DE2853677C2

DE2853677C2 - Schaltung für ein Ionisationsvakuummeter

Info

Publication number: DE2853677C2
Application number: DE2853677A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 5000 Köln Beinitz; Joachim 5047 Wesseling Schubert
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-12-13
Filing date: 1978-12-13
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE2853677A1; CH644693A5; GB2040523A; US4296356A; GB2040523B

Description

50

lonisationsvakuummeter messen — wie alle elektrischen Vakuummeter — den Druck über die Teilchenzahldichte. Dazu wird ein Teil der sich im Gasraum befindenden Molekühle oder Atome ionisiert. Diese so erzeugten Ionen geben ihre positive Ladung an eine Meßelektrode des Systems ab. Der so erzeugte Ionenstrom ist ein Maß für den Druck. Die Bildung der Ionen erfolgt in der Regel durch Elektronenstoß. Die Elektronen werden dazu aus einer Glühkathode emittiert.

Da die Glühkathoden solcher Systeme mit Rücksicht auf die Empfindlichkeit der Kathodenemissionsschicht nur b'ii Drücken unterhalb von ca. IfJ-² mbar in Betrieb genommen werden dürfen, ist ein Fehler des Meßsystems erst nach einem bereits durchgeführten relativ langen Evakuierungsvorgang zu erkennen. Im Falle eines solchen Defektes muß dann der Rezipient zwecks Erneuerung des Meßsystems belüftet und danach der

Evakuierungsvorgang wiederholt werden.

Aus der DE-OS 17 73221 ist bekannt, sogenannte »no-burn-out«-Kathoden in Ionisationsvakuummeterröhren zu verwenden. Nichtdruchbrennbar heißt dabei, daß der Heizfaden nicht defekt geht, wenn die vom Netzgerät gelieferte Heizspannung im Störungsfall nur unwesentlich höhere Werte annimmt als im Normalfall. Die Gefahr des Durchbrennens des Heizfadens ist damit zwar geringer, aber nicht ausgeschlossen, zumal in den letzten Jahren Forderungen nach großen Mei>kabeIIängen zwischen Meßröhre und Netzgerät und damit auch nach größeren Heizspannunngsreserven der Netzteile erfüllt werden mußten. Im Störungsfall und insbesondere bei kurzen Leitungen brennen deshalb auch diese »nicht-durchbrennbaren« Kathoden durch. Schließlich sind derartige Kathoden im Vergleich mit gebräuchlichen Wolfram-Kathoden kostspielig und z. B. beim Vorhandensein von aggressiven FIuor-Chlor-Kohlenwasserstoffen nicht einsetzbar.

Aus der DE-OS 19 43 645 ist es bekannt im Heizstromkreis einer Meßröhre ein Strommeßgerät anzuordnen, mit dem der Heizstrom und somit der einwandfreie Zustand der Kathode während des Meßbetriebs festgestellt werden kann. Bevor jedoch der Druck von ca. 10-²mbar erreicht ist darf die Heizspannung nicht eingeschaltet werden. Deshalb ist es nicht möglich, mit einem derartigen Strommeßgerät einen Heizfadenbnjch vor der Einleitung des Evakuiervorganges zu erkennen.

Schließlich sind aus der DE-OS 26 59 658 und aus dem »IBM-Technical Disclosure Bulletin«, VoL 15, Nr. 12, Mai 1973, Schaltungen zur Kontrolle von Glühlampen bekannt Auch diese Schaltungen arbeiten nur bei eingeschalteten Heizstrom, lassen also einen Heizfadendefekt vor Einschaltung des Heizstromes nicht erkennen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Versorgungsschaltung für das lonisationsvakuummeter derart zu gestalten, daß immer dann, wenn die Ursache für ein defeJ.ies Meßsystem ein Heizfadenbruch ist, dieser Defekt bereits vor dem Beginn des Evakuierungsvorgcuigs bzw. vor dem Einschalten des Heizstromes erkannt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß die Schaltung für das Ionisationsvakuummeter Schaltelemente zur Anzeige einer Heizfadenunterbrechung umfaßt, daß dazu mindestens ein den Schalter für den Heizstrom überbrückender Widerstand zur Erzeugung eines Kontrollstromes durch den Heizfaden und ein von dem Kontrollsystem gesteuertes Indikatorelement vorgesehen sind. Dadurch ist es möglich, den Zustand des Heizfadens mit Hilfe des Indikatorelementes erkennen zu können, ohne daß der Heizstrom für den Heizfaden eingeschaltet ist Die Prüfung des Zustandes des Meßsystems kann also bereits vor dem Evakuierungsvorgang erfolgen. Die Gefahr, daß ein Evakuierungsprozeß wegen eines defekten Meßsystems wiederholt werden muß, ist also durch die Erfindung zumindest dann, wenn — wie meistens — ein Heizfadenbruch die Ursache ist, beseitigt.

Eine einfache und besonders praktische Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß entweder der Spannungsabfall an dem den Schalter für den Heizstrom überbrückenden Widerstand oder der Spannungsabfall an einem weiteren, mit dem Heizfaden in Reihe liegenden Widerstand der Steuerung des Indikatorelementes dient. Eine solche Schaltung kann in einfacher Weise so realisiert werden, daß der im Kontrollstrom-

kreis fließende Strom so kicin ist, daß er in keinem Fa!! störend oder gefährdend wirkt und daß der Heizstrom auf den über den Kontrollwiderstand fließenden Strom keinen Einfluß hat.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. I und 2 schematisch dargestellten Schaltungsbeispielen erläutert werden.

Γη den Fig. 1 und 2 ist die Meßröhre jeweils mit 1 bezeichnet Mit dem Flanschanschluß 2 wird sie an den Rezipienten angeschlossen, dessen Druck gemessen oder überwacht werden soll. Außerdem sind dargestellt die vom Heizfaden 3 gebildete Glühkathode, die Anode 4 und der »onenfänger5.

Von der Meß- und Versorgungsschaltung für die Meßröhre 1 ist nur der Stromversorgungskreis für die Glühkathode bzw. den Heizfaden 3 dargestellt, die die Kontrollschaltung enthält Der Heizstromkreis umfaßt die Spannungsquelie 7, den Schalter 8 zum Ein- und Ausschalten des Heizstromes, die Glühkathode 3 sowie eine als Block 9 dargestellte Regelschaltung. Mit dieser Regelschaltung wird der Heizstrom so geregelt daß — unabhängig vom Druckwert — der zwischen der Kathode 3 und der Anode 4 fließende Elektroderutrom konstant bleibt Da diese Regelschaltung an sich bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist erfolgte ihre Darstellung lediglich als Block. Im übrigen sind auch Ionisationsvakuummeter ohne eine solche Regelschaltung bekannt

Bei der Schaltung nach F i g. 1 sind der Schalter 8 und die — hier vorhandene — Regelschaltung 9 von einem Widerstand 10 überbrückt so daß auch bei geöffnetem Schalter 8 über den Heizfaden 3 und den damit in Reihe geschalteten Widerstand 11 ein kleiner Strom fließt Die Größe des Stromes muß so gewählt sein, daß sie die übrige Heizstromschaltung nicht stört. Vorzugsweise beträgt der Kontrollstrom einige mA.

Mit Hilfe einer an sich bekannten und deshalb ebenfalls als Block 12 dargestellten Indikatorschaltung wird der Spannungsabfall über dem Widerstand 11 überwacht Natürlich könnte auch der Spannungsabfall über dem Widerstand 10 von der Indikatorschaltung 12 überwacht werden. Der Widerstand 11 wäre dann nicht erforderlich. In Abhängigkeit davon, ob ein Spannungsabfall vorhanden ist oder nicht, erfolgt die Steuerung des Indikatorelementes 13, beim Ausführungsbeispiel nach F i g, 1 ein Glühlämpchen. Die Schaltung kann z. B. so gewählt sein, daß bei intaktem Heizfaden das Lämpohen 13 brennt und bei defektem Heizfaden nicht brennt (oder umgekehrt).

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind der Schalter 8 und die Regelschaltung 9 mit zwei Widerständen 14, 15 überbrückt Zwischen den beiden Widerständen ist die Basis des Transistors 16 angeschlossen, welcher Bestandteil einer aus den beiden Transistoren 16 und 17 und deren Kollektorwiderstände 18,19 bestehenden Indikatorschaltung ist Das Indikatorelement 13 wird bei diesem Ausführungsbeispiel von einer Leuchtdiode gebildet Bei einer Heizfadenunterbrechung ist der aus der Spannungsquelle 7, den Widerständen 14, 15 und dem Heizfaden 3 der Meßröhre 1 bestehende Stromkreis unterbrochen, wodurch der Ersttransistor 16 nicht leitend, der zweite Transistor 17 leitend ist und deshalb die Leuchtdiode 13 leuchtet Ist hingegen der Heizfaden in Ordnung, dann fließt durch die Widerstände 14, 15 der Kontrollstrom, der bei entsprechender Auslegung der beiden Widerstände unabhängig von der Stellung des Schalters 8 ausreicht den ersten Transistor 16 leitend und den zweiten Transistor 17 nichtleitend zu steuern, wodurch die Leuchtdiode nichtleuchtend ist

Ein besonderer Vorteil der Schaltung ist noch darin zu sehen, daß sowohl für die Erzeugung des Heizstromes als auch für die Erzeugung des Kontrollstromes nur eine Spannungsquelle erforderlich ist Sobald diese in Betrieb ist ist auch eine Kontrolle des Zustandes des Heizfadens möglich.
Insgesamt gibt es eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten für die Schaltung. So kann z. B., wenn die Schaltung eine Emissionnstror/iregelung aufweist, der Schalter als Halbleiterschalter (Transistor) ausgeführt und in die Emissionsstromregelschaltung integriert sein. Zweckmäßig wird dann die Regelung des Heizstromes in der Emissionsregelschaltung und das Schalten des Heizstromes durch den Schalter von demselben Halbleiterelement durchgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung für ein lonisationsvakuummeter, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schaltelemente zur Anzeige einer Heizfadenunterbrechung umfaßt, daß dazu mindestens ein den Schalter (8) für den Heizstrom überbrückender Widerstand (10 bzw. 14, 15) zur Erzeugung eines Kontrollstromes durch den Hetzfaden (3) und ein von dem Kontrollstrom gesteuertes Indikatorelement (13) vorgesehen sind.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Spannungsabfall an dem den Schalter überbrückenden Widerstand (10) oder der Spannungsabfall an einem weiteren, mit dem Heizfaden (3) in Reihe liegenden Widerstand (11) der Steuerung des lndikatorelmentes (13) dient

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei den Schalter (8) überbrückende Widerstände (14, 15) vorgesehen sind, zwischen denen die Basis eines Transistors (16) angeschlossen ist, der Bestandteil einer aus zwei Transistoren (16, 17) und zwei Koücktonvidcrständcn (18, IS) bestehenden Indikatorschaltung ist

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zur Erzeu- 2s gung des Heizstromes und des Kontrollstromes nur eine Spannungsquelle (7) vorgesehen ist

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Indikatorelement (13) von einer Leuchtdiode oder von einem Glühlämpchen gebildet wird.

6. Schaltung für ein Ionisationsvakuummeter mit Emisssionsstromregelung, dadurch gekennzeichnet daß der Widerstand \\0) bzw. die Widerstände (14, 15) sowohl den Schalter (3) als auch die Emissionsstromregelschaltung (9) überbrückt

7. Schaltung für ein lonisationsvakuummeter mit Emissionsstromregelung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (8) als Halbleiterschalter ausgeführt in der Emissionsstromregelschaltung (9) integriert ist

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung des Heizstromes in der Emissionsregelschaltung (9) und für das Schalten des Heizstromes durch den Schalter (8) nur ein Halbleiterbauelement vorgesehen ist