DE2652379A1 - Verfahren und anordnung zur vakuumueberwachung - Google Patents
Verfahren und anordnung zur vakuumueberwachungInfo
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Description
MANITZ, FINSTERWALD &
München, den 17-Ü.1976 P/Hab/Sv-M 3157
Burlington, Massachusetts, USA
Verfahren, und Anordnung zur
Vakuumübeiraaehung
Das Beobachten iron Gasverianreiiiigungen und vom Ssümlt; zusammenhängenden
Bruckabweichungen innerhalb simes aisgedichteten
Hohlraums wird mittels eines elektadselaea Netzwerkes
bewirkt, das auf die leitfahigkeits-OiaraacifcesEistiken
einer als dünnen Film abgeschiedenen Schicht ?oi Gettermaterial
innerhalb des Hohlraums anspricht. Bear (Setterfilm wird auf eine neutrale Isolierschicht zwisclneiii leitenden
Kontakten niedergeschlagen, die außeiiiaXlb mit einem
elektrischen Kreis verbunden sind, der eime ©mitsprechende Ausgangsgröße entsprechend einer Änderung; der leitfähig—
keit abgibt, die durch Reaktionen des GettexsaftexdLals mit
einem Gas innerhalb des Hohlraums verursacht wixti.·
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in der Messung und Anzeige der Einflüsse von Gasen innerhalb
eines abgedichteten Hohlraums, der evakuiert wird und ein relativ starkes Vakuum aufrechterhalten soll. Die Erfindung
bezieht sich insbesondere auf einzigartige und verbesserte Verfahren zum Beobachten von Vakuum und auf eine
Einrichtung, die einen Dünnfilm-Niederschlag eines Gettermaterials wie z.B. Barium, enthält, das innerhalb eines
evakuierten Hohlraums isoliert getragen wird und seinen elektrischen Widerstand einem äußeren Anzeige- und Signalkreis
anzeigt, der darauf und auf durch Reaktionen mit unerwünschtem Gas verursachte Änderungen reagiert, wodurch
eine Verunreinigung und Erschöpfung der gewünschten Vakuumbedingungen indirekt überwacht wird.
Der Gebrauch sogenannter Getter ist seit langem in Verbindung mit Glühlampen und elektronischen Vakuumröhren Allgemeingut,
wobei Hochvakuum- und Verunreinigungsprobleme durch die Entfernung von Restgas erleichtert wurde, und, im Fall
der sogenannten "Halter" (keeper) durch ihre weitere Verbindung mit nachfolgend freigesetztem Gas. Unter den Materialien,
die sich leicht mit Gas verbinden, und diese haben wünschenswerte Gettereigenschaften, sind Barium, Magnesium,
Zirkonium, roter Phosphor, Aluminium und Ger und Tantal und Zirkonium haben eine hervorragende Fähigkeit, Gase zu absorbieren,
wenn sie hoch erhitzt werden. Es ist bereits bekannt gewesen, niedrigen Druck in anderen Hohlräumen, wie z.B. dem
Bezugsdruck-Hohlraum einer Differentialdruckeinrichtung durch eine Getterpumpe aufrechtzuerhalten, die Fehler verursachende
Folgen des Ausgasens oder des Eindringens in den Hohlraum mit
sich bringen. Für solche Zwecke wird eine reine Oberfläche von hochreaktivem Gettermaterial wie z.B. Barium, im Vakuum
mit Hilfe einer Widerstands- oder Induktionsheizung innerhalb des Hohlraums niedergeschlagen, nachdem oder bevor dieser
abgedichtet wird. Danach kann jedoch das Ausmaß, bis zu
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dem der Bezugshohlraum sein nutzbares Vakuum verloren hat,
trotz anfänglicher Anwesenheit eines niedergeschlagenen Getterfilms durch den Benutzer nicht bestimmt werden und
die Druckanzeige kann tatsächlich einen wesentlichen Fehler beinhalten.
In Übereinstimmung mit gewissen Aspekten der vorliegenden Lehre werden die Widerstandsänderungen einer abgeschiedenen
Barium-Getterschicht oder ähnlichem außerhalb eines evakuierten Hohlraums abgetastet und die Verwirklichung
dieser Praxis macht es notwendig, daß die Bariumschicht in gutem elektrischen Kontakt mit abgedichteten Durchführungsanschlüssen
ist und gut von anderen Teilen isoliert ist, deren Widerstand den Widerstand der Getterschicht
zwischen diesen Anschlüssen zu überbrücken trachtet und die Abtastung ungenau macht. Die Steuerung des Niederschlags
der Getterschicht ist daher ganz wichtig und aus diesem Grund wird ein bevorzugtes Niederschlagsverfahren ver
wendet, das ähnlich bei Vakuumröhren mit Metallgehäuse verwendet wird, wobei eine örtliche und gerichtete Anwendung
der Schicht auf kritische Oberflächenbereiche verwendet wird. Im Speziellen wird ein geeignet beschichtetes Metallband,
z.B. bariumbeschichtetes Tantal oder ähnliches, mit einem nahebei angeordneten Schutzschild durch einen
elektrischen Strom erhitzt, wodurch Bariumdampf zu diesen Oberflächenbereichen gerichtet wird.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung eines verbesserten
Verfahrens und einer Einrichtung zur Überwachung des Zustandes des Gases und des damit zusammenhängenden Zustandes
des Vakuums eines evakuierten Hohlraums gerichtet,
ohne bestehende Dichtungen zu beeinträchtigen und ohne die Eichung oder Beschaffenheit des Vakuums während des Beobachtungsvorganges
zu ändern. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Sensors für absoluten Druck mit einer
zwischen einem Bezugshohlraum mit dem Druck Null und einem
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Meßhohlraum angeordneten Membran, wobei der Meßhohlraum unterschiedlichen, zu messenden Drücken unterworfen wird,
ist das "Ausgasen" von Gasen aus Material in oder angrenzend an den Bezugshohlraum und kleinere Lecks von außerhalb
besonders störend, weil sie einen Verlust des wichtigen Referenzwertes des Vakuums verursachen und damit
Fehler in der Messung mit sich bringen, die auf dieses Vakuum bezogen ist. Die Einfügung einer einfachen Getterpumpe"
wie die oben erwähnte hochreaktive saubere Oberfläche
von Barium oder ähnlichem bewirken ein Halten des Druckes des Bezugshohlraums auf dem benötigten niedrigen
Pegel für eine lange Zeitdauer, da die Getterstoffe eine Affinität für gewisse freigesetzte Gase haben und sich mit
diesen verbinden. Wenn das Gettermaterial ausgegaste oder eingedrungene Gase nicht länger wirksam binden kann, wird
der Verlust des beabsichtigten Zustandes des Bezugsvakuums durch den Benutzer nicht entdeckbar und der damit einhergehende
Meßfehler (d.h. irrtümlich niedrige Anzeige von Druck) kann die Einrichtung ernsthaft ungenau machen. Unglücklicherweise
sind die Zeiten, nach denen die Präzision aus solchen Gründen verloren geht, nicht immer vorhersehbar,
da die Benutzungsbedingungen unterschiedlich sind und unvermeidliche physikalische Unterschiede gerade in anscheinend
identischen Einrichtungen vorhanden sind. Die Erfindung erkennt und nutzt auf einzigartige Weise die Tatsachen aus,
daß ein Gettermaterial wie z.B. Barium nicht durch beispielsweise sein eigenes Oxid geschützt ist, was aus seiner
Bindung mit Gasen herrührt und daß die fortschreitenden Reaktionen fortschreitend größere Beträge des hochleitenden
Gettermaterials in im wesentlichen nichtleitende Verbindungen umformt und daß der effektive zwischen einer gegebenen
Strecke der Schicht des Gettermaterials sich zeigende Widerstand dadurch im wesentlichen im Verhältnis zur Dicke
dieser Schicht anwächst, die noch nicht reagiert hat. Eine ausgeführte Anordnung kann eine kombinierte elektrische Verbindungs-
und Abtasteinheit enthalten, die mit dem Bezugs-
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hohlraum abgeschlossen ist und ein Paar von extern zugänglichen elektrischen Leitungen aufweist, mit einer intern
niedergeschlagenen Getterschicht, die durch Glühdrahtverdampfung lokal auf isolierende und Kontaktflächen der Einheit
aufgebracht ist, z.B. durch ein abgeschirmtes, beschichtetes Heizband, das elektrisch durch die gleiche
Verbindungseinheit beaufschlagt wird. Der zwischen den Kontakten durch die Bariumschicht gebildete Widerstand
wird extern durch die Verbindungseinheit in einen elektrischen
Kreis eingekoppelt und in einer Ausführungsform verursacht eine Brücke die Steuerung eines zugeordneten
elektrischen Signalnetzwerkes, dessen Ausgangsgrößen die Emission einer ersten lichtemittierenden Diode anregt, wenn
der Widerstand einen niederen Wert entsprechend niedrigen Drucken und hohem Vakuum hat, das dann bestehen sollte,
■wenn ein Sensor relativ neu und von optimaler Qualität ist. Diese Ausgangsgrößen steuern später gemeinsam auch
die Emission der ersten und einer zweiten lichtemittierenden Diode, wenn der Widerstand zu einem beinahe kritischen
Wert anwächst, was einen drohenden Fehler der Anordnung charakterisiert, um einen gewünschten Zustand des Bezugsvakuums
aufrechtzuerhalten, und dessen Ausgangsgrößen letztlich nur die Emission der zweiten lichtemittierenden Diode
anregt, wenn der Schichtwiderstand sehr hoch und der Zustand des Bezugsvakuums beinahe für präzise Messungen unbrauchbar
ist. Alternativ kann der Gang des Widerstandes dauernd beobachtet werden, so daß Alarm gegeben werden kann oder Verfahren abgeschaltet
werden können oder ähnliches.
Demnach besteht eines der Ziele der vorliegenden Erfindung
darin, neue und verbesserte Verfahren und eine Einrichtung zum indirekten elektrischen Überwachen der Gasverunreinigung
an einem Ort zu schaffen, der sehr niedrige Drucke oder im wesentlichen Vakuum aufweist.
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Ein anderes Ziel besteht darin, eine einzigartige elektrische Einrichtung zur Beobachtung von Gas zu schaffen, welche mit
einem evakuierten Hohlraum abgedichtet ist, um einen Niederschlag von Gettermaterial vorzusehen, das sich zwischen elektrischen
Kontakten entlang eines isolierenden Pfades erstreckt, wodurch messbare Veränderungen des Widerstandes auf die Reaktion
mit dem Gas erfolgt.
Ein weiteres Ziel besteht darin, eine elektrische Vakuumüberwachungseinrichtung
zu schaffen, in der der Widerstand einer hochreaktiven Schicht aus Gettermaterial innerhalb des Bezugshohlraums
eines Sensors für absoluten Druck oder ähnlichem ein Netzwerk in Abhängigkeit von Indikatoren steuert, die
den Zustand und eine vorhersehbare Änderung im Zustand des Hohlraumdruckes anzeigen.
Obwohl die Gesichtspunkte dieser Erfindung, die als neu betrachtet
werden, in den angehängten Ansprüchen ihren Ausdruck finden, können sowohl weitere Einzelheiten als auch
bevorzugte Verfahren als auch weitere Ziele und Einzelheiten sehr leicht verstanden werden durch Bezugnahme auf die
folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise bildhafte und schematische Darstellung
eines Sensors für absoluten Druck in Verbindung mit der verbesserten elektrischen Überwachungseinheit und
einem elektrischen Signalnetzwerk5
Fig. 2 eine Verbindungseinheit für die Überwachung wie für
das in Fig. 1 dargestellte System, zusammen mit Maßnahmen zum Verdampfen und Abschirmen in einer Seitenansicht
:
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Pig. 3 zeigt eine andere Ansicht der Einheit nach Fig. 2,
gesehen von der rechten Seite der Fig. 2 und
Fig. 4- eine Aufsicht der Einheit nach den Fig. 2 und 3·
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile und Einheiten durch die
verschiedenen Ansichten· In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines einzigartigen Systems zum indirekten Beobachten
des Gasdrucks durch elektrische Mittel gezeigt, das einem Bezugshohlraum 5 eines Sensors 6 für absoluten Druck zugeordnet
ist. Dieser Sensor ist allgemein von bekannter Art, worin die festen und undurchlässigen Wände 7 nicht nur den Bezugshohlraum
6 einschließen und abdichten, sondern auch einen Meßhohlraum 8. Die beiden Hohlräume sind durch eine gespannte
Metallmembran 9 getrennt, die im wesentlichen proportional zur Druckdifferenz zwischen einem gemessenen Druck
Px, zugeleitet zum Hohlraum 8 durch einen Einlaß 10, und einem Bezugsdruck, der innerhalb des Bezugshohlraums 5 aufrechterhalten
wird, ausgelenkt wird. Der letztere Druck kann im wesentlichen beispielsweise Null sein als Ergebnis eines
gewissenhaften Evakuierungsverfahrens in Verbindung mit der
Herstellung der Einrichtung»und die Auslenkungen der Membran, charakterisiert durch die gestrichelte Linie 9'» ermöglicht
es, die zugehörigen Kapazitäten über feste Elektroden 11 und 12 zu messen. Beide Elektroden haben Durchführungsverbindungen
11a und 12a, die durch Glas-Metalldichtungen 11b und 12b gegen die Wände 7 abgedichtet und isoliert sind und
sind mit einer zugehörigen elektronischen Einrichtung bekannter Form (nicht gezeigt) verbunden, die die zugehörigen Kapazitätsänderungen
abtastet, die durch die Auslenkungen der Membran verursacht werden. Eine solche Einrichtung liefert präzise
Messungen des Druckes Px, vorausgesetzt, daß der Druck im Bezugshohlraum
konstant ist. Ein innerer Fehler kann durch den
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AM
Aufbau eines Gasdrucks innerhalb des Bezugshohlraumes erzeugt werden, verursacht von solchen Störungen wie
einem Leck oder Ausgasen der bei der Konstruktion verwendeten Materialien. Die Anwesenheit einer bestimmten
Menge hochreaktiven Gettermaterials innerhalb des Bezugshohlraumes, das noch nicht reagiert hat, zieH7Öarauf ab,
das Hochvakuum für eine relativ lange Zeitspanne zu halten, insoweit als bestimmte dieser Materialien, insbesondere
Barium, eine große Affinität für alle Gasmoleküle haben und mit ihnen reagieren, um Verbindungen mit
ihnen zu formen, die sehr niedrige Gasdrucke haben. I1Ur
optimale Wirksamkeit wird das Barium oder ein gleichwertiges Gettermaterial vorzugsweise in einer im wesentlichen
reinen, noch nicht reagiert habenden metallischen Form etwa zu oder nach der Zeit eingebracht, wenn die
Evakuierung durchgeführt wird. Das Material wird über eine große Fläche ausgebreitet, um den Gasmolekülen,
mit denen es reagieren soll, eine große Angriffsfläche zu geben. In der Praxis werden diese Eigenschaften durch
Vakuumverdampfung des Materials erzielt, die einen dünnen Film oder eine Schicht liefert, die mit der Zeit unglücklicherweise
ihre Fähigkeit verliert, entsprechend mit weiteren Gasen zu reagieren. Nach einiger Zeit, die nicht vorhersehbar
ist, weil Variable wie unterschiedliche Porositäten, Lecks und Ausgasneigung den Druck im Bezugshohlraum
anwachsen lassen können, wird dadurch die Genauigkeit der Messungen gestört, die auf der Konstanz des Bezugsdrucks
basieren.
Mit den Zielen, zu entdecken, ob ein niedriger Bezugsdruck aufrechterhalten wird und eine Warnung vor bevorstehenden
Verlusten eines brauchbaren Vergleichdruckes zu geben, wird eine kombinierte Glühdraht-Verdampfungseinrichtung und Sensoreinheit
13 vorgesehen. In einem Ausführungsbeispiel hat die Einheit gewisse Merkmale einer elektrischen Koaxialverbindung,
indem es einen zentralen Leiter 14- und ein umgeben-
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Af
des Paar von hohlen zylindrischen Leitern 15 und 16 hat,
wobei alle miteinander integral abgedichtet, jedoch gegeneinander elektrisch isoliert sind, durch ringförmige Glasoder
gleichwertige Abstandshalter 17 und 18. Ein äußerer konzentrischer Leiter 16 ist in Pig. 1 gezeigt und dichtet
wiederum die Wand 7 des Hohlraums ab, so daß die ganze
Einheit 13 ihre inneren Oberflächen dem Volumen des Hohlraumes
5 zuwendet, während gleichzeitig die isolierten elektrischen Verbindungen 14-, 15 und 16 von außen zugänglich
sind. Der Teil der Wand 7» in dem die Einheit 13 und
die Elektroden 11 und 12 eingebaut sind, kann in herkömmlicher Weise eine Deckplatte für den Bezugshohlraum enthalten,
so daß diese Einzelteile und weitere Zubehörteile für die Abschirmung und Dampfabscheidung (Fig. 2-4) leicht
mit ihr verbunden werden können, bevor die Deckplatte mit dem Rest des Drucksensors verbunden wird. Wenn der mechanische
Aufbau vervollständigt ist, wird eine dünne Bariumschicht 19 mittels G-lühdrahtverdampfung auf mindestens bestimmte
der Oberflächen der Einheit 13 innerhalb des Hohlraumes 5 aufgebracht, wobei später in Verbindung mit den
Fig. 2-4 beschriebene Vorrichtungen benutzt werden. Diese Bariumschicht macht guten elektrischen Kontakt mit dem
rohrförmigen Leiter 15 eier Einheit 13 und mit seinem äußeren
Leiter 16 und/oder den Wänden 7 und überlagert die nach innen gekehrten isolierenden Flächen des Glasisolators 18
zwischen den Leitern 15 und 16. Demgemäß wird der durch die
Schicht 19 gebildete elektrische Widerstand zwischen den Orten der Leiter 15 und 16 getrennt meßbar und Leitungen 20 und
bewirken eine Verbindung dieses Widerstandes mit einer zugeordneten elektrischen Einrichtung 22 zum Abtasten und Signalisieren.
Der Widerstand der Bariumschicht, wie ursprünglich aufgebracht, kann typischerweise zwischen 5 und 1000 Ohm liegen.
In einem Ausführungsbeispiel wie in einem der Zweige einer konventionellen aus vier Zweigen bestehenden Brückenschal-
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tung 23 bestellen die übrigen Zweige aus den Widerständen
24- und 25 mit festen Werten (z.B. Λ und 590 Kiloohm), und
der Widerstand 26 ist so gewählt, daß er einen Wert von etwa dem Tausendfachen des Widerstandes der Getterschicht hat
(d.h. typischerweise zwischen 5 Kiloohm und 1 Megohm). Die Gleichstromerregung der Brücke 23 wird an den Stellen 27
und 28 aufgedrückt, wodurch bei unabgeglichener Brücke an den Klemmen 29 und 3O eine Ausgangsgröße auftritt, von wo
diese den Eingangsklemmen eines Operationsverstärkers 31
zugeführt wird. Die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers wird wiederum zur Ansteuerung der Basis eines Transistors
32 zur Signalsteuerung verwendet, mit dessen Emitter
eine lichtemittierende Diode (IiED) 33 in Reihe liegt, wobei der Kollektor und der Emitter in Reihe mit der lichtemittierenden
Diode in üblicher Weise in Reihe an der Systemspannung hängen. Eine unterscheidbar gefärbte sichtbare
Emission der lichtemittierenden Diode 33 wird für Signalzwecke gewünscht und für diesen Zweck kann eine grüne
lichtemittierende Diode oder ähnliches zum Aussenden eines grüngefärbten Signales G verwendet werden, das
anzeigt, daß die Bariumschicht wie beabsichtigt funktioniert und als brauchbarer Getter noch nicht erschöpft
ist. Die lichtemittierende Diode 33 leitet und erzeugt eine sichtbare Emission nur solange, als eine vorgegebene minimale
Spannung an ihr liegt. Dieses Minimum (typischerweise etwa 3 Volt) wird anfangs sichergestellt durch Einfügung
eines geeigneten Widerstandswertes für das Element 26 der Brücke, worauf der Spannungsabfall am Lastwiderstand 34-(typischerweise
etwa 1,2 Kiloohm) und andere Einzelteile der Reihenschaltung eine gewünschte Aufteilung der Spannung
und mindestens die Minimalspannung für die lichtemittierende
Diode 33 mit sich bringen. Parallel zu der erwähnten Reihenschaltung ist eine weitere Reihenschaltung
eines kleinen Widerstandes 35» dreier Dioden 36a, 36b und 36c und einer zweiten lichtemittierenden Diode 37 vor-
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gesehen, die eine rote lichtemittierende Diode oder ähnliches sein kann, um ein sichtbares rotgefärbtes Warnungssignal R auszusenden, wenn die Emission durch eine vorgegebene
Minimalspannung wie die oben erwähnten 3 Volt angeregt wird. Jede der Dioden 36a bis 36c erfordert mindestens
eine vorgegebene Spannung, um leitend zu werden und die verfügbare Spannung, um die lichtemittierende Diode 37
leitend zu steuern, so daß sie Licht emittiert, wird zu jeder Zeit davon beeinflußt, welcher Spannungsabfall am
gemeinsamen Lastwiderstand 34· besteht. Dieser wird davon
beeinflußt, welcher Strom durch den Widerstand gezogen wird als Folge des Stromflusses in der ersten Reihenschaltung,
der durch den Transistor 32 bestimmt ist. Wie ausgeführt, ist die grünes Licht emittierende Diode 33 voll eingeschaltet,
wenn das Barium oder eine andere Getterschicht frisch ist und einen minimalen Widerstand aufweist. Die
rotes Licht emittierende Diode 37 ist dabei gelöscht. Mit steigendem Widerstand der Getterschicht und ihrer weiteren
begrenzten Fähigkeit, mit Gasen zu reagieren, muß die rotes Licht emittierende Diode 37 erregt werden, um eine warnende
Emission abzugeben, wobei die grünes Licht emittierende Diode LED 33 eingeschaltet bleibt, so daß sichergestellt ist, daß
die Anzeige des kritischen Zustandes deutlich ist. Noch später, wenn der Widerstand der Getterschicht sehr hoch und zu
erwarten ist, daß sie nicht fähig sein wird, um den lebenswichtigen niedrigen Bezugsdruck aufrechtzuerhalten, muß die
grünes Licht emittierende Diode LED 33 gelöscht werden und lediglich die rotes Licht emittierende Diode LED 37 muß ein
sichtbares Ausgangssignal liefern, um auf die Möglichkeit hinzuweisen, daß der Sensor nicht länger bezüglich der Genauigkeit
verläßlich ist.
Die oben erwähnte Signalfolge wird durch Einfügen eines einstellbaren
Widerstandes anstelle des bestimmten Brückenzweigwiderstandes 26 erreicht und durch Einstellen des Widerstands-
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wertes, bis die lichtemittierende Diode 37 gerade beginnt,
rot zu emittieren. Dieser Wert kann in Jedem Fall ein unterschiedlicher
sein, weil die Getterschicht 19 in jedem Sensor anfangs einen speziellen Widerstandswert hat. Dann wird ein
fester Widerstand 26 mit einem Wert eingesetzt, der etwa eineinhalb Mal größer als derjenige Widerstands wert ist,
der mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes bestimmt wurde. Wenn danach das Gerät in Gebrauch genommen wird, arbeitet
es unter Aussendung von grünem Licht durch die Diode LED 33 solange, wie die Getterschicht ihren Originalwert behält
oder Werte bis zum Eineinhalbfachen des Originalwertes aufweist, wobei angezeigt wird, daß das Vakuum des Bezugshohlraumes
von guter Qualität ist. In diesem Teil der Operationsfolge zeigt der Operationsverstärker 31 eine Eingangsgröße
von der Brücke 23 an, die sich mit wesentlicher Zeitabnahme verringert und der Transistor 32 vergrößert seinen eigenen
Spannungsabfall und erzeugt einen verminderten Strom, der während der gleichen Periode in einer verminderten Spannung
resultiert, die verfügbar ist, um die Emission der lichtemittierenden warnenden Diode 37 mehr zugeführt wird, um
die rote Emission zu verstärken. Im nächsten Abschnitt, wenn die Bariumschicht 19 einen noch höheren Widerstand zwischen
dem Ein- und Einhalbfachen und dem Doppelten des Originalwertes zeigt, emittieren beide lichtemittierenden Dioden
33 und 37 gleichzeitig und die Bedienungsperson ist vorgewarnt, daß die Getterwirkung sich dem Ende ihrer Brauchbarkeit
nähert. Wenn danach der Widerstand der Getterschicht mehr als das Doppelte des Originalwertes zeigt, reicht die Spannung
für die lichtemittierende Diode 33 nicht mehr aus, um ihr Leiten und die Emission aufrechtzuerhalten, während die Spannung
für die lichtemittierende Diode 37 ausreicht und diese allein emittiert. Die am Mederspannungsende des Widerstandes 35 abgegriffene
Spannung wird mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 31 über den Widerstand 38 verbunden und hat
einen beträchtlichen gegenwirkenden Einfluß in bezug auf die Ausgangsgrößen der nicht abgeglichenen Brücke, so daß beide
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lichtemittierenden Dioden 33 und 37 gleichzeitig zu den Zeiten ständig emittieren, wenn sie dies sollen.
Eine optimale Dampfabscheidung der Bariumschicht 1.9 wird durch elektrische Glühdrahtverdampfung erreicht, deren
Erregung durch den zentralen Leiter 14 der Anordnung 13 und durch die metallische Wandstruktur 7 eingeleitet wird.
Wie in den Fig. 2 bis 4· zu sehen, trägt ein Streifen oder
Band 39 Gettermaterial, das erhitzt werden kann, um Bariumdampf
oder ähnliches zu erzeugen, was auf die nahegelegenen Oberflächen und insbesondere auf die oben erwähnten leitenden
und isolierenden Oberflächen der Einheit 13 niedergeschlagen wird. Dieses Band ist an seinen Enden mit einem
Verbindungs- und Tragteil 40 an den Leiter 14 angepunktet
und mit dem Metallschild 41 an der Wand 7 befestigt. Vorzugsweise ist das Band 39 aus rostfreiem Stahl und schalenförmig
oder bootförmig von Gestalt, um den freiwerdenden Dampf gegen die zu beschichtenden Oberflächen zu lenken.
Das Schild 41 hilft auch sicherzustellen, daß der Niederschlag sauber begrenzt wird, nicht nur um Kurzschlüsse der
Kapazitätsverbindungen innerhalb des Hohlraums zu verhindern, sondern auch zur Sicherstellung einer optimalen Bariumwiderstandsschicht
oder eines Films für das verbesserte Überwachen, das beschrieben worden ist.
Die hier beschriebenen Verfahren und die Einrichtung können auch in anderen Vorrichtungen als in Sensoren für absoluten
Druck und für das Überwachen anderer Größen ausgenutzt werden. Beispielsweise kann die Wirksamkeit oder das Hinreichen
eines Getterniederschlags über den Widerstand der niedergeschlagenen Schicht abgetastet werden, um sicherzustellen, daß
danach eine gute Getter- oder Haltewirkung auftritt. Auch kann Porosität, Bruch oder andere Zustände durch die Anwesenheit
von Gasmolekülen angezeigt werden und das Niederschlagen von Gettermaterial kann statt durch Glühdrahtverdampfen durch Induktionsheizung
geschehen, wenn der Aufbau dieses Verfahren
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zuläßt. Es soll daher betont werden, daß die beschriebenen
speziellen Ausführungsbeispiele und Verfahren als Offenbarung und nicht als Begrenzung zu verstehen sind, und daß
verschiedene Abwandlungen, Kombinationen und Austausch vom
Fachmann vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder
Blickwinkel dieser Erfindung in seinen breiten Aspekten
abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt ist.
Blickwinkel dieser Erfindung in seinen breiten Aspekten
abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt ist.
- Patentansprüche -
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Claims (1)
- PatentansprücheAnordnung zum Überwachen des Zustandes eines hochreaktiven Gettermaterials an einem durch Abdichten physikalisch unzugänglichen Ort, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar von elektrisch isolierten, elektrisch leitenden Teilen vorgesehen ist, die Oberflächen sowohl innerhalb als auch entfernt von diesem Ort haben, daß elektrisch isolierendes Material vorgesehen ü, das mit diesen Teilen abgedichtet ist und die elektrisch isolierende Beziehung dieser Teile sicherstellt, daß dazwischen an diesem Ort ein Oberflächenbereich vorgesehen ist, auf dem eine kontinuierliche Schicht des Gettermaterials niedergeschlagen ist, die einen elektrischen Kontakt mit den Oberflächen der beiden leitenden Teile innerhalb dieses Ortes macht, und daß Mittel zur elektrischen Messung entfernt von diesem Ort vorgesehen sind, die elektrisch mit den leitenden Teilen verbunden sind und die auf den elektrischen Widerstand ansprechen, der von der Schicht zwischen diesen Kontakten mit den Teilen gezeigt wird.2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort einen abgedichteten und im wesentlichen evakuierten Hohlraum enthält, daß die leitenden Teile mindestens einen sich durch die Wand des Hohlraums erstreckenden Durchführungsleiter enthält, der gegen die Wand durch das elektrisch isolierende Material isoliert ist, und daß die Mittel zur elektrischen Messung einen elektrischen Kreis und Mittel zum Verbinden des von der Schicht gezeigten elektrischen Widerstandes mit diesem Kreis aufweisen, der einen Teil davon bildet.3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis in einem anderen Teil Mittel enthält, die eine elektrische Eigenschaft zeigen und die einen Wert aufweisen, welcher in einer vorbestimmten Beziehung zu dem709821/0927durch die Schicht zwischen den Kontakten gezeigten elektrischen Widerstand steht, während die Schicht im wesentlichen nicht mit Gasmolekiilen reagiert hat, und daß die elektrischen Beziehungen der Zweige die Beträge der Reaktionen der Schicht mit den Gasmolekiilen im Hohlraum charakterisieren.M-, Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht im wesentlichen aus Barium besteht, daß der Hohlraum den Bezugshohlraum eines Sensors für absoluten Druck umfaßt, daß dieser einen Meßhohlraum enthält,
der dem zu messenden Druck ausgesetzt wird, daß eine auslenkbare, die beiden Hohlräume trennende Membran vorgesehen ist, die diese abdichtet, und daß die Mittel zur elektrischen Messung Signalmittel enthalten, die auf den Widerstand ansprechen und die Beträge der Reaktionen anzeigen.5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichn e t , daß die Mittel zur elektrischen Messung weiterhin Verstärkermittel enthalten, die auf elektrische Ausgangssignale des mit dem Widerstand in Beziehung stehenden Kreises ansprechen, daß erste signalisierende Mittel vorhanden sind, die auf die Ausgangesignale des Verstärkers ansprechen, wobei die Mittel das Auftreten eines vorbestimmten Zustands des Widerstandes kennzeichnen und dadurch signalisieren, daß die Schicht dabei ist, ihre Fähigkeit zu verlieren, wesentlich mit im Hohlraum vorhandenen Gasmolekiilen zu reagieren.6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Signalmittel vorgesehen sind, die auf
Ausgangssignale der Verstärkermittel ansprechen und dadurch das Auftreten eines anderen Zustandes des Widerstandes
charakterisieren, wodurch signalisiert wird, daß die Schicht im wesentlichen ihre Fähigkeit verloren hat, deutlich mit
den Gasmolekiilen in dem Hohlraum zu reagieren.709821/09277. Anordnung nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß dritte Signalmittel vorgesehen sind, die auf Ausgangsgrößen der Verstärkermittel ansprechen und kennzeichnen, daß der Zustand des Widerstandes in einem vorgegebenen Bereich ist und daß die Schicht die Fälligkeit behält, wesentlich mit Gasmolekülen in dem Hohlraum zu reagieren und dadurch im wesentlichen einen vorbestimmten niedrigen Druck im Hohlraum aufrechtzuerhalten.8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel lichtemittierende Moden enthalten, daß Mittel vorgesehen sind, die eine dieser Dioden so mit den Ausgängen des Verstärkers verbinden, daß sie emittiert, wenn der andere vorgegebene Zustand enarakterisiert wird, daß Mittel vorgesehen sind, die die andere der Dioden so mit den Ausgängen des Verstärkers verbinden, daß sie emittiert, wenn charakterisiert wird, daß der Zustand innerhalb des vorgegebenen Bereiches ist, und daß die Verbindungsmittel auch beide der Dioden mit den Ausgängen des Verstärkers so verbindet, daß sie gleichzeitig emittieren, wenn der vorgegebene Zustand gekennzeichnet wird«9· Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signalisieren auftritt, während der Widerstand der Schicht in der Größenordnung vom Eineinhalbfachen des Wertes ist, den er zeigt, wenn er anfänglich niedergeschlagen ist·10. Anordnung zum Überwachen der Ausmaße, bis zu denen ein hochreaktives Gettermaterial mit Gasmolekülen innerhalb eines im wesentlichen evakuierten und abgedichteten Hohlraums reagiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine kombinierte elektrische Verbindungs- und Sensoreinheiifc vorgesehen ist, die mit einer Wand des Hohlraums abgedichtet und sich durch diese erstreckt, daß die Einheit mindestens einen durchführenden Leiter und elektrisch isolierendes Material709821/092?aufweist, das mit dem Leiter abgedichtet ist und innerhall» des Hohlraums eine isolierende Oberfläche bildet, daß eine kontinuierliche Schicht von Gettermaterial auf die isolierende Oberfläche niedergeschlagen ist, die elektrischen Kontakt sowohl mit dem Leiter als auch mit einer anderen leitenden Oberfläche macht, wodurch eine niederohmige elektrische Verbindung außerhalb des Hohlraumes zugänglich ist und somit der elektrische Widerstand der Schicht des Gettematerials zwischen dem Leiter und der anderen leitenden Oberfläche gezeigt ist und dadurch das Ausmaß charakterisiert, in dem das Material mit GasmoleMilen reagiert.11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die niedergeschlagene Schicht von Gettermaterial im wesentlichen aus Barium besteht, daß das elektrisch isolierende Material glasartig ist und daß der Leiter und das elektrisch isolierende Material lEeile einer Koamalverbindungsleitung sind.12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter ein elektrisches Heizelement aufweist, das eine Bariumverbindung trägt und Bariumdampf beim Erhitzen freisetzt, daß Mittel vorgesehen sind, die das Element innerhalb des Hohlraums in enger Nachbarschaft mit der elektrisch isolierenden Oberfläche und dem Leiter hält, um darauf Bariumdampf zu leiten, daß Abschirmmittel innerhalb des Hohlraums gehalten werden, die das Element wenigstens teilweise einschließen und den Weg des Bariumdampfes in mindestens bestimmten Pfaden weg von dem Element physikalisch blockiert, und daß die Mittel mindestens einen zweiten Burchführungsleiter enthalten, die den elektrischen Strom durch das Heizelement führen, um das freisetzen von Bariumdampf zu veranlassen.13- Verfahren zum Überwachen des Zustandes eines hochreaktiven Gettermaterials an einem durch Abdichtung ρ jsikalisch unzugänglichen Ort, dadurch gekennzeichnet ,709921/0927daß eine dünne kontinuierliche Schicht des Gettermaterials durch Dampf niedergeschlagen wird an einem Ort oben auf einer elektrisch isolierenden Oberfläche und oben auf mindestens einem Paar von leitenden Teilen, die voneinander entfernt sind und zwischen denen die isolierende Oberfläche liegt, und daß der elektrische Widerstand elektrisch angezeigt und charakterisiert wird, der durch die niedergeschlagene Schicht zwischen den leitenden Teilen gezeigt wird.14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Dampfabscheidung der Schicht aus Gettermaterial durch Glühdrahtverdampfen einer Menge von Barium enthaltenden Materials an diesem Ort bewirkt wird und daß der entstehende Dampf auf die isolierende Oberfläche und die leibenden Teile gerichtet wird, um eine kontinuierliche Bariumschicht zu erzeugen, und daß das Anzeigen und Charakterisieren des Widerstandes der Schicht durch Verbinden der leitenden Teile mit einem elektrischen Brückennetzwerk erfolgt, indem der Widerstand der Bariumschicht einen Zweig bildet und daß der Widerstand eines anderen Zweiges auf einen Wert eingestellt wird, der in einem vorbestimmten Verhältnis zu demjenigen Wert des Schichtwiderstandes steht, der sich ursprünglich bei der Abscheidung ergab.15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Warnung signalisiert wird, wenn die Bariumschicht dabei ist, ihre Reaktionsfähigkeit mit den Gasmolekülen an dem Ort zu verlieren, nachdem bestimmt wurde, daß ein vorbestimmter Anstieg im Widerstandswert der Schicht in Beziehung zum Widerstandswert bei der ursprünglichen Abscheidung aufgetreten ist.709 821 /OB Il(ο16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß weiter signalisiert wird, wenn die Bariumschicht im wesentlichen ihre Fähigkeit verloren hat, an dem Ort deutlich mit Gasmolekülen zu reagieren, nachdem bestimmt worden ist, daß ein anderer vorbestimmter Anstieg im Wert des Schichtwiderstandes aufgetreten ist in bezug auf denjenigen Wert des Widerstandes, den sie ursprünglich beim Niederschlagen gezeigt hat.17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß weiter signalisiert wird, wenn die Bariumschicht ihre Fähigkeit, mit Gasmolekülen an dem Ort zu reagieren, behält, nachdem bestimmt wurde, daß der Widerstandswert der Schicht nicht über ein vorbestimmtes Verhältnis zu demjenigen Widerstandswert hinausgeht, der ursprünglich beim Niederschlagen vorhanden war.18. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des anderen Zweiges so eingestellt wird, daß der Widerstand in der Größenordnung von dem Eineinhalbfachen des niedrigsten Wertes liegt, bei welchem der Widerstand im anderen Zweig ein Signalisieren verursacht, während der Widerstand der Schicht über demjenigen liegt, welcher ursprünglich bei der Abscheidung gezeigt wird.709821/0927
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