В радиоизотопных манометрах используется a-излучение некоторых радиоактивных изотопов. Энергия a-частиц, образующихся при распаде, очень велика: для радия-226 Wa =4,791 Мэв, поэтому движение ионизирующих a-частиц не зависит от коллекторного поля преобразователя. Из-за большого периода полураспада (Г чг =1590 лет) срок службы датчика неограничен.
Нижний предел радиоизотопных манометров определяется малостью ионного тока (до 10~6 мка при Ю-э ТОр) и фоновым током, не зависящим от давления. Происхождение фона связано с прямым попаданием заряженных частиц источника на коллектор и со вторичной эмиссией электронов с коллектора под действием этой бомбардировки. Поэтому применяется стержневой коллектор, экранированный торцовым экраном от источника. Обычно нижний предел радиоизотопных манометров порядка 10~3 тор, а со специальными измерительными схемами на фотоумножителях и уменьшенным фоном —до 10-5 тор.
Верхний предел определяется полной потерей энергии «-частицы на ионизацию при большой концентрации газа. Полное число пар ионов, которое может об-пазовать a-частица, равно
где (7И — потенциал ионизации. Для датчика с радием-226, содержащего азот, пи = 3,29-105. Полный пробег «-частицы R зависит от давления;
Если давление столь велико, что полный пробег $ меньше размеров датчика, то а-частица прекратит ионизацию раньше, чем выйдет из датчика, и ионный ток перестанет зависеть от давления. Уменьшая размеры датчика, верхний предел радиоизотопного манометра можно довести до 200—1000 тор.
В последние годы стал коммерчески доступным плутоний-238, обладающий очень высокой a-активностью без у-из-лучения. В преобразователе МР-8 применена пластинчато-торцовая конструкция (рис. 51) [99]. Датчик имеет две ионизационные камеры, для высокого и низкого давлений, причем коллектор расположен в тени от а-частиц. В вакуумметре ВР-4 с манометром МР-8 (рис. 52) снижение и компенсация фона позволили получить нижний предел по давлению 10~5 тор; верхний предел равен 760 тор. Такой широкий диапазон, достигнутый с помощью одного радиоизотопного манометра, — большое дочаемых приборов на несколько порядков давления. В таких вакуумметрах применяют логарифмирующие усилители. Обзорные многопорядковые шкалы удобны для быстрого и безошибочного чтения показаний. На рис. 53 показан ионизационный вакуумметр фирмы AEI, перекрывающий пять порядков по давлению.
