokowy prózniomierza joniza¬ cyjnego, a fig. 2 uklad ideowy tego prózniomie¬ rza.Katoda jonizacyjnej sondy 1 jest dolaczona 30 do wyjscia waskopasmowego wzmacniacza 2, któ¬ rego wejscie jest polaczone z wyjsciem genera¬ tora 4 drgan sinusoidalnych za posrednictwem wzmacniacza 3 z automatyczna regulacja wzmoc¬ nienia. 35 Wzmacniacz 3 z automatyczna regulacja wzmocnienia jest zaopatrzony w dwa wejscia, jedno z nich jest polaczone z generatorem 4, a do drugiego wejscia wzmacniacza 3 z automatyczna regulacja wzmocnienia jest dolaczone wyjscie 40 wzmacniacza 5 pradu stalego, na wejsciu którego jest umieszczony opornik 6 polaczony przez zabez¬ pieczajacy przekaznik 8 z katoda pomiarowej sondy 1. Wzmacniacz 5 pradu stalego i wzmac¬ niacz 3 z automatyczna regulacja wzmocnienia 45 zasilane sa z separujacego wzmacniacza 7, któ¬ rego napiecie jest stabilizowane za pomoca trans¬ formatora o rdzeniu nasycanym, a nastepnie pro¬ stowane.Przekaznik 8 jest dolaczony do wyjscia spusto- 50 wego ukladu 9, do drugiego wyjscia tego ukladu 9 dolaczony jest drugi elektroniczny przekaznik 10, wlaczony miedzy wyjscie wzmacniacza 3 z auto¬ matyczna regulacja wzmocnienia i wejscie wasko¬ pasmowego wzmacniacza 2. Spustowy uklad 9 55 jest zaopatrzony w dwa wejscia, do jednego z nich jest dolaczony nadmiarowy czujnik 11, dola¬ czony równiez do miernika 12 pradu elektrono¬ wego pomiarowej sondy 1, a do drugiego wejscia ukladu 9 jest dolaczony, nadmiarowy czujnik 13 60 przylaczony do wyjscia waskopasmowego wzmac¬ niacza 2.Elementy ukladu prózniomierza sa zasilane z zasilacza 14, z którego równiez sa pobierane na¬ piecia zasilajace anode i kolektor pomiarowej 65 sondy 1. 15 20 25 30 35 40 45 50 5562598 Dzialanie ukladu jest nastepujace, katoda po¬ miarowej sondy 1 jest zasilana pradem o czesto¬ tliwosci rzedu 800—1200 Hz z generatora 4 przez wzmacniacz 3 z automatyczna regulacja wzmoc¬ nienia, elektroniczny przekaznik 10 i waskopa- 5 smowy wzmacniacz 2, a wskutek przylozenia na¬ piec zasilajacych do pozostalych elektrod pomia¬ rowej sondy 1 powstaje w niej prad elektronowy i prad jonowy.Z katody pomiarowej sondy 1 prad elektrono- 10 wy przeplywa przez zabezpieczajacy przekaznik 8, opornik 6 i zródlo 20 napiecia odniesienia, przy czym spadek napiecia na oporniku 6 doprowadzo¬ ny do wejscia wzmacniacza 5 pradu stalego wy¬ woluje na wyjsciu tego wzmacniacza 5 sygnal 15 doprowadzany do wejscia wzmacniacza 3 z au¬ tomatyczna regulacja wzmocnienia. Sygnal ten wywoluje zmiane wspólczynnika wzmocnienia wzmacniacza 3 z automatyczna regulacja wzmoc¬ nienia, za pomoca którego jest sprzegniety gene- 2o rator 4 drgan sinusoidalnych z waskopasmowym wzmacniaczem 2 zasilajacym katode pomiarowej sondy1. " ' Wzmacniacz 3 z automatyczna regulacja wzmoc¬ nienia jest tak zbudowany, ze wzrost sygnalu na 25 jego wejsciu, spowodowany wzrostem pradu elek¬ tronowego pomiarowej sondy 1, powoduje na wyjsciu sygnal malejacy, co w konsekwencji pro¬ wadzi do zmniejszenia mocy doprowadzanej do katody pomiarowej sondy 1, wskutek czego 30 zmniejsza sie zdolnosc emisyjna katody, co prze¬ ciwdziala wzrostowi pradu elektronowego pomia¬ rowej sondy 1.W przypadku obnizenia sie wartosci pradu elek¬ tronowego pomiarowej sondy 1 zachodzi odwrót- 35 na zaleznosc, powodujaca wzrost pradu zasilaja¬ cego katode pomiarowej sondy 1. W ten sposób w ukladzie uzyskuje, sie stabilizacje pradu elek¬ tronowego i automatycznie utrzymuje sie jego wartosc na nastawionym poziomie. Wartosc pradu 40 elektronowego nastawia sie za pomoca potencjo¬ metru 15 regulujacego napiecie na siatce drugiej wzgledem katody elektrometrycznej lampy 16 umieszczonej na wejsciu wzmacniacza 5 pradu stalego. 45 Zespól zabezpieczajacy sklada sie ze spustowe¬ go ukladu 9, nadmiarowych czujników 11 i 13 oraz elektronicznych przekazników 8 i- 10. Nad¬ miarowe czujniki 11 i 13 oraz elektroniczne prze¬ kazniki 8 i 10 zbudowane sa z cewek indukcyj- 50 nych i zestyków magnetycznych.Nadmiarowy czujnik 11 reaguje przy wzroscie wartosci pradu elektronowego powyzej dopusz¬ czalnej wartosci. W tym przypadku nastepuje zwarcie styków magnetycznego zestyku wlaczone- 55 go w obwód sterujacy spustowym ukladem 9. Ze spustowego ukladu 9 do cewki elektronowego przekaznika 10 zostaje wyslany sygnal powodu¬ jacy zwarcie styków magnetycznego zestyku prze¬ kaznika 10, wskutek czego zostaje zwarty obwód 60 wejsciowy waskopasmowego wzmacniacza 2 i moc doprowadzona do katody pomiarowej sondy 1 ma- . leje do zera. Równoczesnie zostaja rozwarte styki magnetycznego zestyku w elektronicznym prze¬ kazniku 8, wskutek czego obwód pradu elektro- 65 6 nowego zostaje przerwany.Nadmiarowy czujnik 13 zabezpiecza uklad w przypadku zwarcia w obwodzie zarzenia katody pomiarowej sondy 1. W tym przypadku na wtór¬ nym uzwojeniu wyjsciowego transformatora 17 we wzmacniaczu 2 maleje prad prawie do zera, a w cewce nadmiarowego czujnika 13 prad wzra¬ sta i osiaga wartosc powodujaca zwarcie styków magnetycznego zestyku czujnika 13, co wywoluje zadzialanie spustowego ukladu 9 oraz elektro¬ nicznych przekazników 8 i 10 w sposób poprzed¬ nio omówiony.Obwód wejsciowy spustowego ukladu 9 jest ponadto polaczony z obwodem wyjsciowym wzmacniacza 18 pradu jonowego i w przypadku nadmiernego wzrostu pradu jonowego, na przy¬ klad do wartosci 1,5 krotnie wiekszej od wartosci odpowiadajacej pelnemu wychyleniu wychylowe- go miernika 19 wlaczonego w obwód wyjsciowy wzmacniacza 18 pradu jonowego, nastepuje zadzia¬ lanie spustowego ukladu 9, który uruchamia elek¬ troniczne przekazniki 8 i 10 zabezpieczajace uklad.Ponowne uruchomienie ukladu moze nastapic po usunieciu przyczyny," która spowodowala za¬ dzialanie czujnika 11 lub czujnika 13 i spusto¬ wego ukladu 9. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad prózniomierza jonizacyjnego z pomia¬ rowa sonda o goracej katodzie znamienny tym, ze katoda jonizacyjnej sondy (1) jest zasilana pra¬ dem przemiennym o czestotliwosci rzedu 800— —1200 Hz z waskopasmowego wzmacniacza (2) sterowanego z generatora (4) drgan sinusoidal¬ nych za posrednictwem wzmacniacza (3) z auto¬ matyczna regulacja wzmocnienia, przy czym wiel¬ kosc wzmocnienia tego wzmacniacza (3) jest re¬ gulowana sygnalem uzyskiwanym ze wzmacniacza (5) pradu stalego, na którego wejsciu jest opornik (6) polaczony przez elektroniczny przekaznik (8) z katoda pomiarowej sondy (1).

2. Uklad wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze na wejsciu wzmacniacza (5) pradu stalego jest umieszczone zródlo (20) napiecia odniesienia, po¬ laczone w szereg z opornikiem (6), przez który przeplywa prad elektronowy, a wyjscie wzmacnia¬ cza (5) pradu stalego jest galwanicznie polaczone z jednym wejsciem wzmacniacza (3) z automa¬ tyczna regulacja wzmocnienia, natomiast drugie wejscie wzmacniacza (3) z automatyczna regulacja wzmocnienia jest sprzezone transformatorowo z* generatorem (4) drgan sinusoidalnych, a wyjscie wzmacniacza (3) z automatyczna regulacja wzmoc¬ nienia jest sprzezone transformatorowo z wejs¬ ciem waskopasmowego wzmacniacza (2) zasilaja¬ cego katode pomiarowej sondy (1).

3. Uklad wedlug zastrz. 1 i 2 znamienny tym, ze jest wyposazony w zespól zabezpieczajacy ka¬ tode pomiarowej sondy (1) zlozony z dwóch nad¬ miarowych czujników (11 i 13), sterujacych spu¬ stowym ukladem (9), do którego dolaczone sa dwa elektroniczne przekazniki (8 i 10) przy czym styki jednego przekaznika (8) wlaczone sa w obwód pradu elektronowego a styki drugiego przekazni-62598 ka (10) w obwód sterowania waskopasmowego wzmacniacza ,(2) i w przypadku zwarcia w obwo¬ dzie katody pomiarowej sondy (1) lub w przy- 8 padku nadmiernego wzrostu pradu elektronowego albo pradu jonowego pomiarowej sondy (1), prze¬ rywaja te obwody. Siec Fi o. i' Sfi Fi9.2 PZG w Pab., zam. 138-71, nakl. 240 egz. PL PL