DE3105909A1 - Measurement tube for a glow-cathode ionisation manometer - Google Patents
Measurement tube for a glow-cathode ionisation manometerInfo
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Abstract
Description
Meßrdhre für ein Glühkatoden-IonisationsmanometerGauge for a hot cathode ionization manometer
Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Meßröhre für ein Glühkatoden-Ionisationsmanometer mit weitem Meßbereich zur Messung von Totaldrücken im Bereich von 1018 Pa bis i03 Pa.Field of application of the invention The invention relates to a measuring tube for a hot cathode ionization manometer with a wide measuring range for measuring total pressures in the range from 1018 Pa to i03 Pa.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Totaldruckmessung im Hoch- und Ultrahochvakuwngebiet sind Gluhkatoden-Ionisationsmanometer bekannt (R. T.Characteristics of the known technical solutions for total pressure measurement Incandescent cathode ionization manometers are known in the high and ultra-high vacuum area (R. T.
Bayard, D. Alpert, Rev. Sci. Instr. 1950), bei denen ein drahtförmiger Ionenkollektor konzentrisch von einer zylindrischen Gitterelektrode - der Anode - umgeben wird.Bayard, D. Alpert, Rev. Sci. Instr. 1950), in which a wire-shaped Ion collector concentric from a cylindrical grid electrode - the anode - is surrounded.
Außerhalb dieser Gitterelektrode sind ein oder mehrere Glühkatoden parallel zum Ionenkollektor angeordnet. Während der lonenkollektor annähernd auf Erdpotential liegt, haben-die Katoden ein positives Potential gegenüber Erde und die gitterförmige Elektrode ein noch positiveres gegegenüber den Katoden. Zwischen dem von einer Glühkatode zum Gitter fließenden Elektronenstrom 1 und dem zum Ionenkollektor fließenden Ionenstrom 1+ besteht die Beziehung I+ = CpI wobei C im Meßbereich dieses Ionisationsmanometer3 (etwa bis bis 10 8 Pa) eine Konstante ist, die von den Potentialen der Elektroden und den Abmessungen und Abständen derselben bestimmt wird. Diese Konstante wird allgemein als Empfindlichkeit bezeichnet.Outside this grid electrode are one or more hot cathodes arranged parallel to the ion collector. During the ion collector approximately on Earth potential, the cathodes have a positive potential with respect to earth and the grid-shaped electrode is even more positive compared to the cathodes. Between the electron current 1 flowing from a hot cathode to the grid and that to the ion collector flowing ion current 1+ there is the relationship I + = CpI where C in the measuring range of this Ionization manometer3 (approx up to 10 8 Pa) is a constant, that of the potentials of the electrodes and their dimensions and distances is determined. This constant is commonly referred to as sensitivity.
Es ist weiter bekannt, daß bei GlEhkatoden-Ionisationsmanometern vom Bayard-Alpert-yp hinter den Katoden Elektrodenbleche auf der dem Gitter abgewandten Seite anEeordnet werden können (Krishnamurthy), deren festes Potential annähernd gleich dem Katodenpotential oder schwach negativ gegenüber dem Katodenpotential ist Unter diesen Bedingungen reflektieren diese Elektroden die von der Katode emittierten Elektronen und erhöhen die Empfindlichkeit des Ionisationsmanometers.It is also known that in hot cathode ionization manometers from Bayard-Alpert-yp behind the cathodes electrode sheets on the one facing away from the grid Can be arranged side by side (Krishnamurthy), whose fixed potential approximates equal to the cathode potential or slightly negative compared to the cathode potential Under these conditions, these electrodes reflect those emitted by the cathode Electrons and increase the sensitivity of the ionization manometer.
Sowohl mit dem von Bayard und Alpert angegebenen als auch mit dem von Krishnamurthy beschriebenen Ionisationsmanometer kann man Drücke oberhalb von 0,1 Pa nicht mehr messen, weil dann die Empfindlichkeit druckabhängig wird.Both with the one given by Bayard and Alpert and with the Ionization manometers described by Krishnamurthy can show pressures above Do not measure 0.1 Pa any more, because then the sensitivity becomes pressure-dependent.
Zum Messen derartiger Drücke sind Ionisationsmanometer bekannt, die einen großflächigen lononkollektor und cinc großflächige, nicht mehr gitterförmige Anode blanparallele Platten oder konzentrische Blechzylinder, die sich in einem geringen Abstand von 2 ... 3 mm voneinander befinden) besitzen, wobei in der Mitte zwischen diesen beiden Elektroden die Glühkathode parallel zu diesen Elektroden angeordnet ist (Schulz und Phelps). Bedingt durch die flächige Anode und den kleinen Abstand zwischen Katode und Anode haben diese Manometer eine kleine Empfindlichkeit, da hier die Elektronenwege kurz und nahezu gerade werden. Infolgedessen sind diese Geräte, die zudem noch infolge des großflächigen Ionenkollektors einen relativ hohen Photoelektronenstrom aufweisen, nicht in der Lage, sehr kleine Drücke (etwa p c 10 3 Pa) zu messen. Bei hohen Drücken (p zu 100 Pa) treten Abweichungen von der angegebenen Gleichung auf, wobei der Ionenstrom ein Maximum durchläuft und schließlich Null wird. Das heißt, die Druckanzeige dieses Ionisationsmanometers wird bei hohen Drücken doppeldeutig und oberhalb von 100 Pa nicht mehr druckproportional. Diese Nachteile werden bei der Patent- @@@@ldung Wl' lt Öl J/201 326 dadurch beseitigt, daß zwischen Ionenkollektor und Katode auf der der Anode abgewandten Seite des Schulz-Phelps-Manometere noch ein Gitter angeordnet wird, das annähernd lonenkollektorpotential erhält, so daß der Ionenstrom sich auf Gitterelektrode und Ionenkollektor aufteilt. Das Verhältnis dieser beiden Ionenströme ist bei höheren Drücken in einer eindeutigen Weise druckabhängig und läßt sich dazu verwenden, eine eindeutige Aussage über den Druck zu erhalten und die Ionenstrom-Druck-Kennlinie oberhalb von 1 Torr zu linearisieren. Gemäß dieser Konstruktion läßt sich bei Druckwerten unter 0,01 Pa die gitterförmige Elektrode auf ein in Bezug auf den Ionenkollektor negatives Potential legen, so daL die am Ionenkollektor entstehenden Photoelektronen zur Umkehr gezwungen werden. Dadurch läßt sich der untere Grenzdruck dieses Ionisationsmanometers gegenüber dem Schulz-Phelps-Ionisationsmanometer um 1 ... 2 Zehnerpotenzen erniedrigen. Von Nachteil ist jedoch bei dieser Betriebsart noch die geringe Empfindlichkeit und die Tatsache, daß der Meßbereich nicht weit genug ins UHV-Gebiet (p >10- 6 Pa) reicht, so daß der untere Grenzdruck der Bayard-Alpert-Ionisationsmanometer nicht erreicht wird.For measuring such pressures ionization manometers are known a large-area ionon collector and cinc large-area, no longer grid-shaped Anode blan-parallel plates or concentric sheet-metal cylinders, which are in a a small distance of 2 ... 3 mm from each other), with in the middle between these two electrodes the hot cathode parallel to these electrodes is arranged (Schulz and Phelps). Due to the flat anode and the small one Distance between cathode and anode, these pressure gauges have a low sensitivity, because here the electron paths become short and almost straight. As a result, these are Devices that also have a relatively high Have photoelectron current, unable to produce very small pressures (about p c 10 3 Pa). At high pressures (p to 100 Pa) there are deviations from the given equation, where the ion current passes through a maximum and finally Becomes zero. This means that the pressure display of this ionization manometer is at high Pressures ambiguous and above 100 Pa no longer proportional to pressure. These Disadvantages are the patent @@@@ ldung Wl 'lt Oil J / 201 326 thereby eliminates that between the ion collector and cathode on the one facing away from the anode Side of the Schulz-Phelps manometer a grid is arranged, which is approximately ion collector potential is maintained, so that the ion current is directed to the grid electrode and Dividing ion collector. The ratio of these two ion currents is higher Pressing in a unique way is pressure dependent and can be used to create a to get a clear statement about the pressure and the ion current-pressure characteristic linearize above 1 Torr. According to this construction, pressure values below 0.01 Pa the grid-shaped electrode on in relation to the ion collector negative potential so that the photoelectrons generated at the ion collector be forced to repent. This allows the lower limit pressure of this ionization manometer compared to the Schulz-Phelps ionization manometer by 1 ... 2 powers of ten. However, the disadvantage of this operating mode is the low sensitivity and the fact that the measuring range is not far enough into the UHV area (p> 10- 6 Pa) is sufficient, so that the lower limit pressure of the Bayard-Alpert ionization manometer is not achieved.
Ziel der Erfindung Die Erfindung hat das Ziel, den Aufbau der Meßröhre eines Glühkatoden-Ionisationsmanometers mit zusätzlichen gitterförmigen Ionenfänger zur Erweiterung des Meßbereiches zu vereinfachen.OBJECT OF THE INVENTION The invention aims at the construction of the measuring tube a hot cathode ionization manometer with additional grid-shaped ion trap to simplify the expansion of the measuring range.
Darlegung des Wesen der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßröhre zu entwickeln, die konzentrisch aufgebaut ist und einen Meßbereich von 10 -8 bis 103 Pa aufweist.Statement of the essence of the invention The invention is the task based on developing a measuring tube that is constructed concentrically and one Measuring range from 10 -8 to 103 Pa.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe derart gelöst, daß ein Bayard-Alpert-Ionisationsmanometer mit Elektronenreflektor benutzt wird. Der Reflektor bewirkt bei der Messung niedriger Drücke eine Erhöhung der Empfindlichkeit. In üblicher Weise liegt er auf einem Potential in der GröBenordnung des Katodenpotentials oder schwach negativ gegenüber dem Katodenpotential.According to the invention, this object is achieved in such a way that a Bayard-Alpert ionization manometer is used with electron reflector. The reflector has a lower effect on the measurement Press an increase in sensitivity. Usually it is at a potential in the order of magnitude of the cathode potential or slightly negative compared to the cathode potential.
Das Gitter wird in üblicher Weise als Anode zur Beschleunigung der Elektronen benutzt und die axial angeordnete drahtförmige Elektrode befindet sich auf einem gegenüber der Katode negativen Potential - in der Regel Erdpotential - und dient zusammen mit einem im äußeren Stromkreis angeordneten hochempfindlichen Verstärker zur Messung des lonenstromes, der ein Maß für den Druck ist.The grid is used in the usual way as an anode to accelerate the Electrons used and the axially arranged wire-shaped electrode is located on a negative potential compared to the cathode - usually earth potential - and serves together with a highly sensitive one arranged in the external circuit Amplifier for measuring the ion current, which is a measure of the pressure.
Erfindungsgemäß wird bei der Messung hoher Drücke (p 0,1 Pa) der Reflektor hinter der Glühkatode als Anode benutzt und die gitterförmige Elektrode wird auf ein Potential gelegt, das dem des Ionenkollektors ähnelt, so daß ein Teil des lonenstromes auf diese Elektrode fließt und mit einem an diese Elektrode angeschlossenen Verstärker gemessen werden kann.According to the invention, the reflector is used when measuring high pressures (p 0.1 Pa) behind the hot cathode used as an anode and the grid-shaped electrode is on placed a potential which is similar to that of the ion collector, so that part of the ion flow flows onto this electrode and with an amplifier connected to this electrode can be measured.
Im Bereich sehr hoher Drdeke tlO3 Pa bis ca. 1 Pa) ist das Verhältnis beider Ströme einer Potenz des Druckes mit einem Exponenten von ungefähr 1 annähernd proportional und im Bereich unter ca. 1 Pa ist die Summe beider Ströme dem Druck proportional. Eine geeignete Umschaltung erfolgt an der Übergangsstelle beider Proportionalitätsbereiche.The ratio is in the range of very high pressure t103 Pa up to approx. 1 Pa) both currents approximate a power of pressure with an exponent of about 1 The sum of both currents is proportional to the pressure and in the range below approx. 1 Pa proportional. A suitable switchover takes place at the transition point between the two proportionality ranges.
Mit dieser Schaltung wird erfindungsgemäß erreicht, daß im Bereich hoher Drücke über mehrere Zehnerpotenzen des Druckes hinweg der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der an beiden Elektroden gemessenen lonenströme und dem Druck nahezu linear ist.With this circuit is achieved according to the invention that in the area high pressures over several powers of ten the relationship between the ratio of the ion currents measured at the two electrodes and the pressure is linear.
Ausführungsbeispi el Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.Exemplary embodiment The invention is based on an exemplary embodiment below are explained in more detail.
Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1: den Aufbau der koaxialen Meßröhre Fig. 2: die Schaltung der Meßröhre nach Fig. 1 für niedrige Drücke Fig. 3: die Schaltung der Meßröhre nach Fig. 1 für hohe Drücke.The associated drawing shows in Fig. 1: the structure of the coaxial Measuring tube Fig. 2: the circuit of the measuring tube according to Fig. 1 for low pressures Fig. 3: the circuit of the measuring tube according to FIG. 1 for high pressures.
In Fig. 1 ist der Aufbau einer Meßröhre mit einer Katode und einem dicht dahinter angeordneten Elektronenreflektor dargestellt. In der praktischen Ausführung können es auch 2, 3 oder 4 Katoden mit Reflektor sein.In Fig. 1 the structure of a measuring tube with a cathode and a electron reflector arranged close behind. In the practical Execution can also be 2, 3 or 4 cathodes with reflector.
Die einzelnen Elemente sind in der Fig. 1 wie folgt bezeichnet: 1 ist ein zylindrisches Gitter, 2 eine axial anordnete drahtförmige Elektrode, 3 die außerhalb des Gitters gespannte Katode, 4 ein abgewinkeltes Elektrodenblech und 5 der Katodenhalter. Dieser grundsätzliche Aufbau ist allgemein bekannt. Erfindungsgemäß ist dabei die neue Schaltung dieser Röhrenelemente.The individual elements are designated as follows in FIG. 1: 1 is a cylindrical grid, 2 an axially arranged wire-shaped electrode, 3 the cathode stretched outside the grid, 4 an angled electrode sheet and 5 the cathode holder. This basic structure is well known. According to the invention is the new circuit of these tube elements.
In Fig. 2 ist die Schaltung zur Messung niedriger Drücke -(p c 0,1 Pa) dargestellt.In Fig. 2 the circuit for measuring low pressures is - (p c 0.1 Pa).
Die Katode 3, als Glühkathode ist direkt geheizt und hat gegen Erde positives Potential. Das zylindrische Gitter 1 hat gegenüber der Katode 3 positives Potential. Das Elektrodenblech 4 ale Elektronenreflektor wirkend, hat annähernd Katodenpotential oder gegenüber der Katode 3 ein schwach negatives Potential.The cathode 3, as a hot cathode, is directly heated and has to earth positive potential. The cylindrical grid 1 is positive compared to the cathode 3 Potential. The electrode sheet 4 acting as an electron reflector has approximately Cathode potential or with respect to the cathode 3 a weakly negative potential.
Die drahtförmige Elektrode 2 ist über einen Verstärker geerdet. Mit Hilfe des Verstärkers wird der Ionenstrom gemessen.The wire-shaped electrode 2 is grounded through an amplifier. With The ion current is measured with the aid of the amplifier.
Dabei gilt I+ = CpI-.The following applies here: I + = CpI-.
(C = Empfindlichkeit der Meßsonde) Der untere Grenzdruck wird in bekannter Weise durch den Photoeffekt am Ionenkollektor bewirkt und liegt, je nach Empfindlichkeit der Meßröhre und den Abmessungen der drahtförmigen Elektrode zwischen 10-6 und 10 -8 Pa.(C = sensitivity of the measuring probe) The lower limit pressure is known in Way caused by the photo effect on the ion collector and lies, depending on the sensitivity of the measuring tube and the dimensions of the wire-shaped electrode between 10-6 and 10 -8 Pa.
In Fig. 3 ist die Schaltung der Meßröhre nach Fig. 1 für die Messung hoher Drücke (0,1 bis 103 Pa) dargestellt.In Fig. 3 is the circuit of the measuring tube of Fig. 1 for the measurement high pressures (0.1 to 103 Pa).
Die entsprechende Umschaltung erfolgt zweckmäßigerweise innerhalb des Meßgerätes automatisch.The corresponding switchover is expediently carried out within of the measuring device automatically.
In dieser Schaltung ist das Elektrodenblech 4 als Anode geschaltet. Der Elektronenstrom fließt von der Katode 3 zu dem auf positivem Potential liegenden Elektrodenblech 4.In this circuit, the electrode sheet 4 is connected as an anode. The electron current flows from the cathode 3 to the one which is at positive potential Electrode sheet 4.
Das zylindrische Gitter 1 und die drahtförmige Elektrode 2 sind über Verstärker geerdet. Gemessen werden die beiden Ionenströme I+1 und 1+2 In einem großen Druckbereich ist 1+1/1+2 r C2p (C2 ~ Empfindlichkeit der Schaltung).The cylindrical grid 1 and the wire-shaped electrode 2 are over Amplifier grounded. The two ion currents I + 1 and 1 + 2 are measured in one large pressure range is 1 + 1/1 + 2 r C2p (C2 ~ sensitivity of the circuit).
Durch diese besondere Schaltungsart wird es möglich, mit einer Meßröhre, unter Beibehaltung des unteren Nachweisbereiches der Bayard-Alpert-Meßröhre, den Nachweisbereich für hohe Drücke bedeutend, bis auf 103 Pa, zu erhöhen.This special type of circuit makes it possible to use a measuring tube, while maintaining the lower detection range of the Bayard-Alpert measuring tube, the Significantly increase the detection range for high pressures, up to 103 Pa.
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Cited By (3)
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