Циклотронный газоанализатор (омегатрон)
Циклотронный газоанализатор (омегатрон)
Циклотронный газоанализатор (омегатрон) относится к динамическим анализаторам парциальных давлений. Принцип его действия основан на движении положительных ионов во взаимно перпендикулярных постоянном магнитном и высокочастотном электрических полях. Ток эмиссии термокатода 5 (рис. 7.4) образует электронный луч по оси прибора z, направленный параллельно где £ и и — напряженность и угловая частота высокочастного электрического поля; t — время.
Коллектор 4, расположенный в вырезе нижней пластины, регистрирует только те ионы, для которых период вращения совпадает с периодом изменения электрического поля. Такие ионы называются резонансными. Траектория резонансных ионов представляет собой раскручивающуюся спираль, радиус которой R = =ЕЦ(2В).
Резонансные ионы за каждый обор’от получают приращение энергии от электрического поля. Остальные ионы движутся по ограниченным траекториям и не достигают коллектора.
Используя выражение (7.2) для радиуса траектории иона, определим период и частоту вращения резонансного иона: (Q=Bqltn— циклотронная частота).
В постоянном магнитном поле Q.m!q=const, поэтому шкала массовых чисел при развертке по частоте — гиперболическая.
Измерение ионного тока, проходящего через коллектор, осуществляется электрометрическим усилителем.
Разрешающая способность омегатрона обратно пропорциональна массе иона: где RK— расстояние от электронного луча до коллектора.
С увеличением массы иона разрешающая способность уменьшается. Реально удается достигнуть при Ме= 1 а.е. м. значения рм=35… 45.
Коэффициент чувствительности по азоту при электронном токе 10 мкА лежит в пределах (4… 10) • 10~7 A/Па. При больших электронных токах чувствительность уменьшается из-за роста пространственного заряда нерезонансных ионов. Относительная чувствительность Ct = Kя/КhNi зависит от рода газа (см. табл. 7.1).
Cиловым линиям магнитного поля В к аноду 2. Положительные ионы, образовавшиеся в электронном луче, движутся по спирали в скрещенном постоянном магнитном поле и высокочастотном электрическом поле, приложенном к двум пластинам 1 и 3 Уравнения движения ионов в идеальном омегатроне можно записать в следующем виде:
Максимальное рабочее давление омегатрона (1… 4) -10—3 Па, минимальное—10~8 Па. Технические характеристики промышленных измерителей парциальных давлений омегатронных (ИПДО) приведены в табл. П.12.