DE1067614B - Vakuummessgeraet und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

kl. 42 k 12/04

INTERNAT. KL. GOIl

PATENTAMT

T 14774IX/42 k

aNMELDKTAG: 20. FEBRUAR 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 22. O KTO B E R 1959

Es sind bereits mehrere Prinzipien und Meßanordnungen bekannt, die eine Bestimmung des Vakuums entsprechend dem vorhandenen Druck gestatten.

Eine gebräuchliche Anordnung ist so geschaltet, daß nach Fig. 1 zwischen zwei Elektroden 1 und 2, die entweder in einer Meßröhre oder innerhalb der Vakuumanlage untergebracht sind, ein Entladungsstrom fließt. Da an sich bei niedrigem Druck noch kein Entladungsstrom zustande käme, ist ein Magnet 3 so angeordnet, daß sich die magnetischen und elekirischen Kraftlinien schneiden. Dies hat zur Folge, daß die Elektronen eine Ablenkung erfahren und die Elektronenbahnen zwischen beiden Elektroden schraubenförmig verlaufen. Dadurch werden die Laufzeit der Elektronen und mit ihr die Wahrscheinlichkeit der Ionisierung derart vergrößert, daß auch bei niedrigem Druck ein von der Güte des Vakuums abhängiger Entladungsstrom zustande kommt.

Ein anderes Vakuummeßgerät ist unter dem Namen Ionisationsmanometer bekannt, dessen Prinzip darauf beruht, daß durch Elektronenfluß einzelne Moleküle des. die Meßröhre füllenden Gases ionisiert werden. Der Ionenstrom ist dabei proportional dem Druck. Die diesbezügliche Anordnung ist der Fig. 2 zu entnehmen, in der als Meßröhre eine Triode 1 Verwehdung findet, deren Gitter 2 positiv und deren Elektrode 3 negativ gegen die Kathode 4 vorgespannt sind. Durch die Art der gewählten Spannungen fließt ein Elektronenstrom von der Kathode 4 zum Gitter 2, wobei die von dem Elektronenstrom hervorgerufenen Ionen von der negativen Elektrode 3 gesammelt und als Ionenstrom gemessen werden.

Des weiteren ist auch noch ein anderes Ionisationsmanometer bekannt, bei dem zur Bestimmung des Atmosphären- oder Gasdruckes eine radioaktive Strahlung Verwendung findet. Bei diesem Gerät wird das zu untersuchende Gas durch eine radioaktive Elektrode ionisiert und ein Ionisationsstrom durch Anlegen einer Spannung erzeugt. Der Ionisationsstrom ist abhängig von dem jeweils herrschenden Gasdruck, so daß durch Bestimmung des Ionisationsstromes nach entsprechender Stromverstärkung der Gasdruck bestimmt werden kann.

Der Nachteil der bisher bekannten Vakuummeßgeräte beruht in erster Linie darauf, daß fremde Spannungsquellen erforderlich sind, die mit Netzanschluß oder Batterie arbeiten. Außerdem ist die Zahl der erforderlichen Schalt- und Anordnungselemente relativ groß, so daß, abgesehen von den notwendigen Spannungsquellen, auch noch erheblicher Aufwand erforderlich ist.

Demgegenüber soll erfindungsgemäß an beiden Elektroden, d. h. an der radioaktiven Elektrode und an der nichtradioaktiven Sammelelektrode, keine Vakuummeßgerät und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H., Berlin NW 87, Sickingenstr.71

F. W. Dehmelt und Heinz Herzog, Neu-Ulm, sind als Erfinder genannt worden

äußere Spannung anliegen, und diese Elektroden sollen leitend mit einem Meßgerät verbunden sein, welches die Messung der infolge der radioaktiven Strahlung zwischen den beiden Elektroden auftretenden Spannung gestattet.

Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden." In einem evakuierbaren Gefäß, für dessen Wandung sich z. B. sehr gut Glas eignet, ist zunächst eine radioaktive Elektrode angeordnet; diese kann z. B. aus einem Trägermaterial, wofür sich Kupferblech eignet, bestehen, auf das eine radioaktive Schicht aufgebracht ist. Die radioaktive Schicht kann dadurch zustande kommen, daß eine auf das Trägerblech der Elektrode aufgedampfte dünne Titanschicht zunächst in einem evakuierten Gefäß ausgeheizt und dadurch die Titanschicht von vorhandenen Wasserstoffmolekülen befreit wird. Ist dieser Prozeß abgeschlossen, so wird in die gleiche Vakuumatmosphäre Tritium (H₃) eingeschleust, das sich an Stelle des Wasserstoffes in die Titanschicht einbaut. Damit ist diese Elektrode zum radioaktiven /?-Strahler geworden.

Ist dieser radioaktiven Elektrode gegenüber in dem evakuierbaren Gefäß eine Gegenelektrode angeordnet, so wird sich folgender Vorgang abspielen. Die von der radioaktiven Elektrode ausgehenden /?-Strahlen werden von der Gegenelektrode aufgefangen, die sich infolge der die /J-Strahlen repräsentierenden Elektronen negativ auflädt. Gleichzeitig wird aber durch die /3-Strahlung und den damit verbundenen Verlust an negativer Ladung die radioaktive Elektrode positiv aufgeladen, so daß zwischen den beiden Elektroden ein Potentialunterschied auftritt. Diese Spannung kann an einem an die Elektroden angeschlossenen hochohmigen Voltmeter registriert und gemessen werden.

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Es hat sich nun herausgestellt, daß die zwischen den Elektroden auftretende Spannung jeweils abhängig ist von der Güte des bestehenden Vakuums. Eicht man also das Voltmeter in Torr, so kann man direkt die Güte des Vakuums ablesen. Die Anordnung des Voltmeters kann nach Belieben innerhalb oder außerhalb des evakuierbaren Gefäßes erfolgen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind darin zu sehen, daß ein Vakuummeßgerät vorliegt, das einfach aufgebaut und unkompliziert zu handhaben ist. Neben der geringen Zahl der Kontroll· elemente ist noch als besonders vorteilhaft zu erwähnen,, daß .keinerlei Spannungsquellen erforderlich sind. Die lange Halbwertszeit geeigneter radioaktiver Elemente — bei Tritium 25 Jahre — garantiert außerdem eine lange Betriebsdauer.

Ein' Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Das Vakuumgefäß, das mit 1 bezeichnet ist, besteht aus Glas und weist oben einen Pumpstutzen 2 auf, der die Evakuierung des Gefäßes gestattet. Die Trägerplatte zur Aufnahme der radioaktiven Schicht ist mit 3 bezeichnet und die radioaktive Schicht selbst mit 4. Man kann aus der Fig. 3 erkennen, daß die radioaktive Schicht 4 aus Titan mit eingebautem Tritium, deren Schichtdicke etwa 1 μ beträgt, auf der der Gegenelektrode 5 gegenüberliegenden Fläche der Trägerplatte 3 aufgebracht ist. Die Elektroden sind an ein Voltmeter angeschlossen, das aus einem Widerstand und einem parallel dazu geschalteten Spannungsmesser besteht. Im Beispiel wurde ein Widerstandswert von ΙΟ¹³ Ω gewählt.

Bei der gewählten Anordnung ergaben sich für

3,5 · 10-⁵ Torr eine Spannung von 150 Volt,
1 · ICH⁵ Torr eine Spannung von 200 Volt,
7 · 10-« Torr eine Spannung von 220VoIt,
3 ■ 10-⁶ Torr eine solche von 300 Volt.

Es braucht kaum ausgeführt zu werden, daß bei anderer Wahl der Widerstände und Meßgeräte andere Bereiche erfaßbar sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vakuummeßgerät mit einer Elektrode mit radioaktiven Eigenschaften und mit einer die radioaktive Strahlung aufnehmenden nichtradioaktiven Gegenelektrode in einem gemeinsamen,

ίο evakuierbaren Gefäß, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Elektroden keine äußere Spannung anliegt und daß diese Elektroden leitend mit einem Meßgerät verbunden sind, welches die Messung der infolge der radioaktiven Strahlung zwischen den beiden Elektroden auftretenden Spannung gestattet.

2. Vakuummeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktive Elektrode aus einer Trägerplatte besteht, deren der Gegenelektrode gegenüberliegende Fläche mit einer radioaktiven Schicht überzogen ist.

3. Vakuummeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte der radioaktiven Elektrode aus Kupferblech besteht.

4. Vakuummeßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktive Schicht aus Titan besteht, in das Tritium (iH) eingebaut ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer radioaktiven Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Titanschicht bedampftes Kupferblech in einem evakuierten Gefäß ausgeheizt und sodann Tritium ('JH) in das evakuierte Gefäß eingeschleust wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 845 273.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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