HAL Id: jpa-00212802
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00212802
Submitted on 1 Jan 1960
HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of
sci-entific research documents, whether they are
pub-lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d’enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.
Pescription d’une alimentation de jauge à ionisation à
sensibilité logarithmique
Georges A. Renucci
To cite this version:
PESCRIPTION
D’UNE ALIMENTATION DE JAUGE A IONISATIONA
SENSIBILITÉ LOGARITHMIQUE
Par GEORGES A.RENUCCI,
Chef de Travaux de Physique S. P. C. N. à la Faculté des Sciences d’Alger.
Résumé. 2014 On décrit dans cet article une alimentation de
jauge à ionisation du type triode normalisé. Le courant électronique de grille est préréglé et stabilisé. La pression est lue direc-tement sur un seul appareil de mesure, en une seule gamme, de 5.1020144 à 5.1020147 mm Hg. Grâce à
un dispositif électronique simple, le courant qui traverse l’appareil de mesure est proportionnel
au courant ionique recueilli par la plaque de la jauge. Dans ces conditions la précision relative
des mesures reste constante dans tout le domaine d’utilisation. Abstract. 2014 A supply for an ionization gauge of the normalized triode
type is described in this article. The electronic grid current is pre-regulated and stabilized. The pressure is directly read
on a single measuring micro-ammeter, in a single range from 5 1020144 to 5 1020147 mm Hg.
Owing to a simple electronic device, the current passing through the measuring micro-ammeter, is proportional to ionic current collected by the gauge plate. In these conditions, the relative accuracy of measurement remains constant throughout the useful range.
PHYSIQUE APPLIQUÉE 21, 1960,
Introduction. ---- Les besoins de notre laboratoire
nous ont amenés à étudier une alimentation de
jauge
à ionisation dutype
triodepermettant
des mesures depression
de 5.1G~’? à 5.10-4torr,
avec uneprécision
relative constante, de l’ordre de 10%,
et ne nécessitant aucune intervention au cours de travail(réglage
d’intensité ouchangement
desensi-bilité).
La gamme de
pressions
que nous avons choisieest celle
qui
est utilisée leplus
souvent au cours detravaux sur les vides
poussés.
Uneprécision
rela-tive de 10%
dans les mesures est très suffisante car les variations de lacomposition
du gazrésiduel,
généralement
mal connu,peut
provoquer des erreurs nettementsupérieures.
D’autrepart,
en coursd’opération
il arrive couramment que la pres-sion varierapidement
dans delarges
limites. Il estalors nécessaire de
pouvoir
continuer à lire lapres-sion,
sans abandonnèr le contrôle del’expérience
en cours pour intervenir sur la marche de lajauge.
L’utilisation d’un seul cadran de lecturequi
permet
de couvrir la gamme ci-dessus es+ alorsparticu-lièrement souhaitable.
La
jauge
à ionisation dutype
triode nous a semblépréférable
aux jauges
à ionisation sansfila-ment
qui
utilisent des aimantspermanents,
tantpour sa stabilité que pour l’absence de
champ
magnétique
à sonvoisinage.
L’échange
du filament neprésente plus
de difficulté sur unejauge
démon-table, l’opération pouvant
s’effectuer enquelques
minutes. D’autrepart,
nous avons constaté que lesjauges
sans filament s’encrassentrapidement
parpulvérisation
cathodique,
car elles utilisent destensions élevées. Leur
nettoyage
nécessite alors undémontage qui
est presque aussifréquent
que celui desjauges
dutype
triode pourl’échange
du filament. Nous avons utiliséune jauge
triodecorres-pondant
aux normes AFNOR pour déterminer lesconstantes des circuits. L’alimentation réalisée
répond
auxcaractéristiques requises
grâce
à une stabilisation des courantsélectroniques
de jauge,
età
l’emploi
d’unamplificateur logarithmique
per-mettant de lire toute la gamme de
pressions
sur une seule échelle.Description
de l’alimentation. --Une
jauge-triode nécessite pour son utilisation une alimen-tation
comportant :
Deux sources de courantcon-tinu,
l’uneportant
lagrille
à + 250 volts parrapport
au filament et l’autreportant
laplaque
à - 50 volts parrapport
aufilament ;
une source de courant pour lechauffage
dufilament, réglable
aux environs de 4 volts etpouvant
débiter une intensité de 4 à 5ampères ;
undispositif
de mesure,permettant
de connaître àchaque
instant lecou-rant
plaque,
oumieux,
directement lapression qui
lui est très sensiblementproportionnelle.
~.~ TENSIONS CONTINUES DE + 250 VOLTS ET -- 50 VOLTS. - Nous
avons
utilisé,
pour obtenir cestensions,
un circuitclassique
stabilisé par deuxrégulatrices,
fournissant àpartir
du courant alter-natif du réseau une tension continue de 300volts,
dont lepôle négatif
est relié à la masse et lepôle
positif
à lagrille
de lajauge.
Le filament est réunià la masse par deux résistances fixes et
un rhéostat
Pl
dont l’ensemblepeut
êtreréglé
à une valeur voisine de 2 500 Q.Lorsque
l’alimen-tation débite 20 mA dansla jauge,
il se trouve de ce fait à 250 volts au-dessous dupotentiel
de lagrille
et à 50 volts au-dessus dupotentiel
de la masse. Pendant les mesures laplaque
de lajauge,
reliée auxgrilles de t1
et t2, se trouve auvoisinage
dupotentiel
de la masse et parconséquent
à latension
négative
de -50 volts par
rapport
au filament.220A
20 TENSIONS DE CHAUFFAGE. - Le courant
élec-tronique
de lajauge,
variantbeaucoup,
même pourde faibles variations du courant de
chauffage
ou de lapression,
il est nécessaire de le stabiliser. Dans cemontage,
le courant dechauffage
est stabilisé en fonction du courantélectronique,
defaçon
quecelui-ci conserve une valeur constante de 20 mA. Pour
cela,
le filament est chauff é à l’aide de deux transformateurscouplés
par l’intermédiaire de deux résistancesR8
etR9
et de deuxlampes
depuis-sances
V3
etY4 (type
EL84).
Lesgrilles
de ceslampes
sont commandées par une double triodeV~
(type
ECC85)
montée enamplificatrice
à courantcontinu. Les deux triodes sont branchées en
paral-lèle. La cathode de
V~
estportée
à unpotentiel
fixe de 50 volts et sagrille
est réunie au filament dela jauge.
Nous voyons que si le courantélec-tronique
de celle-civarie,
la chute depotentiel
dans la résistance de 2 500 Qplacée
entre le filament dela jauge
et la massevarie,
commandant de ce fait la tension dechauffage,
par l’intermédiaire deV~
et La variation de la tension dechauffage
est
telle,
qu’elle
tend às’opposer
à la variation ducourant
électronique.
Le condensateurC3 permet
à la boucle de satisfaire aux conditions de non-oscillation.
3~ DISPOSITIF DE MESURE. - Les courants
ioniques
à mesurer sontcompris
entre 10-4 et 10-7 A. Bienqu’il
existe desmicroampèremètres
d’une sensibilité suffisante pour effectuer cesme-sures, leur
fragilité
etleur prix
fontque l’on préfère
en
général employer
unelampe
amplificatrice
suivie d’unappareil
de mesure moins sensible maisplus
robuste. Dans lemontage
que nousdécrivons,
nous avons utilisé une double triodeVi (type
ECC85)
etun
milliampèremètre
donnant une déviation totale pour 100~A.
Pour faire
correspondre
au courantionique,
dont la valeur est très sensiblementproportionnelle
à lapression
pour un gazdonné,
une tension propor-tionnelle à sonlogarithme,
nous avons utilisé une despropriétés
fondamentales de ladiode, qui
est d’avoir entre le courant iqui
la traverse et la différence depotentiel v
existant entre ses deuxélectrodes,
la relation suivante où .A et .B sont des constantes :à condition que la
plaque
soittoujours négative
parrapport
à la cathode et que la cathode soit à unetempérature
constante. Les résultatsexpérimen-taux obtenus nous ont
permis
de constater que cette loi estapplicable
avec uneapproximation
sinisante dans le cas du tube que nous avons utilisé.
-Réalisation. -- La
figure-
ci-dessous montre le schémasimplifié
dudispositif
de mesure.Nous avons utilisé comme
diode,
l’ensemblecathode-grille
d’unetriode t1
de Laplaque
et la cathodede t1
sont réunies à la masse, constituant unblindage.
Lagrille de tl
jouant
dans cemontage
le rôle de «plaque »
de ladiode,
est réunie à laplaque
de lajauge
et à lagrille
de la deuxième triode:t2
deVl,
servantd’amplificatrice
à courantcontinu.
La cathode
de t2
est réunie à la masse par une résistanceR4
de 100 Q. Cette résistance estpar-courue par le courant stabilisé de 20 mA. On obtient ainsi une
polarisation
normale de 2 voltspour t2
et l’on évite en mêmetemps
de collecter un courantélectronique
important
sur lagrille,
pouvant
s’ajouter
à celui det~,
L’ensemble flottant formé
par les
grilles
des deux triodes deV,
et laplaque
de lajauge, reçoit
d’unepart
des électronsdans t1
et d’autrepart
des ionsdans la
jauge.
En l’absence d’ions(vide
parfait)
l’ensemble deviendrait deplus
enplus négatif,
sans limitethéorique.
Si l’ensemblereçoit
aussi uncou-rant d’ions
dépendant
très peu de sonpotentiel
(ce qui
est le caspendant
lesmesures)
sontpoten-tiel cessera de devenir
négatif, lorsque
le courant d’ions seraégal
au courant d’électrons. Cet étatd’équilibre
est atteint presque instantanément. Ladifférence de
potentiel
est alorsproportionnelle,
à une constanteprès,
aulogarithme
de la valeur absolue du courantélectronique
ouionique.
Cette différence depotentiel,
ne variant que de0,7
volt environ d’un bout à l’autre de la gamme, ne modifie pas d’unefaçon appréciable
l’intensité du courantLa triode
amplificatrice
t2,
fonctionne avec une résistance decharge P2 +~2
sur laplaque.
L’appa-reil delecture,
utilisé en voltmètre à faiblecon-sommation,
est monté entre laplaque de t2 et
unpoint
d’une chaîne de résistances établie aux bornes de la tension de 300 volts. Enagissant
surP2 et P3
onpeut
arriver à faireindiquer
zéro au voltmètrelorsque
lapression
est de 5.10-7 torr et sa dévia-tion totale pour 5.10-4 torr(1).
Onpeut
démontrer(1)
Le réglage peut être effectué facilement, si l’on connaît la relation numérique liant le courant ionique à la pression pou - la jauge utilisée. On peut prendre par exemple 5.10-7 torr pour 0,15 VA si l’on dispose d’une jauge norma-lisée, en présence d’air comme gaz résiduel.Pour effectuer le réglage, on opérera de la
façon
suivante :10 La jauge étant en fonctionnement sous vide,
décon-necter la plaque puis réunir les grilles de Y1 à la masse par
l’intermédiaire d’une boîte de résistances et d’un galva-nomètre.
20 Faire indiquer au galvanomètre 0,15 yA en faisant varier la valeur de la résistance de la boîte (c’est le courant
électronique de T1 que l’on mesure) puis faire indiquer 5.10-7 torr au microampèremètre de mesure du vide en
agissant sur P2.
30 Faire indiquer au galvanomètre 150 VA en diminuant la résistance de la boîte et 5.1 G-4 torr au
microampère-mètre de mesure du agissant sur P3.
On remarque que 3 peut être effectuée pour
une valeur quelconque d échelle de pression, à condition que le galvanomètre’indice l’intensité correspondante.
D’autre part, la position du curseur de .Rs sera choisie de
façon
que le réglage de P3 se fasse de préférence vers le milieu de sa course.Si l’on change le tube V1, il est nécessaire de refaire les réglages ci-dessus. De même, on devra vérifier
périodi-quement si les réglages n’ont pas varié, les caractéristiques du tube Vi pouvant évoluer à la longue.
que dans ce
montage,
les déviations du voltmètresont
proportionnelles
aulogarithme
du courantionique,
cequi
nous apermis
de donner au cadranl’aspect
ci-dessus(fla.
2,
p.220).
L’ensemble du
montage
électrique
estreprésenté
dans la
figure
3.VALEUR DES CAPACITÉS ET DES RÉSISTANCES
- Trois
positions
ont été prévues pour lecommu-tateur :
A : arrêt D : dégazage M : mesure.
Au moment de la mise en marche de la jauge, il est
nécessaire de s’arrêter quelques minutes sur la
posi-tion D, afin de permettre à la jauge de se dégazer en
grande partie, sans surcharger le voltmètre de mesure.
-- On peut intercaler des relais de protection, comme
222
En
pratique, plusieurs
causes(géométrie
de ladiode,
non linéarité del’amplificateur
à courantcontinu,
consommation duvoltmètre),
modifientlégèrement
laréponse
théorique. Cependant
lemon-tage
décrit a été étudiéempiriquement
dans sesdétails,
defaçon
à ce que ces différentespertur-bations se
compensent
engrande
partie,
les erreursrestant inférieures aux limites
prescrites.
Dans le cas où l’on voudraitaugmenter
laprécision,
il seraitnécessaire,
soit d’utiliser une courbed’étalon-nage, soit d’utiliser un cadran
gradué
expérimen-talement.Manuscrit reçu le 1e= juillet 1960.
LETTRES
A
LA
RÉDACTION
MESURE DE
L’ÉPAISSEUR
DES FILMS MINCES PENDANT LEUR FORMATION SOUS VIDEPar J. C.
BRUYÈRE,
Laboratoire
d’Électrostatique
et de Physique du Métal, Grenoble.Un
procédé original
de mesure desépaisseurs
de films mincespendant
leur formation sous vide a étéproposé
par P. Lostis dans sa thèse[1], [2].
Leprin-cipe
est le suivant :Si l’on
surcharge
de Am unquartz
piézoélectrique
demasse « ma » oscillant à la
fréquence Fo
la variationde
fréquence
satisfait à la relation ’Pour mettre en évidence la variation de
fréquence
on utilise une méthode de battements suivant le schéma fonctionnel ci-dessous
( fig.1).
Fie. 1. -
01 oscillateur à fréquence fixée ; a2 oscillateur à fréquence Vafiablù SI et S2 étages séparateurs ; M étage
mélangeur.
Oscillateurs. - Les deux oscillateurs sont
identiques
du type à « réaction
cathodique
». Lafréquence
origine
est de 5 MHz. Les variations de
fréquences
utiliséessont au maximum de 5 000 Hz soit un rapport
supérieur
au facteur de surtension du circuit d’accordanodique.
Aucun amortissementsupplémentaire
n’est doncprévu.
La stabilité de l’oscillateur est assurée d’une part en stabilisant la tension d’écran du tube à 150
volts,
d’autre part enréglant
lecouplage
cathodique
à une faible valeurajustée
par lacapacité
« C ».~
FIG. 2.
Étages
séparateurs.
- Un tubepentode
à tension d’écran stabilisée assure uneimpédance
decharge
constante à l’oscillateur. Dans
l’anode,
une self de chocconstitue le circuit de
charge.
, 1.
FIG.
i r
Étage
mélangeur. -- Il estconstitué par une double
triode. Le battement entre les
fréquences
est réalisédans la
