2.3. Прилади для вимірювання тиску в вакуумних системах
2.3.1. Метод грубої оцінки вакууму
Для грубої оцінки вакууму може бути використано світіння газу при електричному розряді. Як показує дослід, характер світіння (його форма та забарвлення) змінюється зі зміною тиску. Таким чином, встановивши зв`язок між тиском та характером світіння, можна грубо оцінити ступінь розрідження газу у відкачуваному об`ємі. Ускладнення при використанні цього методу полягає у встановленні експериментального зв`язку для кожного конкретного випадку, через те що характер світіння газу залежить не тільки від тиску, але й від роду газу, наявності в ньому сторонніх домішок, форми та матеріалу відкачуваного об`єму та від параметрів джерела напруги, за допомогою якого збуджується розряд в газі. Для збудження розряду використовується іскровий течошукач (трансформатор “Тесла”).
На мал. 11. представлено принципову схему іскрового течошукача Він складається з електромагніта 1, переривача 2, один з контактів якого пружинить, конденсатора 3 та високочастотного високовольтного трансформатора 4.
Мал. 11. Принципова схема іскрового течошукача
Дія іскрового течошукача базується на збудженні в коливальному контурі, який складається з індуктивностей трансформатора та ємності конденсатора, затухаючих електричних коливань при замиканні та розмиканні контактів переривача. Через те що кількість витків вторинної обмотки трансформатора вибирається досить великою, то в ній індукується дуже велика напруга. Один контакт вторинної обмотки трансформатора заземлений, а до другого під`єднується електрод, за допомогою якого високочастотна напруга подається на випробовуваний об`єкт.
Мал. 12. Розрядна трубка
В загальному випадку за допомогою течошукача розряд збуджується в спеціальній трубці (мал. 12.), привареній до вакуумної системи, де визначається вакуум. Для збудження розряду до одного з електродів розрядної трубки прикладається електрод іскрового течошукача, другий електрод розрядної трубки залишається вільним або заземленим. В останньому випадку полегшується збудження розряду в розрядній трубці. Це є важливим для області високих та низьких тисків; для середніх тисків розряд збуджується легко.
При змінюванні тиску газу (у випадку відкачки повітря) загальний характер світіння можна описати таким чином:
а) спочатку (при високих тисках) не спостерігається ніякого світіння; у випадку потужної іскри на електродах розрядної трубки можна спостерігати ледь помітну корону;
б) при поступовому зниженні тиску до десятків мм рт.ст. між електродами розрядної трубки починають проскакувати іскри, потім розряд стабілізується та приймає форму шнура, який має фіолетове забарвлення;
в) при подальшому пониженні тиску - приблизно одиниці мм рт.ст. розряд приймає форму широкої світлої смуги з голубовато-рожевим забарвленням; вона поступово розширюється та заповнює всю розрядну трубку;
г) з подальшим зменшенням тиску розряд набуває все більш і більш рожевого забарвлення, виходить з розрядної трубки та поступово поширюється по трубках вакуумної системи, потім його забарвлення бліднішає та світіння зникає. Скло при цьому починає флюоресціювати зеленим, потім і це світіння повністю пропадає.
Флюоресценція скла та повне зникнення світіння відбувається в діапазоні 10-3 - 10-4 мм рт.ст. В зв`язку з цим більш низьку область тиску часто називають “чорним” або “темним” вакуумом.
Іскровий течошукач застосовується також для знаходження течей у вакуумних системах. Якщо в скляних трубках є непомітні для ока невеликі тріщини або дуже тонкі капіляри, то при наближенні до них електрода течошукача в цих місцях виникають яскраво світлі іскорки, а у випадку дуже тонких стінок вони пробиваються іскрою. Після приварки лампи до вакуумної системи якість шва обов`язково перевіряють течошукачем.
До недоліків іскрового течошукача відноситься непридатність його для знаходження течей в металевих вакуумних системах. В цих випадках застосовуються спеціальні методи течошукання.