субота, 11 лютого 2017 р.

Манометр Мак-Леода

Вимірювання тиску високого вакууму


Манометр Мак-Леода
Дуже важко досягнути високого вакууму, а ще важче виміряти тиск, встановивши, тим самим,  ступінь відкачки газу.

Для вимірювання високого вакууму широко застосовують манометр Мак-Леода та іонізаційний манометр. Розглянемо основи принципу дії компенсаційного манометра.

Дія манометра Мак-Леода ґрунтується на збільшенні вимірюваного тиску  в результаті зменшення об’єму, який займає деяка порція газу. Схему такого манометра розглянуто на малюнку. Пересувний резервуар 6 зі ртуттю з’єднаний гнучким шлангом з самим манометром, який складається з невеликого скляного балона 5, що переходить у запаяний капіляр 4. Нижче балона 5 припаяна скляна трубка, яка роздвоюється на трубку 2 і капіляр 3 (такого ж діаметра, що і капіляр 4). Трубка верхнім кінцем 1 зєднується з простором, в якому треба виміряти тиск.

На початку вимірювання резервуар 6 опускають доти, поки рівень ртуті у манометрі не опуститься нижче лінії аб. Потім резервуар 6 піднімають вгору. Коли ртуть досягне лінії аб, балон з капіляром  відключаються від об’єму, в якому вимірюється тиск. Нехай об’єм балона 5 і капіляра 3 дорівнює V1 тиск у ньому р1. Резервуар 6 з ртуттю піднімають  доти, поки рівень ртуті в капілярі 4 не досягне деякої лінії вг. Об’єм повітря, яке залишилось у капілярі, дорівнює V2. Це повітря зазнає тиску р2. Якщо різниця рівнів ртуті у капілярі 4 і в капілярі 3 дорівнює h, то p2 = p1 + h, але оскільки р1 набагато менше за h, то можна вважати, що р ≈ h. Тоді за законом Бойля-Маріотта


Р1 = hV2/V1 = αh.


Якщо об’єм балона 5 набагато більший за об’єм капіляра 4, то навіть при малому вимірюваному тиску р1 величина h буде досить великою, щоб її можна було виміряти. Величина α = V2/V1 постійна для даного манометра, якщо рівень ртуті доводити до лінії вг. 

За допомогою цього манометра можна вимірювати тиски до 10-6 мм рт. ст.
Останнім часом манометр Мак-Леода практично повністю витісняється іонізаційним манометром. З його будовою та основами принципу дії ознайомимось після вивчення електродинаміки.

Доцільно прочитати:

Немає коментарів:

Дописати коментар