[其他]高压强电离真空规阴极保型结构

说明书

该实用新型属于真空技术领域。

现有的DL－8型高压强电离真空规的特点是可测量到1.33×10²帕的低真空，在电极结构上其极间距离较小（参见图1），而且要求精度较高。所用阴极是直径0.15毫米的铱丝电泳以氧化钇，工作温度约1000℃。由于热胀冷缩，阴极将在工作时有伸长而变弯曲，使电极几何结构发生变化，影响测量灵敏度的数值。为解决这个问题，现在技术是在阴极的一端串接一个弹簧，可以在不同温度下将阴极拉直。所用弹簧由直径0.5毫米的钨丝制成，有两种形状：一种是只有一圈，固定端在侧旁。另一种是三个左右螺旋圈，固定端在垂直上方（见附图2（a）和（b））。

DL－8型高压强电离真空规在工作中通过阴极及弹簧的电流约为3A，电极去气时（由阴极发射电子轰击其他电极使升温去气）通过阴极及弹簧的电流可升到约5A。由于原有技术中使用直径0.5毫米钨丝绕制的弹簧，导致两个缺点：（1）弹簧丝粗，张力强，阴极通过大电流时，中部温度最高处易被拉断，（2）弹簧丝虽略粗，但电阻系数较大，长时间通过3－5A电流也会发热到数百度，使弹簧丝退火失去弹性，造成阴极变形失效。根据国内外多年使用经验，以上缺点是影响DL－8型高压强电离真空规工作寿命的主要原因。

本实用新型的目的在于：（1）使弹簧的弹力适度，避免拉断阴极的可能，又能足够保证阴极在工作中不变形。（2）使弹簧既与阴极相连，将它拉直，弹簧本身通过的电流又可减至可忽略的程度，避免受热退火失去弹性。

本实用新型的思想是保证DL－8工作中电极几何结构不变，设计出能延长工作寿命的阴极保型结构。

具体的方案是（参见附图3）

弹簧结构特征：根据实测，在工作中拉直阴极所需拉力为150克，以及考虑到某些实用中包括DL－8在内的真空系统需要烘烤到200－300℃而选用钨丝制作弹簧。经详细计算，选定以下主要参数：

最大负荷 P₂＝150克

外        径        D＝3毫米

节        距        t＝1毫米

圈        数        n＝9

自由行程        s＝2毫米

材        料        φ＝0.3毫米钨丝

为了防止弹簧上端垂直移动时发生歪斜，在固定板上点焊一镍管“导轨”，镍管内径1毫米，长度6±0.5毫米（见图3中Sl）。

电流旁路结构特征：为避免弹簧丝在工作中流过大电流发热退火，在弹簧下端焊接一导电性能良好的旁路电路，同时要求此旁路结构不影响弹簧上下动作。经过试验，选定如附图3中sh所示的螺旋形银丝结构。其主要参数如下：

外        径        4毫米

节        距        1毫米

圈        数        2

材        料        φ0.5毫米银丝（经烧氢退火）

根据计算，此银丝旁路电路的电阻只有弹簧的千分之几（银的电阻系数很小），因此弹簧上流过的电流被减小到原有数值的千分之几（几个毫安），不再发热退火。此外，经烧氢退火处理的银丝，有很大的柔性和塑性，对于弹簧的伸缩没有影响。

该新型与原有结构相比具有明显的优点及积极效果，新弹簧的钨丝直径较细，圈数较多，其弹性适度，不致将阴极拉断。

新结构中弹簧上端的上下移动有镍管“导轨”的限制，防止倾斜导致阴极有横向位移。

新结构中增加了银丝旁路电路，使流经弹簧的电流减小一千倍，避免在工作中受热退火失去弹性而造成阴极的保型失效。

现有结构存在一个基本矛盾：为了弹簧弹性适度，需要减小弹簧丝直径和增加弹簧圈数；但为避免弹簧因通过阴极电流受热退火，又要求弹簧丝短而粗（减小电阻）。本新型采用旁路电流的办法解决了这一矛盾。

由于DL－8的测量精度主要决定于其电极的几何结构，以上优点的积极效果为长期保持DL－8的测量精度和延长其工作寿命。该新型研制中得到专家好评。

说明书附图说明：

图1DL－8型电极结构的中心部分

K－阴极，φ0.15毫米铱丝，表面上电泳一层氧化钇

A－阳极        φ0.5毫米钼丝

S－辅助极，φ0.5毫米钼丝

图2（a）、（b）两种已有的DL－8阴极结构

K，A，S－同图1

S_P－弹簧 φ0.5毫米钨丝

T－支杆        兼作阴极电流导线，φ1毫米镍杆