Радиометрические вакуумметры по сравнению с вязкостными обладают тем преимуществом, что их показания не зависят от природы газа. Одним из первых радиометров был прибор, предложенный Круксом в 1873 г. Основным элементом этого устройства являлась легкая четырехлопастная вертушка. Если к баллону, в котором находилась эта вертушка, поднести источник света или тепла, то она начинала вращаться.

Долгое время принцип действия этого прибора был не вполне понятен, и попытки использовать его в качестве вакуумметра не приводили к успеху. Лишь в 1914 г. в результате исследований процессов теплопередачи в тазах при низких давлениях Кнудсен сумел объяснить действие радиометра и построил основанный на этом принципе вакуумметр для измерения сверхнизких давлений. Вакуумметр Кнудсена состоит из системы подвижных и неподвижных пластинок, которые могут нагреваться (рис. 4.19). Отклонение подвижных пластинок зависит от давления. Из уравнения (4.9) можно получить

(4.13)

где I — момент инерции подвижной пластинки, А—ее площадь и г — радиус, т — период колебания пластинки, ? — ее отклонение, а Т₁ и T₀ — температуры нагретой пластинки и окружающего газа соответственно.

Позже был разработан ряд аналогичных вакуумметров, основанных на радиометрическом эффекте; их конструкции описаны в работе Дэшмана. Основным недостатком вязкостных вакуумметров является необходимость использования в условиях низкого давления прецизионной системы подвески, однако был разработан радиометрический вакуумметр с магнитной подвеской, позволяющей измерять давления вплоть до 10^-8 Па. В этом вакуумметре основным элементом является вырезанный из шоликристаллического магнитно-изотропного графита диск диаметром 3 мм и толщиной 0,05 мм, который вращается вокруг своего диаметра, расположенного по вертикальной оси статора.

Диск помещен внутри цилиндрического корпуса (статора), выполненного из молибденовых полосок, расположенных под определенным углом (рис. 4.20). Корпус статора с помощью теплопровода (металлического стержня), погруженного в жидкий азот, может охлаждаться до ~78 К, тогда как стеклянная оболочка вакуумметра находится при комнатной температуре.

Если диск вращается против часовой стрелки (рис. 4.20), то полукруги диска а (относительно оси вращения) будут все время отступать, а противоположные им полукруги б — наступать. Поверхности а доступны для молекул, отразившихся от более теплых поверхностей оболочки вакуумметра и корпуса ротора. Молекулы, отразившиеся от тепловой оболочки, не будут попадать на поверхность б, если только они предварительно не ударились о холодную поверхность корпуса ротора. Таким образом, крутящий момент, зависящий от давления газа, будет приложен к диску вследствие переноса импульса «горячими» молекулами.

В результате вращающийся диск будет либо ускоряться, либо замедляться в зависимости от направления начального вращения. Скорость вращения определяется с помощью фотоумножителя, который фиксирует отраженный от вращающегося диска луч света. При одном полном обороте диска на фотоумножитель попадает два импульса света.

Обычно давление измеряется по эффекту торможения вращающегося диска, а скорость вращения определяется по количеству импульсов за определенный отрезок времени. При давлении 10^-7 Па для измерения требуется около 60 с; таким образом, вакуумметр этого типа не годится для динамического измерения давления. Вакуумметр, температура ротора которого, совпадает с температурой окружающей среды, может быть использован в качестве вязкостного вакуумметра.

Рис. 4.19. Радиометрический вакуумметр Кнудсена.

Рис. 4.20. Вакуумметр Эврарз и Бутри (вид сбоку и горизонтальное поперечное сечение): 1 — теплопровод; 2— луч света; 3—графитовый диск; 4 — статор (холодный); 5 — магнит; 6 — фотоумножитель; 7 — магнит; 8 — тепловое излучение; 9 — стеклянный корпус (нагретый).

Тем не менее при любых измерениях следует учитывать влияние вязкости газа. Рассмотренный вакуумметр представляет собой довольно сложное и дорогое устройство, однако, являясь абсолютным вакуумметром, он может быть использован в качестве образцового для градуировки ионизационных вакуумметров).