Эти манометры были предложены Пеннингом, и их часто называют его именем. В них используется самостоятельный разряд в магнитном поле при высоком напряжении на холодных электродах. Анод в форме кольца расположен между двумя симметричными плоскими катодами. Напряжение составляет несколько киловольт; магнитное поле до 1000 гс перпендикулярно к системе электродов; при этом выполняются условия самостоятельного разряда Таунсенда, когда ионная бомбардировка катода порождает такое количество электронов, которое достаточно для воспроизводства исходного количества ионов.

Пределы магниторазрядного манометра по давлению связаны с существованием самостоятельного разряда при очень низких или высоких давлениях. Нижний предел объясняется двумя явлениями. При малых давлениях концентрация молекул недостаточна для поддержания разряда; однако симметричные электроды Пеннинга и магнитное поле придают электронам колебательно-циклоидальное движение и тем обеспечивают существование разряда до давления 10^-б тор и ниже. Кроме того, нижний предет ограничен фоновым током из-за автоэлектронной эмиссии у острых краев высоковольтных электродов.

Характеристика самостоятельного разряда имеет падающий характер, поэтому для ограничения тока разряда /р последовательно с анодом включают балластное сопротивление Re, которое ограничивает верхний предел по давлению.

(115)

Здесь Ua — анодное напряжение. С увеличением давления ток разряда Iр уменьшается. При высоком давлении он не зависит от давления. Для расширения пределов измерений магниторазряд-ных манометров применяют двухкамерные датчики-преобразователи (рис. 46).

Большая камера датчика ММ-13 работает при низком давлении, она имеет большое балластное сопротивление R_б; малая камера имеет малое Ro. Переключение камер происходит автоматически: при давлении ниже 10^-4 тор заметный ток течет только через большую камеру, а при большом давлении ток через большую камеру ограничен ее балластным сопротивлением. Поддержание разряда в малой камере осуществляется при помощи отверстия в общей катодной пластине.

Основное достоинство магнитных манометров — простота и надежность, отсутствие накаленных деталей. Блок питания содержит в основном только выпрямитель, причем токи сравнительно велики и не требуют усиления. Однако у этих манометров хуже точность и больше разброс характеристик. Значительные токи разряда позволяют использовать датчик в качестве вакуумного реле, которое замыкает или размыкает блокировочные контакты вакуумметра для подачи аварийного сигнала или для отключения элементов, выходящих из строя при повышении давления.

Промышленность выпускает широкий ассортимент магниторазрядных вакуумметров (рис. 47).

Прибор ВМБ-ЗА с блокировочным устройством имеет диапазон от 2*10^-2 тор до низких давлений 10^-7 тор, благодаря использованию преобразователя ММ-13М. Прибор ВМ-5 работает в диапазоне от 10^-1 до 10^-5 тор; он не содержит блокировочного устройства, однако имеет три коммутируемых датчика. Разработан преобразователь ММ-18а для использования в космосе; он выдерживает вибрации 20—2000 гц и статические перегрузки до 49 g.

При низком давлении для уменьшения фонового тока из-за автоэлектронной эмиссии применяют манометры в форме обращенного (инверсного) магнетрона (рис. 48) [91—98]. Вспомогательный катод заземлен и экранирует основной катод от автоэлектронной эмиссии, а ток разряда снимается только с основного катода. Наша промышленность выпускает основанные на этом принципе сверхвысоковакуумные манометры ММ-14 с блокировочным вакуумметром ВИМ-2 (рис. 49) для измерения давления от 10~4 до 10~13 тор. Постоянная преобразователя ММ-14 равна 4*10⁵ мка/тор. Была выполнена сравнительная калибровка некоторых высоковакуумных манометров, результаты которой приведены па рис. 50 и в табл. 19.

Был разработан магнетронный манометр прямого типа с центральным холодным катодом. Он имеет область линейности 10^-5—10^-11 тор и постоянную преобразователя 107 мка/тор. Достоинства такого манометра— сравнительно малые габариты и вес магнитной системы.

 Измеренная быстрота откачки преобразователя ММ-14 составляет 0,28—0,35 л/сек.

Кроме того, манометр может обладать собственным газоотделением, которое искажает его показания и условно характеризуется отрицательной быстротой откачки. Для оценки погрешности воспользуемся соотношением

(116)

Если собственная откачка манометра преобладает над его газоотделением, то Р_ман>Р_изм, и наоборот. У преобразователя ММ-14С длина и диаметр патрубка равны 100 и 16 мм; пропускная способность Сман≈4 л/сек, погрешность измерений может достигать 10—20%.