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Ionisationsvakuummeter Die Erfindung bezieht sich auf ein Ionisationsvakuummeter
mit einer zylinderförmigen, von einer Wendel oder einem zylindrischen Gitter gebildeten
Anode, einer außerhalb der Anode angeordneten Kathode und einem innerhalb der Anode
untergebrachten Ionenfänger (Bayard-Alpert-Prinzip)O Bei bekannten Ionisations-Vakuummetern
dieser Gattnng liegt der Ionenfänger in der Achse der zylinderförmigen Anode Ebenfalls
innerhalb des Anodengitters kann eine Modulator-Elektrode angeordnet sein, üblicherweise
exzentrisch und dicht am Anodengitter. Sie dient zur Bestimmung des Röntgeneffektes
Die im Innenraum des Anodengitters durch Stöße mit den Elektronen gebildeten ionisierten
Gasteilchen wandern durch die zwischen Gitter und Ionenfänger liegende Spannung
auf den Ionenfänger. Der zwischen Anodenfänger und Ionenfänger fließende Ionenstrom
ist ein Maß für die Teilchendichte im Vakuum und damit im allgemeinen auch für den
Druck Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Ionisationsvakuummeter der eingangs genannten Art zu schaffen, das im Vergleich
mit den vorbekannten Ionisationsvakuummetern dieser Art wesentlich empfindlicher
ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß sich bei
den bekannten Innisations-Vakuummetern in Trioden-Bauweise wegen des rotationssymmetrischen
Feldes innerhalb der
Anode um den Ionenfänger eine positive Raumladung
aufbaut, die den Ionenfänger gegen den äußeren Anodenraum abschirmt Die Raumladung
entsteht, wenn die Ionen in dem zentralsymmetrischen elektrischen Feld zwischen
Anode und Ionenfänger auf langen Bahnen um den Ionenfänger kreisen. Der Ionenfänger
besteht üblicherweise aus meinem möglichst dünnen Draht, damit seine Oberfläche
zur Vermeidung des Röntgeneffektes klein ist Desnalb können die Ionen bereits bei
einer kleinen azimutalen Geschwindigkeitskomponente viele Male umlaufen, bevor sie
auf den Ionenfänger auftreffen. Die Abschirmung des elektrischen Feldes im äußeren
Anoden-Gitterraum bewirkt eine Verminder-;ng der Empfindlichkeit.
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Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, bei einem nach dem Trioden-Prinzip
arbeitenden Ionisations-Vakuummeter Mittel vorzusehen,die die Ausbildung eines zentralsymmetrischen
Feldes mit logarithmischer Potentialverteilung zwischen Anode und Ionenfänger stören.Dadurch
wird gleichzeitig die Ausbildung einer positiven Raumladung verhindert, was eine
Empfindlichkeits-Verbesserung von mindestens 50 % zur Folge hat.
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Eine Möglichketi, den Aufbau des logarithmischen Feldes zu verhindern,
besteht darin, dem Ionenfänger eine von der bisher üblichen geraden und achsenparallelen
Form abweichende Form zu geben, z.B. dadurch, daß der Ionenfänger eine oder mehrere
Krümmungen aufweist.Dazu kann der Ionenfänger z,B, S- oder Z-formig ausgebildet
sein oder eine Windung aufweisen Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Ionenfänger
als zwei zueinander und zur Achse des Anodengitters parallel angeordnete dünne Stäbe
oder Drähte auszubilden, wodurch ebenfalls der Aufbau eines rotationssymmetrischen
Feldes gestört wird Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren
la bis le und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert
werden.
Es zeigen: Figur la ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung mit einem eine Krümmung
aufweisenden lonenfänger; Figuren lb bis e: weitere mögliche Ausführungsformen für
den Ionenfänger nach Figur la und Figur 2 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
mit einem aus zwei parallel angeordneten Elektroden bestehenden Ionenfänger zur
Verhinderung des Aufbaues eines rotationssymmetrischen Feldes.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Elemente des erfindungsgemäßen
Ionisationsvakuummeters auf einen Flansch 1 montiert, mit dessen Hilfe das System
vakuumdicht an einen nicht dargestellten Rezipienten, in dem der Druck gemessen
werden soll, angeschlossen werden kann Durch den Flansch 1 sind die der Spannungszuführung
und der Halterung der Elemente dienenden Stifte 2 bis 6 vakuumdicht und elektrisch
isoliert hindurchgeführt. Die Stifte 2 und 3 dienen der Spannungsversorgung der
Kathode 7. Diese ist als feiner Metallfaden ausgebildet, welcher durch die Öse eines
isoliert am Flansch 1 befestigten Trägers 9 geführt ist. Die Stifte 4 und 6 tragen
die wendelförmige Anode 10. Im Zentrum der Anode 10 ist der vom Stift 5 gehalterte
Ionenfänger 11 angeordnet, derzur Verhinderung des Aufbaus eines rotationssymmetrischen
Feldes innerhalb der Anode 10 die von der Windung 12 gebildete Krümmung aufweist.
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In den Figuren 1bis le sind weitere Ionenfänger 13, 14, 15 und 16
dargestellt, welche unterschiedlich ausgebildete, zoBo S-.oder Z-förmige Krümmungen
aufweisen. Statt des Ionenfängers 11 in Figur la können auch diese Ionenfänger 13
bis 16 innerhalb der Anode 10 untergebracht sein
Das Ausführungsbeispiel
nach Figur 2 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1a Der
in Figur 2 dargestellte Ionenfänger ist jedoch stimmgabelförmig ausgebildet, d.h.,
er weist zwei zueinander und zur Achse der Anode parallel angeordnete dünne Stäbe
oder Drähte 17 und 18 auf, wodurch der Aufbau eines rotationssymmetrischen Feldes
gestört wird. Der Abstand der beiden Drähte voneinander soll zwischen dem 0,05 fachen
und dem 0,5 fachen des Durchmessers vom Anodengitter betragen, vorzugsweise das
O,lfache bis 0,25fache dieses Durchmessers. Zwar wird der Röntgeneffekt durch die
größere Oberfläche des erfindungsgemäß ausgebildeten Ionenfängers proportional dazu
wachsen Dies ist jedoch ohne Bedeutung, wenn die Empfindlichkeitssteigerung überproportional
ist, d.h. wenn der Ionenstromanteil stärker steigt als der durch den Röntgeneffekt
hervorgerufene Anteil.