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Vorrichtung zur Anzeige von Lecks in Hochvakuumanlagen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige von Lecks in Hochvakuumanlagen mittels einer
in der Anlage aufrechterhaltenen elektrischen Entladung.
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Bekannte derartige Vorriohtungen beruhen auf dem Prinzip, daß die
Entladungsstromstärke sich bei Veränderung des Gasdruckes in der Anlage ändert,
und weisen als Anzeigeinstrument ein in den Entladungsstromkreis eingeschaltetes
Strommeßinstrument auf.
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Diese Vorrichtungen vermögen. jedoch nicht, zwischen einem Druckanstieg
infolge von außen in das Vakuumgefäß eindringende Gase und einem Druckanstieg von
im Innern des Vakuumgefäßes frei werdender Gasmengen zu unterscheiden und haben
n.ur eine geringe Anzeigeempfindlichkeit.
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Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Anzeige von Lecks in Vakunmanlagen
bekannt, bei der in einem Entladungsgefäß eine elektrische Entladung aufrechterhalten
wird und bei der eine fotoelektrische Anordnung zur Überwachung des Entla.dungsleuchtens
im Entla, dungsgefäß vorgesehen ist, die auf Veränderungen der Intensität des Entladungsleuchtens
in vorgebbaren Spektralbereichen anspricht. Mit dieser Vorrichtung können nur qualitative
Aussagen über eine Veränderung der in dem Entladungsgefäß befindl ichen, das Entladlungs1leuchten
verursachenden Gase oder Dämpfe ermittelt werden. Sowohl die regulär in dem Entladungsgefäß
befindlichen Gase oder Dämpfe als auch die etwa durch Lecks von außen in das Entladungsgefäß
eingedrungenen tragen n. ämlich infolge der Breitbandigkeit ihrer Spektren zum Entladungsleuchten
bei, und man kann daher bei einer Veränderung der Intensität des Entladungsleuchtens
in einem gewissen Spektralbereich nicht unterscheiden. ob sie von einer Anderung
des Gesamtdruckes der regulär in dem Entladungsgefäß befindlichen Gase oder Dämpfe
herrührt oder von etwa durch Lecks von außen in das Vakuumgefäß eingedrungenen Gasen
oder Dämpfen, die neben einer Veränderung des Gesamtdruckes in der Anlage eine Veränderung
der quantitativen Zusammensetzung der Gase oder Dämpfe in der Anlage hervorrufen.
Auf Grund nur eines Meßwertes ist es nicht möglich, beide Vorkommnisse zu unterscheiden.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anzeige von Lecks in Hochvakuumanlagen,
enthaltend ein Entladungsgefäß, in dem eine elektrische Entladung aufrechtzuerhalten
ist, und eine auf Veränderungen der Intensität des Entladungsleuchtens in vorgebbaren
Spektralbereichen ansprechende fotoelektrische Anordnung zur Überwachung des Entladungsleuchtens
im Entladungsgefäß, werden die Nachteile der genannten vorbekannten Vorrichtungen
beseitigt durch Mittel zur gleichzeitigen Vornahme von zwei verschiedenen Messungen
an der Entladung,
aus deren Ergebnis zu entscheiden ist, ob sich bei Veränderung
des Gesamtdrucks in dem Entladungsgefäß die Zusammensetzung des Gas- und/oder Dampfinhalts
in dem Entladungsgefäß geändert hat - wie es der Fall ist, wenn die Hochvakuumanlage
leck ist - oder nicht - wie es der Fall ist, wenn allein der Gesamtdruck in der
nicht lecken Hochvaliuumanlage ansteigt -, indem entweder ein Strommeßgerät zur
Ermittlung des gesamten von der elektrischen Entladung durch das Entladungsgefäß
getragenen Stromes und eine fotoelektrische Anordnung zur gleichzeitigen Ermittlung
der Intensität des Entladungsleuchtens in einem ausgewählten. Spektralbereich vorgesehen
ist oder zwei fotoelektrische Anordnungen zur gleichzeitigen Ermittlung der Intensität
des Entladungsleuchtens in zwei voneinander verschiedenen auswählbaren Spektralbereichen.
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Vorzugsweise kann mit der vorgeschlagenen Vorrichtung eine akustische
oder optische Warnanlage oder eine andere automatische Betätigungseinrichtung gekoppelt
werden, die im Falle eines plötzlich auf tretenden Leckes etwa die Bedienungsmannschaft
aufmerksam macht oder elektrische Einrichtungen der Vakuumanlage abschaltet.
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Bei der Durchführung der Lecksuche mit der Einrichtung nach der Erfindung
wird die Wandung des unter Vakuum stehenden Objektes in bekannter Weise mit einem
sogenannten Suchgasstrahl abgetastet, wobei die im Augenblick des Abtastens einer
Leckstelle in die Vakuumanlage eindringenden Sprühgase, vorzugsweise Wasserstoff,
einen Farbumschlag des Entladungsleuchtens bewirken.
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Weitere Merkmale der Erfindung sollen nachstehend an Hand der Zeichnungen
erläutert werden.
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In der Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau u des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Eine Entladung
röhre 1 ist über das Rohr 2 mit dem
zu prüfenden nicht dargestellten Hochvakuumgefäß verbunden und an eine geeignete,
ebenfalls nicht dargestellte Spannungsquelle angeschlossen. Der im Meßinstrument
3 gemessene Strom gibt ein Maß für den Druck im Hochvakuumgefäß. Die Entladungssäule
wird mit Hilfe einer Linse 4 auf der Isathode einer Fotozelle 5 abgebildet. Der
dabei auftretende Fotostrom wird mit dem Instrument 6 gemessen. Die Ahhängigkeit
der Grölle des Fotostromes von der spektralen Verteilung des Entladungsleuchtens
wird durch ein in den Strahlengang eingeschaltetes Farbfilter 7 erreicht.
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Soll die Vorrichtung zur Überwachung einer Hochvakuumanlage auf plötzlich
auftretende Lecks verwendet werden, so wählt man zweckmäßig ein Rot filter, das
für das Licht der roten Stickstoffbanden durchlässig ist, in Verbindung mit einer
Zäsium-Fotozelle. Die beiden Instrumente 3 und 6 werden zweckmäßig empirisch geeicht.
Zur Steigerung der Anzeigeempfindlichteit emfiefiehtl sich die Verwindung von Fotozellen
mit Sekundärekektronenvervielfachern.
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Als Spannungsquelle für die Entaladungsröhre 1 kann eine Hochfrequenzspannungsquelle
oder eine Gleichspannungsquelle dienen.
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Zur Aufrechterhaltung der Entladung bei niedrigen Drücken ist es
im letzteren Falle unter Ltmständen erforderlich, in dem Entladungsraum auf bekannte
Weise ein Magnetfeld aufrechtzuerhalten.
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Um einen störenden Einfluß des Raumlichtes auszuschalten, werden
die Teile 1, 4 5 und 7 zweckmäßig in einem lichtdichten Rasten od. dgl untergebracht
und das Verbindungsrohr 2 zum Hochvakuumgefäß geschwärzt. Lichtleitung innerhalb
der Glasrohre kann durch eine Unterbrechung mittels eines Schliftes oder eines metallrohres
verhindert werden. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht erforderlich. wenn die Gleichstromentladung
nach einem weiteren Merkmal, der Erfindung impulsmäßig, z. B. durch periodisches
Aufladen und Entladen eines Kondensators, durchgeführt wird.
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Der hohe Anteil an Wechsellicht einer derartiges Entladung läßt sich,
durch die Fotozelle in Wechselspann. uns transformiert, mit bekannten Mittelhn leicht
verstärken. wobei das Raumlicht keine Störungen verursacht. Durch Wahl kurzer Impul
sbreiten kann auch die mit einer Gleichstromentladung verbundene Getterwirkung der
Entladung. die die Druckanzeige des Meßinstrumentes 3 verfälscht, verringert werden.
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Um Intensitätsschwankungen des Lichtes der Entladung unwirksam zu
machen und gleichzeitig die Anzeige noch empfindlicher zu gestalten, kann man nach
einem weiteren Nilerkmal der Erfindung zwei Fotozellen mit verschiedener spektraler
Empfindlichkeit in einer Brückenschaltung verwenden. In der Fig. 2 ist eine solche
Anordnung dargestellt. Die Fotozelle 8 sei z. B. rotempfindlich (Zäsiumschicht)
und die Fotozelle 9 blauempfindlich (Isaliumschicht.
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Ein Rotfilter 10 und ein Blaufilter 11 schneiden. die jeweils unerwünschten
Teile des Spektrums ab. Zwei Widestände 12 und 13, von denen midestens einer veränderlich
ist, bilden zusammen mit den beiden Fotozellen 8 und 9 eine Brücke, die von einer
Gleichspannungsquelle 14 gespeist wird. Der illit dem Instrument 15 gemessene Anodenstrom
einer Elektronenröhre 16 zeigt in an sich Bekannter Weise den Abgleich der Brücke
und geringe Verschiebungen des Abgleiches, z. B. durch Anderung der Farbe des Entladungsleuchtens,
infolge eines Leckes an. Der Abgeichpunkt der Brücke, d. h. das Verhältnis der
Werte
der widerstände 1 2und 13, kann unmittelbar als ein Maß für die Dichtllei t der
Hochvakuum -apparatur angesehen werden. Geringe Verfärbungen der Gasentladung durch
Besprühen der Leclistelle mit einem Succhegas, z. B. Wasserstoff, machen sich durch
relativ große ausschläge des Instrumentes 15 bemerkbar. Durch Ixompensation des
Anodenruhestromes der Röhre 16 oder durch Nacverstärkung ist es in an sich bekannte
rWeise möglich, die Empfindlichlieit der Anzeige gegebenenfallsf noch weiter zu
erhöhen. An Stelle einer Brücke kann auch eine der bekannten Kompelisations- oder
Differenz-Schlaungen verwendet werden. Ebenso liegt es im Bereich der Erfindung,
bei impulsmäßiger Bestrahlung der Fortozellen zn stelle der gleichlichterregten
Brücke eine echselstrombrücke zu verwenden.