DE1151680B

DE1151680B - Ionisationsmanometer mit einer drahtfoermigen Kollektorelektrode

Info

Publication number: DE1151680B
Application number: DEN20335A
Authority: DE
Inventors: Antonius Gerardus Joha Oostrom
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1960-07-15
Filing date: 1961-07-12
Publication date: 1963-07-18
Also published as: CH408452A; US3253183A; NL253877A; GB982406A; NL113459C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ionisationsmanometer mit einer drahtförmigen Kollektorelektrode, die innerhalb einer in Form eines Gitters ausgebildeten Anode ausgespannt ist, außerhalb deren eine Glühkathode angeordnet ist.

Ionisationsmanometer des obenerwähnten Typs sind bekannt. Wird bei einem solchen Ionisationsmanometer zur Erniedrigung der Röntgengrenze die Kollektorelektrode von dem üblichen Wert von 150 μ auf 10 μ oder weniger herabgesetzt, so ergibt dies doch nicht völlig den erwarteten Vorteil, da der dünnere Kollektordraht durch Röntgenstrahlen von der Anode her zwar weniger Eletronen emittiert, aber zu gleicher Zeit unter Beibehaltung der Einstellung und der Abmessungen des Manometers der Elektronenstrom verringert wird.

Es ist bekannt, daß bei Ionisationsmanometern mit einer außerhalb der Anode angeordneten Kollektorelektrode Verringerung der Anodenspannung zur Erniedrigung der Röntgengrenze ebenfalls Verringerung der Empfindlichkeit zur Folge hat.

Die Erfindung bezweckt, ein Ionisationsmanometer zu scharfen, das bei einer sehr niedrigen Röntgengrenze dennoch eine hohe Empfindlichkeit besitzt.

Bei einem Ionisationsmanometer, in dem eine drahtförmige Kollektorelektrode innerhalb der gitterförmigen Anode ausgespannt ist, außerhalb deren eine Glühkathode angeordnet ist, beträgt nach der Erfindung der Spannungsunterschied zwischen Anode und Kathode etwa ein Fünftel des Spannungsunterschiedes zwischen der Anode und der Kollektorelektrode, wobei der Durchmesser der Kollektorelektrode kleiner als 10 μ ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß, je dünner die Kollektorelektrode gewählt wird, um so flacher der Verlauf des Feldes zwischen Anode und Kollektorelektrode in einem großen Gebiet in der Nähe der Anode wird. Dies hat zur Folge, daß die Elektronen zwar tiefer in den Raum zwischen diesen beiden Elektroden eindringen, aber dies bedeutet nicht, daß auch ein größerer Ionenstrom gemessen wird. Bei der Bildung der Ionen erhalten diese eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente mit Bezug auf die Kollektorelektrode. Wenn die Ionen sich in der Richtung der Kollektorelektrode bewegen, soll mit Hinblick auf die wachsende tangentiale Geschwindigkeit das elektrische Feld zwischen Anode und Kollektorelektrode so groß sein, daß die bei dieser größeren Geschwindigkeit auftretende Zentrifugalkraft überwunden werden kann. Dadurch, daß das Verhältnis zwischen der Anodenspannung und der Kollektorspannung in der nach der Erfindung Ionisationsmanometer
mit einer drahtförmigen Kollektorelektrode

Anmelder:

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 15. Juli 1960 (Nr. 253 877)

Antonius Gerardus Johannes Van Oostrom,

Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

angegebenen Weise gewählt wird, verläuft das Feld zwischen Anode und Kollektorelektrode in der Nähe der Kollektorelektrode derart, daß es tatsächlich genügt, um die Ionen zur Kollektorelektrode zu treiben. Der Ionenstrom behält dadurch auch bei der dünneren Kollektorelektrode einen hohen Wert bei, und die Erniedrigung der Röntgengrenze durch die dünne Kollektorelektrode kann völlig ausgenutzt werden. Diese Grenze wird überdies durch die unterhalb des üblichen Wertes liegende Anodenspannung erniedrigt.

Bei Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Spannung zwischen Anode und Kathode zu stabilisieren, da der Ionenstrom bei konstantem Elektronenstrom stark von der Anoden-Kathoden-Spannung abhängig ist. Die Spannung zwischen Kathode und Kollektorelektrode oder, was auf das gleiche hinausgeht, die Spannung zwischen Anode und Kollektorelektrode kann unter Berücksichtigung der Bedingung für das Spannungsverhältnis nach der Erfindung so gewählt werden, daß der Kollektorstrom im betreffenden Gebiet wenig vom Gesamtspannungsunterschied abhängig ist, so daß dieser größere Spannungsunterschied nicht stabilisiert zu werden braucht.

Nach der Erfindung beträgt der Gesamtspannungsunterschied zwischen der Anode und der Kollektorelektrode vorzugsweise weniger als 500 V zur Beschränkung von Ableitungsströmen. Die dazu ge-

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hörende Anoden-Kathoden-Spannung beträgt dann höchstens etwa 75 V, welche Spannung sich leicht stabilisieren läßt. Im allgemeinen wird bei einem Manometer nach der Erfindung die Kollektorelektrode an Erdpotential gelegt, um den Kollektorstrom in einfacher Weise einem Gleichstromverstärker zuführen zu können.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 die Meßergebnisse zeigt, die an einem Manometer nach der Erfindung erhalten sind,

Fig. 2 und 3 zwei Schnitte durch eine Ionisationsmanometerröhre nach der Erfindung illustrieren und

Fig. 4 eine einfache Schaltung eines solchen Ionisationsmanometers zeigt.

In Fig. 1 ist der Spannungsunterschied zwischen Anode und Kollektorelektrode als Abszisse in Volt und der Kollektorstrom in 10~¹⁰ A als Ordinate aufgetragen. Es betrifft eine Ionisationsmanometerröhre mit einer gitterförmigen Anode mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Länge von 40 mm, wobei die Kollektorelektrode eine Stärke von 4 μ hat. Der Elektronenstrom beträgt 50 · 10~⁶A, und der Gasdruck des in der Röhre vorhandenen Stickstoffs ist 2,7 · 10-6 mm. ßi_e Kurven I, II, III, IV, V und VI beziehen sich auf eine Anoden-Kathoden-Spannung von 40, 50, 60, 80, 100 bzw. 150 V. Aus diesen Kurven ist deutlich erkennbar, daß für die drei niedrigeren Werte der Anoden-Kathoden-Spannung bei einem Gesamtspannungsunterschied zwischen Anode und Kollektorelektrode von weniger als 400 V ein erheblich größerer Wert des Kollektorstromes erhalten wird als bei einem Spannungsunterschied zwischen Anode und Kathode von 80 V und mehr und demzufolge der Spannungsunterschied zwischen Kathode und Kollektorelektrode höchstens nur das Zwei- bis Dreifache des Spannnungsunterschiedes zwischen Anode und Kathode beträgt. Im ersteren Falle ist außerdem der Wert des Kollektorstromes in einem großen Gebiet unabhängig vom Spannungsunterschied zwischen Anode und Kollektorelektrode.

In den Fig. 2 und 3 bezeichnet 1 den zylindrischen Kolben mit Pulverglasboden 2 und 3 das Anschlußrohr zur Verbindung mit dem Raum, in dem ein Druck gemessen werden soll. Drei Durchführungsstifte 4 tragen eine ausgespannte V-förmige Glühkathode 5. Zwischen diesen Stiften 4 sind zwei Stifte 6 angeordnet, welche die gitterförmige Anode 7 tragen. Die Enden der Anode sind mit einer Windung dicht gewickelt, um dem Entweichen von Ionen entgegenzuwirken. In zwei Seitentüllen 8 sind mit Glas bedeckte Durchführungsstifte 9 eingeschmolzen, an deren einem eine Feder 10 befestigt ist, die den Wolframdraht 11 als Kollektordraht innerhalb der Anode spannt. Eine in dem Anschlußrohr 3 liegende Seitentülle 12 enthält einen Durchführungsstift 13, der mittels einer Feder 14 mit einer leitenden Zinnoxydschicht 15 in Kontakt kommt, welche vom Anschlußrohr 3 aus bis in einen kurzen Abstand vom Boden 2 reicht. Dabei ist ein Wandteil 17 rings um den Durchführungsstift 9 von dieser Schicht frei gelassen.

Die Glasschicht auf den Stiften 9 weitet sich auf und bildet Röhrchen 16, die über die Schweißstelle zwischen Draht und Stift und über die Feder 10 hinausragen.

Bei einer Röhre der Gestalt der Fig. 2 und 3 und mit Daten, die denen der Fig. 1 entsprechen, beträgt die Röntgengrenze bei einer Anodenspannung von +55V und einer Kollektorspannung von —250 V etwa 10~¹³ mm. Bei einer Röhre mit dem gleichen Kollektordraht, aber mit einer Anode mit einem zweimal kleineren Durchmesser, wodurch die Röntgengrenze bereits um einen Faktor 2 erhöht wird, beträgt bei einer Anodenspannung von +150V und einer Kollektorspannung von —26 V, welche Werte üblich sind, die Röntgengrenze 1,5 ■ 10"¹¹ mm. Hieraus ergibt sich, daß die Wahl der Anoden- und Kollektorspannungen die Röntgengrenze in erheblichem Maße beeinflußt. Bei der letztgenannten Einstellung ist die Empfindlichkeit etwa siebenmal kleiner als bei der Röhre nach der Erfindung.

Fig. 4 veranschaulicht, wie die leitende Schicht 15 mit der Kathode verbunden ist. Die Anodenspannungsquelle ist mit 20 und die Kollektorspannungsquelle mit 24 bezeichnet. Die Kollektorelektrode ist geerdet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Ionisationsmanometer, in dem eine drahtförmige Kollektorelektrode innerhalb einer gitterförmigen Anode ausgespannt ist, außerhalb deren eine Glühkathode angeordnet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Spannungsunterschied zwischen Anode und Kathode etwa ein Fünftel des Spannungsunterschiedes zwischen Anode und Kollektorelektrode beträgt, wobei der Durchmesser der Kollektorelektrode kleiner als 10 μ ist.

2. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden-Kathoden-Spannung stabilisiert ist und daß der Spannungsunterschied zwischen Anode und Kollektorelektrode derart gewählt wird, daß der Kollektorstrom als Funktion dieses Spannungsunterschiedes einen flachen Verlauf aufweist.

3. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsunterschied zwischen Anode und Kollektorelektrode weniger als 500 V beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen