DE3042172A1 - Ionisationsmanometerroehre nach bayard-alpert - Google Patents
Ionisationsmanometerroehre nach bayard-alpertInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J41/00—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
- H01J41/02—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas
- H01J41/04—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas with ionisation by means of thermionic cathodes
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L21/30—Vacuum gauges by making use of ionisation effects
- G01L21/32—Vacuum gauges by making use of ionisation effects using electric discharge tubes with thermionic cathodes
Description
- Ionisationsmanometerröhre nach Bayard-Alpert
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Ionisationsmanometerröhre nach Bayard-Alpert mit etwa zylinderförmiger Anode, seitlich davon angeordneter Glühkatode und innerhalb der Anode befindlichem Ionenfänger. Ionisationsmanometerröhren dieser Art werden bei Druckmessungen im Fein-, Hoch- und Ultrahochvakuumgebiet eingesetzt.
- Bisher bekannte Ionisationsmanometerröhren nach Bayard-Alpert weisen eine aus Gittermaterial bestehende zylinderförmige Anode auf. Ein derartiges elektrisch offenes System ist deshalb empfindlich gegenüber elektrostatischen Feldern. Solche Felder gehen z.B. von Oberflächenladungen auf der Innenwand des Röhrenkolbens aus und beeinflussen im Wege des Durchgriffs den Ionen-Strom. Bei konstantem Druck werden bisweilen Ionenstromänderungen bis 300 % beobachtet.
- Als Ionenfänger dient bei vorbekannten Ionisationsmanometerröhren nach Bayard-Alpert ein in der Achse der zylindrischen Anode angeordneter Draht, der zur Unterdrückung des bremsstrahlungsinduzierten Photoelektronenstromes möglichst dünn sein muß. Hier gibt es jedoch eine Grenze. Je dünner der lonenfänger, desto mehr Ionen werden wegen der thermischen Bewegung der Gas teilchen den Ionenfänger verfehlen. Ihre Ionenbahnen zeigen die bekannte Periheldrehung. Es bildet sich eine Raumladung, die die Röhrencharakteristik verändert (G. Comsa, J. Vac. Sci. Technol. 9 (1972 117). Auch Ionen-Molekülreaktionen an den Elektroden und an der Röhrenwand wirken negativ auf die Röhrencharakteristik.
- Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Ionisationsmanometerröhre nach Bayard-Alpert derart zu verändern, daX die geschilderten Probleme nicht mehr bestehen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen enthaltenen Maßnahmen vorgeschlagen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Anode als weitgehend geschlossener Hohlzylinder ausgebildet ist, der auf seiner der Katode zugewandten Seite eine mit einem Gitter versehene Öffnung für den Durchtritt der Elektronen aufweist. Dadurch ist der Ionisierungsraum elektrisch nahezu völlig abgeschirmt, so daß ein rauscharmes Signal und eine äußerst exakte Druckproportionalität sichergestellt sind.
- Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Ionisationsmanometerröhre besteht darin, daß das Gitter und der Anodenzylinder voneinander isolierte Bauteile sind, die jedoch vorzugsweise auf gleichem Potential, d.h. dem Anodenpotential, liegen. Eine solche Maßnahme erlaubt die Trennung von Gitter- und Ionisierungsstrom. Alle vorbekannten Ionisationsmanometerröhren haben den Nachteil einer fließenden Verteilung des Emissionsstromes I auf Gitterstrom 1g und Ionisierungsstrom Ia, wobei gilt: g +1 a g Eine wesentliche Ursache für diese fließende Verteilung ist zunächst, daß die Geometrie vorbekannter Anordnungen wegen der hohen Katodentemperatur zeitlich nicht stabil ist. Hinzu kommt eine zeitlich veränderliche und längs der Katode gesehen örtlich verschiedene Elektronenemissionsdichte, die zusätzlich beeinflußt wird durch den Gasdruck und die Gasart. Der Gitterstrom Ig' der zum Ionenhaushalt keinen Beitrag leistet, kann deshalb z.B. bei einem Gitter mit einer optischen Transparenz von 93 % zwischen 10 und 30 % des Emissionsstromes I schwanken.
- Durch die Trennung von Gitter und Anode ist es möglich, den Ionisierungsstrom unabhängig vom Gitterstrom zu registrieren, um dadurch das Verhältnis Ionenstrom/Ionisierungsstrom fehlerfrei messen zu können. Der Betrag dieses Verhältnisses, das z.B. mit Hilfe eines elektronischen Dividierers bestimmt wird, ist exakt dem Druck proportional, so daß eine bisher nicht erreichte Druckproportionalität erzielt wird.
- Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Kollektor bzw. Ionenfänger nicht aus einem dünnen Draht, sondern aus einem Profil besteht. Zweckmäßig ist sr -als im Querschnitt V-förmig gestaltete Folie ausgebildet, die so angeordnet und befestigt ist, daß die Spitze des Vsin die Richtung der Katode weist. Damit wird erreicht, daß die offene Seite der V-förmig gestalteten Folie der Richtung zugewandt ist, aus der die Hauptintensität der Bremsstrahung kommt. Die weiche Röntgenstrahlung trifft deshalb überwiegend den Hohlraum des V-förmig gestalteten Kollektors. Dort ausgelöste Photoelektronen werden mit hoher Wahrscheinlichkeit reabsorbiert. Das hat einen besonders kleinen Röntgenstrom trotz des relativ breiten Kollektors zur Folge, der vorteilhaft alle Ionen sammelt, also Raumladungen abbauen hilft. Die zylinderförmige Anode (unabhängig von geschlossener oder offener Bauweise) und der V-förmige Kollektor zusammen bewirken bereits eine Erweiterung des Linearitätsbereiches bis ins Feinvakuumgebiet. Die elektrostatisch geschlossene Bauweise der Ionisationsmanometerröhre senkt darüber hinaus die Ionenpumpgeschwindigkeit sehr stark. Der Röhrenfaktor (Empfindlichkeit) entspricht Werten, die für Röhren gleicher Abmessungen, aber mit gitterförmiger, zylindrischer Anode, charakteristisch sind.
- Die Oberfläche aller Elektroden (außer der Katode) tragen vorteilhafterweise eine dichte Plattierung aus Feingold oder einem ähnlich geeigneten Material. Die Anode steht in gut wärmeleitender Verbindung mit einem oder mehreren elektrischen Widerstandsheizelementen und kann daher auch während der Messung zur Vermeidung von Gasadsorption auf mäßig hoher Temperatur gehalten werden. Die Feingoldauflage auf den permanent geheizten Elektroden verleiht also der Ionisationsmanometerröhre inerten Charakter gegenüber dem Gashaushalt des angeschlossenen Rezipienten.
- Eine weitere Störguelle in Ionisationsmanometern geht vom sogenannten Barkhausen-Kurz-Effekt aus, also von Raumladungsschwingungen im Ionisierungsraum. Durch dabei entstehende starke Raumladungswechselfelder werden Ladungsträger zum Teil bis auf den Ionenkollektor beschleunigt und verfälschen den Ionenstrom. Durch den Einbau eines Drahtbügels als Kurzschlußschleife auf der Zylinderinnenwand werden die Raumladungsschwingungen bis zur Wirkungslosigkeit gedämpft.
- Für Ionisationsmanometer wird überwiegend die ThO2-beschichtete Iridiumkatode verwendet. Sie ist wenig störanfällig, gibt jedoch vor allem nach dem Belüften "reichlich" Sauerstoff ab, bis ein unterstöchiometrisches Thoriumoxid ausreichend elektrisch leitfähig ist und gut emittiert. Die Arbeitstemperatur der Katode ist mit ca. 1400 K hoch. Sie kann durch Anwendung eines Mischoxids aus Thorium- und Europiumoxid gesenkt werden. Die Erniedrigung der Heizernergie um ca. 25 % (gegenüber reinem Thoriumoxid) wird begleitet von geringerer Sauerstoffabgabe.
- Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Figuren 1 und 2 erläutert werden.
- Die Figuren zeigen einen Quer- bzw. einen Längsschnitt durch eine Ionisationsmanometerröhre nach der Erfindung normal zur Achse der zylinderförmigen Anode 1. Die Anode 1 ist als Hohlzylinder mit - bis auf die öffnung*11 für den Durchtritt der Elektronen - geschlossener Wandung ausgebildet. Zwischen der öffnung 11 in der Anode 1 und der Katode 3 mit dem Katodenschirm 4 steht als unabhängiges Bauteil das Gitter 2. Der Anodenzylinder 1 trägt an seinen Enden je ein Deckblech 7, das etwa die Größe eines in den Querschnitt des Anodenzylinders einbeschriebenen Quadrates hat. Durch eine Öffnung im Deckblech 7 ragt der lonenfänger bzw. Kollektor 6 axial in den Anodenraum.
- Die Widerstandsheizelemente 5 (nur in Figur 1 sichtbar) - zugleich Widerstandsthermometer - sind gut wärmeleitend mit der Anode verbunden.
- Der "Elektronenstrahl" hat von der Katode 3 bis vor dem Ionenfänger 6 angenähert die Querschnittsform eines schmalen Rechtecks. Er spaltet sich vor dem Kollektor 6 in zwei Teile auf und trifft auf die Anode 1 in den Bereichen 8. Nur ein kleiner Bruchteil der Elektronen wird am Ionenfänger 6 selbst diffus reflektiert. Die im wesentlichen in den Bereichen 8 entstehende weiche Röntgenstrahlung trifft den Ionenfänger 6 im Bereich seiner offenen Seite, so daß entstehende Photoelektronen im wesentlichen reabsorbiert werden.
- Mit 9 ist ein Röhrenkolben bezeichnet (nur in Figur 1 dargestellt), in dem sich die Elektroden befinden. Bei Eintauchsystemen kann ein solcher Röhrenkolben entfallen.
- An der Innenseite der zylinderförmigen Anode 1 istlder Kurzschlußbügel 10 befestigt. Er hat z.B. die Form eines aus Draht geformten Rechtecks, das mit seiner langen Saite parallel zum Ionensammler angeordnet ist. Die kurZen Seiten zeigen von der Zylinderinnenwand ausgehend in Richtung Zylinderachse. Dieser Kurzschlußbügel steht vorzugsweiseim Elektronen-Schatten des Ionenfängers 6.
- Figur 2 zeigt außerdem noch schematisch Meß- und Versorgungseinrichtungen für die einzelnen Elektroden. Mit 12 ist der Heizstromkreis zur Versorgung der Glühkatode 3 mit Heizstrom bezeichnet. Mit Hilfe der Spannungsquelle 13 kann die Katode auf ein bestimmtes gewünschtes Potential, bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel 30 V, gelegt werden. Durch die beiden gleich großen Widerstände 14 und 15 ist eine symmetrische Verteilung dieses Potentials auf der von einer Drahtschleife gebildeten Glühkatode 3 sichergestellt. Mit Hilfe des Strommeßgerätes 16 kann der Emissionsstrom gemessen werden. Mit Hilfe der Spannungsquelle 20 kann der Katodenschirm auf ein bestimmtes gewünschtes Potential, bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel - 15 V, gelegt werden.
- Die Anode 1 und das Gitter 2 sind über Strommeßinstrumente 17 und 18 mit der Spannungsquelle 19 verbunden. Die Spannungsquelle 19 erzeugt das Anodenpotential, z.B. 115 V. Dadurch, daß Anode 1 und Gitter 2 als unabhängige Bauteile ausgebildet und jeweils mit einem Strommeßgerät verbunden sipd, können Gitter- und Anodenstrom unabhängig voneinander registriert werden. Die entstehenden Ionen werden vom Ionenfänger 6 gesammelt. Mit Hilfe des Strommeßgerätes 21 wird der Ionenstrom registriert.
- Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden die mit Hilfe de Instrumente 17 und 21 erhaltenen Werte einer Dividierstufe 22 zugeführt. Dort wird das Verhältnis von Ionenstrom zu Ionisierungs- bzw. Anodenstrom gebildet, das in weiten Bereichen exakt proportional zum. Druck..ist.
Claims (14)
- Ionisationsmanometerröhre nach Bayard-Alpert Ansprüche Ionisationsmanometerröhre nach Bayard-Alpert mit etwa zylinderförmiger Anode, seitlich davon angeordneter Glühkatode und innerhalb der Anode befindlichem Ionenfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (1) als weitgehend geschlossener Hohlzylinder ausgeführt ist, der auf seiner der Katode (3) zugewandten Seite eine mit einem Gitter (2) versehene öffnung (11) für den Durchtritt der Elektronen aufweist.
- 2. Ionisationsmanometerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (2) und der Anodenzylinder (1) voneinander isolierte Bauteile sind.
- 3. Ionisationsmanometerröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (2) und der Anodenzylinder (1) auf gleichem Potential liegen.
- 4. Ionisationsmanometerröhre nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (1) als Hohlzylinder mit - bis auf die öffnung (11) für den Durchtritt der Elektronen - geschlossener Wandung ausgebildet ist und daß im Bereich der Stirnseiten der Anode Deckbleche (7) angeordnet sind, die etwa die Größe eines in den Querschnitt des Anodenzylinders einbeschriebenen Quadrates haben und von denen mindestens eines eine zentrale Öffnung für den Durchtritt des Ionenfängers (6) aufweist.
- 5. Ionisationsmanometerröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (1) gut wärmeleitend mit Widerstandsheizelementen (5) verbunden ist, die zugleich als Widerstandsthermometer ausgebildet sind.
- 6. Ionisationsmanometerröhre, vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Achse der Anode ein Ionenfänger (6) in Form eines Profils, vorzugsweises eines V-förmigen Profils, untergebracht ist, dessen Spitze der Katode (3) zugewandt ist.
- 7. Ionisationsmanometerröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektroden eine Feingoldauflage tragen.
- 8. Ionisationsmanometerröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektroden permanent geheizt werden.
- 9. Ionisationsmanometerröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erniedrigung der Ionenpumpgeschwindigkeiten der Katode (3) ein Schirm (4) zugeordnet ist.
- 10. Ionisationsmanometerröhre, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum der zylindrischen Anode (1) ein Kurzschlußbügel (10) angeordnet ist.
- 11. Ionisationsmanometerröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußbügel (10) auf der der Katode (3) abgewandten Seite des Anodenzylinders (1) angeordnet ist.
- 12. Ionisationsmanometerröhre nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußbügel (10) aus einem Draht besteht, der die Form eines Rechtecks aufweist, das mit seiner langen Seite parallel zum Ionenfänger (6) angeordnet ist und dessen kurze Seiten von der Zylinderinnenwand ausgehend in Richtung Ionenfänger (6) zeigen.
- 13. Ionisationsmanometerröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Katode (3) aus Iridium besteht und mit ThO2 beschichtet ist.
- 14. Ionisationsmanometerröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Katode (3) aus Iridium oder einer Iridiumlegierung besteht und mit einem Europium-Thorium-Mischoxid beschichtet ist.
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DE (1) | DE3042172A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0126987A1 (de) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Granville-Phillips Company | Ionisationsunterdruckmesser |
DE4111877A1 (de) * | 1990-04-11 | 1991-10-17 | Granville Phillips Co | Ionisationsmanometer und zugehoerige steuerschaltung |
EP0537770A2 (de) * | 1991-10-17 | 1993-04-21 | Granville-Phillips Company | Ionisationsvakuummotor und Verfahren zur Verwendung und Kalibrierung desselben |
US5422573A (en) * | 1990-04-11 | 1995-06-06 | Granville-Phillips Company | Ionization gauge and method of using and calibrating same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2848635A (en) * | 1954-11-16 | 1958-08-19 | Vacuum Electronic Engineering | Ionization gauges |
-
1980
- 1980-11-08 DE DE19803042172 patent/DE3042172A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2848635A (en) * | 1954-11-16 | 1958-08-19 | Vacuum Electronic Engineering | Ionization gauges |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0126987A1 (de) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Granville-Phillips Company | Ionisationsunterdruckmesser |
DE4111877A1 (de) * | 1990-04-11 | 1991-10-17 | Granville Phillips Co | Ionisationsmanometer und zugehoerige steuerschaltung |
FR2660999A1 (fr) * | 1990-04-11 | 1991-10-18 | Granville Phillips Co | Manometre ameliore a ionisation pour pressions tres faibles. |
US5296817A (en) * | 1990-04-11 | 1994-03-22 | Granville-Phillips Company | Ionization gauge and method of using and calibrating same |
US5422573A (en) * | 1990-04-11 | 1995-06-06 | Granville-Phillips Company | Ionization gauge and method of using and calibrating same |
EP0537770A2 (de) * | 1991-10-17 | 1993-04-21 | Granville-Phillips Company | Ionisationsvakuummotor und Verfahren zur Verwendung und Kalibrierung desselben |
EP0537770A3 (en) * | 1991-10-17 | 1993-07-28 | Granville-Phillips Company | Ionization gauge and method of using and calibrating same |
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