Un vacuómetro de ionización es un componente central para medir el alto vacío. Determina el nivel de vacío ionizando moléculas de gas y midiendo el flujo de iones resultante. Según los diferentes métodos de ionización, se divide principalmente en las dos categorías siguientes:
Uno. Vacuómetro de ionización de cátodo caliente
Principio de funcionamiento: un filamento calentado (cátodo) emite electrones termoiónicos. Estos electrones ganan suficiente energía mientras vuelan hacia la rejilla del ánodo, chocando con las moléculas de gas y ionizándolas. La corriente iónica resultante se mide en el electrodo colector; esta corriente es proporcional a la presión del gas.
Ventajas:Medición precisa, buena estabilidad y excelente linealidad; Es la opción principal para mediciones de alto vacío.
Desventajas:
Efecto de rayos X-: los electrones que golpean la rejilla del ánodo generan rayos X-suaves, que irradian el electrodo colector, lo que desencadena la emisión de fotoelectrones y crea una "corriente de fondo" independiente de la presión-. Esto hace que las presiones medidas se desvíen de la presión real bajo un vacío ultra-alto (aproximadamente<10⁻⁸ Pa).
Eliminación química: la alta temperatura del filamento hace que las moléculas de gas reactivo (como el oxígeno) se disocian y se adsorben, creando un "efecto de vacío" que afecta la presión real.
Filament burnout risk: Under higher pressures (e.g., >10⁻² Pa) o exposición repentina a la atmósfera, el filamento incandescente es propenso a oxidarse y quemarse.
Dos. Vacuómetro de ionización de cátodo frío
Principio de funcionamiento: utilizar un campo eléctrico de alto-voltaje para inducir una descarga en el vacío (el cátodo frío no está calentado) y aplicar un campo magnético externo. Los electrones, bajo la influencia combinada de los campos eléctrico y magnético (fuerza de Lorentz), experimentan un movimiento helicoidal, lo que aumenta en gran medida la probabilidad de ionización a través de colisiones con moléculas de gas, formando una descarga de plasma autosostenida. El flujo de iones es proporcional a la presión.
Ventajas:Estructura robusta, sin filamentos calientes, resistente al impacto atmosférico, larga vida útil.
Sin limitación de corriente de fondo de rayos X-, lo que permite medir niveles de vacío más altos (normalmente del orden de 10⁻¹² Pa).
Desventajas:
Estabilidad de la descarga: La descarga puede ser inestable a bajas presiones, incluso presentando fenómenos de "retraso en la descarga" o "apagado".
Sensibilidad a la contaminación: la contaminación de la superficie del cátodo puede afectar gravemente la emisión de electrones y provocar mediciones inexactas.
Fuerte interferencia de campo magnético: el fuerte campo magnético del vacuómetro puede interferir con el equipo circundante (como fuentes de iones); La ubicación de instalación requiere una consideración cuidadosa.
