DE10392973B4

DE10392973B4 - Verfahren zum Betreiben eines Ionisationsdruckmessgeräts mit heißer Kathode und Entgasungssteuerungssystem für ein solches Ionisationsdruckmessgerät

Info

Publication number: DE10392973B4
Application number: DE10392973.8T
Authority: DE
Inventors: Neil T. Peacock; Stacy W. Wade
Original assignee: MKS Instruments Inc
Current assignee: MKS Instruments Inc
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2023-07-26
Also published as: JP2005534032A; GB2407699A; US20040017202A1; WO2004011895A1; GB2407699B; JP2011128169A; AU2003254153A1; GB0502296D0; JP5302346B2; US6756785B2; DE10392973T5

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Ionisationsdruckmessgeräts während Entgasungsvorgängen, mit: – Liefern eines Entgasungsleistungspegels an das Messgerät; – Bestimmen des Drucks im Messgerät; und – Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät mit Erhöhen des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät, um zu verhindern, dass der Druck im Messgerät eine vorbestimmte obere Druckgrenze erreicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Ionisationsdruckmessgeräte mit heißer Kathode. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zum Steuern des Entgasungsvorgangs in Ionisationsdruckmessgeräten mit heißer Kathode.
Stand der Technik
Ionisationsmessgeräte mit heißer Kathode (beispielsweise Bayard-Alpert-Messgeräte) werden üblicherweise verwendet, um sehr geringe Drücke (beispielsweise kleiner als 0,133 Pa) in Vakuumkammern zu messen. Messgeräte dieser Art sind gut bekannt und sind beispielsweise im US-Patent 3,576,465 von Harvey und in dem US-Patent 5,250,906 von Bills et al. beschrieben. Diverse Aspekte dieser Messgeräte sind auch in den folgenden Publikationen beschrieben: A. Bermann, Gesamtdruckmessungen in der Vakuumtechnologie, Seiten 168 bis 171 und 190 bis 193, 1985; J. M. Lafferty, Grundlagen der Vakuumforschung und Technologie, Seiten 414 bis 419, 1998; A. Roth, Vakuumtechnologie, 2. Ausgabe, Seiten 312 bis 319; P. A. Redhead et al., Die physikalischen Grundlagen des Ultrahochvakuums, amerikanisches Institut der Physik, Seiten 307 bis 308, 1993; und R. N. Peacock, Gesamte Druckmesstechnik, HPS, Abteilung von MKS-Instrument, Inc., Boulder, CO, 1988. In der US 4 714 891 A wird ein Vakuummeter mit erweitertem Messbereich beschrieben. R. Paitich beschreibt in dem Artikel „Wide Range Vacuum Gauge Control”, in Solid State Technology, Bd. 39, Nr. 5, 1996, S. 103–107, die Erweiterung eines Druckbereichs, der mit Hilfe von Bayard-Alpert-Messgeräten zu messen ist, bis hin zu einem Druck von 133 Pa.
Kurz gesagt, enthalten Ionisationsmessgeräte mit heißer Kathode einen Glühdraht, ein Gitter und einen Kollektor, die häufig in einer Abschirmung bzw. einem Gehäuse eingeschlossen sind. Während des Betriebs wird eine Spannung (typischerweise ungefähr 180 Volt) an das Gitter mittels einer Gitterversorgungsspannung angeschlossen, und es wird eine Vorspannung (typischerweise 30 Volt) an den Glühdraht mittels einer Glühdrahtstromversorgung angelegt. Ein elektrischer Strom, der von dem Instrumentensteuerungssystem eingestellt und gesteuert wird (typischerweise ungefähr 0,1 bis 10 mA), fließt durch den Glühdraht und das Gitter. Unter diesen Betriebsbedingungen fließt ein Strom mit einer Größe, die proportional zu dem Druck in dem Messgerät ist, durch den Kollektor. Der Wert der Proportionalitätskonstanten, die als Messgerätekonstante bekannt ist, hängt von einer Reihe von Faktoren einschließlich der Geometrie und den Betriebsparametern des Messgeräts und der Art des Gases in der Kammer ab. Die Beziehung zwischen dem Druck, der gemessen wird, und den Messgerätbetriebsparametern ist durch die folgende Gleichung definiert P = I_c/KI_e wobei

P: = der zu messende Druck
I_c: = der Kollektorstrom
I_e: = der Elektronenstrom
K: = die Messgerätkonstante

Wie in den vorhergehend aufgelisteten Referenzen beschrieben ist, ist es periodisch notwendig, das Messgerät zu „entgasen”, um seine Messgenauigkeit zu verbessern. Bei dem Entgasungsvorgang werden Gase entfernt, die sich an dem Gitter oder anderen strukturellen Elementen des Messgerätes angehaftet haben. Ohne das Abführen dieser angehafteten Gase können diese freigesetzt und in das Mess-(ionisierende)Volumen während diverser Elektronenprozesse oder Ionenprozesse während einer Messung eingeführt werden. Da dieses freigesetzte Gas ursprünglich nicht in der Gasphase innerhalb des Messvolumens oder Systemvolumens vorhanden war, würde seine Ansammlung eine Störkomponente oder einen Fehlerterm der Messung hinzufügen.
Es gibt zwei Verfahren, die üblicherweise zum Ausführen der Entgasungsvorgänge angewendet werden. Diese sind als Elektronenbeschuss-(EB) und Widerstandsverfahren (I²R) bekannt. In beiden Verfahren werden erhöhte Leistungspegel (größer als typische Betriebsbedingungen während des Messmodus) dem Messgerät zugeführt, bis gewisse endgültige Entgasungsbedingungen erfüllt sind (beispielsweise 3 Watt für eine vorbestimmte Zeitdauer, oder eine vorbestimmte Leistung, um eine gewisse Wärme/Temperatur oder Farbe in dem Gitter zu erreichen). Dieses Aufheizen ist typischerweise ausreichend, um die Struktur auf eine sichtbare orange Farbe zu bringen, wenn diese in einem beleuchteten Raum betrachtet wird. Während des Elektronenbeschussverfahrens zur Entgasung wird die Gitterspannung auf einen festgelegten Wert größer als die gewöhnliche Betriebsspannung erhöht (beispielsweise um einen Faktor 2 bis 4 zwischen 300 Volt und 600 Volt), während der Elektronstrom I_e auf einen festgelegten Wert erhöht wird, der größer als der typische Betriebsstrom ist (beispielsweise um einen Faktor von ungefähr 10, d. h. auf ungefähr 20 mA). Das Gitter wird durch den Beschuss der Elektronen während dieses Vorgangs sehr effizient aufgeheizt. Die dem Messgerät während des Entgasungsvorgangs zugeführte Leistung unter Anwendung des EB-Verfahrens wird durch die folgende Formel berechnet: W_EB = I_e(V_g – V_fb) wobei:

W_EB: = die dem Messgerät während der EB-Entgasung zugeführte Leistung
I_e: = der Elektronenstrom
V_g: = die Gitterspannung
V_fb: = Vorspannung des Glühdrahts

Während des Widerstandsverfahrens zur Entgasung wird das Gitter durch ohmsche Wirkung aufgeheizt, indem ein Strom (beispielsweise ungefähr 2 Ampere) durch das Gitter geführt wird. Die dem Messgerät während des Entgasens zugeführte Leistung unter Anwendung des I²R-Verfahrens wird mit der folgenden Formel berechnet: W_I2R = I_g ²R wobei:

W_I2R: = die dem Messgerät während der I²R-Entgasung zugeführte Leistung
I_g: = Gitterstrom
R: = Widerstand des Gitters

Wie zuvor erwähnt ist, ergibt das absorbierte Gas, das von den Messgerätestrukturen während der Entgasungsvorgänge ausgetrieben wird, einen Beitrag zu dem Druck, der von dem Messgerät angezeigt wird. Unvorteilhafterweise unterliegen Ionisationsmessgeräte mit heißer Kathode der Gefahr der Schädigung, wenn diese bei relativ hohen Drücken (beispielsweise Drücke größer als ungefähr 0,0066 Pa) entgast werden. Eine Beschädigung eines normal arbeitenden Messinstruments ist daher möglich, wenn das vakuumerzeugende System, an das das Messsystem angeschlossen ist, nicht in der Lage ist, das während des Entgasens ausgetriebene Gas mit einer ausreichenden Rate abzusaugen, um damit ein Ansteigen des Druckes über einen gewissen Sicherheitsbetriebsschwellwert zu verhindern. Das Abführen oder Entfernen von Beschichtungen auf der Messgerätekathode durch Glühentladungen, die sich in der Röhre ausbilden, stellen Beispiele für Schäden, die durch das Entgasen bei relativ hohen Drücken hervorgerufen werden können.
Um eine Schädigung dieser Art zu vermeiden, enthält das Messgerätsteuerungssystem typischerweise eine automatische „Abschalt-”Funktion, die ständig den von dem Messgerät gemessenen Druck überwacht und entweder den Entgasungsvorgang beendet oder den Betrieb des Messgeräts insgesamt beendet, wenn der gemessene Druck eine vorbestimmte obere Sicherheitsdruckgrenze überschreitet. Um Abschaltungen unter diesen Bedingungen möglichst zu vermeiden, erhöhen einige Messinstrumentsteuerungssysteme graduell den Leistungspegel für den Entgasungsvorgang (beispielsweise die Gitterspannung oder den Elektronenstrom) auf den endgültigen Entgasungsleistungswert. Selbst mit einer derartigen Funktion des Steuerungssystems kann aber dennoch die obere Druckgrenze überschritten werden, wobei dann das System automatisch abschaltet. Weitere Druckmessungenauigkeiten und damit verknüpfte Komplikationen mit den Entgasungsvorgängen rühren von der Tatsache her, dass die Messgerätkonstante mit der Gitterspannung, dem Elektronenstrom und dem Messgerätsbetriebsdruck variiert.
Wenn der Entgasungsvorgang geändert wird oder wenn der Betrieb des Messgerätes durch ein Steuerungssystem dieser Art abgebrochen wird, ist typischerweise das Eingreifen eines Bedieners erforderlich, um den Betrieb erneut zu starten. Diese Erfordernis stellt einen wesentlichen Nachteil dar, wenn der Ausgang des Messgerätes überwacht und verwendet wird, um das Vakuumsystem zu steuern, an das es angeschlossen ist. Wenn das Messgerät abgeschaltet wird, können andere Vakuumsystemkomponenten, die Druckmessanzeigen erfordern, unnötigerweise abgeschaltet werden. In Situationen, in denen der Entgasungsvorgang (jedoch nicht der Messgerätebetrieb) beendet wird, ist unter Umständen die Entgasungsfunktion, die für präzise Druckmessungen erforderlich ist, nicht in vollständiger Weise ausgeführt worden. Dadurch können Ungenauigkeiten in nachfolgenden Druckmessungen hervorgerufen werden. Ferner kann in vielen Fällen der Bediener unter Umständen sich nicht im Klaren sein, dass es ein Abschalten auf Grund von zu hohem Druck bei einer Entgasung gab, da das Steuerungssystem häufig keine Kennzeichnung oder Anzeige für den Bediener dafür bereitstellt, ob der Entgasungsvorgang erfolgreich abgeschlossen wurde.
Es besteht daher ein Bedarf für verbesserte Entgasungssysteme für Ionisationsdruckmessgeräte mit heißer Kathode. Insbesondere besteht ein Bedarf für Steuerungssysteme und Verfahren, die es ermöglichen, dass die Messgeräte in effizienter Weise entgast werden, während die Möglichkeit klein gehalten wird, dass der Entgasungsvorgang abgebrochen oder das Messgerät abgeschaltet wird. Für eine kommerzielle Anwendung muss ein derartiges System in effizienter Weise installiert werden können. Vorzugsweise erfordert das System auch wenig oder gar kein Eingreifen eines Bedieners, nachdem es in Betrieb gegangen ist.
Überblick über die Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Ionisationsdruckmessgeräts während Entgasungsvorgänge bereitgestellt, mit den Schritten: Liefern eines Entgasungsleistungspegels an das Messgerät; Bestimmen des Drucks im Messgerät; und Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät mit Erhöhen des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät, um zu verhindern, dass der Druck im Messgerät eine vorbestimmte obere Druckgrenze erreicht.
Weiterhin wird ein Entgasungssteuerungssystem für ein Ionisationsdruckmessgerät mit heißer Kathode zum Steuern eines Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät, mit einer Einrichtung zum Erhöhen und Absenken des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät, um zu verhindern, dass der Druck im Messgerät eine vorbestimmte obere Druckgrenze erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Ionisationsdruckmessgeräts mit heißer Kathode und eine Blockansicht eines Messgeräteversorgungs-/Steuerungssystems, das verwendet werden kann, um Messgeräteentgasungsvorgänge gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen;
2 ein Flussdiagramm eines Steuerungsalgorithmus zum Ausführen eines Entgasungsvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
1 ist eine Blockansicht eines Ionisierungsmessgerätes mit heißer Kathode 8, das an einem Vakuumsystem 9 montiert ist und mit einem Versorgungs-/Steuerungssystem 10 verbunden ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann, um das Messgerät zu entgasen. Das Messgerät 8 umfasst ein Gitter 12, einen Heiz- bzw. Glühdraht 14 und einen Kollektor 16, die alle von einer Abschirmung bzw. Gehäuse 18 umschlossen sind. Andere Ausführungsformen des Messgeräts 8 (nicht gezeigt) weisen eine Elektrodenstruktur auf, die direkt in das Vakuumsystem 9 eingeführt ist. Die dargestellte Ausführungsform des Versorgungs-/Steuerungssystems 10 umfasst eine Gitterversorgung 20, eine Glühdrahtheizversorgung 22, eine Glühdrahtvorspannungsversorgung 25, eine Glühdrahtversorgungssteuerung 24, einen Emissionsstrom-(IE)Sensor 26, einen Kollektorstrom-(IC)Sensor 28 und ein Steuerungssystem 30. Das Versorgungs-/Steuerungssystem 10 kann so gesteuert werden, um das Messgerät 8 sowohl in einem normalen Drucküberwachungsmodus als auch in einem Entgasungsmodus gemäß der vorliegenden Erfindung zu betreiben. Mit Ausnahme der Entgasungsmodusfunktion des Steuerungssystems 30, die nachfolgend beschrieben ist, können die Funktion des Steuerungssystems 30 (d. h. während des Drucküberwachungsmodus) und die Komponenten des Versorgungs-/Steuerungssystems 10 und des Messgeräts 8 in der Gestaltung und in der Betriebsweise konventionell ausgeführt sein.
Das Steuerungssystem 30 kann ein auf Mikroprozessor basierendes System mit einer Anzeige, einem Speicher, einem Digital/Analogwandler (nicht separat gezeigt) sein. Das Steuerungssystem 30 ist so angeschlossen, um Steuersignale zu der Gitterversorgung 20, der Glühdrahtversorgung 23, der Glühdrahtvorspannungsversorgung 25 und der Glühdrahtversorgungssteuerung 24 zuzuleiten. In Reaktion auf Steuersignale von dem Steuerungssystem 30 erzeugt die Gitterversorgung 20 die spezifizierte Gitterspannung für das Messgerät 8. Während der normalen Drucküberwachungsvorgänge veranlasst das Steuerungssystem typischerweise die Gitterversorgung 20, bei ungefähr 180 Volt zu arbeiten und veranlasst die Glühdrahtvorspannungsversorgung 25, bei ungefähr 30 Volt zu arbeiten. Die Glühdrahtversorgung 22 erzeugt eine spezifizierte Glühdrahtspannung, um den Glühdraht aufzuheizen, wobei der Glühdraht gegenüber Masse mittels der Vorspannungsversorgung 25 vorgespannt ist, so dass der Elektronstrom zu dem Gitter 12 erzeugt wird. Die Glühdrahtversorgung 22 wird ein- und ausgeschaltet mittels Steuersignale, die von dem Steuerungssystem 30 empfangen werden. Der von der Versorgung 22 bereitgestellte Elektronenstrom wird durch die Glühdrahtversorgungssteuerung 24 in Reaktion auf die Steuersignale, die von dem Steuerungssystem 30 erhalten werden, gesteuert. Während der normalen Drucküberwachungsvorgänge liegt der Elektronenstrom typischerweise im Bereich von 0,1 bis 10 mA. Der tatsächliche Elektronenstrom wird mittels dem Sensor 26 gemessen, und der gemessene Wert wird von der Glühdrahtversorgungssteuerung 24 verwendet, um den Elektronenstrom so aufrecht zu erhalten, wie er von dem Steuerungssystem 30 spezifiziert ist. Die Messergebnisse des tatsächlichen Kollektorstroms werden dem Steuerungssystem 30 von dem Kollektorstromsensor 28 zugeführt. Während des normalen Drucküberwachungsbetriebs kann das Steuerungssystem 30 den Druck innerhalb des Messgerätgehäuses 18 in konventioneller Weise so berechnen, wie dies auch im einleitenden Teil der Anmeldung beschrieben ist. Parameter (einschließlich der Messgerätkonstante K) und Steuerungsalgorithmen für die Drucküberwachungsvorgänge können in dem Speicher (nicht gezeigt) des Steuerungssytems 30 abgelegt sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet gespeicherte Daten, die die Messgerätkonstante K für eine Reihe unterschiedlicher Messgerätebetriebsbedingungen beschreiben. Die gespeicherten Daten können beispielsweise in Form von Nachschlagtabellen bzw. Speichertabellen von Werten der Messgerätekonstante bei verschiedenen Betriebsbedingungen vorliegen, oder in Form von Daten, die eine mathematische Abhängigkeit zwischen der Messgerätekonstante und den Betriebsbedingungen beschreiben. Zu Beispielen unterschiedlicher Betriebsbedingungen des Messgeräts gehören Gitterspannungen und Elektronenstromwerte (beispielsweise Entgasungsleistungspegel) des Messgerätes während der Entgasungsvorgänge. Durch Berechnen des Messgerätedrucks als eine Funktion der Messgerätkonstante entsprechend den Bedingungen, denen das Messgerät während der Entgasungsvorgänge unterliegt, kann die Genauigkeit der Druckbestimmungen verbessert werden.
Die bevorzugten Ausführungsformen des Steuerungssystems 30 sind so programmiert, um die Gitterversorgung 20, die Glühdrahtversorgung 22 und die Glühdrahtversorgungssteuerung 24 während der Entgasungsvorgänge gemäß der Erfindung zu steuern. Messergebnisse des Elektronenstromes und des Kollektorstromes, die von den Sensoren 26 und 28 geliefert werden, werden als Steuerungsparameter verwendet. Parameter, die von dem Steuerungssystem 30 während der Entgasungsvorgänge verwendet werden, einschließlich der Messgerätekonstanten und der Leistungsänderungsschritte, können in dem Speicher abgelegt werden. Während der Entgasungsvorgänge gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt das Steuerungssystem 10, dass die Anstiege der dem Messgerät 8 zugeführten Leistung als eine Funktion eines gemessenen Messgerätedrucks gesteuert werden, um zu verhindern, dass der Messgerätedruck eine vorbestimmte obere Druckgrenze überschreitet. Im Allgemeinen dauern diese Leistungsanstiege an, bis vorbestimmte endgültige Entgasungsleistungsbedingungen erfüllt sind.
2 ist eine Blockansicht eines Verfahrens zum Ausführen eines Entgasungsvorganges gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Bediener beginnt typischerweise einen Entgasungsvorgang, indem ein Schalter oder eine Schnittstelle (nicht gezeigt) des Steuerungssystems 30 (Schritt 40) betätigt wird. Es wird dann die dem Messgerät 8 zugeführte Leistung um einen vorbestimmten Betrag oder mit einer vorbestimmten Rate über den Leistungspegel hinaus erhöht, bei welchem das Gerät während der normalen Drucküberwachungsvorgänge arbeitet. Dieser Schritt zum Anheben des Leistungspegels ist allgemein als 42 bezeichnet. Während Entgasungsvorgängen mit Elektronenbeschuss (EB) veranlasst beispielsweise typischerweise das Steuerungssystem 30 die Gitterversorgung 20, bei einer vorbestimmten Spannung im Bereich von 300 bis 600 Volt zu arbeiten. Nachfolgende Erhöhungen der Leistung im Schritt 42 können bewerkstelligt werden, indem die Glühdrahtversorgung 22 veranlasst wird, den Elektronenstrom während des Entgasungsvorgangs zu erhöhen.
In einer Ausführungsform werden die Anhebungen der Leistung im Schritt 42 als diskrete Schritte (beispielsweise mit Stufen von ungefähr 0,1 Watt) ausgeführt, wobei die Einschwingdauern (beispielsweise ungefähr 1 Sekunde) zwischen den Anstiegen vorgesehen sind, um ein Erreichen eines Gleichgewichtwerts des Druckes in dem Messgerät 8 zu ermöglichen. Der Druck in dem Messgerät 8 wird dann mittels dem Steuerungssystem 30 berechnet, wie dies im Schritt 44 gezeigt ist. Wenn der überwachte Druck kleiner als eine vorbestimmte „sichere” obere Druckgrenze ist (beispielsweise 0,0066 Pa) (Schritt 46), die Einschwingdauer aber noch nicht verstrichen ist (Schritt 48), werden diese Schritte 44–48 wiederholt. Insbesondere kann der Druck in dem Messgerät 8 periodisch während der Einschwingdauer (beispielsweise jede Sekunde) überwacht werden. Wenn zu einer gegebenen Zeit im Schritt 46 bestimmt wird, dass der überwachte Druck die obere Druckgrenze überschritten hat, kann die Entgasungsleistung verringert werden, wie dies im Schritt 50 gezeigt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Entgasungsleistung in 0,1 Watt-Schritten im Schritt 50 reduziert. Es ist möglich, dass Überdrucksituationen durch Systemfehler hervorgerufen werden, die nicht mit dem Entgasungsvorgang in Beziehung stehen. Folglich bestimmt das Steuerungssystem 30 im Schritt 51, ob andere Vakuumsystemfehler oder Toleranzüberschreitungen vorhanden sind. Wenn dies der Fall ist, wird das Messgerät im Schritt 55 abgeschaltet, um Schäden zu verhindern. Wenn keine anderen Systemfehler im Schritt 51 erkannt werden, kehrt das System zum Schritt 44 für die Messgeräteüberwachung zurück.
Wenn der gemessene Druck unterhalb der oberen Druckgrenze während der Einschwingdauer bleibt, und wenn eine vorbestimmte maximale Messgeräteleistung, etwa 3 Watt, noch nicht erreicht ist (Schritt 53), wird die Entgasungsleistung erneut im Schritt 42 erhöht und die Überwachungsschritte 44 bis 48 werden wiederholt. Diese Schritte 42 bis 48 zur Erhöhung der Leistung und Überwachung des Druckes werden wiederholt, bis vorbestimmte endgültige Entgasungsbedingungen erreicht sind (beispielsweise wenn die Entgasungsleistung auf 3 Watt für eine vorbestimmte Zeitdauer angestiegen ist) (Schritt 52). Wenn die endgültigen Entgasungsbedingungen erreicht sind, wird der Entgasungsvorgang beendet, wie dies im Schritt 54 gezeigt ist. Das Steuerungssystem 30 kann ferner eine Anzeige aktivieren, um die erfolgreiche Beendigung eines Entgasungsvorgangs anzuzeigen. Wenn im Schritt 53 bestimmt wird, dass die maximale Messgeräteleistung erreicht ist, kehrt das Steuerungssystem 30 zu dem Schritt 44 zur Messgeräteüberwachung zurück.
Während des Entgasungsvorganges fungiert die Entgasungsfunktion des Steuerungssystems 30 in effizienter Weise als ein digitales Potentiometer, wenn ein stufenartiger Anstieg der Entgasungsleistung ausgeführt wird, wie dies zuvor beschrieben ist. Diese Steuerung- und Rückkopplungsfunktion kann auch mit analogen Steuerungsschleifen, mit Pulsbreitenmodulation (PWM) oder anderen Digital/Analog-Wandler-Lösungen erreicht werden.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung erhöht das Steuerungssystem 30 die Entgasungsleistung, während sowohl der momentane Messgerätedruck als auch die Änderungsraten des Messgerätesdrucks überwacht und berechnet werden. Die Entgasungsleistung kann in dieser Ausführungsform kontinuierlich erhöht werden. Wenn zu einer beliebigen Zeit auf der Grundlage der überwachten Änderungsraten des Druckes bestimmt wird, dass der Messgerätedruck die obere Druckgrenze überschreiten kann, können die Anstiege der Entgasungsleistungspegel durch das Steuerungssystem 30 verringert werden (beispielsweise kann der Anstieg der Entgasungsleistungspegel verringert werden, oder der Leistungspegel kann konstant gehalten werden oder verringert werden). Kurz gesagt, es können viele unterschiedliche Steuerungsalgorithmen in dem Steuerungssystem 30 eingerichtet sein, um den erfindungsgemäßen Entgasungsvorgang bereitzustellen.
Entgasungsvorgänge gemäß der vorliegenden Erfindung bieten eine Reihe wichtiger Vorteile. Durch Steuern der Leistungsanstiege als eine Funktion des überwachten Druckes ist es möglich, die Gefahr zu minimieren, dass das Messgerät eine Überdrucksituation erfährt, die es erforderlich macht, das Messgerät abzuschalten oder den Entgasungsvorgang zu beenden. Es wird dadurch die Genauigkeit von Druckmessungen, die während des normalen Betriebs des Messgerätes durchgeführt werden, verbessert. Wenn eine Überdrucksituation vorliegt, kann der Bediener präzise über die Korrekturmaßnahmen informiert werden, die von dem System getroffen wurden. Die Entgasungsfunktion kann ferner in effizienter Weise in dem Versorgungs-/Steuerungssystem des Messgeräts eingerichtet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, erkennt der Fachmann, dass Änderungen in Form und Detail durchgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Obwohl beispielsweise die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit einer Entgasungstechnik mit Elektronenbeschuss beschrieben ist, kann die Erfindung in Verbindung mit der Widerstandsentgasungstechnik ebenso eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Ionisationsdruckmessgeräts während Entgasungsvorgängen, mit: – Liefern eines Entgasungsleistungspegels an das Messgerät; – Bestimmen des Drucks im Messgerät; und – Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät mit Erhöhen des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät, um zu verhindern, dass der Druck im Messgerät eine vorbestimmte obere Druckgrenze erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät das Erhöhen des Entgasungsleistungspegels umfasst, wenn der Druck im Messgerät kleiner als die obere Druckgrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät das Erhöhen des Entgasungsleistungspegels umfasst, wenn der Druck im Messgerät für eine vorbestimmte Einschwingdauer kleiner als die obere Druckgrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät das Erhöhen des Entgasungsleistungspegels umfasst, wenn der Druck im Messgerät für eine vorbestimmte Einschwingdauer kleiner als die obere Druckgrenze ist und vorbestimmte endgültige Entgasungsbedingungen nicht erreicht sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät das Erhöhen des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät umfasst, bis vorbestimmte endgültige Entgasungsbedingungen erreicht sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhöhen des Entgasungsleistungspegels das Erhöhen der Entgasungsleistungspegel in Stufen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des Entgasungsleistungspegels ferner das Absenken des Entgasungsleistungspegels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Druckes im Messgerät umfasst: – Überwachen von Änderungsraten des Anstiegs des Drucks im Messgerät; – Bestimmen aus den Änderungsraten des Drucks im Messgerät, ob der Druck im Messgerät auf die obere Druckgrenze ansteigen wird; und – Verkleinern der Anstiege des Leistungspegels, wenn aus den Änderungsraten des Drucks im Messgerät bestimmt wird, dass der Druck im Messgerät bis zu der oberen Druckgrenze ansteigen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Beenden des Entgasungsvorgangs umfasst, wenn vorbestimmte Entgasungsbedingungen erreicht sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Liefern eines Leistungspegels gemäß dem Messmodus zu dem Messgerät, nachdem der Entgasungsvorgang beendet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Entgasungsvorgang mittels des Widerstandsverfahrens ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Entgasungsvorgang durch das Elektronenbeschussverfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern des Entgasungspegels ferner umfasst: Ändern einer Rate des Anstieges des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei Ändern der Rate der Anstiege der Entgasungsleistungspegel das Verringern des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Bestimmen des Drucks im Messgerät umfasst: Bestimmen des Drucks im Messgerät als eine Funktion einer Messgerätekonstante, die den Bedingungen entspricht, denen das Messgerät während der Entgasungsvorgänge unterliegt.
Entgasungssteuerungssystem für ein Ionisationsdruckmessgerät mit heißer Kathode zum Steuern eines Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät, mit einer Einrichtung zum Erhöhen und Absenken des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgerät, um zu verhindern, dass der Druck im Messgerät eine vorbestimmte obere Druckgrenze erreicht.
Entgasungssteuerungssystem nach Anspruch 16, wobei die Einrichtung zum Erhöhen und Absenken des Entgasungsleistungspegels umfasst: – eine Einrichtung zum Erhöhen des Entgasungsleistungspegels, wenn der Druck im Messgerät kleiner als die obere Druckgrenze ist; und – eine Einrichtung zum Absenken des Entgasungsleistungspegels, wenn der Druck im Messgerät größer als die obere Druckgrenze ist.
Entgasungssteuerungssystem nach Anspruch 16, wobei die Einrichtung zum Erhöhen des Entgasungsleistungspegels eine Einrichtung zum Erhöhen des Entgasungsleistungspegels umfasst, wenn der Druck im Messgerät für eine vorbestimmte Einschwingdauer kleiner als die obere Druckgrenze ist.
Entgasungssteuerungssystem nach Anspruch 16, wobei die Einrichtung zum Erhöhen und zum Absenken des Entgasungsleistungspegels eine Einrichtung zum Erhöhen und Absenken des Entgasungsleistungspegels als eine Funktion des Drucks im Messgeräts, bis vorbestimmte endgültige Entgasungsbedingungen erfüllt sind, umfasst.
Entgasungssteuerungssystem nach Anspruch 16, wobei die Einrichtung zum Erhöhen und Absenken des Entgasungsleistungspegels eine Einrichtung zum Erhöhen und Absenken des Entgasungsleistungspegels in Stufen umfasst.
Entgasungssteuerungssystem nach Anspruch 16, wobei das Steuerungssystem ferner eine Einrichtung umfasst um: – Änderungsraten der Anstiege des Drucks im Messgerät zu überwachen; – aus den Raten der Änderung des Druckes im Messgerät zu bestimmen, ob der Druck im Messgerät bis zu der oberen Druckgrenze ansteigen wird; und – um die Anstiege des Leistungspegels zu verringern, wenn aus den Änderungsraten des Drucks im Messgerät bestimmt wird, dass der Druck im Messgerät bis zu der oberen Druckgrenze ansteigen wird.
Entgasungssteuerungssystem nach Anspruch 16, wobei das Steuerungssystem ferner eine Einrichtung zum Beenden des Entgasungsvorgangs umfasst, wenn vorbestimmte Entgasungsbedingungen erreicht sind.
Entgasungssteuerungssystem nach Anspruch 16, das ferner eine Einrichtung aufweist, um den Druck im Messgerät als eine Funktion einer Messgerätekonstante zu bestimmen, die Bedingungen entspricht, die in dem Messsystem während der Entgasungsvorgänge vorherrschen.