Дооснащение любительской электровакуумной мастерской. Вакуумметр, течеискатель, полярископ

Увы, электровакуумное дело, даже в его несложной любительской ипостаси, требует изрядного оснащения — приборы, материалы, инструменты, оборудование. К счастью, часть этого добра вполне возможно изготовить своими руками, если и не полностью заменив заводские аналоги, то, по крайней мере, получив инструменты более чем пригодные для домашних экспериментов. Здесь речь пойдёт о полярископе — несложном оптическом приборе, позволяющем увидеть и оценить внутренние напряжения в стекле и прозрачных материалах; простом приборчике для поиска течей в будущей вакуумной системе откачного поста ^[1] [1]; вакуумметре до 10^-3 мм рт. ст. на термопарной лампе-преобразователе ПМТ-2. Посмотрим, что и какими средствами удалось сделать, зачем эти приборы нужны и как работают.

1. Термопарный вакуумметр

Выполнен на хрестоматийной стеклянной манометрической лампе ПМТ-2 — простой, недорогой, несмотря на снятие с производства, всё ещё легкодоступной. Прозрачная колба позволяет визуально оценивать степень загрязнения и необходимость очистки.

Лампа работает так: нагретый током подогреватель (платиновый, чтобы он мог работать и при атмосферном давлении) часть тепла через металлическую перемычку передаёт термопаре, та вырабатывает ЭДС (электродвижущую силу). Ещё часть тепла подогревателя рассеивается и уносится молекулами газов. При откачке, последних становится меньше, доля уносимого тепла уменьшается, термопаре же достаётся больше, её ЭДС увеличивается. По измеренному её значению и усреднённой градуировочной кривой (паспорт лампы) находят остаточное давление в вакуумной системе.

Лампа-преобразователь имеет изрядную погрешность, паспортная кривая касается только воздуха — при работе с другими газами, вводятся поправочные коэффициенты.

Калибровка (определение тока подогревателя, при котором ЭДС термопары равна 10 мВ) вскрытой (потерявшей геттер) или длительно работавшей лампы выполняется при её откачке ниже 10^-4 мм рт. ст. (Торр). Новые запаянные лампы (с неиспарившимся тёмным газопоглотителем в носике) до такого давления уже откачаны, их следует калибровать, не вскрывая.

Преобразователь ПМТ-2 предназначен для работы в составе вакуумметров ВИТ-2, ВИТ-3 — немаленьких и нелёгких железных ящиков, со входным каскадом на электрометрической лампе ЭМ-8 (ЭМ-10), при принципиально несложной измерительной схеме. Существуют варианты и более современные. Всё это для любителя-самоделкина либо дорого, либо приличный шанс нарваться на изношенную механику в старых приборах, плюс — громоздко. Существуют и другие, самодельные приборы и схемы для работы с ПМТ-2, например, на основе Arduino с модулем АЦП ^[2].

Простой, компактной, легко масштабируемой схемой на современных операционных усилителях (ОУ) поделился Вадим Скворцов (@videoelektronic) ^[3], и я очень ему признателен за поддержку и консультации. Здесь один упрощённый канал «восьмиканальной манометрической системы» ^[4] с его производства.

На схеме: блок №1 — усилитель постоянного напряжения в 100 раз; блок №2 — преобразователь ток-напряжение; блок №3 — усилитель постоянного напряжения в 10 раз. Переключатель SA1 выбирает род работы — измерение напряжения термопары, где её 10 мВ будут 10 В показаний вольтметра, или измерение тока подогревателя, где 100 мА через него, будут 10 В показаний вольтметра. Схему можно несколько упростить, обойдясь без блока №3, тогда 10 мВ термопары дадут 1 В на вольтметре, и 100 мА через подогреватель — тот же 1 В показаний. Указанная нумерация выводов ОУ — для ADA4522-1 (в одном корпусе SOIC-8 — один усилитель). 

Прибор дожидается сборки вакуумной системы для переселения схемы в подходящий культурный корпус.

P. S.

Вот что рекомендует Вадим к обращению с ПМТ-2:

Перед работой лампы следует точно по инструкции из паспорта обмерить её в запаянном (и откачанном на заводе, ниже 10^-3 Торр) виде — стандартная процедура. Наличие такого остаточного давления в лампе принято определять по целостности бариевого зеркала геттера в носике — если оно есть — порядок, действуем, как обычно, если же тёмный слой испарился и посветлел — в лампу натекли газы и обмерять её следует вскрыв и откачав собственноручно, своими насосами. ПМТ-2 — лампы старые, хранившиеся более 20 лет. За такой срок гелий из атмосферы просачивается в них быстрее других газов, при этом бариевый геттер он не повреждает, а на тепловые показания влияет сильно, увеличивая и без того изрядную погрешность датчика. Определить же наличие инертного газа в запаянной лампе просто — приложив снаружи к баллону электрод катушки Тесла. Если при этом внутри загорается характерный тлеющий разряд — в лампу проник гелий.

2. Искровой течеискатель — катушка Тесла

Поиск течей в вакуумных системах — отдельная крупная область бытия, со своими разделами, методами, приборами, тонкостями и сложностями. Один из очень простых способов — применение высоковольтного (и высокочастотного) разряда, например, катушки Тесла или родственных ей приборов — тем более что из громоздких в бытность тумбообразных аппаратов на колёсиках, они превратились в лёгкие и компактные конструкции. Кроме того, «Тесла» в электровакуумном хозяйстве — прибор весьма полезный и в других случаях, например, для грубой оценки форвакуума в стеклянной или металлической со стеклянным участком вакуумной системе (подобно тому, как в ранних откачных постах использовали трубку Гейслера), для внешней бесконтактной ионизации остатков газа в откачиваемой лампе (повышение их активности и связывания геттером), наконец, как мы уже знаем — для работы с датчиками ПМТ-2.

Набор, как и многие другие его родственники, имеет букет традиционных пороков — символические миниатюрные радиаторы с упрощённой установкой на них горячих транзисторов, неудобная для работы конструкция модуля — всё на одной платке, первичная обмотка катушки выполнена «в воздухе» сравнительно мягким монтажным проводом — приборчик демонстрационный, способный работать только на столе и не более нескольких десятков секунд. Собственный конструктив должен все эти недостатки свести к приемлемому минимуму.

Обычные фокусы с зажиганием неоновых лампочек и ртутных ламп дневного света в руках удаются тоже. Гелия, к слову сказать, в ПМТ-2, паче чаяний, не отыскал — повезло.

Поиск течей с искровым разрядником. Способ №1: вдоль подозрительного места стеклянной вакуумной системы, откачанной до 10…5*10^-2 Торр, медленно проводят электродом искрового разрядника. Когда электрод будет близко к течи, происходит поверхностный разряд по стеклу к щели, а через неё внутрь системы, что проявляется в виде сильного пурпурного свечения в щели, через которую просачивается воздух. Способ №2: в стеклянной или металлической со стеклянным участком, системе, откачанной до того же давления, зажигается тлеющий разряд. Если к месту течи прикоснуться ваткой, смоченной, например, спиртом, или обдуть каким-либо газом (Н₂, пары эфира, четырёххлористого углерода или даже СО₂) цвет розово-фиолетового (в следах воздуха) разряда изменится.

3. Полярископ

Оптический прибор для наблюдения невидимых невооружённым глазом неоднородностей в прозрачных материалах. Первейший инструмент в стеклодувном деле, а особенно, в любительском его варианте со случайными заготовками. Позволяет увидеть внутренние напряжения в стеклянных деталях, контролировать и настраивать параметры отжига. Заводские полярископы умеют такие неоднородности-напряжения измерять, нам же достаточно их обнаружить и хотя бы грубо оценить.

В простейшем случае полярископ представляет собой источник света и два поляризатора, где исследуемый предмет размещают между поляризаторами. Цветная интерференционная картинка даст нам знать о внутренних напряжениях.

4. Итого

В результате проделанной работы получил несколько полезных инструментов, расширивших возможности домашней мастерской.

5. Дополнительные материалы

1. Откачной пост. Часть 1. Конспект автора. ^[1]

2. Группы электровакуумных стёкол. Конспект автора. ^[5] 

На благо всех разумных существ, Babay Mazay, май, 2026 г.

© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»