CN109900421A - 电离规和用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电离规以及采用该电离规的用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统。本发明的电离规及测量系统，采用阴极、控制极、加速极和收集极同轴设置，且由内向外分别为阴极、控制极、加速极和收集极，并通过外部控制电路来控制每个电极的工作电势，使阴极工作在空间电荷限制的运用条件下，阴极的发射能力受阴极所处电场的影响显著，对温度变化不敏感，电场调节不存在惯性，响应快，可以快速、准确地稳定阴极的发射电流，确保了电离规对高速中性气团的瞬态压强具有良好的检测精准度。另外，还可以通过外部控制电路来调节每个电极的工作电势，可实现电离规高低真空测量模式的切换，实现宽范围的压强测量，实现一规多用。

Description

电离规和用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统

技术领域

本发明涉及脉冲等离子体实验技术领域，特别地，涉及一种电离规和用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统。

背景技术

在脉冲等离子体实验中，需要将一定质量的气体工质以脉冲的方式注入到真空环境中并形成一定的分布，随后施加脉冲电磁场形成所需的等离子体。在此过程中，气体工质分布对等离子的形成和性质具有重要的影响，是脉冲等离子体实验中必须掌握的重要参数，这就需要具备中性气体瞬态压强测量能力。通常情况下，对中性气体的分子数密度(可换算成压强)的测量可以考虑激光干涉法、激光诱导荧光法、电子束荧光法、电子束衰减法以及电离规法。在脉冲等离子体实验中，中性气体压强一般在1mTorr～1Torr，在该压强范围内激光干涉法和激光诱导荧光法的检测信号将极其微弱，信噪比低。电子束荧光法和电子束衰减法可用于上述范围内的压强测量，并且对流场无干扰，但为了使发射的电子获得足够高的能量，需要十几甚至几十kV的直流稳恒加速电势，系统复杂。电离规作为一种可进行绝对气体压强测量装置，广泛的用于真空系统压强测量。但是，传统电离规主要为测量稳态高真空系统背景压强而设计，很难应用于10^-4Torr以上真空的压强测量。此外，传统电离规结构尺寸大、响应慢，几乎不可能用于高空间分辨率、1mTorr～1Torr压强的瞬态测量。为了实现对上述脉冲等离子体实验中气体工质的分布测量，需要具有以下性能的电离规瞬态压强：1、具有较高的线性压强测量上限(～1Torr)；2、具有极快的响应特性(响应时间常数约为微秒)，以便对高速气体来流进行测量；3、在1mTorr～1Torr压强范围内，阴极发射电流的稳定，以便实现高精度稳定测量。因此，必须对传统电离规进行重新设计。

目前用于较高气体瞬态压强测量的电离规主要有B-A型快速电离规和ASDEX型快速电离规。其基本工作原理与传统热阴极电离规相同，只是在电极结构和控制电流上有区别。一般情况下，阴极与收集极间形成正向偏压，并且加速极电势相对于阴极为正向偏置。在测量时，热阴极发射的电子在阴极与加速极间的电场中加速并飞向加速极。电子在被加速极捕获之前，在加速极附近区域与被测气体碰撞，并以一定的几率使中性气体电离产生离子和电子。电子(阴极发射的电子和电离产生的二次电子)被加速极收集，正离子被收集极收集。当阴极发射的电子一定，并且阴极与加速极间的电场不变时，产生的正离子数与被测气体密度相关。因此，可通过探测收集极中的离子电流和阴极发射的电子流间接地获得被测气体压强。B-A型电离规亦是一种三极式热阴极电离规，其基本结构如图1所示。阴极100位于螺管式加速极102之外，收集极101位于加速极102中心轴线处。B-A型电离规设计的初衷是为了降低工作过程中的X射线效应，以拓展电离规的压强测量下限。由于其结构简单，气体通过性好，对流场干扰小，常将其电极结构小型化后用作快速电离规，进行中性气体瞬态压强测量，并在实际应用中取得了比较好的应用效果。ASDEX型快速电离规是一种四极式热阴极电离规，如图2所示。该种电离规主要应用在受控核聚变中具有强磁场干扰环境中的气体压强测量。为了降低磁场和安装角度对电离规的影响，电离规采用平板式电极结构，测量时，电离规轴线与磁场方向平行，降低磁场对电子飞行轨迹的影响。此外，在受控核聚变装置放电过程中，高能带电粒子和强电磁场对电离规有很强的干扰，在收集极上产生很强的干扰电流。因此，快规结构采用四极式结构，在阴极201与加速栅极203之间引入一个孔板电极204，用来控制阴极201发射的电子流。通过调制发射极电流和调制解调技术实现强干扰环境下的气体瞬态压强测量。

B-A型快速电离规主要的缺点是：采用三极式结构，其压强测量上限的提高尽是由电极结构尺寸减小获得的，对压强测量上限的拓展有限，比如从目前已公布的的资料看，对于氩气的压强测量上限一般不超过0.2Torr。这主要是由于在气体压强较高时，阴极与加速极间的空间电荷效应改变了电离规的工作状态。在该种电离规中，阴极工作在温度限制的运用条件下，在该条件下阴极发射性能只受阴极温度影响。因此，常采用在加速极电流和阴极加热电流间引入负反馈的方式控制阴极加热功率，通过调节阴极温度来达到控制阴极发射电流的目的。但由于存在热惯性，阴极温度调节响应慢。此外，在进行瞬态测量时，被测气体由高压区经喷管流入真空，高速(流动马赫数大于1)脉冲气团对阴极具有冲刷作用，对流换热导致阴极的温度降低，进而导致阴极发射电子电流降低，影响电离规的稳定性。特别是当被测气团速度高且压强高时，气流的冷却作用显著，阴极电子电流抖动更为显著，严重影响电离规测量精度。ASDEX型快速电离规的缺点是：该种类型快速电离规是为受控核聚变装置中中性气体压强测量而专门设计的。其压强测量上限低，一般不超过0.1Torr。其电极结构尺寸大，空间分辨率低。同时电极采用板式电极，气体通过性差，对气流干扰严重，影响压强的测量精度。因此，ASDEX型快速电离规不适用于对脉冲气团进行高空间分辨率的瞬态压强测量。

发明内容

本发明提供了一种电离规以及具有上述电离规的用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，以解决现有的电离规无法对高速中性气团的瞬态压强进行准确测量的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种电离规，用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量，包括用于发射电子的阴极、用于与阴极形成可调电场以稳定阴极发射电流的控制极、用于对电子进行加速的加速极、用于收集离子流的收集极和用于固定的电极安装座；

所述阴极、控制极、加速极和收集极同轴安装在电极安装座上，由内向外分别为阴极、控制极、加速极和收集极，阴极处于电离规的中心轴线处，所述阴极、控制极、加速极和收集极分别与外部控制电路连接。

进一步地，控制极与阴极之间的距离小于控制极与加速极之间的距离。

进一步地，电离规稳定工作时，控制极的工作电势低于阴极的工作电势。

进一步地，所述阴极为直热式结构，所述阴极采用粗阴极灯丝绕成螺旋结构；

或者所述阴极为旁热式结构，阴极包括阴极本体和加热丝，所述阴极本体为薄壁管状结构，所述加热丝位于阴极本体内。

进一步地，所述控制极、加速极和收集极均为栅极构型。

进一步地，所述栅极构型为无磁性且具有高溢出功的金属丝在至少两根支撑柱上绕成螺旋结构，并通过支撑柱安装在电极安装座上；

或者所述栅极构型为闭合环状金属丝在至少两根支撑柱上堆叠而成，并通过支撑柱安装在电极安装座上。

进一步地，在阴极和控制极之间引入负反馈，通过调节阴极和控制极间的偏压来实现阴极所处电场的调节。

进一步地，所述电极安装座由二氧化硅、石英、三氧化二铝和立方氮化硼中的任一种材料制成。

本发明还提供一种用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，包括如上所述的电离规、用于给阴极供电和用于指示阴极的发射电流的阴极供电单元、用于给控制极供电的控制极供电单元、用于给加速极供电的加速极供电单元、用于给收集极供电和指示收集极的离子流的收集极供电单元和用于设置每个电极工作参数的控制器；

所述阴极供电单元与阴极连接，所述控制极供电单元与控制极连接，所述加速极供电单元与加速极连接，所述收集极供电单元与收集极连接，所述阴极供电单元、控制极供电单元、加速极供电单元和收集极供电单元均与控制器连接。

进一步地，所述阴极供电单元还与控制极供电单元连接，所述阴极供电单元还用于调节阴极和控制极之间的偏压和指示阴极发射电流。

本发明具有以下有益效果：

本发明的电离规，通过采用四极式结构，具体采用阴极、控制极、加速极和收集极同轴设置，且由内向外分别为阴极、控制极、加速极和收集极，并通过外部控制电路来控制每个电极的工作电势，使阴极工作在空间电荷限制的运用条件下，阴极的发射能力受阴极所处电场的影响显著，对温度变化不敏感，甚至可以忽略，电场调节不存在惯性，响应快，可以快速、准确地稳定阴极的发射电流，确保了电离规对高速中性气团的瞬态压强具有良好的检测精准度。另外，还可以通过外部控制电路来调节每个电极的工作电势，可实现电离规高低真空测量模式的切换，实现宽范围的压强测量，实现一规多用。

本发明的用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统同样具有上述优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明背景技术中的现有B-A型快速电离规的结构示意图。

图2是本发明背景技术中的现有ASDEX型快速电离规的结构示意图。

图3是本发明优选实施例的电离规的结构示意图。

图4是本发明优选实施例的图3中的阴极的结构示意图。

图5是本发明优选实施例的一种栅极构型的结构示意图。

图6是本发明另一实施例的用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统的示意图。

图例说明：

1、阴极；2、控制极；3、加速极；4、收集极；5、电极安装座；6、支撑柱；7、金属丝；11、加热丝；12、阴极本体；20、阴极供电单元；30、控制极供电单元；40、加速极供电单元；50、收集极供电单元；60、控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图3所示，本发明的优选实施例提供一种电离规，用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量，所述电离规包括用于发射电子的阴极1、用于与阴极1形成可调电场以稳定阴极1的发射电流的控制极2、用于对电子进行加速的加速极3、用于收集离子流的收集极4和用于固定的电极安装座5，所述阴极1、控制极2、加速极3和收集极4同轴安装在电极安装座5上，由内向外分别为阴极1、控制极2、加速极3和收集极4，其中，阴极1处于电离规的中心轴线处，所述阴极1、控制极2、加速极3和收集极4分别通过高导电率的屏蔽线与外部控制电路连接。可以理解，本发明的电离规为裸规，即不包含传统电离规中的玻璃罩。在实际应用中，加速极3和阴极1之间为正偏压，收集极4与加速极3之间为负偏压，收集极4与阴极1之间为负偏压。阴极1工作在空间电荷限制的运用条件下，阴极1发射的电子具有一定的速度分布，具备较高速度的电子可以穿过控制极2，由于阴极1发射的电子的初始速度有限，在阴极1和控制极2之间的区域不会产生电离碰撞。穿过控制极2的电子在控制极2与加速极3之间的电场中加速获得足够的能量，在加速极3附近与被测气体碰撞，并以一定的几率使中性被测气体电离产生二次电子和正离子，正离子被收集级4所收集，二次电子和初始电子则被加速极3所收集。由于阴极1工作在空间电荷限制的运用条件下，阴极1的发射能力受阴极1所处电场的影响显著，而对温度变化不敏感，甚至可以忽略，相对于现有的通过调节阴极1的温度来达到控制阴极1的发射电流方式，在检测中调节响应更快，可以实现阴极1发射电流的快速稳定，确保了电离规对高速中性气团的瞬态压强具有良好的检测精准度。另外，还可以通过外部控制电路来调节每个电极的工作电势，可实现电离规高低真空测量模式的切换，实现宽范围的压强测量，实现一规多用。可以理解，所述电极安装座5由出气率极低的绝缘材料制成，如二氧化硅、石英、三氧化二铝和立方氮化硼等其它陶瓷材料。

本发明的电离规，通过采用四极式结构，具体采用阴极1、控制极2、加速极3和收集极4同轴设置，且由内向外分别为阴极1、控制极2、加速极3和收集极4，并通过外部控制电路来控制每个电极的工作电势，使阴极1工作在空间电荷限制的运用条件下，阴极1的发射能力受阴极1所处电场的影响显著，对温度变化不敏感，甚至可以忽略，电场调节不存在惯性，响应快，可以快速、准确地稳定阴极1的发射电流，确保了电离规对高速中性气团的瞬态压强具有良好的检测精准度。另外，还可以通过外部控制电路来调节每个电极的工作电势，可实现电离规高低真空测量模式的切换，实现宽范围的压强测量，实现一规多用。

可以理解，如图3所示，所述阴极1为直热式结构，所述阴极1采用粗阴极灯丝绕成螺旋结构，可以避免测量高速脉冲气团时阴极1发生震动或变形而影响电离规的检测精准度；或者，如图4所示，所述阴极1为旁热式结构，所述阴极1包括阴极本体12和加热丝11，所述阴极本体12为薄壁管状结构，所述加热丝11位于阴极本体12内。所述阴极1的材料为可在高压强环境下工作的材料，例如具有钍涂层的铱阴极和钨阴极。

可以理解，所述控制极2、加速极3和收集极4均为栅极构型，可以有效提升电离规的气体通过性，避免传统电离规中板状电极对气流形成的干扰，提高了高速中性气团的瞬态压强的检测精准度和响应特性。具体地，如图3所示，所述栅极构型为无磁性且具有高溢出功的金属丝7在至少两根支撑柱6上绕成螺旋结构，并通过支撑柱6安装在电极安装座5上；或者，如图5所示，所述栅极构型为闭合环状金属丝7在至少两根支撑柱6上堆叠而成，并通过支撑柱6安装在电极安装座5上。所述控制极2、加速极3和收集极4采用上述的栅极构型，可以确保在测量过程中各个电极位置和形状的稳定性，确保电离规具有良好的测量精准度。可以理解，所述控制极2、加速极3和收集极4在轴向方向上的投影包括但不限于椭圆形或者圆形。

可以理解，作为优选的，所述控制极2与阴极1之间的距离小于控制极2与加速极3之间的距离，即控制极2与阴极1之间的距离远远小于阴极1和加速极3之间的距离，从而控制极2和阴极1之间电势差的微小变化即可对阴极1所处电场产生显著影响，进一步确保了电离规的快速反应性，可以更加快速、精准地调节阴极1的发射电流。进一步优选的，所述控制极2与阴极1之间的距离为0.2mm～0.5mm，阴极1和加速极3之间的距离为2mm～5mm，在本发明的其它实施例中，电离规的整体尺寸、阴极1特性和电离规各电极的工作状态参数不同，各个电极之间的距离则不同，故在此不做具体限定。

可以理解，作为优选的，在电离规稳定工作时，所述控制极2的工作电势低于阴极1的工作电势，这种设定可以提高电离规的压强测量上限。具体地，首先，从阴极1发射出来的电子具有一定的速度分布，只有具备足够高能量的电子才能穿过控制极2并加速飞向加速极3，减小了电子初始速度分布的差异性，有利于在控制极2与加速极3区域内的同等位面上维持稳定的电离效率；其次，电子在阴极与控制极间区域能量较低，不会产生电离碰撞。此外，电子由阴极1发射穿过控制极2后，有能量损失，电子实际的飞行轨迹由原来阴极1到加速极3间的距离缩短为控制极2到加速极3间的距离，有利于电离规压强测量上限的拓展；最后，由于控制极2相对阴极1的电势为负，在控制极2附近产生的带正电的离子将被控制极2收集，可以减弱空间电荷的影响并起到保护阴极1的作用。并且，还可以直接通过检测阴极1的电路电流来指示阴极1的发射电流，由于控制极2的工作电势低于阴极1的工作电势，可以避免正离子进入阴极1，因此可以认为阴极1的电路电流即为阴极1的发射电流，可以准确地指示阴极1的电流数值，进而有利于扩展电离规压强测量上限。如果采用传统电离规中以加速极3收集到的电子电流表征阴极1的发射电流的方案，加速极3收集到的电子不仅包括阴极发射的电子，同时还包含气体电离产生的二次电子，当被测气体压强较高时，气体电离产生的二次电子与阴极1发射的电子数量相当，传统的阴极1电流指示方案将会使电离规特性过早的偏离线性，不利于压强测量上限的拓展。作为进一步优选的，本发明的电离规还在阴极1和控制极2之间引入负反馈，通过调节阴极1和控制极2间的偏压来实现阴极1所处电场的调节，进而达到快速稳定阴极1的发射电流的目的。

本发明中的电离规基于热阴极电离规基本原理，电极采用四极式结构，电极均采用金属丝绕制的栅极式结构，可以有效提升电离规的气体通过性，避免传统电离规中板状电极对气流形成的干扰。另外，为了稳定阴极1的发射电流，使阴极1工作在空间电荷限制的运用条件下，并在控制极2和阴极1间引入负反馈，通过调节控制极2与阴极1间的偏压实现调节阴极1所在处的电场，进而实现阴极1发射电流的快速稳定。同时，通过合理设计各电极的结构尺寸和施加合适电极工作参数，使电离规稳定工作时，控制极2的工作电势低于阴极1的工作电势，实现电离规的压强测量上限的拓展。

可以理解，如图6所示，本发明的另一实施例还提供一种用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，其包括如上所述的电离规、用于给阴极1供电和用于指示阴极1的发射电流的阴极供电单元20、用于给控制极2供电的控制极供电单元30、用于给加速极3供电的加速极供电单元40、用于给收集极4供电和指示收集极4的离子流的收集极供电单元50和用于设置每个电极工作参数的控制器60，所述阴极供电单元20与阴极1连接，所述控制极供电单元30与控制极2连接，所述加速极供电单元40与加速极3连接，所述收集极供电单元50与收集极4连接，所述阴极供电单元20、控制极供电单元30、加速极供电单元40和收集极供电单元50均与控制器60连接。所述阴极1、控制极2、加速极3和收集极4分别通过高电导率的屏蔽线并采用焊接的方式与阴极供电单元20、控制极供电单元30、加速极供电单元40和收集极供电单元50一一对应连接。可以理解，在电离规工作时，可以根据不同的压强测量要求，通过控制器60设置各个电极的工作电势，可实现电离规高低真空测量模式的切换，实现宽范围的压强测量，实现一规多用。在电离规工作时，加速极3和阴极1之间为正偏压，收集极4与加速极3之间为负偏压，收集极4与阴极1之间为负偏压，控制极2的工作电势略低于阴极1的工作电势。在本发明的某一实施例中，所述阴极1的工作电势为30V，控制极2的工作电势为29.5V，加速极3的工作电势为80V，收集极4的工作电势为0V。可以理解，每个电极的工作电势可以根据被测的不同气体压强来选择性设置，在此不做限定。

可以理解，作为优选的，所述阴极供电单元20还与控制极供电单元30连接，所述阴极供电单元20还用于调节阴极1和控制极2之间的偏压以在阴极1和控制极2之间引入负反馈，以达到快速稳定阴极1的发射气流的目的。具体地，当阴极1发射的电子电流变化时，通过阴极供电单元20将阴极1电流的变化转变成控制极2与阴极1间偏压的变化，且控制极2与阴极1间偏压的变化趋势与阴极1电流的变化趋势相反。控制极2与阴极1间偏压的调节可通过以下两种方案实现，一种方案是保持阴极1的绝对电势不变，利用阴极1的电流变化使控制极2的绝对电势发生相反的变化。另外一种方案是保持控制极2绝对电势不变，将阴极1的电流变化转变成阴极1的绝对电势的变化，并且阴极1的绝对电势的变化趋势与阴极1的电流变化趋势相同。在实际测量过程中，当被测气流冲刷阴极1时，由于气流对阴极1的冷却作用，将使阴极1的发射电流降低。由于阴极供电单元20在阴极1和控制极2之间引入了负反馈，阴极1的发射电流的降低将使控制极2与阴极1间的偏压增大，进而导致阴极1所在处的电场强度增大。由于阴极1工作在空间电荷限制的运用条件下，随着阴极1所在处电场强度的增大，阴极1的发射能力将得到提升，发射的电子将增多，进而实现阴极1发射电流的稳定。

此外，在通过控制器60设置电离规工作参数、进行稳态校准和进行稳态气体压强测量时，阴极供电单元20还用于指示阴极1发射的电子电流。电离规进行稳态校准或者用于稳态气体压强测量时，收集极供电单元50还起到指示收集极4的离子流的作用。进行高速中性气团的瞬态压强测量时，阴极1的电流和收集极4的电流都是瞬态电流，特别是收集极4的电流，直接与被测气团的压力梯度和速度变化相关，收集极4的电流变化梯度大，阴极供电单元20将阴极1的电流、收集极供电单元50将收集极4的电流线性地转换成电压信号，通过预留接口传输给示波器，利用示波器来进行记录。

本发明中的用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，基于热阴极电离规基本原理，电极采用四极式结构，电极均采用金属丝绕制的栅极式结构，可以有效提升电离规的气体通过性，避免传统电离规中板状电极对被测气流形成的干扰。另外，为了稳定阴极1的发射电流，使阴极1工作在空间电荷限制的运用条件下，并在控制极2和阴极1间引入负反馈，通过调节控制极2与阴极1间的偏压实现调节阴极1所在处的电场，进而实现阴极1发射电流的快速稳定。同时，通过合理设计各电极的结构尺寸和施加合适电极工作参数，使电离规稳定工作时，控制极2的工作电势低于阴极1的工作电势，实现电离规的压强测量上限的拓展。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电离规，用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量，其特征在于，

包括用于发射电子的阴极(1)、用于与阴极(1)形成可调电场以稳定阴极(1)的发射电流的控制极(2)、用于对电子进行加速的加速极(3)、用于收集离子流的收集极(4)和用于固定的电极安装座(5)；

所述阴极(1)、控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)同轴安装在电极安装座(5)上，由内向外分别为阴极(1)、控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)，阴极(1)处于电离规的中心轴线处，所述阴极(1)、控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)分别与外部控制电路连接。

2.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

控制极(2)与阴极(1)之间的距离小于控制极(2)与加速极(3)之间的距离。

3.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

电离规稳定工作时，控制极(2)的工作电势低于阴极(1)的工作电势。

4.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

所述阴极(1)为直热式结构，所述阴极(1)采用粗阴极灯丝绕成螺旋结构；

或者所述阴极(1)为旁热式结构，阴极(1)包括阴极本体(12)和加热丝(11)，所述阴极本体(12)为薄壁管状结构，所述加热丝(11)位于阴极本体(12)内。

5.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

所述控制极(2)、加速极(3)和收集极(4)均为栅极构型。

6.如权利要求5所述的电离规，其特征在于，

所述栅极构型为无磁性且具有高溢出功的金属丝(7)在至少两根支撑柱(6)上绕成螺旋结构，并通过支撑柱(6)安装在电极安装座(5)上；

或者所述栅极构型为闭合环状金属丝(7)在至少两根支撑柱(6)上堆叠而成，并通过支撑柱(6)安装在电极安装座(5)上。

7.如权利要求3所述的电离规，其特征在于，

在阴极(1)和控制极(2)之间引入负反馈，通过调节阴极(1)和控制极(2)间的偏压来实现阴极(1)所处电场的调节。

8.如权利要求1所述的电离规，其特征在于，

所述电极安装座(5)由二氧化硅、石英、三氧化二铝和立方氮化硼中的任一种材料制成。

9.一种用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，其特征在于，

包括如权利要求1～8任一项所述的电离规、用于给阴极(1)供电和用于指示阴极(1)的发射电流的阴极供电单元(20)、用于给控制极(2)供电的控制极供电单元(30)、用于给加速极(3)供电的加速极供电单元(40)、用于给收集极(4)供电和指示收集极(4)的离子流的收集极供电单元(50)和用于设置每个电极工作参数的控制器(60)；

所述阴极供电单元(20)与阴极(1)连接，所述控制极供电单元(30)与控制极(2)连接，所述加速极供电单元(40)与加速极(3)连接，所述收集极供电单元(50)与收集极(4)连接，所述阴极供电单元(20)、控制极供电单元(30)、加速极供电单元(40)和收集极供电单元(50)均与控制器(60)连接。

10.如权利要求9所述的用于对高速中性气团的瞬态压强进行测量的系统，其特征在于，

所述阴极供电单元(20)还与控制极供电单元(30)连接，所述阴极供电单元(20)还用于调节阴极(1)和控制极(2)之间的偏压和指示阴极发射电流。