DE1044446B

DE1044446B - Ionization manometer with cold cathode

Info

Publication number: DE1044446B
Application number: DEH24061A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Reichelt
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1955-06-02
Filing date: 1955-06-02
Publication date: 1958-11-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ionisationsmanometer mit kalter Kathode, bei dem das metallische Gehäuse des Vakuumraumes an dem einen Pol einer Wechselstromquelle liegt. Das Ionisationsmanometer weist ein Magnetfeld auf, das auf dem elekirischen Feld senkrecht steht.The invention relates to an ionization manometer with a cold cathode, in which the metallic Housing of the vacuum space on which one pole of an alternating current source is located. The ionization manometer has a magnetic field that is perpendicular to the electrical field.

Es ist ein Ionisationsmanometer mit kalter Kathode bekannt, bei dem als Kathode die Anode allseitig umhüllende Metallteile dienen, in denen Öffnungen für die Evakuierung der Meßröhre und für die Einführung der Anode vorgesehen sind. Es ist schon vorgeschlagen worden, das Metallgehäuse eines derartigen Manometers zugleich als Kathode zu verwenden.An ionization manometer with a cold cathode is known in which the anode is encased on all sides as the cathode Metal parts are used, in which openings for the evacuation of the measuring tube and for the introduction the anode are provided. It has already been proposed that the metal housing of such a pressure gauge to be used as a cathode at the same time.

Weiterhin sind direkt anzeigende Hochvakuummeter bekannt, die aus einer evakuierten Glasrohre bestehen, in der sich als Anode ein Blechzylinder und als Kathode ein in der Zylinderachse liegender Glühdraht befindet. Die Glasröhre ist von einem Solenoid umgeben, das in ihr ein Magnetfeld in Richtung der Zylinderachse erzeugt. Bei dieser Ausführung stehen das magnetische und das elektrische Feld aufeinander senkrecht.Furthermore, high vacuum gauges with direct display are known which consist of an evacuated glass tube exist, in which there is a sheet metal cylinder as the anode and a filament lying in the cylinder axis as the cathode is located. The glass tube is surrounded by a solenoid that generates a magnetic field in the direction of the Cylinder axis generated. In this design, the magnetic and the electric field are on top of each other perpendicular.

Ferner sind lonisationsmanometer bekannt, die einen Magnet aufweisen, der elektrisch isoliert auf einer scheibenförmigen Unterlage sitzt, die das ganze Meßsystem trägt. Diese Unterlage kann leicht in eine Öffnung des Raumes, der den niedrigen Gasdruck enthält, eingesetzt werden. Die Polschuhe des Magneten sind gleichzeitig als Kathodenplatten ausgebildet, zwischen denen eine rahmenförmige Anode angebracht ist. Das Manometer wird mit hochgespanntem Wechselstrom betrieben.Furthermore, ionization manometers are known which have a magnet that insulates electrically a disk-shaped base that carries the entire measuring system. This pad can easily be converted into a Opening of the space containing the low gas pressure can be used. The pole pieces of the magnet are at the same time designed as cathode plates, between which a frame-shaped anode is attached is. The manometer is operated with high voltage alternating current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lonisationsmanometer zu entwickeln, das in seinem Aufbau im Vergleich zu den bekannten Ausführungen sehr einfach ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein lonisationsmanometer der oben beschriebenen Art vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, daß das Magnetfeld von einem permanenten Stabmagneten erzeugt wird, der an dem anderen Pol der Wechselstromquelle liegt.The invention is based on the object of developing an ionization manometer that is in his Structure is very simple compared to the known designs. To solve this problem a Proposed ionization manometer of the type described above, which is characterized in that the Magnetic field is generated by a permanent bar magnet attached to the other pole of the AC power source lies.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der im wesentlichen stabförmige Permanentmagnet eine Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, die in bekannter Weise die Austrittsarbeit für Elektronen vermindert.According to a further embodiment of the invention, the substantially rod-shaped permanent magnet have a surface quality that, in a known manner, the work function for Electrons diminished.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemäßen Ionisationsmanometers dargestellt. The drawing shows an example of an embodiment of the ionization manometer according to the invention.

In einem vom Gehäuse 2 umschlossenen Raum 1 soll der Gasdruck bestimmt werden. Es kann sich dabei entweder unmittelbar um einen Vakuumkessel handeln oder auch um eine besondere Meßkammer, die an einen anderen Raum angeschlossen ist. Die Ionis ationsmanometer
mit kalter KathodeThe gas pressure is to be determined in a space 1 enclosed by the housing 2. It can either be a direct vacuum vessel or a special measuring chamber connected to another room. The ionization manometer
with cold cathode

Anmelder:Applicant:

W. C. HeraeusW. C. Heraeus

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Hanau/M., Heraeusstr. 12-14Company with limited liability,
Hanau / M., Heraeusstr. 12-14

Dr. Walter Reichelt, Hanau/M.,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Walter Reichelt, Hanau / M.,
has been named as the inventor

Meßanordnung besteht im wesentlichen in ihrer einfachsten und vorteilhaftesten Ausführung aus einem kräftigen, vorzugsweise zylindrischen Permanentmagneten 3, der über die vakuumdichte Durchführung 9 an eine Seite der Sekundärwicklung 4 eines Hochspannungstransformators 5 mit der Primärwicklung 6 anzuschließen ist. Die andere Seite der Sekundärwicklung 4 ist über das Anzeigeinstrument 8 mit der Leitung 7 direkt an Masse gelegt. Das Anzeigeinstrument 8 kann ohne weiteres ein Drehspulamperemeter sein, weil wegen der unsymmetrischen Ausbildung der Ionisationsanordnung im Raum 1 praktisch eine Gleichrichterwirkung vorhanden ist. Durch das Gerät 8 kann üblicherweise auch eine Verstärkerschaltung gesteuert werden. Wenn eine Eichung gewünscht wird, läßt sie sich mit bekannten Druckvergleichsinstrumenten vornehmen.The measuring arrangement consists essentially of its simplest and the most advantageous embodiment of a strong, preferably cylindrical permanent magnet 3, via the vacuum-tight bushing 9 to one side of the secondary winding 4 of a high-voltage transformer 5 is to be connected to the primary winding 6. The other side of the secondary winding 4 is connected directly to ground via the display instrument 8 with the line 7. The display instrument 8 can easily be a moving coil ammeter because of the asymmetrical design of the Ionization arrangement in room 1 is practically a rectifier effect. Through the device 8, an amplifier circuit can usually also be controlled. If calibration is required it can be done with known pressure comparison instruments.

Wenn die vom Hochspannungstransformator gelieferte effektive Wechselspannung etwa 2000 Volt beträgt, bildet sich um den Magneten 3 eine im wesentlichen ringförmige, gestrichelt angedeutete Entladung 10 in einer senkrecht auf der Magnetachse stehenden Ebene aus. Der Durchmesser des Entladungsringes ist übrigens schon ein grobes Maß für den im Raum 1 herrschenden Gasdruck. Je kleiner der Durchmesser, desto kleiner der Gasdruck. Auf jeden Fall stehen bei dieser Anordnung elektrisches und magnetisches Feld im wesentlichen aufeinander senkrecht. Der mit dem Instrument 8 zu messende Ionisationsstrom ist dann, wie festgestellt wurde, ein zuverlässiges Maß für den im Raum 1 herrschenden Gasdruck.If the effective AC voltage supplied by the high voltage transformer is around 2000 volts, A substantially ring-shaped discharge, indicated by dashed lines, is formed around the magnet 3 10 in a plane perpendicular to the magnet axis. The diameter of the discharge ring is Incidentally, this is a rough measure of the gas pressure in room 1. The smaller the diameter, the lower the gas pressure. In any case, there are electric and magnetic fields in this arrangement substantially perpendicular to each other. The ionization current to be measured with the instrument 8 is then as has been determined, a reliable measure for the gas pressure prevailing in room 1.

Es empfiehlt sich, der Oberfläche des Magneten eiue solche Beschaffenheit zu geben, daß die Austrittsarbeit für Elektronen vermindert wird. Dieses Ziel kann durch eine rauhe Oberfläche des Magneten oder durchIt is advisable to give the surface of the magnet such a quality that the work function for electrons is decreased. This target can be through a rough surface of the magnet or through

809 67S/614809 67S / 614

besondere Schichten, die die Austrittsarbeit vermindern, erreicht werden. Dadurch läßt sich auch gleichzeitig die Gleichriehterwirkung erhöhen. Als Aktivierungsschichten, die etwa im Vakuum aufgedampft werden können, kommen dünnste Thorium- oder Bariumschichten, aber auch Zirkonoxydschichten in Frage.special layers that reduce the work function can be achieved. This can also be done at the same time increase the alignment effect. As activation layers, which can be evaporated in a vacuum, for example, are made of the thinnest thorium or barium layers, but also zirconium oxide layers in question.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Vakuummeßgerät läßt sich zur Messung von Drücken bis mindestens herab zu 10~⁵ Torr verwenden. Seine einfache Bauweise ergibt nicht nur fertigungstechnisch einen praktisch wertvollen Vorteil, sondern sichert auch eine vollkommende Unempfindlichkeit im Betrieb. Da der Magnet als Elektrode nicht aufgeheizt wird, entfällt eine Getter wirkung, die eine Verfälschung der Messung verursachen könnte.A vacuum gauge according to the invention can be designed for measuring pressures up to at least down to 10 ^-5 Torr use. Its simple construction not only results in a practically valuable advantage in terms of production technology, but also ensures complete insensitivity in operation. Since the magnet as an electrode is not heated up, there is no getter effect, which could falsify the measurement.

Claims

Patent claims:

1. Ionization manometer with cold cathode, in which the metallic housing of the vacuum chamber at one pole of a Wedhsel power source,

and with a magnetic field perpendicular to the electric field, characterized in that that the magnetic field is generated by a permanent bar magnet attached to the other Pole of the AC power source.

2. Ionization manometer according to claim 1, characterized in that the substantially Rod-shaped permanent magnet has a surface quality that in a known manner Work function for electrons reduced.

Considered publications:

German Patent Nos. 369 326, 808 892, 416;

Swiss Patent No. 300 358;

British Patent Nos. 555 134, 638178, 695;

U.S. Patent Bulletin Nos. 2,506,431, 2,554,792;

German patent applications S 23166 IX / 42 k (published on August 28, 1952), S 24506 IX / 42 k (published on August 28, 1952) on October 30, 1952).

1 sheet of drawings