3.5. Термопарный манометр

Для определения величины вакуума в объеме после откачки газа форвакуумным насосом (до 10^3 Торр) пользуются термопарными манометрами.

Такой манометр представляет собой стеклянный баллон (лампа¹ ПМТ-2), имеющий патрубок, соединяющий лампу с содержащимися в ней элементами с вакуумной установкой. Чувствительным элементом манометра является платино-платинородиевая термопара. Устройство термопары приведено на рисунке 3.5. Спай 1 термопары Т нагревается через тонкую проволочку, соединённую с никелевой нитью накала Н, нагрев которой осуществляется током постоянной величины. Температура нити накала может изменяться в зависимости от давления газа в лампе. Вторые концы 2 и 2^ термопары Т соединены с массивными электрическими вводами лампы, имеющими температуру окружающей среды. Для работы с такой лампой используется вакуумметр ВТ-2А (рис. 3.6). На его передней панели расположены переключатели режима работы и диапазонов измерений и стрелочный прибор, используемый как для измерения тока через нить накала, так и для измерения термоэдс, возникающей из-за разности температур спая и окружающей среды.

Порядок работы состоит в следующем. После включения сетевого питания вакуумметр термопарный переводится тумблером в режим работы «Ток накала», и с помощью ручки «Регулировка тока накала» (рис. 3.5, потенциометр R) устанавливают указанное на планшете для данной лампы значение тока по нижней шкале прибора. Диапазон измерений выставляется в положение «210^1–10^3» мм рт. ст., а режим работы – в положение «Измерение». Прибор готов к измерениям.

В диапазоне давлений газа в лампе от атмосферы до 1 мм рт. ст. показания вакуумметра практически не меняются и остаются на значении 5 делений по средней шкале. Это нормально, т. к. коэффициент теплопроводности газа в этом

Рис. 3.6. Вакуумметр типа ВТ-2А

диапазоне от его давления не зависит. С приближением давления газа к 1 мм рт. ст. стрелка начинает слабо реагировать. Зависимость показаний от величины давления в диапазоне измерений от 210^1 до 10^3 мм рт. ст. достаточно велика. Параметры нити накала выбраны так, что именно в этом диапазоне длина свободного пробега соизмерима с диаметром нити накала, а поэтому на границе между нитью накала и газом величина температурного скачка¹ вносит основной вклад в теплоотвод. Он и вызывает зависимость термоэдс от давления газа. Величина термоэдс отсчитывается по средней шкале прибора (рис. 3.6 справа), а давление газа, соответствующее этим показаниям термоэдс, – по верхней шкале. С дальнейшим улучшением вакуума до 10^4 мм рт. ст., когда длина свободного пробега соизмерима с радиусом цилиндрического коллектора, все виды теплопотерь, связанные с газом, становятся много меньше потерь на теплопроводность клемм лампы и излучения. По этой причине прибор перестаёт реагировать на дальнейшее улучшение вакуума.

Давление меньшее 10^4 мм рт. ст. используется для калибровки манометрической лампы. В режиме измерения при таком давлении через нить накала нужно установить ток, соответствующий отклонению стрелки на 100 делений шкалы вакуумметра.