5.6　冷阴极磁控放电真空计（潘宁真空计）

1937年潘宁首先利用磁场和电场中的冷阴极放电现象来测量压力，制成了所谓的潘宁真空计，又称为冷阴极磁控放电真空计，其结构见图5-15。此规的磁场与电场基本平行，中间圆筒R为阳极，阳极电压为2kV。两块平行圆板P为阴极。磁铁B的磁通量密度为4×10-2T。由宇宙射线或场致发射所产生的初始电子在强电场和磁场作用下，在两片阴极板之间作螺旋形运动，不断和气体分子碰撞并使其电离。电子与气体经过多次碰撞后再被阳极所收集。因离子质量大，基本上沿直线打到阴极上，并使阴极发射出二次电子。电离过程中所产生的二次电子和阴极发射的二次电子又参加到电离气体的过程中去，如此不断发展，进而建立起稳定的自持放电。其放电电流为离子流与阴极二次电子流之和，放电电流与压力有关，即

（5-6）

式中　I——放电电流；

        I+——离子流；

        Is——阴极二次电子流（正离子碰撞阴极所产生的电子流）；

        n——常数，一般在1～2之间，与规管结构有关。

由放电电流与压力的关系曲线及测得的放电电流，便可知压力大小。

潘宁真空计的测量范围为1～10-3Pa。其下限不可能做得很低，主要是低压下的自持放电很难维持。尽管不少研究者在电路中想了许多办法使其下限拓展了一个量级，但测量到10-5Pa仍然是令人怀疑的结果。其测量上限主要受高压下离子的复合效应的影响。

潘宁真空计的优点是：

①灵敏度高，测量的是总压力；

②没有热阴极，不怕突然暴露大气，使用寿命长；

③结构坚固，操作简便；

④受化学性活泼气体的影响小，不怕毒化或影响电子发射；

⑤能连续读数，能远距离测量和实现自动控制。

潘宁真空计存在的缺点是：

①非线性；

②精度差，因电清除作用严重导致较大的测量误差；

③不稳定，常发生放电形式的跃迁，产生电流与压力无关的变动；

④在压力较小时不易激发放电。