CN202183355U - 收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管 - Google Patents

Abstract

收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其传感元件由两个相互平行的平面带孔网结构的平板形收集极、两个相互平行的平板形阳极和一个直丝形(或螺旋丝形，或V字形)阴极组成。收集极和阳极相互垂直，构成一个平行板盒形电极结构。阴极则位于该平行板盒形电极结构的对称轴线上。孔网的结构，包括孔的数量、形状、尺寸和位置等参数的确定，以及收集极的总体尺寸及位置等参数的调整，在减少测量范围低压力端附近进行准确读值的延迟时间的同时，还确保能够与收集极平面不带孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管互换使用。

Description

收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管

技术领域

本实用新型涉及真空测量技术领域中的真空计，具体涉及一种中真空热阴极电离真空计规管。

背景技术

在指定空间内，低于环境大气压力的气体状态就是真空。真空区域大致分为低真空、中真空、高真空和超高真空等四大部分。真空计就是用于测量真空区域内的气体压力的仪器仪表。真空计规管作为真空计的传感部件，其中至少有一套安装和固定在一个真空气密性壳体内部的真空传感元件。

如果真空计规管的真空传感元件采用在控制条件下，加热阴极，发射电子，电离待测真空系统内气体，测量所产生的离子流的原理来测量真空区域的气体压力，就是热阴极电离真空计规管。

热阴极电离真空计规管的真空传感元件一般采用三极电子管式的结构，其中主要由一个能进行热电子发射的阴极(通常也叫灯丝)，一个可加速并收集电子的阳极和一个能有效接收正离子的收集极等三种电极组成。

三极电子管结构的热阴极电离真空计规管的主要测量范围都在高真空区域。为了使热阴极电离真空计规管能够从中真空区域开始测量气体压力，发展了一种传感元件采用了如图1所示的电极结构的中真空热阴极电离真空计规管。其中的平板形阳极2和平板形收集极3分别对称地位于一个直丝形(或螺旋丝形，或V字形)阴极1的两侧，且相互平行。

电子从阴极1发射出来以后，作直线运动，直接奔向平板形阳极2。阴极1和平板形阳极2之间的空间就是气体分子的电离区域。阴极1发射出来的电子在奔向平板形阳极2的途中，碰撞气体分子，并使其发生电离，从而产生正离子。生成的正离子反方向穿越电离区域，飞向平板形收集极3，被平板形收集极3所接收。

在阴极1恒定的电子发射电流条件下，平板形收集极3所接收到的正离子电流就与被测量空间内的气体分子密度成正比例关系，所以能够间接地测量出被测量空间内的气体压力。

采用图1这种平行板电极结构的传感元件具有一个显著的特点，就是阴极1所发射的电子，在阴极1和平板形阳极2之间的电离区域内，只能作单向的直线运动，并在途中碰撞电离其中的气体分子。传感元件采用了这种平行板电极结构的热阴极电离真空计规管，能够从中真空区域就开始测量气体压力。

在这种平行板电极结构的传感元件中，电子和正离子在由阴极1和平板形阳极2构成的电离区域内作方向相反的运动。电子和正离子之间相互发生碰撞，进而复合成气体分子的几率较大，导致平板形收集极3不能够收集到电子与气体分子发生的所有有效碰撞所产生的全部正离子。

于是又发展了一种传感元件采用图2所示的电极结构的中真空热阴极电离真空计规管，如图5所示则是其中的一种具体的实例。其传感元件由分别安装固定在真空气密性壳体19内部的真空气密性绝缘电引线座支杆18上的，两个相互平行的平板形收集极5和平板形收集极7，两个相互平行的平板形阳极4和平板形阳极6，一个直丝形(或螺旋丝形，或V字形)阴极1组成。

平板形收集极5和平板形收集极7与平板形阳极4和平板形阳极6之间相互垂直，构成一个平行板盒形电极结构，而阴极1则位于该平行板盒形电极结构的对称轴线上。

如图6所示是平板形收集极5和平板形收集极7的一种平面展开图。收集极5和收集极7之间，既可以如图5的实例所示，通过收集极中连接带14、收集极中连接带15、收集极上连接带16和收集极下连接带17等连接带相互连接成型，然后再整体安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上，也可以相互之间无连接带而各自独立安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上成型。

平板形收集极5和平板形收集极7之间的连接带的数量和宽度可以是任意的，甚至可以直接采用与平板形收集极5和平板形收集极7完全等宽的尺寸。

同样，平板形阳极4和平板形阳极6之间，也是既可以通过连接带相互连接成型，然后再整体安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上，也可以相互之间无连接带而各自独立安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上成型。

平板形阳极4和平板形阳极6，与平板形收集极5和平板形收集极7，都以一个直丝形(或螺旋丝形，或V字形)阴极1为对称轴，且相互垂直，构成一个平行板盒形电极结构。

其特点之一是阴极1发射出来的电子仍然只作直线运动，直接奔向平板形阳极4，或平板形阳极6。

其特点之二则是在由阴极1和平板形阳极4或阴极1和平板形阳极6所构成的两个电离区域内，电子和正离子作方向相互垂直的运动。电子和正离子之间相互发生碰撞，进而复合成气体分子的几率较小。所以传感元件采用了如图2所示的这种平行板盒形电极结构的中真空热阴极电离真空计规管，其平板形收集极5和平板形收集极7，能够尽可能充分地收集到电子与气体分子发生的所有有效碰撞所产生的全部正离子。

传感元件采用了如图2所示的这种平行板盒形电极结构的热阴极电离真空计规管，能够在从中真空区域开始到高真空区域的比较宽广的气体压力范围内，进行真空测量和控制，在真空测量领域得到了广泛应用，是目前最为典型的一种中真空热阴极电离真空计规管。

传感元件采用了这种平行板电极结构(如图1所示)或平行板盒形电极结构(如图2所示)的中真空热阴极电离真空计规管，都有一个共同的特点，就是要求平板形收集极3，或者平板形收集极5和平板形收集极7的面积足够大，以利于充分收集电离区域里电子的有效碰撞所产生的全部正离子，确保中真空热阴极电离真空计规管能够从真空区域的较高压力端开始测量。但是表面积足够大的平板形收集极3，或者平板形收集极5和平板形收集极7，也具有较大的气体吸附能力，更容易被污染。平板形收集极3，或者平板形收集极5和平板形收集极7所吸附的气体和污染物，在测量过程中的不断脱附，不可避免地对测量结果产生不利的干扰。

特别是在测量范围的低压力端附近，这种对测量结果的干扰就更为明显。表现为在同样的气体压力下，中真空热阴极电离真空计规管所测量的气体压力读数值，比同时开始进行测量的高真空热阴极电离真空计规管所测量的气体压力读数值偏高很多。只有在经过相当长的延迟时间之后，中真空热阴极电离真空计规管所测量的气体压力读数值，才逐渐接近同时开始进行测量的高真空热阴极电离真空计规管所测量的气体压力读数值。

也就是说如果传感元件采用了如图1所示的平行板电极结构，或如图2所示的这种平行板盒形电极结构的中真空热阴极电离真空计规管，在实际使用过程中，其在测量范围的低压力端附近的准确读值的延迟时间太长，必然造成人力物力等资源的浪费，不利于效率的提升。

针对中真空热阴极电离真空计规管的这一缺陷，直接把图2中的平板形阳极4和平板形阳极6，分别替换成图3中的杆形阳极8和杆形阳极10；再直接把图2中的平板形收集极5和平板形收集极7，分别替换成图3中的杆形收集极9和杆形收集极11，发展出一种如图3所示的传感元件采用了杆形电极结构的中真空热阴极电离真空计规管。

传感元件采用如图3所示的杆形电极结构的中真空热阴极电离真空计规管，由于杆形收集极9和杆形收集极11的表面积，比平板形收集极5和平板形收集极7的表面积显著减小，在实际使用过程中，其在测量范围的低压力端附近的准确读值的延迟时间，大大缩短到与典型高真空热阴极电离规管相当的程度，避免了人力物力等资源的浪费，有利于生产效率的提升。

但是传感元件采用如图3所示的杆形电极结构所制成的中真空热阴极电离真空计规管，和传感元件采用如图2所示的平行板盒形电极结构所制成的中真空热阴极电离真空计规管之间却没有互换性。存量巨大的正在使用中的中真空热阴极电离真空计，都不能通过直接更换配套使用的中真空热阴极电离真空计规管方式，来提高测量的即时准确性，提升生产科研的工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述背景技术中图1，图2、图5和图6，以及图3所述的中真空热阴极电离真空计规管的诸多缺陷，提供一种如图4、图7和图8所示的，既具有图3所述的中真空热阴极电离真空计规管的即时准确性优点，又能与图2、图5和图6所述的中真空热阴极电离真空计规管进行互换使用的新型中真空热阴极电离真空计规管。

本实用新型提供一种如图8所示的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其传感元件采用如图4所示的电极结构，由分别安装固定在真空气密性壳体19内部的真空气密性绝缘电引线座支杆18上的，两个相互平行的具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13，两个相互平行的平板形阳极4和平板形阳极6，一个直丝形(或螺旋丝形，或V字形)阴极1组成。

具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13与平板形阳极4和平板形阳极6之间相互垂直，构成一个平行板盒形电极结构，而阴极1则位于该平行板盒形电极结构的对称轴线上。

如图7所示是具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13的一种平面展开图。具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13之间，既可以如图8的实例所示，通过收集极中连接带14、收集极中连接带15、收集极上连接带16和收集极下连接带17等连接带相互连接成型，然后再整体安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上，也可以相互之间无连接带而各自独立安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上成型。

同样，平板形阳极4和平板形阳极6之间，也是既可以通过连接带相互连接成型，然后再整体安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上，也可以相互之间无连接带而各自独立安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上成型。

平板形阳极4和平板形阳极6，与具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13，都以一个直丝形(或螺旋丝形，或V字形)阴极1为对称轴，且相互垂直，构成一个平行板盒形电极结构。

具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13的工作平面上，分别具有对称或不对称的，采用圆形、椭圆形、正多边形、多边形、异形及其任意组合所构成的孔网结构。

具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13的工作平面上的孔网结构，包括孔的数量、形状、尺寸和位置等参数的确定，都以能够尽量减少中真空热阴极电离真空计规管在测量范围的低压力端附近进行准确读值的延迟时间，同时还以能与图2、图6和图5所述的平面上不具有孔网结构的平板形收集极5和平板形收集极7的中真空热阴极电离真空计规管进行互换使用为原则。

具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13的总体尺寸及位置等参数的确定，都以能够尽量减少中真空热阴极电离真空计规管在测量范围的低压力端附近进行准确读值的延迟时间，同时还以能与图2、图6和图5所述的平面上不具有孔网结构的平板形收集极5和平板形收集极7的中真空热阴极电离真空计规管进行互换使用为原则。

具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13之间的连接带的数量和宽度可以是任意的，既可以具有孔网结构，也可以不具有孔网结构，甚至可以直接采用与具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13完全等宽的尺寸。

本实用新型提供的这种收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管具有如下特点：

其特点之一是阴极1发射出来的电子仍然只作直线运动，直接奔向平板形阳极4，或平板形阳极6。

其特点之二则是在由阴极1和平板形阳极4或阴极1和平板形阳极6所构成的两个电离区域内，电子和正离子作方向相互垂直的运动。电子和正离子之间相互发生碰撞，进而复合成气体分子的几率较小。具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13，能够尽可能充分地收集到电子与气体分子发生的所有有效碰撞所产生的全部正离子。

其特点之三则是具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13既具备足够大的正离子收集面积，又具备足够小的气体及污染物吸附面积。能够把在测量范围的低压力端附近的准确读值的延迟时间，大大缩短到与典型高真空热阴极电离规管相当的程度，有利于生产效率的提升。

其特点之四则是能够与收集极平面不具有孔网结构的现有的中真空热阴极电离真空计规管互换，直接与存量巨大的现有中真空热阴极电离真空计配套使用，在提高测量的即时准确性的同时，又充分利用现有的人力和物力等资源，提高生产科研的工作效率，具有推广应用的便利性和市场前景。

附图说明

图1是背景技术中所述的收集极平面不具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管。

图2是背景技术中所述的收集极平面不具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管。

图3是背景技术中所述的采用杆形电极的中真空热阴极电离真空计规管。

图4是本实用新型所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管。

图5是背景技术中所述收集极平面不具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管的一个具体实例。

图6是背景技术中所述的收集极平面不具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管的一个具体实例中的收集极展开图。

图7是本实用新型所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管的一个实施实例中的收集极展开图。

图8是本实用新型所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管的一个实施实例。

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8中的符号说明：阴极1、平板形阳极2、平板形收集极3、平板形阳极4、平板形收集极5、平板形阳极6、平板形收集极7、杆形阳极8、杆形收集极9、杆形阳极10、杆形收集极11、具有孔网结构的平板形收集极12、具有孔网结构的平板形收集极13、收集极中连接带14、收集极中连接带15、收集极上连接带16、收集极下连接带17、真空气密性绝缘电引线座支杆18、真空气密性壳体19。

具体实施方式

下面结合附图，并用最佳的实施实例之一对本实用新型作出详细的说明。

图5所示的中真空热阴极电离真空计规管实例中的平板形收集极5和平板形收集极7展开之后，如图6所示。

在展开之后的平板形收集极5和平板形收集极7的工作区域的平面上，增加一系列的网孔结构，就可以得到如图7所示的展开之后的具有孔网结构的平板形收集极12和平板形收集极13。

具有孔网结构的平板形收集极12和平板形收集极13的工作平面上的孔网结构，包括孔的数量、形状、尺寸和位置等参数的确定，以及具有孔网结构的平板形收集极12和平板形收集极13的总体尺寸及位置的调整，都以使两个相互平行的平板形收集极12和平板形收集极13既具备足够大的正离子收集效率，又具备足够小的气体及污染物吸附能力。能够尽量减少中真空热阴极电离真空计规管在测量范围的低压力端附近进行准确读值的延迟时间，同时又能与图2、图6和图5所示的采用平面上不具有孔网结构的平板形收集极5和平板形收集极7的中真空热阴极电离真空计规管进行互换使用为原则。

通过具有孔网结构的平板形收集极12和平板形收集极13的收集极中连接带14、收集极中连接带15、收集极上连接带16和收集极下连接带17，把具有孔网结构的平板形收集极12和平板形收集极13相互连接成型，然后再整体安装在真空气密性绝缘电引线座支杆18上。

就可以得到如图8所示的本实用新型的一种收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管。其中两片相互平行的平板形阳极4和平板形阳极6，与两片相互平行的平面带孔网结构的平板形收集极12和平面带孔网结构的平板形收集极13，都以阴极1为对称轴，且相互垂直，构成一个平行板盒形电极结构。

本实用新型的这一具体的实施方案，使得具有孔网结构的平板形收集极12和具有孔网结构的平板形收集极13既具备足够大的正离子收集面积，又具备足够小的气体及污染物吸附面积。能够把在测量范围的低压力端附近的准确读值的延迟时间，大大缩短到与典型高真空热阴极电离规管相当的程度，有利于生产效率的提升。同时又能够与收集极平面不具有孔网结构的现有的中真空热阴极电离真空计规管互换，直接与存量巨大的现有中真空热阴极电离真空计配套使用，在提高测量的即时准确性的同时，又充分利用现有的人力和物力等资源，提高生产科研的工作效率，具有推广应用的便利性和市场前景。

以上实施实例是本实用新型的一种较优选的具体实施方式。本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其特征在于：其传感元件由分别安装固定在真空气密性壳体(19)内部的真空气密性绝缘电引线座支杆(18)上的，两个相互平行的平板形收集极(12)和平板形收集极(13)，两个相互平行的平板形阳极(4)和平板形阳极(6)，一个直丝形、或螺旋丝形、或V字形阴极(1)组成。

2.如权利要求1所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其特征在于：平板形收集极(12)和平板形收集极(13)与平板形阳极(4)和平板形阳极(6)之间相互垂直，构成一个平行板盒形电极结构，而阴极(1)则位于该平行板盒形电极结构的对称轴线上。

3.如权利要求2所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其特征在于：平板形收集极(12)和平板形收集极(13)之间，既可以通过收集极中连接带(14)、收集极中连接带(15)、收集极上连接带(16)和收集极下连接带(17)等连接带相互连接成型，然后再整体安装在真空气密性绝缘电引线座支杆(18)上，也可以相互之间无连接带而各自独立安装在真空气密性绝缘电引线座支杆(18)上成型。

4.如权利要求3所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其特征在于：平板形阳极(4)和平板形阳极(6)之间，也是既可以通过连接带相互连接成型，然后再整体安装在真空气密性绝缘电引线座支杆(18)上，也可以相互之间无连接带而各自独立安装在真空气密性绝缘电引线座支杆(18)上成型。

5.如权利要求4所述的所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其特征在于：平板形收集极(12)和平板形收集极(13)的工作平面上，分别具有对称或不对称的，采用圆形、椭圆形、正多边形、多边形、异形及其任意组合所构成的孔网结构，使平板形收集极(12)和平板形收集极(13)在既具备足够大的正离子收集面积的同时，又具备足够小 的气体及污染物的吸附面积。

6.如权利要求5所述的收集极平面具有孔网结构的中真空热阴极电离真空计规管，其特征在于：平板形收集极(12)和平板形收集极(13)之间的连接带的数量和宽度可以是任意的，既可以具有孔网结构，也可以不具有孔网结构，甚至可以直接采用与收集极(12)和收集极(13)完全等宽的尺寸。 

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