Ионизационные манометры, строго говоря, измеряют не давление, а плотность газа, так что приведенные формулы для давления предоставляют интерес лишь в том случае, когда применяются которые показывают, что в некоторой области давление может быть максимальным, а плотность (благодаря наличию потока) — минимальной. Если ионизационный манометр при 40° С измеряет давление газа, выходящего из ловушки с жидким азотом (Т==—196°С), то плотность газа в головке манометра равна приблизительно половине плотности над ловушкой. Конечно изменения давления благодаря этому эффекту малы по сравнению с ощибками, возникающими из-за установки манометра в седле откачивающего насоса, а также вблизи холодной ловушки или поверхности криогенного насоса.
где П\ и п2 — соответственно плотности газа в манометре и в камере, a v\ и v2—соответствующие средние скорости. Эта формула просто констатирует, что при состоянии равновесия потоки газа в обоих направлениях должны быть равны и противоположны. Отсюда получаем формулы
где k — постоянная Больцмана. Последнее равенство показывает, что градуировка ионизационного манометра в единицах давления (обычно в торах) будет травильной, если температура манометра равна той, при которой производилась градуировка. Кроме того, манометр правильно показывает давление только тогда, когда его температура равна температуре системы. В противном случае необходимо учитывать эффект, обусловленный свободным молекулярным потоком.
Так, если температура вакуумной системы отличается от температуры чувствительной части манометра, то поток от горячей области к холодной будет протекать до тех пор, пока не достигнется равновесие, характеризуемое формулой.
Из предыдущего анализа следует, что в каждом элементе объема камеры содержится газ, состоящий из двух частей: с хаотическим и с направленным движением молекул, т. е. пх+пи. Если бы ионизационный манометр имел свойство направленности, например благодаря
трубчатому отверстию в баллоне, можно было бы (поворачивать головку .манометра так, чтобы при соответствующих углах по отношению к газовому потоку он в одном случае реагировал на составляющую с хаотическим направлением и давал ионный ток /х, а в другом случае воспринимал бы весь газовый поток и давал ток i\ + hi- Холландом и Пристлендом [1] были проделаны эксперименты с таким манометром для определения потока газа в трубах и т. п.Ограниченный объем главы не позволяет привести .полное описание их прибора и методики, но .мы рассмотрим результаты, полученные с помощью такого прибора при измерении плотности газа, выделяемого вакуумными материалами. Полярная диаграмма на рис. 3 показывает, как газ проникает в вакуумную камеру из узкой области с высокой скоростью десорбции.