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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Es ist bekannt, daß durch konstante Energiezufuhr ein im Vakuum befindlicher Körper zu um so höherer Temperatur erwärmt wird, je höher dieses Vakuum ist, und daß bei vorgeschriebenen Bedingungen die jeweils erreichte Temperatur eindeutig vom Vakuum abhängt und sonach unmittelbar als Maß für das vor-It is known that a body located in a vacuum is closed by a constant supply of energy the higher the temperature, the higher this vacuum is, and that at prescribed Conditions the temperature reached in each case clearly depends on the vacuum and therefore directly as a measure for the

' handene Vakuum dienen kann. Auch bei Meßinstrumenten ganz anderer Art wird häufig'existing vacuum can serve. Also with measuring instruments of a completely different kind is common

ίο die erzeugte Temperaturerhöhung zum Messen anderer Energieformen benutzt; besonders allgemein eingeführt ist die Messung der elektrischen Stromstärke, z. B. mit Hitzdrahtinstrumenten, wobei ein dünner Draht durch den zu messenden Strom erwärmt und die dadurch hervorgerufene thermische Ausdehnung (Verlängerung) des Drahtes in verschiedener Weise auf einen Zeiger übertragen wird, an dessen Stellung die jeweilige Stromstärke unmittelbar abgelesen werden kann. Bei passender Ausführung sind diese Instrumente außerordentlich einfach, bequem und zuverlässig. Sendet man nun durch ein solches Instrument einen konstanten Strom (etwa ein Zehntel bis Zwanzigstel des maximalen Stromes, den das Instrument anzeigen kann) und evakuiert dann stufenweise das entsprechend ausgeführte Gehäuse, so wird der Zeiger um so mehr steigen, je besser das Vakuum im Ge-ίο the generated temperature increase for measuring other forms of energy used; The measurement of electrical power has been introduced in a particularly general way Amperage, e.g. B. with hot wire instruments, with a thin wire through heats the current to be measured and the resulting thermal expansion (Extension) of the wire is transferred to a pointer in various ways, at the position of which the respective current intensity can be read directly. With matching Execution, these instruments are extremely simple, convenient and reliable. If one sends a constant current through such an instrument (about a tenth to a twentieth of the maximum current, which the instrument can display) and then gradually evacuates the accordingly executed Housing, the more the pointer will rise, the better the vacuum in the

30, häuse wird, da die konstante, durch den Strom erzeugte Energiezufuhr den Draht um so stärker erwärmt und verlängert, je geringer der Energieverlust infolge der Wärmeableitung durch das Gas wird. Je nach den gewählten Bedingungen (relative Strombelastung vor Beginn der Evakuation) kann man so Instrumente herstellen, deren maximale Empfindlichkeit in der Umgebung des normalen Atmosphärendruckes (etwa 750 mm) oder etwa zwischen 20 und ι mm, oder zwischen 0,05 und 0,0001 mm, oder zwischen 1 und 0,05 mm Quecksilberdruck liegen. Allgemein kann man sagen, daß die Hauptempfindlichkeit bei um so höheren Drucken liegt, je höher die anfängliche spezifische Strombelastung des Hitzdrahtes gewählt wird.30, housing will, since the constant, by the current The energy supply generated heats and lengthens the wire all the more, the less the Energy loss due to heat dissipation through the gas. Depending on the chosen Conditions (relative current load before the beginning of the evacuation) can be used as instruments establish their maximum sensitivity in the vicinity of normal atmospheric pressure (about 750 mm) or between about 20 and ι mm, or between 0.05 and 0.0001 mm, or between 1 and 0.05 mm mercury pressure. Generally one can say that the higher the initial, the higher the main sensitivity, the higher the pressures specific current load of the hot wire is selected.

Auf diesem Prinzip beruhende Instrumente sind an sich bekannt (vgl. Patent 202524, Kl. 42 k). Doch genügen derartige Instrumente nicht ohne weiteres den zu stellenden Bedingungen, da die meist benutzten Instrumente verhältnismäßig große Metallmasen enthalten, die im Vakuum stets Gase abgeben und so eine genaue Messung bei kleinen Drukken vereiteln. Ferner werden alle Achsenlagerungen im Vakuum infolge Verdampfung der Oberflächenschichten, die schmierend wirken, unzuverlässig, weil die Reibung unregelmäßig variiert. Alles dies vermeidet die im folgenden angegebene Konstruktion.Instruments based on this principle are known per se (see patent 202524, Class 42 k). But such instruments are not necessarily sufficient for those to be provided Conditions, since most of the instruments used contain relatively large metal masks, which always emit gases in a vacuum and thus thwart an accurate measurement at low pressures. Furthermore, all axle bearings in a vacuum due to evaporation of the surface layers, which have a lubricating effect, unreliable because the friction is irregular varies. All of this avoids the construction indicated below.

Die Fig. 1 bis 8 zeigen eine beispielsweise Ausführungsform des Instrumentes.FIGS. 1 to 8 show an exemplary embodiment of the instrument.

Fig. ι ist eine Seitenansicht, Fig. 2 die Vorderansicht, Fig. 3 eine Ansicht von oben; Fig. 4 bis 6 sind Einzelheiten, und Fig. 7 und 8 schaubildliche Darstellungen der Hitzdrahtlagerung. B ist ein dosenförmiger Glaskörper, der seitlich ein längeres Ansatzrohr C von kleinerem Durchmesser trägt, das in einen Glasschliff ausläuft, mit welchem die Verbindung zur Luftpumpe oder dem zu messenden Vakuumraum erfolgt. Auf den Glaskörper B istFIG. 1 is a side view, FIG. 2 is the front view, FIG. 3 is a view from above; Figures 4 through 6 are details and Figures 7 and 8 are perspective views of the hot wire mounting. B is a box-shaped glass body with a longer extension tube C of a smaller diameter on the side, which ends in a ground glass with which the connection to the air pump or the vacuum chamber to be measured is made. On the vitreous B is

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eine Glasplatte A aufgekittet. Zwischen A und B sind zwei Messingstücke α und δ eingekittet, welche als Stromzuführungen dienen. In dem zweimal im rechten Winkel gebogenen Messingstück α ist ein Glasstab d von dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der Hitzdraht f eingesetzt. Das Ende dieses Glasstabes ist umgebogen und eingekerbt. Der Hitzdraht f ist um das umgebogene Ende desa glass plate A cemented on. Two brass pieces α and δ are cemented in between A and B , which serve as power supply lines. In the brass piece α, which is bent twice at right angles, a glass rod d with the same expansion coefficient as the hot wire f is inserted. The end of this glass rod is bent and notched. The hot wire f is around the bent end of the

ίο Stabes d geschlungen und mit seinen beiden Enden an α und δ angelötet. Der Zeiger Z aus dünnem Quarzglas ist mit einem Gegengewicht g versehen und mit den Hitzdrähten in deren Mitte durch ein angeschmolzenes Quarzglasstück, bestehend aus drei kleinen Perlen I, K, L, verbunden. Diese Perlenanordnung wird zweckmäßig doppelt ausgebildet, wobei beispielsweise die Mittelperlen durch einen Steg verbunden sind (Fig. 6). Durch das einseitige Übergewicht des Zeigers werden die Drähte verbogen und in eine Anfangsspannung versetzt. Bei Dehnung des Drahtes f dreht sich der Zeiger um die mittlere Perle, da die Bifilartorsion des Hitzdrahtes dabei zunimmt. Auf der Skala S kann dann der Grad der Torsion und damit die Dehnung des Hitzdrahtes abgelesen werden. Auf diese Weise gelingt es, die Achsenlagerung des Zeigers zu umgehen und mit einem Minimum von Metall im Vakuum auszukommen. Die Konstruktion läßt sich für besondere Fälle (z. B. zur Dampfdichtebestimmung bei höheren Temperaturen) ohne Kittungen ausführen. Die Glasplatte A muß dann auf B aufgeschmolzen sein und die Stromzuführungen α und δ aus eingeschmolzenen Platindrähten bestehen.ίο rod d looped and soldered with both ends to α and δ. The pointer Z made of thin quartz glass is provided with a counterweight g and connected to the hot wires in the middle by a fused quartz glass piece, consisting of three small pearls I, K, L. This bead arrangement is expediently designed in duplicate, with the central beads, for example, being connected by a web (FIG. 6). Due to the one-sided excess weight of the pointer, the wires are bent and put into an initial tension. When the wire f is stretched, the pointer rotates around the middle bead, as the bifilar torsion of the hot wire increases. The degree of torsion and thus the elongation of the hot wire can then be read on the scale S. In this way, it is possible to bypass the axis bearing of the pointer and to make do with a minimum of metal in a vacuum. The construction can be carried out without cement for special cases (e.g. to determine the vapor density at higher temperatures). The glass plate A must then be melted onto B and the power supply lines α and δ consist of melted platinum wires.

Sehr häufig werden solche Instrumente gerade zur Messung kleinster Gasdrucke, etwa unter 0,001 mm Quecksilberdruck, benutzt.Such instruments are very often used to measure the smallest gas pressures, for example under 0.001 mm mercury pressure, used.

In diesem Gebiet äußersten Vakuums wird die Empfindlichkeitskurve bereits merklich flacher; das Gebiet unter 0,001 nimmt nur etwa ein Fünftel dessen zwischen 0,1 und 0,001 mm ein. Vergrößerung des Instrumentes bringt keinen erheblichen Vorteil, da damit zugleich die . Fehlerquellen wachsen und der Zeiger unter allen Umständen erst das fünfmal größere Gebiet bis zu 0,001 mm durchlaufen muß. Man kann jedoch das Instrument so herstellen, daß der Zeiger überhaupt erst bei einem Vakuum unterhalb 0,001 mm stärker auszuschlagen beginnt, so daß man fast das ganze Ausschlagsintervall, das ja nur etwa 90 Bogengrade beträgt, voll für Messungen im äußersten Vakuum ausnutzen kann. Dazu kann man dann als Material für den Hitzdraht Invar oder ähnliche Legierungen verwenden, die sich im Temperaturintervall von Zimmertemperatur bis etwa 180 ° fast gar nicht und darüber sehr stark ausdehnen. Durch passende Wahl des Materials kann man sogar Teilungen erzielen, die in weitem Bereich dem Logarithmus des Druckes annähernd proportional sind. Die Strombelastung ist dann so zu wählen, daß bei einem Vakuum von etwa 0,001 für Invar die Temperaturen von 180 bis 200 ° und entsprechende Temperaturen bei anderen Legierungen erreicht werden. Man erzielt damit zugleich eine weitere Steigerung der relativen Empfindlickeit in diesem Gebiet, da ja ein Hitzdrahtinstrument um so empfindlicher ist, je weniger geknickt der Hitzdraht ist, d. h. von der geraden Linie zwischen den Befestigungsstellen abweicht. Als Träger d hat dann bei Invar ζ. B. ein Stäbchen aus Quarzglas zu dienen, um Schwankungen der Zimmertemperatur zu kompensieren.In this area of extreme vacuum the sensitivity curve becomes noticeably flatter; the area below 0.001 only takes up about a fifth of that between 0.1 and 0.001 mm. Enlargement of the instrument does not bring any significant advantage, since it also means that the. Sources of error grow and the pointer must first traverse the five times larger area up to 0.001 mm under all circumstances. However, the instrument can be manufactured in such a way that the pointer only begins to deflect more strongly at a vacuum below 0.001 mm, so that almost the entire deflection interval, which is only about 90 degrees of arc, can be fully used for measurements in the extreme vacuum. For this purpose, Invar or similar alloys can then be used as the material for the hot wire, which in the temperature range from room temperature to about 180 ° almost do not expand at all and above that very strongly. By choosing the right material, it is even possible to achieve divisions that are approximately proportional to the logarithm of the pressure over a wide range. The current load must then be selected so that temperatures of 180 to 200 ° and corresponding temperatures for other alloys are reached at a vacuum of about 0.001 for Invar. This also results in a further increase in the relative sensitivity in this area, since a hot wire instrument is all the more sensitive the less the hot wire is kinked, ie deviates from the straight line between the fastening points. The carrier d then has at Invar ζ. B. to serve a rod made of quartz glass to compensate for fluctuations in room temperature.

Geringe, etwa durch versehentliche Überlastung entstandene Nullpunktsfehler lassen sich mit genügender Genauigkeit durch einfache Drehung der Skala um ihren Mittel- "■ punkt korrigieren. Größere Abweichungen müssen durch Nachspannen der Hitzdrähte beseitigt werden; dies kann beispielsweise geschehen durch geringfügige elastische Durchbiegung des Trägers d mittels einer nach Fig. 4 konstruierten Schraube. Die gut passende Muttter m hat eine ringförmige Unterdrehung n, die mit Quecksilber gefüllt wird, das so als Dichtung gegen den äußeren Luftdruck wirkt. Auch andere Vorrichtungen erlauben, den gleichen Zweck zu erreichen.Differential formed as by accidental overload zero point error, can with sufficient accuracy by simple rotation of the scale to its central "■ point correct Larger deviations must be removed by retightening of the hot wires;. This can be done for example through slight elastic deflection of the beam d by means of a screw constructed according to Fig. 4. The well-fitting nut m has an annular under-turn n which is filled with mercury which acts as a seal against the external air pressure Other devices also allow the same purpose to be achieved.

Auch für Instrumente, die ein bestimmtes Vakuum durch Schließen eines Kontaktes signalisieren sollen, bietet die Anwendung von Hitzdrähten aus Invar wesentliche Vorteile, da man das Gebiet, in dem man signalisieren oder regulieren will, im Verhältnis zum übrigen stark vergrößern kann.Also for instruments that create a certain vacuum by closing a contact should signal, the use of hot wires made of Invar offers significant advantages, because the area in which you want to signal or regulate is in relation to the rest can greatly enlarge.

Der Hitzdraht f aus Invar ist z. B. gemäß Fig. 5 an einem Hebel H befestigt, der an einer Feder D gelagert ist. Unterschreitet das Vakuum den eingestellten Wert, so wird der durch Schraube F einstellbare Kontakt E geschlossen und ein Signal in Tätigkeit gesetzt.The hot wire f from Invar is z. B. according to FIG. 5 attached to a lever H which is mounted on a spring D. If the vacuum falls below the set value, contact E , which can be set with screw F , is closed and a signal is activated.

Benutzt man den Kontaktstrom, etwa mit Übertragung durch ein Relais, um ein in die Vakuumanordnung eingeschmolzenes, außen mit Wasserstoff umgebenes Platin-Palladiumröhrchen zu erwärmen, so gelingt es bei zweckmäßiger Anordnung leicht, das Vakuum automatisch innerhalb von 5 bis 10 Prozent konstant zu halten, was sowohl bei Dauerbetrieb hochbelasteter Röntgenröhren wie bei zahlreichen wissenschaftlichen Untersuchungen von hohem Wert ist.If the contact current is used, for example with transmission by a relay, to a into the Vacuum arrangement melted-in platinum-palladium tube surrounded by hydrogen on the outside to heat, it is easy to manage the vacuum automatically with a suitable arrangement to keep constant within 5 to 10 percent, both in continuous operation highly stressed X-ray tubes as in numerous scientific studies by is of great value.

Claims

Patent-to sayings:

i. Vacuum measuring instrument based on the hot wire principle, with the expansion one of a constant electric

Current-flowing wire serves as a measure for the respective vacuum, characterized in that two parallel hot wires (/ "), which are tied in constrictions between three or six pearls (I ₁ K, L) at one end of a pointer (Z) , through The one-sided preponderance of the pointer can be bent out and tensioned in opposite directions, so that the pointer is made to oscillate in accordance with the respective vacuum and the temperature increase and lengthening of the wires caused by it.

2. Vacuum measuring instrument according to claim i, characterized in that Hot wires made of such metals or alloys are used, their coefficient of expansion is considerably higher at higher temperatures than at lower temperatures, so that a relatively greater sensitivity in the area of the smallest prints compared to that of the higher is achieved.

3. Vacuum measuring instrument according to claim ι and 2, characterized in that the instrument carries several scales, the different pressure areas and definitely prescribed current loads correspond.

1 sheet of drawings.