CN201215812Y - 热阴极电离规管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及规管，特别涉及热阴极电离规管的电极结构。本实用新型针对现有技术的热阴极电离规管，电极结构复杂，测量精度低，使用范围小的缺点，公开了一种电极结构简单，测量范围更宽的热阴极电离规管。本实用新型的技术方案是，热阴极电离规管，包括收集极、栅极和灯丝，其特征在于，所述收集极和栅极基本上成“П”形；所述收集极所在平面与所述栅极所在平面垂直，且所述收集极对称轴与所述栅极对称轴重合。本实用新型用于热阴极电离规管的电极，可以大大简化结构，提高测量精度和重复性，扩大测量范围，降低产品成本。

Description

热阴极电离规管

技术领域

本实用新型涉及规管，特别涉及热阴极电离规管的电极结构。

背景技术

规管是一种真空测量器件，热阴极电离规管主要用于高真空领域的测量。现有技术中普遍采用的“圆筒形”热阴极电离规管，其结构如图4所示。这种规管的电极，包括收集极10、栅极(阳极)12、灯丝(阴极)11。灯丝11为螺旋型，栅极12为双螺旋型，收集极为金属圆筒。灯丝11置于栅极12围成的空间中，且被收集极10包围。其基本工作原理是，灯丝11发射的电子在栅极12电场的作用下飞向栅极12，越过栅极12趋向收集极10；在栅极—收集极之间拒斥电场作用下，电子逐渐减速，在速度达到零时，电子返转并飞向栅极12，再次越过栅极12趋向灯丝11；又在栅极—灯丝之间的拒斥电场作用下，逐渐减速，在速度为零时，电子再一次返转并飞向栅极12。在这样的往返运动中，电子不断与气体分子碰撞，把能量传给气体分子，使气体分子电离。电离区间产生的正离子被收集极10接收，形成离子流I⁺。根据公式

$p=\frac{I^{+}}{{\mathrm{SI}}_e}$

(其中S为规管的灵敏度，I_e为灯丝的发射电流)即可计算出真空度P。这种规管的电极结构比较复杂，容易受到污染；规管电极在受到污染后，很难彻底清除；而且复杂的电极结构增加了在高真空端的放气量，影响规管的测量精度和重复性。这种规管测量范围为一般只能达到1×10⁰～1×10^-5p_a，使用范围受到限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术的热阴极电离规管，电极结构复杂，测量精度低，使用范围小的缺点，提供一种电极结构简单，测量范围更宽的热阴极电离规管。

本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，热阴极电离规管，包括收集极、栅极和灯丝，其特征在于，所述收集极和栅极基本上成“∏”形；所述收集极所在平面与所述栅极所在平面垂直，且所述收集极对称轴与所述栅极对称轴重合。

本实用新型的有益效果是，大大简化了收集极和栅极的结构，提高了测量精度和重复性，测量范围达到1×10²～1×10^-5p_a，大于现有技术2个数量级。制造工艺更简单，成本更低。

附图说明

图1是实施例1电极结构的示意图；

图2是图1的左/右视图；

图3是实施例2收集极和/或栅极形状示意图；

图4是现有技术的规管电极结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详细描述本实用新型的技术方案。

本实用新型通过改变热阴极电离规管的电极结构，并巧妙安排其相互间的位置关系，简化了规管生产工艺，改善了高真空条件下的测量氛围，提高了测量精度，扩大了测量范围，提高了测量参数的重复性。

实施例1

本例的热阴极电离规管，收集极10、栅极12基本上成“∏”形(或门框形)，如图1、图2所示。收集极10和栅极12均采用断面为圆形的线材折弯构成，可以减小电极的表面积。收集极10构成的“门框”，其宽度和高度应当大于栅极12构成的“门框”，以利于接收正离子。收集极10所在平面与栅极12所在平面垂直，而且收集极10的对称轴与栅极12的对称轴重合。由图2可以看出，本例灯丝11对折成“∧”形，其顶部通过绝缘子20固定在栅极12中。灯丝11称轴与收集极10和栅极12的对称轴重合，灯丝11所在平面与收集极10所在平面重合。本例灯丝11采用涂覆氧化钇的铱丝，具有熔点高、工作压强高的特点。

热阴极电离规管，灯丝发射出的电子，最终是要被栅极吸收的。我们可以简单理解为，电子越晚被栅极吸收，那说明它在电离区间运动的时间就越久，运动的路程就越长，电离的离子就越多，以利于提高规管性能。相比现有技术的规管栅极采用双螺旋栅极，本例栅极吸收电子的能力和几率小得多，电子运动路程要长得多。

本例规管工作时，从灯丝11发射出的高能量电子，绝大部分不会被栅极直接吸收，而是在栅极与收集极之间运动很长一段路程，最后才回到栅极。由于电子具有很高的能量，因此，电子在运行路程中，将会与气体分子碰撞使气体分子电离，产生正离子。这些被电子电离得到的正离子被收集极吸收，形成离子流I⁺，根据公式

$p=\frac{I^{+}}{{\mathrm{SI}}_e}$

即可计算出真空度。

实施例2

本实用新型的规管，收集极10和/或栅极12的“门框”，其门框顶部也可以弯曲成弧形，如图3所示。这种结构的电极，其对称轴穿过弧形的顶点。本例其他结构与实施例1相同。

本实用新型的热阴极电离规管具有如下特点：

1.结构简单。由于在高真空条件下，电极结构越复杂，表面积越大，放气量也越大，对高真空端测量精度会产生很大影响。本实用新型的电极结构简单，表面积小，放气量少，在高真空端对测量精度影响较小。

2.现有的规管，由于电极(收集极、栅极和阴极)表面积大，容易造成电极污染和氧化，而且由于其结构复杂，清洁难度大。特别是现在测量高真空时，热阴极电离规管都是采用焦耳去气发。这种去气方式的去气效果远达不到电子轰击去气的效果。本实用新型的热阴极电离规管，可对其进行900V高压的电子轰击去气，去气效果比现在的焦耳去气好很多，这样更有利于规管的测量精度与稳定性的提高。而现有技术的规管由于其结构的限制，不宜采用电子轰击去气方法。

3.从测量范围来看，现有的“圆筒形”热阴极电离规管测量范围一般为：1×10⁰～1×10^-5p_a，只有5个数量级。本实用新型的规管测量范围达到1×10²～1×10^-5p_a，覆盖了7个数量级，能够满足更多用户的使用要求。

Claims (7)

1. 【权利要求1】热阴极电离规管，包括收集极、栅极和灯丝，其特征在于，所述收集极和栅极基本上成“∏”形；所述收集极所在平面与所述栅极所在平面垂直，且所述收集极对称轴与所述栅极对称轴重合。
2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的热阴极电离规管，其特征在于，所述“∏”形顶部为弧形。
3. 【权利要求3】根据权利要求1所述的热阴极电离规管，其特征在于，所述收集极和栅极由线材折弯构成。
4. 【权利要求4】根据权利要求3所述的热阴极电离规管，其特征在于，所述线材断面为圆形。
5. 【权利要求5】根据权利要求1、2、3或4所述的热阴极电离规管，其特征在于，所述灯丝以所述对称轴为对称轴成对称分布。
6. 【权利要求6】根据权利要求5所述的热阴极电离规管，其特征在于，所述灯丝对折成“∧”形。
7. 【权利要求7】根据权利要求6所述的热阴极电离规管，其特征在于，所述灯丝所在平面与所述收集极所在平面重合。

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