CN107110730A - 聚合物复合真空部件 - Google Patents

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Abstract

一种测量计具有由聚合物材料形成的壳体以及布置在壳体中的一个或者多个电馈通引脚。电馈通引脚可以大体相互垂直地取向并且具有复杂的形状。

Description

聚合物复合真空部件
相关申请
本申请要求于2015年1月15日提出的临时申请号为62/103,968的美国临时申请以及2015年7月10日提出的临时申请号为62/191,140的美国临时申请的利益。以上申请的全部示教通过援引结合于此。
背景技术
对于工业与研究真空系统两者的操作而言，精确且可重复的压力测量是一项重要的需求。在这些应用中用于测量真空度的压力测量计传感器基于广泛的技术原理来操作并且在它们的设计中合用共同的基本构件，这些基本构件包括：(1)容纳压力传感元件的密封性外壳；(2)利用电子经由电压与测量信号桥接外壳壁并且交换电力的电馈通部；以及(3)允许测量计传感器密封性连接至真空系统口的凸缘。以往压力测量计传感器依赖于利用金属材料以及陶瓷绝缘体的完善设计与制造方法。传统的测量计构建材料是真空技术研究自然演进的结果并且满足对真空压力传感器期望的机械、电与高真空的兼容特性。
公知电离真空测量计，并且电离真空测量计包括热阴极测量计与冷阴极测量计两者。冷阴极电离测量计具有位于抽真空的外壳中的一对电极(即，阳极销与阴极笼)，抽真空的外壳连接至待测真空。在冷阴极测量计中，阳极与阴极之间施加高的直流电压电位差以使其间流动放电电流。沿电极的轴线施加磁场以便帮助将放电电流维持在均衡值，此均衡值是压力的可复验的函数。冷阴极电离测量计用于测量从介质扩展至高真空度的压力(例如，在1E-10至1E-2Torr的范围中)。
因此，电离真空测量计通过首先电离其真空测量计外壳内的气体分子与原子并然后测量生成的离子流而提供真空系统总压力的间接测量。测得的离子流间接涉及测量计外壳内的气体密度以及气体总压力，即，当真空系统内的压力降低时，测得的离子流减少。气体特定的校正曲线提供了基于离子流测量结果来计算总压力的能力。
发明内容
以往由不锈钢制造高性能真空系统中的部件，不锈钢提供低释气性并且能机械加工成这样的零件，这些零件能随后一起连结到容纳压力传感元件的密封性结构中并且向内部部件提供电通路。不锈钢部件的一个劣势在于，由于零件可被机械加工的限制条件而难以制造独特的几何形状。通常，通过从初始产品移除金属而将壳体机械加工成合适的几何形状。通过经一系列焊接与钎焊操作组装在一起的陶瓷绝缘体与导电金属销的结合而创制馈通连接器。利用用于金属部件的传统的机械加工过程制造具有非线性电馈通引脚的壳体是有挑战性的。此外，不锈钢可能相对昂贵，从而对于所有高真空兼容压力测量计而言增大了制造成本。不锈钢部件的另一劣势是对生产兼容标准真空凸缘的防漏密封件的要求，这样的密封件昂贵并且实施起来非常耗费时间。塑料材料为研发与传统密封凸缘兼容的另选的密封技术提供机会，这些另选的密封技术价格更低，具有较低的制造成本并且提供更快速的安装。塑料制品不仅有望为真空工业提供更便宜的压力测量产品，而且提供显著改善真空从业者的工作流程的机会。当处理室出于操作原因向周围环境敞开时，传感器可以快速并且花费不多地与新的传感器切换，从而消除了对由于过了有效寿命的故障测量计引起的制造脱机的需求。此外，塑料材料对提供利用金属与陶瓷部件难以实现的设计提供机会。
本文中描述了由聚合物形成测量计(例如，电离测量计)的部件的方法。聚合物的使用可以通过允许使用模具快速形成所需的几何形状的部件而降低制造成本。此外，模制的壳体可以具有以独特的几何形状与角度直接穿过绝缘壳体的电馈通引脚，当壳体由不锈钢或者另一金属形成时难以制造所述的电馈通引脚。此外，馈通引脚可被设计成具有穿过壳体的较长的路径长度，较长的路径长度可以通过减少泄漏到真空空间中的气体的通量提高真空的质量。
本文中描述了诸如电离测量计之类的测量计，此测量计具有由聚合物材料形成的壳体并且具有穿过壳体布置的电馈通引脚。
本文中还描述了制作用于在诸如电离测量计之类的测量计中使用的壳体的方法。此方法可以包括：将电馈通引脚定位在模具中；使熔化的聚合物流到模具中；以及允许熔化的聚合物凝固以形成壳体。所述方法还可以包括利用真空密封材料涂覆壳体的内侧表面。模具可以形成凸缘以将测量计联接至处理室。
第二电馈通引脚可以穿过壳体布置。一个电馈通引脚可以穿过壳体的基部布置，并且第二电馈通引脚可以穿过壳体的侧面布置。电馈通引脚可以基本相互垂直取向。电馈通引脚可以具有非线性部，非线性部可以穿过壳体的聚合物材料布置。电馈通引脚可以联接至阳极或者阴极。
电馈通引脚可以具有布置在壳体的聚合物内的螺纹部。电馈通引脚还可以联接至具有O形环的壳体。电馈通引脚可以具有布置在壳体的聚合物内的延伸的盘部。可以在两个电馈通引脚之间将导电聚合物模制到传感器壳体中，从而联接两个导体，导电的基体嵌入壳体内，由此形成电馈通引脚。
电馈通引脚还可以联接至具有这样的部件的壳体，此部件具有刀口。具有刀口的部件可以由形状记忆聚合物形成，优选热激活的形状记忆聚合物。
测量计还可以包括布置在壳体内的传感器。传感器可以例如是冷阴极电离测量计的倒置磁控管电极结构。壳体的内侧表面可以涂覆有真空密封材料。凸缘可以将测量计联接至处理室。在整体的外壳-凸缘设计中，凸缘可以一体化模制至壳体。
本文中描述了高真空壳体的诸如罩子之类的部件。此部件可以包括具有位于真空侧上的真空密封涂层的模制聚合物。部件可以是真空坯件。真空坯件可以具有刀口或者其他凸起结构。模制的聚合物可以是形状记忆聚合物，优选热激活的形状记忆聚合物。部件可以包括刀口或者其他凸起结构。
本文中还描述了一种密封高真空壳体的方法。此方法包括：将具有位于真空侧上的真空密封涂层的模制聚合物插入到孔口中；从孔口移除模制聚合物；以及加热模制聚合物以使模制聚合物还原至变形前的形状。模制聚合物可以是在插入到孔口中时变形的形状记忆聚合物。
本文中还描述了一种测量计，例如，冷阴极电离测量计。此测量计可以包括：圆柱形阴极笼，此圆柱形阴极笼具有基部，此基部可以具有开口；阴极销，此阴极销电联接至阴极；阳极，此阳极布置为穿过基部的开口；围绕圆柱形阴极笼的聚合物壳体；以及绝缘体，此绝缘体位于圆柱形阴极笼的基部，绝缘体在圆柱形阴极笼与聚合物壳体之间的界面处保护聚合物壳体。此测量计可以包括布置在圆柱形阴极笼内的溅射护罩，此溅射护罩与阳极同轴。测量计可以包括起动器，此起动器电联接至阳极并且布置在圆柱形阴极笼内。圆柱形阴极笼的基部的底面具有围绕绝缘体的唇。冷阴极笼的上部可以具有唇，此唇从冷阴极笼向外沿径向延伸到聚合物壳体中。测量计可以包括联接至冷阴极笼的上部的铁磁屏。圆柱形阴极笼的基部的开口可以具有阶梯边缘以庇护绝缘体。聚合物壳体可以包括凸缘以将所述电离测量计联接至室。圆柱形磁体可以围绕聚合物壳体的至少一部分。O形环可以绕阳极布置，位于聚合物壳体内并且位于圆柱形阴极笼的基部下方。测量计可以包括印刷电路板，其中，阳极穿过印刷电路板布置并且聚合物壳体机械地联接至印刷电路板。聚合物壳体可以由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或者聚碳酸酯形成。聚合物壳体由具有小于5×10-6Torr Ls-1cm-2的释气率的聚合物形成。聚合物壳体可以由不吸湿的聚合物形成。测量计可以包括圆柱形绝缘体，此圆柱形绝缘体围绕阳极的穿过印刷电路板布置的部分。测量计可以包括可由聚合物形成的外壳，此外壳至少部分围绕聚合物壳体与印刷电路板。测量计可以包括联接至外壳的连接器。
本文中还描述了一种用于测量计的组件，此组件可以包括：圆柱形阴极笼，此圆柱形阴极笼具有基部，基部具有开口；阴极销，此阴极销电联接至阴极；阳极，此阳极布置为穿过基部的开口；以及位于圆柱形阴极笼的基部处的绝缘体，此绝缘体构造成在圆柱形阴极笼与聚合物壳体之间的界面处保护聚合物壳体。通常用于制作测量计的此组件为了插入到模具中而构造。此测量计组件可以包括布置在圆柱形阴极笼内的溅射护罩，此溅射护罩与阳极同轴。测量计组件可以包括起动器，此起动器电联接至阳极并且布置在圆柱形阴极笼内。圆柱形阴极笼的基部的底面具有围绕绝缘体的唇。冷阴极笼的上部可以具有唇，此唇从冷阴极笼向外沿径向延伸到聚合物壳体中。测量计组件可以包括联接至冷阴极笼的上部的铁磁屏。圆柱形阴极笼的基部的开口可以具有阶梯边缘以庇护绝缘体。
本文中还描述了一种制作测量计的方法。此方法包括：如先前的段落中描述的，将测量计组件定位在模具内；使熔化的聚合物流到模具中；并且允许所述熔化的聚合物凝固以绕圆柱形阴极笼、阴极销、阳极以及绝缘体形成壳体。此方法可以包括围绕聚合物壳体的至少一部分而定位圆柱形磁体。所述方法可以包括绕阳极定位O形环，此O形环位于聚合物壳体内并且位于圆柱形阴极笼的基部下方。所述方法可以包括将印刷电路板机械地联接至聚合物壳体，其中，阳极穿过印刷电路板布置。聚合物壳体可以由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或者聚碳酸酯形成。聚合物壳体可以由具有小于5×10-6Torr Ls-1cm-2的释气率的聚合物形成。聚合物壳体可以由不吸湿的聚合物形成。所述方法可以包括定位圆柱形绝缘体，此圆柱形绝缘体围绕阳极的穿过印刷电路板布置的部分。所述方法定位外壳，此外壳至少部分围绕聚合物壳体与印刷电路板。外壳可以由聚合物形成。所述方法可以包括将连接器联接至外壳。
本文中还描述了基本由聚合物形成的用于真空壳体的罩子。罩子可以是有金属涂层的。罩子还可以具有刀口，例如CONFLAT凸缘。
本文中描述的部件与方法可以提供若干优势并且适于真空仪器中的多种部件，真空仪器中的这些部件包括Convection Enhanced Pirani(CEP)测量计、微离子传感器、离子阱传感器、金属Bayard-Alpert传感器(例如，出自美国马萨诸塞州的安多弗的MKS仪器股份有限公司的STABIL-ION传感器)、玻璃Bayard-Alpert传感器以及热电偶传感器。此外，注塑成型过程可重复性好，并且通过注塑成型生产的测量计可以从注塑成型设备直接运送至终端用户。
真空测量计的不同部件可以合并到一个模制的或者机械加工的聚合物结构中，从而减少了构建传感器所需的组件以及连结步骤的数量。换而言之，本文中描述的部件与方法提供更简单的设计，此更简单的设计制造起来可以更具有成本效益。一个具体实施例是具有带凸缘的壳体以及金属馈通引脚的诸如电离测量计之类的测量计，此测量计在一个注塑成型步骤中创制。就另选例而言，馈通引脚可以在注塑成型过程之后被简单地压配合。
可以制造诸如非线性电馈通引脚之类的独特的几何结构，基于金属材料利用传统的机械加工过程难以构建独特的几何结构。在一些实施方式中，为了适合应用(例如恶劣环境(例如植入或者化学蚀刻))可以涂覆薄层的昂贵材料。由于聚合物的顺应本质，可以构建具有低释气性的新密封部件。可以通过聚合物密封部件压配合电导体、气流管或者其他机械结构而构建真空馈通部。另选地，聚合物可以绕那些部件注塑成型，从而消除对压配合那些部件的需求。真空馈通部可以构建成无需单独的玻璃、金属或者陶瓷密封部件。换而言之，可以在除了聚合物与真空馈通引脚之间的界面以外不具有单独的真空密封结构的情况下构建部件。真空馈通部也可以通过如下构建：聚合物模制过程中包括金属或者另一材料的插入件以创制由电馈通部以及/或者机械馈通部与支撑结构本身两者组成的复合结构。聚合物模制的另一优势在于，诸如阴极与电馈通部之类的导电结构可以在它们更容易操控时通过焊接或者其他方式预连结，并且然后可以绕导电结构模制外壳与凸缘。
近来，真空工业对生产更轻、更小以及成本更低的压力测量产品的兴趣增加。真空产品对它们自身处于高真空或暴露至高真空下的操作的兼容性提出挑战。本文中认同诸如聚合物塑料之类的另选的构建材料以生产新一代压力测量计，这样的压力测量计与处于高真空度或暴露至高真空度下的操作兼容并且能以减少的成本以及在更轻、更小并且均匀的一次性包装中提供所需的压力测量性能。
本著作描述了适当材料的选择，并且描述了这样的制造方法，此制造方法将允许利用包括作为主要制造部件的塑料制品(低成本材料)的另选设计更换用于测量计制造的所有基本构件。目标是生产新一代塑料测量计，此新一代塑料测量计借助多种技术(包括(但不限于)电离、热导、摩擦以及隔板挠度)测量压力。借助适当的材料选择，与高真空系统中的操作兼容的新一代塑料真空测量计将成为真空工业中的标准。
塑料材料与塑料制造技术可以用于设计并且制造所有高真空兼容压力测量计的典型的基本构件，这些基本构件包括防漏壳体、电馈通部以及安装凸缘。冷阴极电离测量计用作高真空兼容测量计的实施例，能利用塑料设计此冷阴极电离测量计，并且明了的是，相似理念可以用于设计合用共同的基本构件的其他真空兼容测量计。实施例包括热阴极测量计、皮拉尼测量计、甚至薄膜式测量计。塑料真空测量计的研发需要一些不同的技术考虑，这些技术考虑包括：合适的材料选择；成本效益以及高真空兼容组件/密封技术；保护暴露的塑料表面免受有害环境条件之害，有害环境条件包括反应过程气体以及内部产生的核素(例如内部等离子体中的离子与亚稳)。塑料测量计的设计与制造是低成本测量计研发的一个途径。塑料制品不仅提供低成本材料的替代而且提供减少组装步骤的能力，减少组装步骤使得减小组装错误及成本。
附图说明
前文将根据本发明的如附图中所示的示例性实施方式的以下更具体的描述显然可见，在附图中，相同附图标记指的是全部不同视图的相同零件。附图无需成比例，相反重点放在阐明本发明的实施方式。
图1A是电离测量计用的壳体的示图。此壳体具有两个电馈通引脚，这两个电馈通引脚穿过壳体的基部沿轴向布置。
图1B是电离测量计用的壳体的示图。此壳体具有穿过基部沿轴向布置的一个电馈通引脚以及穿过壳体的侧部布置的第二电馈通引脚。
图1C是电离测量计用的壳体的示图。此壳体具有穿过基部沿轴向布置的一个电馈通引脚以及穿过壳体的基部布置的第二电馈通引脚。第二电馈通引脚是非线性的并且进行了90度转弯。
图1D是电离测量计用的壳体的示图。此壳体具有穿过基部轴向布置的一个电馈通引脚以及穿过壳体的侧部布置的第二电馈通引脚。第二电馈通引脚是非线性的并且在其穿过壳体时弯曲。
图1E是具有螺旋形电馈通引脚的聚合物壳体的示图。
图1F是具有非轴向电馈通引脚的聚合物壳体的示图。
图2是穿过电离真空测量计的壳体布置的电馈通引脚的示图。此电馈通引脚具有布置在壳体的聚合物内的螺纹部。
图3是穿过电离测量计的壳体布置的电馈通引脚的示图。此电馈通引脚还联接至具有O形环的壳体。
图4是穿过电离测量计的壳体布置的电馈通引脚的示图。此电馈通引脚还联接至具有形状记忆聚合物的壳体，此形状记忆聚合物具有刀口。
图5是穿过电离测量计的壳体布置的电馈通引脚的示图。电馈通引脚具有布置在壳体的聚合物内的延伸的盘部。
图6是布置在电离测量计的壳体内的传感器的示图。
图7是由聚合物形成的真空坯件的示图。
图8是高真空坯件的具有刀口的部件的示图。
图9是由两个金属导体以及嵌入式导电材料形成的电馈通引脚的示图。
图10是聚合物复合材料冷阴极测量计的一个实施方式的截面视图。
图11是聚合物复合材料冷阴极测量计的一个实施方式的三维截面视图。
图12是聚合物复合材料冷阴极测量计的一个实施方式的放大视图。
图13是聚合物复合材料冷阴极测量计的另一实施方式的截面视图。
图14是具有插入模制到传感器中的磁体的聚合物复合材料冷阴极测量计的实施方式的截面视图。
图15是具有延伸的阴极笼的聚合物复合材料冷阴极测量计的再一实施方式的截面视图。
图16A至图16C是聚合物模制凸缘的示图。图16A是标准凸缘。图16B是插入模制的定心环。图16C是整体式凸缘与定心环。
图17A与图17B是注塑成型过程的示图。图17A是注塑成型之前用于测量计的组件的示图，并且图17B是注塑成型之后测量计的示图。
具体实施方式
本发明的示例性实施方式的描述如下。
本文中描述的冷阴极电离真空测量计依赖于倒置磁控管原理。测量计是圆柱对称性的。位于测量计的轴线上的阳极销与位于真空外壳内的圆柱形阴极之间的大的电压电位差(即，径向电场)向电子提供能量以用于发生电离事件。交叉的轴向磁场提供经受外壳内的放电所需的较长的电子轨道路径长度。放电电流是测量量值并且与系统中的总压力成比例。
放电通过一般从释放到测量计的电离容积中的单个电子开始的雪崩电离过程建立。作为对于释放电子的响应的过程可以包括场致发射事件或者宇宙射线电离过程。雪崩过程依赖于电子轨道的长的路径长度，长的路径长度导致每个电子的许多电离过程。各个电离过程释放离子以及其他电子，此电子添加到放电中。由于离子与阴极内壁碰撞，其他电子也释放到放电中，从而有助于总电量的增多。从阳极流到阴极的放电电流(由离子与电子构成)达到与系统中的压力成比例的值。
本文中描述的冷阴极电离真空测量计是倒置磁控管设计。本申请的图1A至图1F中示出的倒置磁控管设计包括磁体组件180与185。本文中描述的创造同样适用于潘宁型设计。
图1A至图1F示出了用于电离真空测量计100的壳体的实施方式。壳体110a至壳体110b由聚合材料形成，并且电馈通引脚120布置为穿过壳体110a至壳体110f。电馈通引脚120可联接至阳极122。另选地，电馈通引脚120的位于壳体110a至壳体110f的内部中的末端部122能起阳极的作用。圆柱形阴极130位于壳体110a至壳体110f的内部中。在一些实施方式中，圆柱形阴极130可以在封套的真空侧上直接涂覆在聚合物上。常用的涂覆方法可以用于沉积阴极。取决于最终的涂覆材料，电镀之前可以使用化学镀以及诸如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD)之类的直接的沉积方法。在设计此涂层时，应考虑这样的事实，在冷阴极传感器中组成等离子体的离子在离子与来自阴极的材料碰撞时会溅射这些材料。在测量计的整个使用期，多达一克的材料会被溅射脱离阴极壁。因此，涂覆材料应具有大于0.010英寸的厚度。涂覆材料还应理想地具有低溅射率并且不含具有铁磁性能的任何元素。可以使用诸如钛或者铝之类的材料。在一些实施方式中，圆柱形阴极130可以通过压配合、加热然后压配合、压配合然后加热、车螺纹、车螺纹并加热、加热并车螺纹或者在适当位置直接模制而结合到聚合物壳体110a至壳体110f中。
在一些实施方式中，第二电馈通引脚140a至140f可以布置为穿过壳体110a至壳体110d。在图1A的实施方式中，第二电馈通引脚140a与第一电馈通引脚120共线并且电联接至阴极130。在图1B的实施方式中，第二电馈通引脚140b垂直于第一电馈通引脚120取向。在图1C的实施方式中，第二电馈通引脚140c是非线性的并且进行了90度转弯从而其布置为穿过壳体的基部。在图1D的实施方式中，第二电馈通引脚140d是非线性的并且进行了90度转弯从而穿过壳体110d的侧部。
因为壳体110a至壳体110f由聚合物材料形成，所以壳体能借助快速通量模制过程制造。此外，电馈通引脚120以及电馈通引脚140a至140f可在形成壳体之前在唯一的位置处取向。然后，可绕电馈通引脚120以及电馈通引脚140a至140f形成聚合物壳体。此外，如由电馈通引脚110c至110d示出的，电馈通引脚可具有复杂的、非线性的几何形状。非线性的几何形状可以包括广泛的形状。例如，非线性的几何形状可以包括电馈通引脚的纵轴线的方向上的变更。非线性的几何形状还可以包括销取向的平面中的变更。例如，电馈通引脚140a至140f可以是弯曲的，并且可以具有穿过壳体110a至110f的聚合物材料布置的弯曲部分。注意，模制过程可以允许具有电馈通引脚120以及140a至140f的壳体的结构，这些电馈通引脚接近壳体110a至壳体110f的内部中的位置，当壳体由诸如不锈钢之类的金属形成时不可接近或者难以接近所述位置。图1E中示出了非线性电馈通引脚的另一实施例，此实施例具有螺旋形电馈通引脚121。图1F中示出了非线性电馈通引脚的另一实施例，此实施例具有弯曲的电馈通引脚140f。增大电馈通引脚的长度与曲折度(或者曲率)两者，使气体的原子或者分子必须穿越以便从测量计的空气侧进入到真空密封区域中的路径长度增加。因此，增大电馈通引脚的长度与曲折度从而降低气体进入到真空中的通量，因而提高真空质量并增加测量计测量的精确度以及准确性。以往利用不锈钢部件难以制造这些类型的设计。
壳体110a至110f还可以包括凸缘部150，此凸缘部可以与壳体110a至110f一体化成型。凸缘部150能将电离测量计联接至处理室。此凸缘部能结合模制成聚合物的衬垫或者将O形环保持在Klein Flange或者KWIK FLANGE型密封件中的定心环。在衬垫直接结合到凸缘中的情况下，室上的金属刀口能使形成聚合物与金属刀口之间的真空密封件的密封凸缘或者聚合物凸缘变形。聚合物模制真空部件的一个特别的优势在于，可以在单个制造步骤中形成具有凸缘的壳体以及穿过壳体布置的金属馈通引脚，而不单独制造随后连结在一起的三个不同部件。利用聚合物壳体110a至110f的另一特别的优势在于，定心环可以设计成凸缘的组成部件。定心环可以直接模制到聚合物壳体110a至110f的凸缘部150中。也可以形成具有其他凸缘类型的聚合物壳体。如图16A至图16C中所示，可以形成具有标准凸缘(图16A)、插入模制的定心环(图16B)或者一件式凸缘与定心环(图16C)的壳体。
电馈通引脚可以尤其在电馈通引脚穿过聚合物壳体材料的位置具有若干独特的几何形状。图2至图5示出了穿过测量计的壳体布置的电馈通引脚。具有真空侧127以及外部侧128(有时称作“空气”侧)的壳体115由聚合物材料形成。在图2至图4中，电馈通引脚125a至125c具有布置在壳体115的聚合物内的螺纹部145a至145c。在图3中，电馈通引脚125b还联接至具有O形环155的壳体。螺纹部145a至145c增大电馈通引脚125a至125c与聚合物115之间的表面接触面积，从而增大原子或者分子必须穿越以从电馈通引脚125a至125c的高压侧(例如，外部侧)扩散至真空侧(例如内部侧)的路径长度。O形环155还密封电馈通引脚125b与壳体115的聚合物材料之间的界面。在图4中，电馈通引脚125c还联接至具有部件190的壳体，部件190具有刀口部195，此刀口部有助于联接至壳体115。部件190可以由诸如热激活的形状记忆聚合物之类的形状记忆聚合物形成。
模制技术的使用使得实现具有位于电馈通引脚的外部(大气)侧与内部(真空)侧之间的长路径长度的其他复杂结构的制作。图5示出了穿过电离测量计的壳体115布置的另一电馈通引脚125d。电馈通引脚125d具有布置在壳体115的聚合物内的延伸盘部160以及位于壳体115的外部侧上的延伸盘部165。类似于螺纹馈通部，延伸盘增大了电馈通引脚125d与聚合物115之间的表面接触面积，从而增大了原子或者分子必须穿越以从电馈通引脚125d的高压侧(例如，外部侧)扩散至真空侧(例如内部侧)的路径长度。也可以使用诸如多个盘或者螺纹部与盘的组合之类的更复杂的结构。
本文中描述的技术也可以用在现有的真空头或者组件上。可以从供应商购买预包装成诸如T05与T08之类的标准真空兼容头的真空传感器。这些标准真空兼容头是不贵、常见、容易获得的标准电力头。这些传感器常常根据需要整合到含有多个传感器的较大真空测量解决方案中以提供增大的压力范围。需要一种将这些头密封成较大的真空测量计的方法并且上文描述的技术也可用于本申请。图6是布置在电离真空测量计的壳体内的传感器170的示图。
用于壳体的材料的选择标准包括若干不同特性：首先，材料应产生最小的释气量。这包括吸附在暴露至真空的外部表面上的材料的低释气性以及来自大部分材料的塑化剂的减小的释气性。优选提供小于5×10-6Torr Ls-1cm-2的释气率的聚合物，因为这样的聚合物提供形成能够测量压力以及/或者在利用传统的泵吸系统的低达1E-08Torr的压力下操作的真空测量计的能力。为了比较，表1中列出了关于结构的部件的释气率。第二，材料应具有从空气侧/外部侧到真空侧的低气体透过率。通过结合壁厚度与聚合物组成来调控透过率。第三，选择的材料应与被选择用于设计测量计的制造过程兼容。化学兼容性与材料的热性能特别重要：所选的塑料材料必须与存在于由测量计测量的真空过程中的化学化合物兼容。此外，优选不吸湿或者具有低吸湿性的聚合物。用于壳体110a至110f、1030的适当聚合材料包括热固性塑料以及热塑性塑料。
表1：释气率
部件 释气率(Torr L s-1cm-2)
不锈钢 2.5x 10-9
聚丙烯 7.73x 10-7
聚醚醚酮(PEEK) 2.44x 10-6
高密度聚乙烯(HDPE) 2.68x 10-6
聚碳酸酯(PC) 3.04x 10-6
具体的适当聚合物材料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚烯烃(例如，聚丙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚乙烯、NALGENE、VESPEL聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯以及KAPTON。诸如PEEK之类的一些聚合物尤其当处于高温时具有形状记忆性能。可以利用这些性能增强部件的完整性并且使部件更易于可重复使用。
聚醚醚酮(PEEK)是一种合适的具体聚合物，聚醚醚酮(PEEK)不吸湿并且提供低氧气与水透过性、低释气性以及足够高的拉伸强度与挠曲模量。聚碳酸酯是另一适当的聚合物，聚碳酸酯提供高介电强度(并因此，电极之间的低泄漏电流)、低释气性，并且聚碳酸酯是可涂覆金属的。诸如聚丙烯之类的聚烯烃也合适。具体地说，聚丙烯不吸湿并且提供低吸水性、低释气性、高介电强度以及快速的抽空降压。在操作中，进入到真空系统中的大部分通量是由水分子引起的，水分子易于在钢铁表面上形成单分子层。然而，相比其他聚合物，聚丙烯与其他聚烯烃对水具有低亲和性，因此减少了可能需要被抽出真空系统的水量。在超高真空系统中，即使小量水分子也能显著影响真空的质量，并因此减小材料对水吸附性的亲和性能将显著减小使用者的操作负担。利用具有低水亲和性的聚合物提供产生快速抽空降压的机会，因为无需从壁移除水层以达到极度真空。概括地说，关于测量计壳体的材料选择是这样的多变量过程，此多变量过程涉及考虑材料对水的亲和性、材料对大气气体的透过率以及材料利用低成本制造过程形成期望形状的能力。
可以通过公知聚合物模制技术制作壳体。通常，一个或者多个电馈通引脚定位在模具中。熔化的聚合物流到模具中并使得能够凝固以形成壳体。此构造技术实际上允许使用诸如方形或者菱形形状之类的任一形状的导电材料以容纳连接器的键结或者允许独特确定的导体几何形状。还允许导体穿过聚合物遵循从测量计的大气(空气)侧到真空侧的非线性路径。这些非直线路径可能例如在如下方面有益：空间地控制电线中的电流产生的磁场的位置；或者允许规定馈通部的路线在屏蔽物或者其他屏障附近以在测量计中有需要的位置传送电信号。
另选地，在聚合物凝固后，压配合的电馈通引脚或者管可以安置在模制到壳体的本体中的孔中。通常，在塑料制品中钻的孔稍微小于传送信号的电馈通引脚。电馈通引脚可以压配合到孔中，形成聚合物与杆之间的紧密密封。具体地说，在一个具体实施例中，孔可以是0.0425英寸并且电馈通引脚可以由不锈钢制成0.0575英寸的直径。此方法的一个优势在于，如对于用陶瓷作为绝缘体的大部分真空馈通构造而言常见的那样，电馈通部无需与测量计的轴向方向平行。其他相关的制造技术是注塑成型术、插入成型术、吹塑成型术以及三维印刷术。除了压配合馈通部以外，图2至图4示出了还能够将螺纹馈通部旋拧到壳体中。螺纹部提供了至壳体的压配合，并且对于从壳体的空气侧泄漏到真空侧的气体分子而言提供更曲折的路径。
在本文中描述的实施方式中，壳体由单一材料制成。在一些真空仪器中，壳体或者测量计的不同部分可以具有不同的设计需求，例如关于热性能、导电性、透过性或者释气性的需求。为了满足这些不同的需求，可以使用不同聚合物以制作壳体或者测量计的不同部分。然后可以利用诸如粘合剂之类的传统手段将这些部分联结在一起。此外，可以在壳体的一个或者多个表面上形成防护以及/或者限制从界面释气的金属或者其他屏蔽涂层。如果材料是兼容性的，则可以通过以下方式形成联结：熔化或者使材料中的一者流动，然后在此材料再聚合或者硬化之前将壳体的第一部分连结至壳体的第二部分。电馈通引脚可以由许多不同类型的导电材料制成，而无需考虑其高温性能以及对比陶瓷或者玻璃密封件的膨胀系数。此类型的馈通部的另一优势在于，实际上会适应任一类型的导电材料，而无需考虑其高温性能以及对比陶瓷或者玻璃密封件的膨胀系数。导电材料例如可以是导电碳纤维、掺杂银或者浸银的弹性体或者其他公知导体。传统的馈通部一般需要使用钎焊材料以将金属联结至陶瓷，并且这样的钎焊材料可能与客户应用不相容。本文中描述的聚合测量计通常不需要钎焊。
为了消除金属对塑料密封的需求，图9示出了由两个导体310和320构建的电馈通引脚300，这两个导体将导电的聚合物基体330夹在中间。导体中的一者(例如，310)位于传感器壳体315的真空侧(例如，内部)上，并且另一导体(例如，320)位于传感器壳体315的大气侧(例如，外部)上。在此构造中，当此技术不可行时，在热塑性塑料或者利用嵌件成型的情况下，导电的聚合物基体330可以直接模制到传感器壳体315中。聚合物基体330电联接两个导体310与320。工业中公知的若干适当的聚合物包括：聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PT)、聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、聚对苯硫醚(PPS)、聚乙炔(PAC)以及聚对苯撑乙烯(PPV)。
可以使用若干技术提高这样的馈通部的真空密封。一种方法是将诸如高真空密封胶(TORR SEAL)、VACSEAL或者乐泰之类的真空兼容性粘合剂添加至销或者添加在钻孔中。粘合剂将增大聚合物与电馈通部之间的联结强度，从而增强机械强度与真空密封两者。利用粘合剂的劣势在于，一些粘合剂可能在真空条件下释气，除非如上所述的某类型蒸汽屏蔽涂层施加至电馈通引脚的真空侧。可以利用诸如铁氟龙胶带之类的惰性材料进一步密封电馈通引脚(尤其具有螺纹部的那些电馈通引脚)。
可以采用若干其他步骤增强密封件的真空性能以及密封件的机械强度两者。热量的施加可以使塑料软化并进一步流动，从而增大导体与聚合物之间的接触表面。可以以若干不同方式施加热量。在压配合过程中，聚合物本身可以被加热以软化材料，从而允许孔的尺寸进一步减小。另选地，导电材料可以在压配合后以电阻方式加热以使塑料制品流动从而增加密封装置的完整性。
在另一实施方式中，高真空壳体的部件是具有位于壳体的真空侧上的真空密封涂层的模制聚合物。图7中示出了一个具体实施方式，此图是O形环密封(NW25KF)真空坯件的示图，此真空坯件是普通的真空型连接装置，此真空型连接装置使用安装在安置于平滑表面之间的金属定心环上的O形环以形成面密封。夹具用于将O形环与真空部件保持在一起。由聚合物PEEK形成真空坯件的一个实施例，并且由聚合物丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)形成真空坯件的另一实施例。这些坯件可以化学镀铜，并随后电镀镍。坯件用于覆盖当前不使用的位于室中的口。通常，口是由不锈钢或另一金属材料制成的盘，这些盘具有机械加工到室侧上便于密封至衬垫的刀口、槽或者其它结构。这些口一般在非室侧上是平滑的。通过注塑成型坯件的结构，坯件可以以高速率并且低成本的大量生产，并且坯件的机械结构能与凸缘的密封结构结合。电镀坯仅既生成蒸汽屏障又封装化学镀铜涂层中的具有高蒸汽压力的硫磺。可以使用其他方法涂覆部件，这些方法包括但不限于溅射沉积、升华以及化学蒸汽沉积(仅举几个例子)。疏水材料或者疏油材料也可以沉积以减小抽空降压的时间而无需烘烤。类似地，诸如铂之类的化学惰性材料可以在高度反应性环境中沉积以减小传感器对于临界过程的效用。同样也可以使用诸如二氧化硅与氧化铝之类的绝缘涂层。此外，掩膜技术可选择性地用于部件的涂层部以便调节部件的诸如导电性、释气性以及表面平滑度之类的性能从而针对具体的真空应用进行优化。因此，涂层可用于提供期望的电或者机械特性。顺便一提，利用如图7中所示的坯件的实验是测试用以对抗释气性、透过性以及机械特性的聚合物材料与蒸汽屏障涂层的极好的方式。
诸如2.75英寸的康氟拉特型(NW35CF)与1.33英寸的康氟拉特型(NW16CF)之类的一些真空密封装置结合设计成穿透衬垫的刀口或者其它凸起结构，从而增强密封的性能。在由具有形状记忆特性的材料构成的聚合物密封装置中，可以设计这样的抬高结构使得当密封装置夹紧至真空系统时，刀口或者凸起结构会稍微被压扁从而刀口或者凸起结构符合匹配室侧上的任一不规则部分，从而增加密封装置的完整性。在拆下部件时并在再使用之前，可以向凸起结构施加热以在制作第二密封装置之前使凸起结构返回其变形前的形状。可以利用形状记忆特性以确保密封装置在多次使用时的一致性。图8是真空坯件200的示图，此真空坯件具有本体210，此本体由具有形状记忆特性的聚合物形成。真空坯件200具有用于将衬垫联接至其他结构的刀口部220。高真空壳体的其他部件与密封装置也可以具有如图8中所示的刀口或者其它凸起结构。
使用聚合物构成真空部件还允许构成具有不同形状的阴极，这可能在一些仪器中提供优势。例如，成形为圆锥的一部分的阴极将具有自然的自我定心特性。
诸如图10至图14中所示的冷阴极测量计1000之类的电离测量计是聚合物部件的一个具体实施例。电离测量计具有圆柱形阴极笼1010，此阴极笼具有基部1010a。基部1010a可以具有开口1010b。阴极销1015可以电联接至圆柱形阴极笼1010。阳极1020布置为穿过圆柱形阴极笼1010的基部1010a的开口1010b。以图10的实施方式中的盘的形状示出的绝缘体1025优选由诸如氧化铝陶瓷之类的陶瓷形成，并且使聚合物壳体1030的内部免受在冷阴极笼操作过程中生成的等离子体之害。通常，绝缘体1025位于圆柱形阴极笼1010的基部1010a处。测试结果显示，包括绝缘体1025能够使得聚合物壳体的劣化明显减小。聚合物壳体1030围绕圆柱形阴极笼1010。溅射护罩1035可以布置在圆柱形阴极笼1010内以便减小绝缘体1025的溅射污染。圆柱形阴极笼1010的基部1010a的开口1010b可以具有阶梯边缘1010e以庇护绝缘体1025，从而使阴极1010与绝缘体1025之间的界面处的污染最小化。起动器1040可以电联接至阳极1020，布置在圆柱形阴极笼1010内并且与阳极1020同轴。起动器1040可压配合到阳极1020上，或者可以与阳极1020一体化形成。在相变压力下需要快速接通时间的从皮拉尼测量计到冷阴极测量计的扩展范围的测量计中优选使用这样的起动器位置。在这样的情况下，起动被加速，因为阳极与屏幕1045或者阴极笼1010之间发生电晕放电。
圆柱形阴极笼1010的基部1010a的底面可以具有环绕绝缘体1025并以此绝缘体为中心的唇1010c，并且唇1010c与绝缘体1025可以相互用环氧树脂胶合以防止“虚漏”。冷阴极笼1010的上部可以具有唇1010d，此唇从冷阴极笼1010沿径向向外延伸到聚合物壳体1030中，此唇1010d有助于将圆柱形阴极笼1010沿轴向锁定到聚合物壳体1030中并且减少由于由捕获的少量环绕不易接近的阴极的空气导致的“虚漏”引起的通量。屏幕1045(可以是铁磁的)可以联接至冷阴极笼1010的上部。
聚合物壳体1030可以具有凸缘部1030a，此凸缘部可以用于将电离测量计联接至室。圆柱形磁体1050环绕聚合物壳体1030的至少一部分。可选的止动环1052(图13)可以邻近磁体1050的端部布置以支撑此磁体并且将此磁体在径向与轴向两者上紧密地保持在适当位置。图14示出了具有插入成型到聚合物中的磁体的实施方式。因此，图14的实施方式不具有止动环，因为磁体与阴极笼、阳极、绝缘体以及阴极销一起安置在模具中。磁体可以在完成整个组装后充电。
绕阳极1020布置并且位于圆柱形阴极笼1010的基部1010a上方的O形环1055可以嵌入聚合物壳体内以进一步帮助提供真空密封。圆柱形绝缘体1065可以围绕阳极1020的布置为穿过PCB1060a的部分。外壳1070可以至少部分围绕聚合物壳体1030以及PCB1060a至PCB1060c。印刷电路板1060a邻近可选绝缘体1057布置。在一些情况下，外壳1070由聚合物形成。在一些实施方式中，连接器1075可以联接至外壳1070。聚合物壳体1030b的基部处的聚合物材料例如通过除去芯部1080而被移除。去除芯部1080提供更均匀的壁厚度以消除下沉以及不良的装饰效果。
在一些实施方式中，可以包括一个或者多个印刷电路板(PCB)1060a至1060c。阳极1020穿过第一PCB1060a布置，并且聚合物壳体1030通常借助一个或者多个紧固装置1063(例如螺钉)机械地联接至PCB1060a。PCB1060a至PCB1060c可以借助PCB连接器1085连结。
可以为了将测量计连接至处理室而创制多个凸缘结构。图16A示出了标准凸缘。图16B示出了具有嵌件成型的定心环1031的凸缘。在此实施方式中，定心环是金属的并且二次模制到聚合物壳体中。可以添加O形环以将壳体联接至处理室。图16C是整体式凸缘与定心环1032。在此实施方式中，定心环是聚合物并且模制成聚合物壳体的同质部分。
如图17A与图17B中所示，可以通过将电离测量计组件定位在模具内而制作用于在电离测量计中使用的壳体。电离测量计组件可以包括：圆柱形阴极笼1010，在圆柱形阴极笼1010中具有基部1010a以及开口1010b；电联接至阴极的阴极销1015；穿过圆柱形阴极笼1010的基部1010a的开口1010b布置的阳极1020；以及位于圆柱形阴极笼1010的基部1010a处的绝缘体1025，此绝缘体构造成在圆柱形阴极笼1010与聚合物壳体之间的界面处保护聚合物壳体。然后，熔化的聚合物流到模具中并被允许凝固以绕圆柱形阴极笼、阴极销、阳极以及绝缘体形成壳体1030。圆柱形磁体1050可以定位成环绕聚合物壳体1030的至少一部分。在聚合物壳体1030内并且位于圆柱形阴极笼1010的基部1010a上方(如在图11至图14中观察到的)的O形环1055可以绕阳极1020定位。一个或者多个PCB1060a至PCB1060c可以机械地联接至聚合物壳体1030，并且阳极1020可以布置为穿过一个或者多个PCB1060a至PCB1060c。外壳1070可以定位成其围绕聚合物壳体1030以及一个或者多个PCB1060a至PCB1060c。连接器1075可以联接至外壳1070。
实际上，此过程允许预组装测量计传感器部件并且然后使用注塑成型以在单一步骤中将传感器元件封装到壳体中(包括将馈通部真空密封至壳体并且提供整合的安装凸缘)。相同的制备工艺可应用于其他种类的真空测量计(包括电离测量计、热导测量计以及膜挠度测量计)。利用聚合物材料研发并制造真空测量计的结构单元也允许生产低成本的测量计，此测量计中结合传感器技术以提供扩展的测量范围。在操作过程中，真空系统可经历广泛的压变，并且常常使用多个测量计以能够提供整个操作范围内的测量。尽管一些测量计可能不用于测量最低的真空度，但是所有测量计需要与高真空度下的操作兼容。塑料材料选择应不仅考虑测量计的压力测量范围，而且应考虑测量计将遭遇的最小压力范围。
图15中示出了具有延长的冷阴极笼的另一实施方式。阴极笼1110a朝聚合物壳体1130的凸缘部1130a向下延伸。此布置的一种益处在于金属阴极与聚合物壳体1130的内部表面的较大一部分(优选整个内部表面)排齐，这可减少空气的透过以及从聚合物到真空室中的释气。
本文中描述的实施方式结合了关于测量计与传感器的设计的若干特征或者基本构件。那些基本构件结合到单个实施方式中可以创制特别成功的测量计。例如，包括适当选择的聚合物材料(例如，不吸湿，提供低释气性、高张拉强度与挠曲模量以及高介电强度)的测量计维持真空的质量。还包括具有扭曲的或者非线性的路径的电馈通引脚为气体分子提供了更长的待穿越的路径长度，从而减少了从空气侧到真空侧的气体通量，这进一步提高了真空密封的质量。提高真空密封的质量转而能提高生成的测量计测量结果的灵敏度与精确度。
通常，电离测量计包括众多其他部件，例如公布号为2015/0091579的美国专利、公布号为WO 2015/048664的PCT以及专利号为7,847,559的美国专利中描述的那些部件，所有这些专利的全部内容通过援引合并于此。本申请还通过援引将2015年1月15日提出的临时申请号为62/103,968的美国临时专利申请的全部内容结合于此。
尽管参照本发明的示例性实施方式具体示出并且描述了本发明，但是本领域中的技术人员会理解，在不脱离本发明的由所附权利要求包含的范围的情况下可以在本文中的形式与细节方面做出多种变更。

Claims (65)

1.一种测量计，所述测量计包括：
a)由聚合物材料形成的壳体；以及
b)布置为穿过所述壳体的电馈通引脚。
2.根据权利要求1所述的测量计，所述测量计还包括布置为穿过所述壳体的第二电馈通引脚。
3.根据权利要求2所述的测量计，其中，一个电馈通引脚布置为穿过所述壳体的基部，并且所述第二电馈通引脚布置为穿过所述壳体的侧面。
4.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚具有非线性部。
5.根据权利要求4所述的测量计，其中，所述非线性部布置为穿过所述壳体的所述聚合物材料。
6.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的螺纹部。
7.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚还借助O形环联接至所述壳体。
8.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的延伸的盘部。
9.根据权利要求1所述的测量计，其中，通过利用嵌入在所述壳体内的导电的基体联接两个导体而形成所述电馈通引脚。
10.根据权利要求1所述的测量计，所述测量计还包括凸缘以将所述测量计联接至处理室。
11.根据权利要求10所述的测量计，其中，所述凸缘被一体地模制至所述壳体。
12.一种制作用于在测量计中使用的壳体的方法，所述方法包括：
a)将电馈通引脚定位在模具中；
b)使熔化的聚合物流到所述模具中；以及
c)允许所述熔化的聚合物凝固以形成壳体。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：将第二电馈通引脚定位在所述模具中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，一个电馈通引脚布置为穿过所述壳体的基部，并且所述第二电馈通引脚布置为穿过所述壳体的侧面。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚具非线性部。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述非线性部布置为穿过所述壳体的所述聚合物材料。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的螺纹部。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚还联接至具有O形环的所述壳体。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的延伸的盘部。
20.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括在两个所述电馈通引脚之间将导电聚合物模制到传感器壳体中。
21.根据权利要求12所述的方法，所述模具形成凸缘以将电离测量计联接至处理室。
22.一种测量计，所述测量计包括：
a)圆柱形阴极笼，所述圆柱形阴极笼具有基部，所述基部具有开口；
b)阴极销，所述阴极销电联接至所述阴极；
c)阳极，所述阳极布置为穿过所述基部的所述开口；
d)围绕所述圆柱形阴极笼的聚合物壳体；以及
e)绝缘体，所述绝缘体位于所述圆柱形阴极笼的所述基部处，所述绝缘体在所述圆柱形阴极笼与所述聚合物壳体之间的界面处保护所述聚合物壳体。
23.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括布置在所述圆柱形阴极笼内的溅射护罩，所述溅射护罩与所述阳极同轴。
24.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括起动器，所述起动器电联接至所述阳极并且布置在所述圆柱形阴极笼内。
25.根据权利要求22所述的测量计，其中，所述圆柱形阴极笼的所述基部的底面具有围绕所述绝缘体的唇。
26.根据权利要求22所述的测量计，其中，冷阴极笼的上部具有唇，所述唇从所述冷阴极笼沿径向向外延伸到所述聚合物壳体中。
27.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括联接至冷阴极笼的上部的铁磁屏。
28.根据权利要求22所述的测量计，其中，所述圆柱形阴极笼的所述基部的所述开口具有阶梯边缘以庇护所述绝缘体。
29.根据权利要求22所述的测量计，其中，所述聚合物壳体包括凸缘以将电离测量计联接至室。
30.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括圆柱形磁体，所述圆柱形磁体围绕所述聚合物壳体的至少一部分。
31.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括绕所述阳极布置的、位于所述聚合物壳体内并且位于所述圆柱形阴极笼的所述基部下方的O形环。
32.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括印刷电路板，其中，所述阳极布置为穿过所述印刷电路板并且所述聚合物壳体机械地联接至所述印刷电路板。
33.根据权利要求22所述的电离测量计，其中，所述聚合物壳体由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或者聚碳酸酯形成。
34.根据权利要求22所述的电离测量计，其中，所述聚合物壳体由具有小于5×10-6TorrLs-1cm-2的释气率的聚合物形成。
35.根据权利要求22所述的测量计，其中，所述聚合物壳体由不吸湿的聚合物形成。
36.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括圆柱形绝缘体，所述圆柱形绝缘体围绕所述阳极的被布置为穿过所述印刷电路板的部分。
37.根据权利要求36所述的测量计，所述测量计还包括外壳，所述外壳至少部分地围绕所述聚合物壳体与所述印刷电路板。
38.根据权利要求37所述的测量计，其中，所述外壳由聚合物形成。
39.根据权利要求37所述的测量计，所述测量计还包括联接至所述外壳的连接器。
40.一种用于测量计的组件，所述组件包括：
a)圆柱形阴极笼，所述圆柱形阴极笼具有基部，所述基部具有开口；
b)阴极销，所述阴极销电联接至所述阴极；
c)阳极，所述阳极布置为穿过所述基部的所述开口；以及
d)位于所述圆柱形阴极笼的所述基部处的绝缘体，所述绝缘体构造成在所述圆柱形阴极笼与所述聚合物壳体之间的界面处保护所述聚合物壳体；
其中，所述组件构造为用于插入到模具中。
41.一种制作用于在测量计中使用的壳体的方法，所述方法包括：
a)将测量计组件定位在模具内，所述测量计组件包括：
i)圆柱形阴极笼，所述圆柱形阴极笼具有基部，所述基部具有开口；
ii)阴极销，所述阴极销电联接至所述阴极；
iii)阳极，所述阳极布置为穿过所述基部的所述开口；以及
iv)位于所述圆柱形阴极笼的所述基部处的绝缘体，所述绝缘体构造成在所述圆柱形阴极笼与所述聚合物壳体之间的界面处保护所述聚合物壳体；
b)使熔化的聚合物流到所述模具中；并且
c)允许所述熔化的聚合物凝固以绕所述圆柱形阴极笼、所述阴极销、所述阳极以及所述绝缘体而形成壳体。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述测量计组件还包括布置在所述圆柱形阴极笼内的溅射护罩，所述溅射护罩与所述阳极同轴。
43.根据权利要求41所述的方法，其中，所述测量计组件还包括起动器，所述起动器电联接至所述阳极并且布置在所述圆柱形阴极笼内。
44.根据权利要求41所述的方法，其中，所述圆柱形阴极笼的所述基部的底面具有围绕所述绝缘体的唇。
45.根据权利要求41所述的方法，其中，冷阴极笼的上部具有唇，所述唇从所述冷阴极笼沿径向向外延伸到所述聚合物壳体中。
46.根据权利要求41所述的方法，其中，所述测量计组件还包括联接至冷阴极笼的上部的铁磁屏。
47.根据权利要求41所述的方法，其中，所述圆柱形阴极笼的所述基部的所述开口具有阶梯边缘以庇护所述绝缘体。
48.根据权利要求41所述的方法，所述方法还包括：围绕所述聚合物壳体的至少一部分定位一圆柱形磁体。
49.根据权利要求41所述的方法，所述方法还包括：将O形环围绕所述阳极定位，所述O形环位于所述聚合物壳体内并且位于所述圆柱形阴极笼的所述基部下方。
50.根据权利要求41所述的方法，所述方法还包括：将印刷电路板机械地联接至所述聚合物壳体，其中，所述阳极布置为穿过所述印刷电路板。
51.根据权利要求41所述的方法，其中，所述聚合物壳体由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或者聚碳酸酯形成。
52.根据权利要求41所述的方法，其中，所述聚合物壳体由具有小于5×10-6Torr Ls- 1cm-2的释气率的聚合物形成。
53.根据权利要求41所述的方法，其中，所述聚合物壳体由不吸湿的聚合物形成。
54.根据权利要求41所述的方法，所述方法还包括：定位一圆柱形绝缘体，所述圆柱形绝缘体围绕所述阳极的被布置为穿过所述印刷电路板的部分。
55.根据权利要求41所述的方法，所述方法还包括：定位一外壳，所述外壳至少部分地围绕所述聚合物壳体与所述印刷电路板。
56.根据权利要求41所述的方法，其中，所述外壳由聚合物形成。
57.根据权利要求41所述的方法，所述方法还包括：将一连接器联接至所述外壳。
58.一种基本由聚合物形成的用于高真空壳体的罩子。
59.根据权利要求58所述的罩子，其中，所述罩子具有位于真空侧的真空密封涂层。
60.根据权利要求59所述的罩子，其中，所述罩子是有金属涂层的。
61.根据权利要求58所述的部件，其中，所述部件是真空坯件。
62.根据权利要求58所述的部件，其中，所述真空坯件具有刀口或者其它凸起结构。
63.根据权利要求58所述的部件，其中，模制的聚合物是形状记忆聚合物。
64.根据权利要求63所述的部件，其中，所述形状记忆聚合物是热激活的形状记忆聚合物。
65.一种密封高真空壳体的方法，所述方法包括：
a)将具有位于真空侧的真空密封涂层的模制聚合物插入到孔口中，所述模制聚合物是形状记忆聚合物，所述形状记忆聚合物在插入到所述孔口中时变形；
b)从所述孔口移除所述模制聚合物；以及
c)加热所述模制聚合物以使所述模制聚合物还原至变形前的形状。
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