Назначение и конструкция
Электрометрическая лампа — это специализированная электронная лампа, относящаяся к классу приемно-усилительных приборов. Её ключевая задача заключается в усилении и точном измерении чрезвычайно слабых постоянных токов, протекающих в цепях с высоким внутренним сопротивлением. Конструктивно такие лампы могут быть выполнены в виде одинарного или двойного триода, тетрода или пентода. Они оснащаются оксидным катодом, который может иметь прямой или косвенный накал.
Особенности и источники погрешностей
Главной отличительной чертой электрометрической лампы является её исключительно высокое входное сопротивление. Это необходимо для работы с малыми токами управляющей сетки, которая обычно находится под отрицательным потенциалом. Однако на практике идеальная изоляция недостижима, и конечное сопротивление изоляции приводит к возникновению паразитного сеточного тока. Этот нежелательный ток формируется под влиянием нескольких факторов:
- Ионизация остаточных газов внутри баллона лампы.
- Термоэлектронная эмиссия с поверхности самой сетки.
- Фотоэлектронная эмиссия, вызванная внешним освещением, тепловым излучением от катода или даже рентгеновскими лучами, которые образуются при торможении электронов на аноде.
Методы минимизации сеточного тока
Для снижения величины сеточного тока и повышения точности измерений применяется комплекс мер:
- Температуру катода снижают до 750–800 К.
- Анодное напряжение ограничивают значениями, не превышающими потенциал ионизации остаточных газов (обычно до 10–12 В), чтобы предотвратить их ионизацию.
- Уменьшают физические размеры управляющей сетки и обеспечивают для неё максимально возможную электрическую изоляцию.
Борьба с фотоэлектронной эмиссией особенно важна, так как она может существенно ограничить возможность измерения сверхмалых токов, что напрямую влияет на ключевые параметры лампы — крутизну сеточной характеристики и коэффициент усиления.
Диапазоны измерений и применение
Типичные электрометрические лампы способны измерять токи в диапазоне до 100 ампер. Существует также особая разновидность — полуэлектрометрическая или логарифмическая электрометрическая лампа. Её выходной сигнал пропорционален логарифму входного тока, что позволяет расширить диапазон измеряемых значений примерно до 10^8, охватывая как очень малые, так и относительно большие величины.
Благодаря своей высокой чувствительности, электрометрические лампы нашли применение в прецизионной измерительной технике. Их устанавливают в радиоизмерительные приборы и различные электроизмерительные устройства, где требуется работа со слабыми сигналами.