Источник сеточного напряжения нужен для поддерживания заданного сеточного напряжения; кроме того, он обеспечивает возможность возврата электронов, попавших на сетку, к катоду через внешнюю цепь.
70. ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛАМПЫ
В ряде случаев, связанных с геофизической разведкой, встречается необходимость измерения постоянных или медленно меняющихся токов малых величин, доходящих до 10–14—10–15А, например, при измерении тока ионизационных камер, характеризующего интенсивность радиоактивных излучений при радиометрической разведке.
Первая лампа используемого при этом усилителя должна обладать большим входным сопротивлением и малым сеточным током. Анализ работы усилителя показывает, что сеточная цепь лампы не будет вносить существенных искажений в результаты измерения, если ее сеточный ток не превышает 10–13—10–15А. У обычных электронных ламп сеточный ток при отрицательном сеточном напряжении составляет 10–7—10–9А. Поэтому обычные лампы не удовлетворяют требованиям электрометрических схем и приходится применять специальные лампы с меньшими сеточными токами, называемые электрометрическими.
Появление сеточных токов при отрицательном сеточном напряжении вызывается:
1) проводимостью междуэлектродной изоляции, через которую проходит ток утечки;
2) тепловой эмиссией и фотоэмиссией электронов с управляющей сетки;
3) попаданием на отрицательную сетку положительных ионов, возникающих в результате ионизации электронами атомов оставшегося в баллоне газа, и в результате распыления катода;
4) падением на сетку электронов из потока электронов, идущего к аноду.
Положительными составляющими сеточного тока считают те, направление которых соответствует движению электронов внутри лампы к сетке от других электродов. Первые три составляющие, образующие отрицательный ток, складываются, а из их суммы I вычитается последняя положительная составляющая сеточного тока. При работе с достаточно большими отрицательными напряжениями сетки с этой составляющей тока I можно не считаться.
Конструкции и режимы питания электрометрических ламп выбираются такими, при которых достигается уменьшение сеточного тока. Снижение токов утечки достигается креплением сетки внутри лампы на специальных изоляторах с развитой поверхностью, тщательной очисткой баллона и покрытием его веществами, уменьшающими утечку по стеклу. Термоэлектронную эмиссию с сетки уничтожают почти полностью, применяя катоды, работающие при низкой температуре.
Фотоэмиссия за счет света, попадающего в баллон извне, исключается путем тщательного затемнения лампы при работе. Электрометрические лампы рассчитываются для работы при анодных напряжениях 5—10 В. Такие напряжения определяют практически отсутствие ионизации молекул остаточного газа, что сводит к нулю ионный ток. При столь малых анодных напряжениях одновременно уменьшается и ток утечки в цепи «анод – сетка».