Призначення, типи і параметри вакуумметрів.

Вакуумметр – вакуумний манометр, прилад для вимірювання тиску розріджених газів.

За принципом дії вакуумметри можна поділити на такі типи:

· класичні – є звичайними манометрами (рідинними або анероїдними) для вимірювання малих тисків. У рідинних вакуумметрах в вимірювальному коліні застосовується масло з відомою щільністю і по можливості малим тиском пари для того, щоб не порушувати вакуум. Зазвичай рідинні манометри ізолюють від решти вакуумної системи за допомогою азотних пасток – спеціальні пристрої наповнені рідким азотом і служачи для виморожування парів робочої речовини манометра. Область вимірюваних тисків від 10 до 100 000 Па.

· ємнісні – засновані на зміні ємності конденсатора при зміні відстані між обкладками. Одна з обкладок конденсатора виконується у вигляді гнучкої мембрани. При зміні тиску мембрана вигинається і змінює ємність конденсатора, яку можна виміряти. Після градуювання можливо використовувати прилад для вимірювання тиску. Область вимірюваних тисків від 1 до 1000 Па.

· терморезисторні – працюють в мостовій схемі, яка прагне підтримувати постійний опір (а значить температуру) терморезистора, відкритого вимірюваному тиску. Чим вище тиск газу, тим більшу потужність потрібно підводити до терморезистору для підтримки незмінною температури. Відповідно, між тиском і напругою на датчику (струмом через нього) є однозначна залежність. Якщо терморезистором є платинова нитка, то такий датчик називається манометром Пірані. Прикладом можуть служити вітчизняні датчики ПМТ-6-3. Терморезисторні манометри застосовуються для вимірювання тиску від 10^-3 до 760 і більше мм рт. ст.

· термопарні – принцип дії заснований на охолодженні за рахунок теплопровідності. Термопара знаходиться в контакті з нагрітим проводом. Чим краще вакуум, тим менше теплопровідність газу, і отже вище температура провідника (теплопровідність розрідженого газу прямо пропорційна його тиску). Проградуювавши підключений до термопари мілівольтметр при відомих тисках можна використовувати вимірюване значення температури для визначення тиску. До термопарних відносяться, наприклад, вітчизняні датчики ПМТ-2 і ПМТ-4М. Область вимірюваних тисків від 10^-3 до 10 мм рт.ст.

· іонізаційні – принцип дії заснований на іонізації газу. По суті, являють собою тріод, на сітку якого подано позитивну, а на "анод" – велику негативну напругу. При зниженні тиску газу зменшується число атомів, здатних піддатися іонізації, і відповідно іонізаційний струм, поточний між електродами при даній напрузі. Область вимірюваних тисків від 10^-12 до 10^-1 Торр. Поділяються на вакуумметри з холодним катодом (Пеннінга) і з розжарюваним катодом. До останніх відноситься датчик ЛМ-2 з постійною 10⁵мкА/мм.рт.ст.

· альфатрон – різновид іонізаційного вакуумметра. Відрізняється від останнього тим, що для іонізації використовуються не електрони, а альфа-частинки, що випускаються джерелом (порядку 0,1-1мКюрі) на радій або плутоній. Альфатрони простіші, надійніші, і точніші вакуумметрів з катодом, але через низьку чутливості, що вимагає дуже складної схеми вимірювання дуже малих струмів, не можуть їх замінити. Зазвичай використовуються в тому ж діапазоні тисків, що і термопарні (терморезисторні) вакуумметри.

Термопарний і іонізаційний вакуумметр широко застосовуються в промисловості та експериментах, так як є масовими, добре повторюваними приладами. Практично всі виконуються у вигляді електронних ламп зі скляним відростком, що з'єднуються з досліджуваним об'ємом за допомогою шланга або припаювання.