專利名稱：一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)，屬于測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在等溫或不等溫的情況下，由于氣體定向分子流動，使分子流變成非均勻 狀態(tài)。在穩(wěn)態(tài)非均勻分子流測量中，轉(zhuǎn)換器規(guī)是一個有力的工具。轉(zhuǎn)換器規(guī)是 通過平衡室將進(jìn)入規(guī)中的非平衡態(tài)分子流轉(zhuǎn)換為平衡態(tài)分子流進(jìn)行測量的儀 器。 一般來說，轉(zhuǎn)換器規(guī)包括入口、平衡室和檢測室三個部分。入口有小孔入 口、單細(xì)管入口和多細(xì)管入口三種。平衡室有球形和圓筒形兩種。檢測室與平 衡室分開或相同，內(nèi)部裝有電離機(jī)構(gòu)。氣體分子進(jìn)入入口后在平衡室內(nèi)達(dá)到平 衡態(tài)，平衡態(tài)氣體進(jìn)入檢測室，由電離機(jī)構(gòu)電離后測量出來。傳統(tǒng)孔入口型轉(zhuǎn) 換器規(guī)結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快，對于球形平衡室的規(guī)，轉(zhuǎn)換平衡效果好，但不足之 處是方向性差。單管準(zhǔn)直型轉(zhuǎn)換器規(guī)方向性好，但不足之處是響應(yīng)慢。多管準(zhǔn) 直型轉(zhuǎn)換器規(guī)響應(yīng)快，方向性好。
文獻(xiàn)"非平衡態(tài)分子流環(huán)境中的真空測量，《真空與低溫》第2巻、1983 年第1期、第49 59頁"，給出了傳統(tǒng)孔入口型轉(zhuǎn)換器規(guī)靈敏度相對于入射夾 角e的變化曲線。從曲線可以看出，傳統(tǒng)孔入口型轉(zhuǎn)換器規(guī)的方向性差，方向性 角為60°。
文獻(xiàn)"多細(xì)管準(zhǔn)直型轉(zhuǎn)換器規(guī)，《真空科學(xué)與技術(shù)》第8巻、1988年第5 期、第293 300頁"，介紹了測量空間非平衡態(tài)分子流的一種轉(zhuǎn)換器規(guī)。該規(guī) 由準(zhǔn)直系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)和電離機(jī)構(gòu)三個部分組成。準(zhǔn)直系統(tǒng)由19根4)2.5ram的 不銹鋼管點(diǎn)焊并排列成中心對稱的正多邊形，管長20ram，壁厚0. lmm。平衡系統(tǒng) 包括鉬外殼、分子屏蔽板和細(xì)管出口。電離機(jī)構(gòu)由環(huán)形燈絲、電子收集極、離 子收集極和屏蔽極組成。用該多細(xì)管準(zhǔn)直型轉(zhuǎn)換器規(guī)測量空間定向分子流，方 向性好(方向性角為16。)、響應(yīng)快(響應(yīng)時間常數(shù)為0.04秒)。
轉(zhuǎn)換器規(guī)測量定向分子流的方向性主要由轉(zhuǎn)換器規(guī)本身的幾何結(jié)構(gòu)決定。要提高傳統(tǒng)孔入口型轉(zhuǎn)換器規(guī)的方向性，需要對其在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)孔入口型轉(zhuǎn)換器規(guī)測量空間定向分子流時方向性 差的不足之處，提供一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)，該規(guī)測量空間定向分子流時， 由于孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)存在錐底和內(nèi)球面之間的環(huán)形區(qū)域，使得其具有很 好的轉(zhuǎn)換平衡效果和方向性，其方向性與最好的管入口型轉(zhuǎn)換器規(guī)的方向性角 近似。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)， 包括前氣孔、前氣室、支撐螺栓、陽極、聚四氟乙烯管、高電壓接口、絕緣陶 瓷、磁鐵、陰極(外殼)、后氣孔、直角圓錐、檢測室，其特點(diǎn)在于前氣室是 一個空心半球形室，室頂有一個前氣孔；在前氣孔正對的半球形室內(nèi)，安裝一 直角圓錐作為阻流反射板；直角圓錐和前氣室用三個支撐螺栓連接；由陽極、 聚四氟乙烯管、高電壓接口、絕緣陶瓷、磁鐵、陰極(外殼)組成冷陰極型電 離規(guī)，陽極安裝在檢測室的內(nèi)部，并通過絕緣陶瓷和檢測室外殼絕緣，通過高 電壓接口引入高壓電源，磁鐵安裝在檢測室外殼上，以檢測室的外殼作為陰極; 檢測室和前氣室連為一體。
上述方案的原理是通過前氣孔進(jìn)入前氣室的氣體分子或粒子，在前氣室 內(nèi)先經(jīng)過多次碰撞變成隨機(jī)平衡狀態(tài)，大部分氣體分子或粒子從前氣孔逸出前 氣室， 一小部分氣體分子或粒子從錐形擋板和內(nèi)球面之間的環(huán)形區(qū)域通過后氣 孔進(jìn)入到檢測室，用安裝于檢測室內(nèi)的電離規(guī)測量動態(tài)平衡壓力，此規(guī)的讀數(shù) 可用來監(jiān)測定向分子流量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是 (1)孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)方向性好(方向性角為14°)，與方向性最好的 管入口型轉(zhuǎn)換器規(guī)的方向性角近似，克服了傳統(tǒng)孔入口型轉(zhuǎn)換器規(guī)方向性差的 不足。
(2) 孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕，更適合空間使用。
(3) 采用孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)測量空間定向分子流，響應(yīng)時間短(響應(yīng) 時間常數(shù)為0.005秒)，可用于瞬態(tài)分子流測量。


圖1為本發(fā)明孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)的結(jié)構(gòu)示意圖中1一前氣孔、2 —前氣室、3 —支撐螺栓、4一陽極、5 —聚四氟乙烯 管、6 —高電壓接口、 7 —絕緣陶瓷、8—磁鐵、9一陰極(外殼)、10—后氣孔、 11一直角圓錐、12 —檢測室。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)由前氣孔1、前氣室2、支撐螺 栓3、陽極4、聚四氟乙烯管5、高電壓接口6、絕緣陶瓷7、磁鐵8、陰極(外 殼)9、后氣孔10、直角圓錐11、檢測室12組成。
前氣室2是一個直徑為48腿的空心半球形室，用真空熔煉的特殊316L不銹 鋼材料制成?？招陌肭蛐问翼斢幸粋€直徑24腿的前氣孔1，它的流導(dǎo)能滿足氣 體分子逸散率的需要。在前氣孔1正對的半球形室內(nèi)，設(shè)置有阻流反射板，建 立氣體分子與室內(nèi)壁之間充分碰撞和調(diào)節(jié)的條件。阻流反射板為底35mm，高 17. 5mm的直角圓錐11 。直角圓錐11和前氣室2用三個公稱直徑為4mm的支撐 螺栓3連接，使得直角圓錐11的相對位置可以調(diào)節(jié)，支撐螺栓3的材料仍選 用真空熔煉的特殊316L不銹鋼。采用真空爐高溫烘烤對球錐型平衡室進(jìn)行除 氣，降低材料內(nèi)H2的含量，使材料的出氣率小于5X10—inPa*m7(s*m2)。
由陽極4、聚四氟乙烯管5、高電壓接口6、絕緣陶瓷7、磁鐵8、陰極(外 殼)9組成冷陰極型電離規(guī)。冷陰極型電離規(guī)由商品化現(xiàn)代反磁控型冷陰極電 離規(guī)按照空間飛行要求改制而成。冷陰極型電離規(guī)是基于潘寧放電原理，由放 電產(chǎn)生的電子在正交E(電場)和B(磁場)場中作螺旋運(yùn)動，并與中性氣體分子進(jìn) 行多次電離碰撞，產(chǎn)生的正離子毫無阻礙地運(yùn)動到陰極。電子流由電離氣體產(chǎn) 生的二次電子和離子碰撞陰極產(chǎn)生的電子組成，并維持了持續(xù)放電，這兩部分 電子都與氣體壓力成正比，測量范圍為10—7pa l(TPa。該冷陰極型電離規(guī)在 4. 2kV， 17. 5KGuss磁場下工作。
權(quán)利要求
1、一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)，包括前氣孔(1)、前氣室(2)、支撐螺栓(3)、陽極(4)、聚四氟乙烯管(5)、高電壓接口(6)、絕緣陶瓷(7)、磁鐵(8)、陰極(外殼)(9)、后氣孔(10)、直角圓錐(11)、檢測室(12)，其特征在于前氣室(2)是一個空心半球形室，室頂有一個前氣孔(1)；在前氣孔(1)正對的半球形室內(nèi)，安裝一直角圓錐(11)作為阻流反射板；直角圓錐(11)和前氣室(2)用三個支撐螺栓(3)連接；由陽極(4)、聚四氟乙烯管(5)、高電壓接口(6)、絕緣陶瓷(7)、磁鐵(8)、陰極(外殼)(9)組成冷陰極型電離規(guī)，陽極(4)安裝在檢測室(12)的內(nèi)部，并通過絕緣陶瓷(7)和檢測室(12)外殼絕緣，通過高電壓接口(6)引入高壓電源，磁鐵(8)安裝在檢測室(12)外殼上，以檢測室(12)的外殼作為陰極(9)；檢測室(12)和前氣室(2)連為一體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)，所述入口小孔的流 導(dǎo)必須大于所述冷陰極型電離規(guī)抽速的200倍。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)，所述前氣室、直角 圓錐、支撐螺栓的材料全部采用真空熔煉的特殊316L不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)，屬于測試領(lǐng)域。本發(fā)明的一種孔入口球錐型轉(zhuǎn)換器規(guī)，包括前氣孔、前氣室、支撐螺栓、直角圓錐、陽極、聚四氟乙烯管、高電壓接口、絕緣陶瓷、磁鐵、陰極(外殼)、后氣孔、檢測室。前氣室是一個空心半球形室，室頂有一個前氣孔；在前氣孔正對的半球形室內(nèi)，安裝一直角圓錐作為阻流反射板；直角圓錐和前氣室用三個支撐螺栓連接；由陽極、聚四氟乙烯管、高電壓接口、絕緣陶瓷、磁鐵、陰極(外殼)組成冷陰極型電離規(guī)；檢測室和前氣室連為一體。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、響應(yīng)快、方向性好，可用于航天器運(yùn)行軌道上大氣密度探測、大型真空容器的檢漏等領(lǐng)域。
文檔編號G01L21/00GK101470039SQ20071030460
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者焱 馮, 盧耀文, 張滌新, 成永軍, 李正海, 邱家穩(wěn) 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所