Разрядные трубки

Разрядные трубки. Если в стеклянную трубку запаяны два электрода и к ним приложена большая разность потенциалов, то, когда давление в трубке уменьшается до нескольких миллиметров ртутного столба, в ней возникает разряд. При таком сравнительно высоком давлении разряд между электродами принимает форму шнура.

По мере дальнейшего уменьшения давления шнур расширяется до тех пор, пока не заполнит всю трубку. При давлениях, несколько меньших, чем 1 мм Hg, разряд принимает форму тлеющего разряда с хорошо определенным катодным темным пространством, катодным свечением и положительным столбом. При давлениях ниже 1(Г² мм Hg (при градиенте потенциала ниже 10 000 в/см) свечение исчезает («черный вакуум»). Физические характеристики разряда, как, например, светоизлучение и ширина темного катодного пространства, зависят от применяемого газа, давления, приложенного напряжения и геометрической формы разрядной трубки.

Присоединив такую трубку к вакуумной системе, можно получить хороший указатель давления. О величине давления можно в этом случае судить по цвету свечения или по ширине темного катодного пространства. Более точную количественную оценку давления можно получить, рассматривая излучаемый свет через спектроскоп. В табл. 7 дан перечень цветов различных частей разряда для нескольких газов.

Так как углекислый газ имеет значительно более высокий молекулярный вес, чем кислород или азот, то при низких давле-

ниях он диффундирует в насос более медленно. Этим объясняется голубое свечение положительного столба для воздуха при низких давлениях.

Оценка вакуума по ширине катодного темного пространства возможна по той причине, что она приблизительно обратно пропорциональна давлению [58]. Этот способ не очень точен, но во многих случаях вполне пригоден.

Разрядная трубка, применяемая для измерения давления, является только качественным указателем давления. Она полезна тогда, когда необходимо знать лишь порядок величины давления в вакуумной установке. Так, например, с помощью разрядной трубки, имеющей известные размеры и известное напряжение на электродах, можно контролировать давление при некоторых процессах, когда рабочее давление близко к черному вакууму. Если применяется регулируемый источник напряжения, то давление можно оценивать по величине напряжения, необходимого для предотвращения гашения разряда (чем ниже давление, тем выше это напряжение). Трубки этого типа можно применять также для обнаружения в вакуумной установке присутствия конденсирующихся паров (по цвету свеченпя). Что касается конструкции разрядной трубки, то ее баллон следует делать из стекла пирекс; электроды должны иметь достаточно большие поверхности во избежание чрез

мерного нагревания. Электроды обычно делают из никеля, нержавеющей стали пли платины.

Для грубого определения давления в вакуумной установке можно использовать высоковольтные индукционные катушки, например трансформатор Тесла. Как и при использовании разрядных трубок, о порядке величины давления судят по цвету разряда в части вакуумной установки, в которой приложен электрод аппарата Тесла. Наиболее важным применением этих приборов является отыскание течей (см. гл. V). Трансформатор Тесла часто применяют для того, чтобы определить, является ли давление в установке достаточно низким для включения пароструйного насоса. Обычно считают, что такое давление достигнуто, если разряд в стеклянных трубках гаснет, а само стекло флюоресцирует с зеленым свечением.