DE2108287C3 - Vorrichtung zur Thermostatierung eines Bauelements, insbesondere einer Feldsonde zur Messung der Magnetfeldstärke in SektorfeM-Massenspektrometern - Google Patents

Description

Die r.iTindung bezieht sich auf eine Vorrichtung tür 1 herniosta::erung eines Bauelementes, insbesondere einer Feldsonde /ur Messung der Maunctieldfctärke in Sektorl'eldmassenspektrometern. mil e: iom aus zwei, das Bauelement zwischen sich einsehließcntlen Teilwidersländen bestehenden NTC-Widerstand. tier gleichzeitig Hs Temperaturfühler und elektrischer I !ei/widerstand zur eigenen Thermostatierung dient, indem er in einer Renelschaliun» zur Konstanthaltung seines Widerstandswertes durch widerstandsuhhänjiige Veränderung des ihn durchfließenden Stromes angeordnet und so mit dem Bauelement verbunden ist. dal.', er dessen Temperatur bestimmt.

Die bekannten Vorrichtungen dieser Art bilden eine symmetrische .Anordnung, bei der die I lache kleinster Schwankungen der Temperatur im Bereich des Mel.'ilühlers liegt. Solche symmetrischen Gestaltungen sind aiici bei gegebenen räumlichen Verhältnissen oftmals nicht angebracht.

Der Lrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die auch bei unsymmetrischem Aufbau die Fläche kleinster Tempcraturschwanklingen in den Bereich des Meßfühlers zu verlegen gestattet.

Diese Aufgabe wird erlindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßfühler zwischen einem größeren, z. B. plattenförmigen NTC-Teilwiderstand und einem kleineren. /.. B. perlenförmigen NVC-I eilwiderstand angeordnet und daß das Belastungsv erhältiiis der beiden Teilwiderstände durch einen Trimmer so einstellbar ist. daß die Fläche kleinster Temperatur-Schwankung in ilen Bereich des Meßfühlers oder sonstigen Bauelementen zwischen den beiden Teilwiderständen verlesibar ist.

Hiermit ist eine hochgradige Thermostatierung auch mit NTC-Widerständen stark unterschiedlicher geometrischer Form, die insbesondere zur Anpassung an vorneaebene beengte Raumverhältnisse wichtig sein kann, zu verwirklichen.

Die Ertindunü wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i α. 1 "das Schaltbild einer Vorrichtung zur Thermosiatierung mit einer NTC-Widerstandsanordnung und

F i 2. 2 die Verteilung der Temperaturschwankun- »en über den Querschnitt der NTC-Anordnung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung zur Thermostatierung einer Feldsonde Rn, beispielsweise einer Feldplatte mit von der Feldstärke H abhängigem Widerstand, die zur Messung der magnetischen Feldstärke // in den Magnetspalt Sp eines Sektorfeld-Massenspektrometers eingeführt wird.

Temperaturmessung und Heizung zur Thermostatierung gehen im selben Bauelement vor sich, und zwar in einem zweiteiligen, die Feldsonde R_n einschließenden NTC-Widerstand/?,,,, K₁,,. der wie die Feldsor.de im Magnetspalt .Vp liegt. Dieser NTC-Widerstand dient einerseits als Temperaturfühler, indem die starke Teniperaturabhängigkeit seines WideiMandswertcs zur Temperaturmessung ausgenutzt wird, und er dient andererseits auch als Heizung, indem der ihn durchfließende Strom/,,,. Z₁ „ so eereizelt wird, daß die Schwankung^", seines Wider- :-lande-) kompensiert werden.

Aus Gründen der Plat/ersparnis ist es vorteilhaft oder notwendig, die Feldsonde Rn als Reiter auf einem einzelnen plattenförmigen NTC-Widerstand R .inzuordnen. I'm dabei gleichwohl kleinste Temperaturschwankungen im Bereich der Feldsonde zu üCwährleiMen, ist auf der anderen Seite der Feldplatte R_n ein sehr kleiner, perlenförmiger NTC-Widerstand R_x,, angeordnet und dabei das Verhältnis der Ströme/,,,. /,,, mittels eines Trimmerwiderst.indesft.,,, so eingestellt, daß die gewölbte Fläche F_n kleinst·..¹'- Temperaturschwankungen durch die Feldplatte R_n hindurchgeht.

Der NTC-Widerstand ist in bekannter Weise in einer Widerstandsbrücke Br angeordnet, in der er einen der vier Widerstandszweige R_tu, R_x,,: R.₂„. R₂,,; R..: R^ bildet und in der das Brückensignal .V₁₁ über einen Regler.ν die Betriebsspannung U der Brückensehaltung steuert. Dabei ist die Regelschaltung so eingestellt, daß Änderungen des Widerstandswertes des^ NTC-Widerstandes R₁,,. R_x,,. die sieh als Folge \on iVinperaturänderungen dieses Widerstandes ergeben, durch Änderung der Betriebsspannung U kompensiert werden. Dadurch wird erreicht, daß der W'ideistandswert des NTC-Widerstandes durch Änderung der Betriebsspannung V und damit des die Temperatur des NTC-Widerstandes bestimmenden Stromes/, ■·/,„ ί I₁,, auf einem konstanten Wert gehalten wird. Dieser Wert stellt sich so ein, daß das Brückensignal .S₁, ständig auf den Wert Null eingeregelt wird.

Die Feldsonde R₁₁, die zwischen den beiden Teilen des NTC-Widerstandes R₁₁₁. R,,, angeordnet ist. wird praktisch ständig ebenfalls auf der gleichbleibenden Temperatur des NTC-Widerstandes gehalten, so daß das von ihr gelieferte Signal .S'_;, nur von der Feldstärke // /m Magnetspalt .V/', nicht aber \on der Temperatur f„ im Magnetspalt abhängig ist. Dieses Son-

Ci-¹I-ILiUi! ->'■; wird in bekannter Weise über eine MeIisciiakung m zur Anzeige der \on der Feldstarke// abhängigen .\las-enzahl in einem spektrogranhen η licnuizi.

Durch das Einbetten der Feldsonde R₁₁ in den ; iweiieiligen NTC-Widerstand läßt, sich eine seh: wesentliche Herabsetzung der mit der Regelung verbundenen restlichen i emperi lurschwun'.uiiüen im Bereich der Feldsonde R₁, erzielen. Schwankungen der Temperatur des den NTC-Widerstand umgeben- π «Jen Luftraumes im Mugneivpait Sp rufen Schwanluncen der leniperauir des NTC-Widerstande* her- \or. die ihrerseits die zur Regelung ausgenutzten Schwankungen des NTC-Widersiandes hervorrufen. Die Schwankungen der Temperatur sind jedoch nicht überall gleich groß. Sie sind vielmehr in einer minieren Fläche /■„ der Widerstandsanordnung am kleinsten und nehmen von dort nach außen hin zu; bei einer Temperaturschwankung im Magnetspalt von z. B. I C z. B. von einem Kleinstwert \on Ji₁ = 6.!(I ^:lli in der Fläche/·„ auf ;. =■ LlO¹¹¹C an den Außenseiten der Anordnung.

Zur Anpassung des zweiten N'l C-Widerstandes /V₁,, kann der Brückenwidersiand A\,„ einstellbar sein.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Thermostatierung eines Bauelementes, insbesondere einer Feldsonde zur Messung der Magnetfeld^tärke in Sektorfddmassenspekirometern, mit einem aus zwei, das Bauelement zwischen sich einschließenden TdI-widersiänden bestehenden NTC-Widerstand, der gleichzeitig als Temperaturfühler und elektrischer Heizwiderstand zur eigenen Thermostatierung dient, indem er in einer Regelschaltung zur Konstanthaltung meines Widerstandsvvertes durch widerstandsahhängige Veränderung des ihn durchfließenden Stromes angeordnet und so mit dem Bauelement verbunden ist, daß er dessen Temperatur bestimmt, dadurch ge kenn-ζ e i c h net. daß der Meßfühler (R₁₁) zwischen einem größeren, z. B. plattenförmigen NTC-TdI-widerstand (ft,,,) und einem kleineren. z.B. perlenförmigen NTC-Teilwidcrstand (R₁,,) angeordnet und daß das Belastungsverhältnis der beiden Teilwiderstande durch einen Trimmer (R,,.) so einstellbar ist. daß die Fläche kleinster Tcmperaturschwankuiig (/·'„) in den Bereich des Meßfühlers [R₁₁) oder sonstigen Bauelementes zwischen ilen beiden Teilwiderständen (R₁ .. R₁,,) \er!esibar i-t.