Радиоактивный ионизационный манометр

Второй относительно удачной конструкцией манометра, в котором используется ионизация остаточного газа и в то же время нет накаленного катода, является радиоактивный ионизационный манометр (короче альфатрон). Принцип действия и схема устройства этого манометра представлены на рис. 6-31.

Датчик манометра состоит из герметичного корпуса, в котором расположены радиоактивный источник и электроды для создания электрического поля.

В качестве радиоактивного источника берется любой радиоактивный препарат, обладающий достаточной и постоянной ,по величине интенсивностью альфа-излучения, которое из всех радиоактивных излучений является основным ионизирующим агентом, откуда и название «альфатрон».

Один из электродов, имеющий вид стержня, проходит через изолятор и присоединяет-ся к отрицательному полюсу; другой электрод, имеющий форму цилиндра, к дну которого (внутри) прикреплен радиоактивный источник, проходит также через изолятор и присоединяется к положительному полюсу источника постоянного тока (40 в).

Положительные ионы, образующиеся под воздействием ударов альфа-частиц о встречные молекулы газа, направляются к отрицательно заряженному электроду (коллектору ионов). Полный ток на коллектор очень мал (около 10¹⁵ а), поэтому требуется очень большое усиление, чтобы его можно было измерять обычным микроамперметром.

Так же как и обычный ионизационный манометр (с горячим катодом), альфатрон имеет на большом протяжении линейную зависимость ионного тока от давления; однако ввиду слабости ионных токов нижний предел измеряемых альфатроном давлений значительно выше даже по сравнению с магнитным электроразрядным манометром и не заходит ниже 10³ -4-10⁴ мм рт. ст.; на величину нижнего предела влияет не зависящий от давления ток вторичных электронов, выбиваемых альфа-частицами со стенок коллектора ионов, имеющий, очевидно, то же направление, что и ионный ток в цепи коллектора ионов; играют роль также токи утечки.

Линейность градуировки сохраняется от нижнего предела давлений примерно до 10 мм рт. ст. (рис. 6-32); далее линейность нарушается (вследствие объемной рекомбинации ионов), однако манометр сохраняет достаточную чувствительность до нескольких сот миллиметров ртутного столба.

Помимо основного качества —отсутствия горячего катода, следует отметить, что, так же как и у других манометров, работающих на использовании ионизации остаточных газов, показания радиоактивного ионизационного манометра зависят от рода газа; по своему рабочему диапазону давлений аналогично тепловым манометрам он является дополнением к ионизационному манометру с горячим катодом, охватывая большую область давлений по сравнению с тепловыми, в том числе и тот интервал давлений (десятые доли и единицы миллиметрартутного столба), которые представляют известные затруднения при измерении тепловыми манометрами.

Однако широкому распространению радиоактивных ионизационных манометров препятствует необходимость иметь дело с дорогими радиоактивными элементами, требующими к тому же соблюдения специальных мер предосторожности во избежание вредного физиологического воздействия радиоактивных излучений. Радиоактивный манометр отечественной разработки (МИР-1) имеет три рабочих диапазона, указанных на рис. 6-32.