AP�NDICE A

LOS MEDIDORES DE BAJA PRESI�N

En este ap�ndice exponemos en la tabla III una rese�a hist�rica del desarrollo de los medidores de vac�o como funci�n de los diferentes elementos f�sicos aprovechados. Tambi�n presentamos una descripci�n m�s t�cnica del medidor de vac�o por ionizaci�n de c�todo caliente, el cual por sus caracter�sticas se utiliza con frecuencia en los sistemas de alto vac�o.

TABLA III. Desarrollo de los medidores de vac�o: 1660-1983

ELEMENTO FÍSICO APROVECHADO: PRESIÓN
Clase	Tipo	Intervalo (torr)	Inventor	Notas
Columna líquida	Manómetro de Hg	760-10-1	Boyle (1660)	Tubo U inclinado diferencial
Mecánico	Bourdon	760-20		No depende del tipo de gas
	Diafragma	760-10-1		No depende del tipo de gas
	Manómetro de capacitancia	10-10-4	Olsen y Hirst (1929)
Compresión	McLeod	10-10-2	McLeod (1874)	Dependencia parcial, no lee presiones de vapor
ELEMENTO FÍSICO APROVECHADO: VISCOSIDAD
Clase	Tipo	Intervalo (torr)	Inventor	Notas
De elemento suspendido	Medidor de torsión	1-10-4	Sutherland (1897)	Mide la viscosidad del gas
	Fibras oscilantes	1-10-4	Langmuir (1913)	Dependen del tipo de gas
	Medidor de decremento	1-10-4
	Rotación molecular	1-10-4
	Medidor de resonancia	1-10-4
ELEMENTO FÍSICO APROVECHADO: TRANSFERENCIA DE MOMENTO
Clase	Tipo	Intervalo (torr)	Inventor	Notas
Radiómetro	Knudsen	10-10-3	Knudsen (1910)	No depende del tipo de gas
ELEMENTO FÍSICO APROVECHADO: CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Clase	Tipo	Intervalo (torr)	Inventor	Notas
	Pirani	760-10-4	Pirani (1906)	Depende del tipode gas
	Termopar Termistor	760-10-4	Voege (1906)	Menor sensibilidad a menor presión
ELEMENTO FÍSICO APROVECHADO: IONIZACIÓN
Clase	Tipo	Intervalo (torr)	Inventor	Notas
Cátodo caliente	Colector largo	10-3-10-8	V. Baeyer (1909)	Producción de iones positivos
	Bayard-Alpert	10-4 a 4 x 10-12	Bayard y Alpert (1950)	Utilizado a baja presión
	BAG modulado	10-4- 10-13	Readhead (1960)
	Extractor	10-5 - 10-16	Readhead (1966)
	De haz doblado	10-5 - 10-16	Helmer y Hayward (1964)	Dependen del tipo de gas
	Magnetrón	10-6 a 3 x 10-18	Conn y Daglish (1954)
Cátodo frío	Magnetrón invertido	10-4 a 3 x 10-6	Beck y Brisbane (1952)
	Penning	10-3 - 10-6	Penning (1937)	Descargas eléctricas en el campo magnético
	Magnetrón	10-5 a 5 x 10-13	Readhead (1959)
	Radioactivo	200 a 5 x 10-4	Downing y Mellen (1946)	Dependen del tipo de gas

EL MEDIDOR DE IONIZACI�N DE C�TODO CALIENTE

El medidor por ionizaci�n de c�todo caliente consta b�sicamente de un filamento (c�todo), una rejilla y un colector (de iones). Su funcionamiento se puede explicar de la siguiente manera: cuando se hace pasar una corriente por el filamento, �ste emite electrones que golpean la rejilla; la rejilla a su vez emite rayos X suaves, y estos rayos provocan la fotoemisi�n de electrones en el colector de iones. Este es un proceso que no depende de la presi�n (Figura A.1).

Figura A.1. Medidor de c�todo caliente convencional.

En un gas de bajas presiones (menores de 10^-4 torr), el n�mero de iones positivos producidos por el paso de una corriente de electrones es linealmente proporcional a la densidad de las mol�culas del gas. Una medici�n en la corriente de iones es una medici�n de la presi�n a una temperatura dada.

El n�mero de ionizaciones hechas por un electr�n que pasa a trav�s de un gas, depende del tipo de gas y de la energ�a cin�tica de los electrones. Por estudios de ionizaci�n en diferentes gases se sabe que la probabilidad mayor de ionizaci�n para casi todos los gases ocurre alrededor de los 150 volts, por esta raz�n, la energ�a de los electrones en un medidor de este tipo se fija en 150 volts.

Los medidores de ionizaci�n por c�todo caliente fabricados hasta 1950 pod�an medir valores de la presi�n de aproximadamente 10^-8 torr. En 1950 Bayard y Alpert hicieron una modificaci�n en el medidor de ionizaci�n de c�todo caliente para poder medir presiones menores que 10-8 torr. Ellos reemplazaron el colector cil�ndrico de iones positivos por un alambre muy fino (0.01 mm) localizado dentro de la rejilla. Adem�s, el filamenfo del medidor Bayard-Alpert se coloca afuera de la estructura de la rejilla, en forma diferente al medidor de c�todo caliente (Figura A.2).

Figura A.2. Modificaci�n hecha por Bayard y Alpert.

La existencia del efecto de los rayos X fue demostrada por Bayard y Alpert comparando la corriente de iones en el colector con el voltaje de la rejilla, y encontraron que en su medidor se reduc�a dicho efecto hasta una presi�n de 5 x 10^-12 torr.

Este medidor es efectivo para sistemas comunes de vac�o. Sin embargo, para los laboratorios de simulaci�n espacial no es �til, ya que el espacio se encuentra a una presi�n de ~10^-16 torr. Los medidores que se requieren son ahora una modificaci�n de espectr�metros de masas con un multiplicador de electrones hecho por W. D. Davis en 1962, y que funcionan como analizadores del gas residual de las c�maras, dando medidas de presi�n menores que 10^-18 torr.