冷热阴极管比较.docx

热阴极电离真空计的工作原理: 电子在电场中飞行时从电场获得能量，若与气体分子碰 撞，将使气体分子以一定几率发生电离，产生正离子和次级电子其电离几率与电子能量有关 电子在飞行路途中产生的正离子数，正比于气体密度n,在一定温度下正比于气体的压力p因此, 可根据离子电流的大小指示真空度这就是电离真空计工作原理由灯丝加热提供电子源的电离真空计称为热阴极电离真空计，其型式繁多，各具不同特点和适用 不同的压力测量范围热阴极电离真空计由测量规管（或规头）和电气测量电路（真空计控制单元和指示单元）组成规管 功能是把非电量的气体压力转换成电量——离子电流热阴极电离真空计规管的基本结构主要包 括三个电极：（1）提供一定数量电子流Ie的灯丝F（阴极）；（2） 产生电子加速场并收集电子流的阳极A（亦称电子加速极）；（3） 收集离子流I,的离子收集极C（相对阴极为负电位）h热阴扱FtSr®C 收集槻Ty O十o+200 V 占1热阴极F通电加热后向外发射电子，形成电子流Ie在栅极C上加一约为150 V〜 200V 的正电压, 这一正电压可吸引和加速由热阴极发射出来的电子被加速的 电子穿过栅极后，因收集极T的电压相对栅极C为负电压，电子又被收集极T 推回， 再加速向栅极返回。

这样， 电子在往返的运动中增大了与气体分子碰撞的 概率， 使更多的气体分子电离， 变成正离子和二次电子， 而正离子又将被电位 最低的收集极T所吸引，在收集极电路中形成电流I i,在数值上该电流就是正 离子流的大小，并且与真空系统的压强以及电子流Ie有着如下关系：A= KI.P (1)式中：Ii为被电离的气体正离子流；K为无量纲的比例系数，其数值是由各电极 材料、形状、相对位置和相对电势等因素决定的常量， 可以简单理解为电离效率; Ie为热阴极发射的电子流；P为真空系统的压强，是我们所要测量的量冷阴极电离真空计的工作原理: 阴极电离真空计与热阴极电离真空计一样，是利用低压力 下气体分子的电离电流与压力有关的特性，用放电电流做为真空度的测量，由电流表CB（做为真 空度指示仪表，一般用量程为0〜100“A）指示出来所不同的在于电离源热阴极电离真空计是 由热阴极发射电子，而冷阴极电离真空计是靠冷发射（场致发射、光电发射、气体被宇宙射线电 离等）所产生的少量初始自由电子，它们在电场的作用下向阳极运动，但由于正交磁场的存在， 也将施力于运动的电子，从而改变电子的运动轨迹在电、磁场的共同作用下，电子沿螺旋形轨 道迂回地飞向阳极（这种运动轨迹实际上是一个在阳极面上具有摆线投影的曲线），这样就大大延 长了电子达到阳极的路程，使碰撞气体分子的机会增多；同时又因阳极是一个中空的环，在其中轴线附近运动的电子还可能穿过阳极环凭原有动能继续前 进，而后又被带负电位的阴极排斥而折回，这样飞行中的电子可能在两阴极间往返振荡直到最后 被阳极吸收为止，使电子到达阳极的实际路程远大于两极间的几何尺寸，故碰撞几率大大增加。

电子碰撞气体分子时，有一部分为电离碰撞，电离后形成的正离子在阴极上打出的二次电子，也 受电场和磁场的共同作用而参与这种运动，使电离过程连锁的进行，在很短时间内雪崩式地产生 大量的电子和离子，这样就形成了自持气体放电（一般称为潘宁放电）, 此放电电流与压力有 如下关系：I=Kpn （11）式中 I--放电电流K 常数n 常数，一般在1〜2之间，与规管结构有关。