Устройство для измерения давления в электровакуумном диоде Советский патент 1985 года по МПК H01J9/42 

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что схема регистрации средних электронных токов выполнена в виде измерительного прибора переменного тока.

3.Устройство по п.1, отличающееся тем, что Схема регистрации средних электронных токов содержит измерительньш прибор постоянного тока и коммутатор, управляющи вход которого подключен к дополнительному выходу генераторавидеоимпульсов, измерительный вход коммутатора подключен к катоду электровакуумного диода, измерительный прИ бор постоянного тока подключен к вы

ходам коммутатора.

4. Устройство по П.1, отличающееся тем, что схема регистрации средних электронньпс токов содержит последовательно соединенные преобразователь тока в частоту и реверсивный счетчик импульсов, управляющий вход которого подключен к генератору видеоимпульсов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОВАКУУМНОМ ДИОДЕ с термокатодом, содержащее генератор .видеоимпульсов, снабженный схемой регулирования длительности и периода повторения видеоимпульсов, генератор высокочастотного напряжения, выход которого подключен к аноду электровакуумного диода, а вход - к выходу источника видеоимпульсоЬ, схему регистрации средних электронных токов диода, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения возможности автоматизации процесса измерений, генератор видеоимпульсов выполнен в виде комбинации линейки делителей частоты и схем совпадений для формирования периодических последовательностей коротких и длинных:видеоимпульсов равной длительности с одинаковой скважностью,, а тактовый вход (Л генератора видеоимпульсов подключен к выходу задающего каскада генератора высокочастотного напряжения. 00

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к измерению давления остаточных газов и паров с помощью собственной электродной систем электровакуумного прибора (ЭВП).

Цель изобретения - повышение точности измерений и обеспечение возможности автоматизации процесса измерений за счет поддержания точных временных соотношений при регистрации средних электронных токов диода в условиях накопления ионов в межэлектродном промежутке и в отсутствии накопления, а также введения дополнительной связи между генераторной и измерительной частями схемы.

На фиг.1 приведена схема устройства для измерения давления в электровакуумном диоде; на фиг.2 - вариант включения делителей частоты и схем совпадения источника видеоимпульсов; на фиг.З и 4 - варианты схемы регистрации средних электронных токов; на фиг.З - эпюры токов и напряжений в различных точках схем.

Устройство содержит генератор 1 видеоимпульсов, формирующий периодическую последовательность коротких и длинных импульсов, вход 2 которого подключен к выходу 3 задающего каскада 4, а вьгход 5 - к входу 6 модулирующего каскада 7 генератора 8 высокочастотного напряжения. Выход 9 модулирующего каскада 7 генератора 8 высокочастотного напряжения соединен с анодом 10 диода 11 (ЗВП), катод 12 диода 11 подключен к входу 13 схемы

14 регистрации средних электронных токов.

В зависимости от конструкции ЭВП и давления газов и паров в нем время накопления ионов до состояния насыщения в межэлектродном промежутке может отличаться на несколько порядков . Оптимальной для измерений устройством является такая длительность длинного радиоимпульса, при которой увеличение электронного тока, связанное с накоплением ионов, происходит в достаточной мере линейно и не заходит в область насьщения. Оптимальная длительность короткого радиоимпульса должна быть в несколько раз (2-100) меньше длинного и определяется компромиссом между снижением погрешности из-за увеличения величины измеряемого сигнала разности и увеличением погрешности из-за нестабильности фронтов радиоимпульсов. Длительность паузы между короткими ;р-адиоимпульсами должна быть достаточной для рекомбинации или ухода ионов из межэлектродного промежутка ЭВП. Амплитуда высокочастотного найряжения радиоимпульсов должна быть достаточной для эффективной ионизаци молекул и поддерживается неизменной в процессе измерений. Скважность радиоимпульсов определяется конструктивными особенностями ЭВП и максимально допустимым воздействием устройства на ЭВП и на изменение измеряемого давления от этого воздействия. Период повторения серии коротких

(длинных) импульсов определяется требуемой длительностью длинного радиоимпульса, компромиссом между-снижением погрешности измерений от усреднения суммарного сигнала электронного тока только коротких (или длинных) импульсов и необходимым быстродействием устройства.

Устройство работает следующим образом.

Задающий каскад 4 генератора 8 высокочастотного напряжения вырабатывает сигнал, например гармоническое напряжение, которьй подается на модулирзпощий каскад 7 и одновременно на вход 2 источника 1 видеоимпульсов. /Источник 1 видеоимпульсов преобразует этот сигнал в меандр, делит частоту меандра до требуемой и формирует на выходе 5 периодическую последовательность коротких и длинных видеоимпульсов одинаковой скважности. С выхода 5 генератора 1 видеоимпульсов периодическая последовательность коротких и длинных видеоимпульсов поступает на вход 6 модулирующего каскада 7, который вырабатьшает последовательность радиоимпульсов. Радиоимпульсы поступают на анод 10 диода 11. Электронный ток, вызванньш радиоимпульсами в цепи катода 12 ЭВП 11, поступает на схему 14 регистрации электроных токов, которая измеряет величину сигнала, пропорционального разности электронных токов одной серии коротких и одной серии длинных импульсов, и по величине этого сигнала судят о давлении в ЭВП.

На фиг.2 показан вариант генератора 1 видеоимпульсов. Он содержит линейку делителей 15-21 частоты и схемы 22-25 совпадения, причем входы схемы 22 совпадения подключены соотвётственно к выходам делителей 15, 16 и 21, входы схемы 23 совпаденияк вькодан делителей 17 и 21 и выходу схемы 22 совпадения, входы схемы 24 совпадения - к входу и выходу делителя 19, выходу делителя 21, входы схемы 25 совпадения - к выходам делителей 20 и 21 и выходу схемы 24 совпадения. Выходы схем 22 и 24, 23 и 25 попарно соединены между собой и подключены к входам переключателя 26. Выход переключателя 26 одновременно является выходом 5 источника видеор мпульсов. Развязка выходов схем сов(1адения может быть вьшолнена на диодах (не показаны). Переключатель 27 соединяет вход делителя 19 или с выходом, или с входом делителя 18. Источник видеоимпульсов имеет также выход 28 делителя 21 для управления схемой 14 регистрации электронных токов.

Переключатель 26 изменяет длительность импульсов при неизменном периоде серии, а переключатель 27 длительность длинного импульса при неизменной длительности короткого. Могут быть использованы при измерений ЭВП различных типов или с разными давлениями.

Генератор 1 видеоимпульсов (фиг.2) может быть реализован применением серийно выпускаемых логических микросхем.

На фиг.З приведен вариант схемы 14 регистрации электронных токов, обеспечиваклций точность и автоматизацию. измерений при больших (до секунд) длительностях длинного радиоимпульса

Схема 14 регистрации электронных токов, (фиг.З) содержит коммутатор 29, вход 13 которого подключен к катоду 12 диода И, управлякнций вход 30 коммутатора 29 подключен к выходу 28 источника видеоимпульсов (подключение не показано), а выходы 31 подключены через конденсаторы 33 и 34 к входам 35 и 36 измерительного .прибора 37 постоянного тока. Частота сигнала, поступающего на управляющий вход 30, такова, что при прохождении коротких импульсов коммутатор 2.9 соединяет вход 13 с выходом 31, а при прохождении длинных - с выходом 32. Измерительньш прибор 37 постоянного тока регистрирует сигнал, пропорциональньо давлению.

На фиг.4 приведен вариант схемы 14 регистрации электронных токов, обеспечивающий измерение сигнала в форме, облегчающей цифровую индикацию, при любой, частоте смены коротких радиоимпульсов на длинные. Схема содержит преобразователь 38 амплитуды импульсного электронного тока в частоту, его вход 13 подключен к катоду 12 ЭВП 11, а выход - к входу 39 реверсивного счетчика 40 импульсов, управляющий вход 41 счетчика 40 импульсов подключен к выходу 28 источника 1 видеоимпульсов (фиг.2), к выходу 42 счетника 40 импульсов подключен блок 43

индикации. Счетчик 40 импульсов осуществляет счет импульсов за время, содержащее одинаковое число последовательностей коротких и длинных импульсов, поступивших на его вход 39 от преобразователя 38, а сигнал управляющего входа 41 определяет знак

13

т яаяяя

Н

ФигЛ

операции с поступающими импульсами.,

Для пояснения .работы устройства 5 на фиг.5 приведены эпюры напряжений или токов в соответствунндих точках (а,б-м) схем, изображенных на фиг.1-4.

Фиг.З