DE1279381B - Magnetfeldroehre zur Messung niedriger Druecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIl

Deutsche Kl.: 42 k-12/04

Nummer: 1 279 381

Aktenzeichen: P 12 79 381.6-52 (N 25509)

Anmeldetag: 11. Januar 1962

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Magnetfeldröhre zur Messung niedriger Drücke, vorzugsweise im Gebiet hohen Vakuums, bei der eine mantelförmige Elektrode einen Ionisierungsraum einschließt, durch den sich ein axial verlaufendes Magnetfeld erstreckt, zwischen der mantelförmigen Elektrode und einer konzentrisch dazu liegenden Elektrode ein Potential angelegt ist, wobei die auf negativem Potential befindliche Elektrode als Ionenauffangelektrode und die auf positivem Potential befindliche Elektrode als Anode dient, und bei der die Ionenauffangelektrode an ihren beiden Enden elektrisch leitende Endscheiben trägt, die den Ionisierungsraum wenigstens teilweise abschließen.

Es ist bereits eine Magnetfeldröhre der vorgenannten Art bekannt, bei der das untere Ende der Anode nicht über die untere Öffnung der Endscheibe der Ionenauffangelektrode hinausteht, so daß zwischen den scharfen Rändern der Öffnung der unteren Endscheibe und der gegenüberliegenden scharfen Kante zwischen unterer Stirnfläche und Umfangsfläche der Anode eine erhöhte Feldliniendichte vorliegt, durch die der· symmetrische Verlauf der Feldlinien innerhalb-des Ionisierungsraumes gestört und dadurch die Nachweisempfindlichkeit verringert wird. Die gegenüber der Anode liegenden Randbereiche der Endscheiben weisen scharfe Kanten auf, wodurch die Feldemission begünstigt wird.

Es ist auch bereits eine Anordnung bekannt, bei der die Anode sich innerhalb der beiden Endscheiben der Ionenauffangelektrode erstreckt und zur Vermeidung von Feldemission zwischen Ionenauffangelektrode und Anode jeweils eine Kaltkathodenelektrode vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachweisempfindlichkeit einer Magnetfeldröhre der eingangs genannten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anode über beide Endscheiben der Ionenauffangelektrode hinausragt und die gegenüber der Anode liegenden Randbereiche der Endscheiben bogenförmig abgerundet und hochglanzpoliert sind. Insbesondere wird entweder die Ionenauffangelektrode mantelförmig ausgebildet, während die von der Ionenauffangelektrode umschlossene Anode stabförmig ausgebildet wird, oder aber die Anode wird mantelförmig ausgebildet, die dann die stabförmig ausgebildete Ionenauffangelektrode umschließt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Magnetfeldröhre wird ein symmetrischer Verlauf der elektrischen Feldlinien gewährleistet, da die Anode nicht im Ionisierungsraum endet, sondern über beide Endscheiben

Magnetfeldröhre zur Messung niedriger Drücke

Anmelder:

National Research Council Ottawa,

Ontario (Kanada)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M.' Licht und Dr. R. Schmidt,

Patentanwälte, 5000 München 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt: . .^: " ■ ".

Paul Aveling Redhaed, Ottawa, Ontario (Kanada)

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der Ionenauffangelektrode. hinausragt. Da darüber '' hinaus die gegenüber der Anode liegenden, Rand-

ao bereiche der Endscheiben bogenförmig abgerundet und hochglanzpoliert sind_r ergibt sich insgesamt- im Ionisierungsraum eine so gleichmäßige Verteilung der elektrischen Feldlinien,- daß keine Feldemission auftritt. Die erfindungsgemäß ausgestaltete Magnetfeldröhre eignet sich daher zur Messung von Drücken bis herunter zur ΙΟ"¹¹ Torr.
• Die Erfindung wird nun näher an Hand von,Zeiche nungen erläutert, in denen zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Au&-

führungsform der Erfindung. . -,

Die in F i g. 1 dargestellte Magnetfeldröhre besitzt

einen Kolben 27, in dem eine Anode 10 und eine Kathode 11 angeordnet ist. Die Anode 10 ist stabförmig ausgebildet und liegt konzentrisch innerhalb der mantelförmig ausgebildeten Kathode 11, die als Ionenauffangelektrode dient. Die Kathode 11 ist an ihren Enden mit leitfähigen Endscheiben 12 und 13 versehen, die sich radial nach innen in Richtung auf die Anode 10 erstrecken. Die inneren Enden 54 und 55 der Endscheiben 12 und 13 sind abgerundet. Die der Anode 10 gegenüberliegende Oberfläche der Endscheiben 12 und 13 ist hochglanzpoliert. Die Anode 10 ist in einem am einen Ende des Kolbens. 27 vorgesehenen Quetschfuß 57 abgestützt. Das andere Ende 56 des Kolbens 27 verjüngt sich zu einem Rohrstutzen 24, mit dessen Hilfe die Magnetfeldröhre an irgendeinen Meßraum angeschlossen werden kann.

In dem von der Kathode 11 umschlossenen Ionisierungsraum 22 wird mit Hilfe eines konzentrisch zur Kathode 11 angeordneten mantelförmigen Ma-

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gneten50 ein axiales Magnetfeld erzeugt. Die stabförmige Anode 10 ist durch den Quetschfuß 57 hindurchgeführt und mit der positiven Klemme einer Hochspannungsquelle B verbunden. Die negative Klemme der Hochspannungsquelle B ist über ein Strommeßgerät 23 mit der Kathode 11 verbunden.

Der Krümmungsradius der gegenüber der.Anode 10 liegenden Enden 54 und 55 derEndschfeibenl2 und 13 ist so bemessen, daß bei vorgegebenem Ab-• Die durch die Kappe 61 hindurchgeführte Anode Il ist über ein Strommeßgerät 23 mit der negativen Klemme einer Hochspannungsquelle B verbunden, deren positive Klemme mit der Anode 10 in Verbindung steht. Zur Erzielung eines axialen Magnetfeldes in dem von der mantelförmigen Anode 10 umschlossenen Ionisierungsraum 22 ist irgendeine geeignete Einrichtung vorgesehen, beispielsweise ein konzentrisch zur Anode 10 angeordneter rohrförmiger Ma

stand der Enden 54 und 55 von der Anode 10.: und io gnet"50. Es "kann jedoch auch genausogut ein Hufbei vorgegebener Betriebsspannung zwischen Anode eisenmagnet Verwendung finden. 10 und Kathodell durch Feldemission im wesent- Die Anode 10 ist mit Löchern versehen, so daß

liehen keine Elektronen aus der Kathode 11 gezogen die Gasmoleküle in den Ionisierungsraum 22 eintreten werden. Die abgerundete Oberfläche der Enden 54 können, wenn die in F i g. 2 dargestellte Anordnung und 55 ist sorgfältig poliert, beispielsweise mit Hilfe 15 in irgendeinem Meßraum angeordnet ist. Die in eines elektrischen Polierverfahrens. Die Spannung Fig. 2 dargestellte Anordnung kann natürlich auch zwischen Anode 10 und Kathode Il sollte mindestens 2 kV betragen und kann einen Wert bis über
6 kV haben. Der radiale Abstand zwischen den
Enden 54 und 55 und der Anode 10 beträgt beispiels- 20
weise 3 mm bei einem Durchmesser der Kathode
von 30 mm. .

Um die Inbetriebnahme der Magnetfeldröhre bei
angelegtem Magnetfeld und angelegter rSp.annung zu
erleichtern, kann in- den, Ionisierungsraum 22 eine as erreicht wird.

in einem Kolben aus Glas oder einem anderen Material angeordnet und'mit Hilfe eines Rbhflansches an einen Meßraum angeschlossen werden.

Auch bei der in F i g. 2 dargestellten Anordnung verhindern die auf Kathodenpotential befindlichen Endscheiben 12 und 13 ein Entweichen von" Elektronen aus dem Ionisierungsraum 22, wodurch eine wesentliche Erhöhung der .Nachweisempfindlichkeit

ionisierende Strahlung aussendende Substanz, beispielsweise ein Betastrahlei, angeordnet sein. Die im Ionisierungsraum 22 auftretenden freien Elektroden werden durch das elektrische und magnetische Feld auf Kreisbahnen beschleunigt und stoßen mit gegebenenfalls vorhandenen Gasmolekülen zusammen, die dadurch ionisiert werden. Die auf Kathodenpotential liegenden Endscheiben 12 und 13 verhindern ein Herauswandern von Elektronen aus dem Ionisierungsraum 22. Da der Ionisierungsraum 22 im wesentlichen vollständig von der. Kathodell umschlossen ist, erzielt -man eine große Nachweisempfindlicükeit, da im wesentlichen alle gebildeten positiven Ionen zur Kathode gelangen und mit Hilfe des Meßinstrumentes 23 nachgewiesen werden können.

.Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung umschließt die mantelförmig ausgebildete Anode 10 die aus einem Hohlstab bestehende Kathodell. Die Anode 10 sitzt zwischen zwei Kolbenkappenteilen 60 und 61, in deren axial abstehenden Flansche 62 und 63 die Enden der Anode 10 eingeschmolzen sind. Die Kathode 11 ist in von der Mitte der Kappenteile 60 und 61 abstehende Fortsätze eingeschmolzen. In der Nähe der beiden äußeren Enden der mantelförmigen Anode 10 trägt die Kathode 11 radial nach außen abstehende Endscheiben 12 und 13, deren der Innenfläche der Anode 10 gegenüberliegende Enden 54 und 55 bogenförmig ausgebildet sind. Der Krümmungsradius der Enden 54 und 55 ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 so gewählt, daß keine Feldemission auftreten kann. Die der Anode 10 gegenüberliegende Oberfläche der Enden 54 und 55 ist fein poliert und besitzt eine Rauhigkeit von 10~⁵mm, d.h. weist lediglich

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetfeldröhre zur "Messung niedriger Drücke, vorzugsweise im Gebiet hohen Vakuums, bei der eine mantelförmige Elektrode einen Ionisierungsraum einschließt, durch den sich ein axial verlaufendes Magnetfeld erstreckt, zwischen

....der. ^mandelförmigen. Elektrode und .einer konzentrisch dazu liegenden Elektrode ein Potential angelegt ist, wobei die auf negativem Potential befindliche Elektrode als Ionenauffangelektrode und die auf positivem Potential befindliche Elektrode als Anode dient, und bei der die Ionenauffangelektrode an ihren beiden Enden elektrisch ladende Endscheiben trägt, die den Ionisierungsraum wenigstens teilweise abschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode(10) über beide Endscheiben (12, 13) der Ionenauffangelektrode (11) hinausragt und die gegenüber der Anode (10) liegenden Randbereiche (54, 55) der Endscheiben (12, 13) bogenförmig abgerundet und hochglanzpoliert sind.

2. Magnetfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenauffangelektrode (11) mantelförmig ausgebildet ist und die stabförmig ausgebildete Anode (10) umschließt.

3. Magnetfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (10) mantelförmig ausgebildet ist und die stabförmig ausgebildete Ionenauffangelektrode (11) umschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 002 968; deutsche Patentanmeldung S 24506IX / 42 k (beUnregelmäßigkeiten mit dieser Höhe auf. Beim Zu- 60 kanntgemacht am 30.10.1952); sammenbau und Bearbeiten der einzelnen Teile der französische Patentschrift Nr. 1227 040;

Magnetfeldröhre muß natürlich auf peinliche Sauber- Archiv für Technisches Messen, 1961, März,

keit geachtet werden. V1341-8, S. 51.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 619/262 9.68 © Bundesdruckerei Berlin