DE4111877A1

DE4111877A1 - Ionisationsmanometer und zugehoerige steuerschaltung

Info

Publication number: DE4111877A1
Application number: DE4111877A
Authority: DE
Inventors: Daniel G Bills
Original assignee: Granville Phillips Co
Current assignee: Granville Phillips Co
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1991-10-17
Also published as: FR2660999A1; GB2244856A; GB9107492D0; JPH05306962A; GB2244856B; FR2660999B1; JP2511201B2; US5128617A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Unterdruckmesser und insbesondere auf ein Ionisationsmanometer für die Verwendung in einem weiten Druckbereich sowie auf eine zugehörige Steu erschaltung.

Ionisationsmanometer enthalten typischerweise eine Elektro nenquelle (Katode), eine Beschleunigungselektrode (Anode) zur Erzeugung energiereicher Elektronen, eine Sammelelektro de (Kollektor) zum Sammeln der Ionen, die durch auf Gasmole küle innerhalb des Manometers aufprallende Elektronen gebil det werden, sowie eine Hüll- oder Außenelektrode, die die anderen Elektroden umgibt.

Im Idealfall ist die Anzahl der positiven Ionen, die inner halb des Manometers gesammelt werden, der molekularen Gas dichte innerhalb des Manometers direkt proportional. In be kannten Manometern gibt es jedoch zahlreiche Faktoren, die bewirken, daß die Anzahl der gesammelten positiven Ionen nicht genau dieser Dichte proportional ist. Die Erzeugung unerwünschter Fremdströme in dem Manometer, die unabhängig vom Gasdruck sind, bildet eine praktische Barriere für Mes sungen bei sehr niedrigen Drücken. Der Aufbau einer Raumla dung durch positive Ionen bei höheren Drücken führt zu einem Verlust an den vom Ionenkollektor gesammelten Ionen, der da zu führt, daß eine obere Grenze festgelegt wird, bei der der Druck gemessen werden kann.

Der Hauptgrund dafür, daß der gesammelte Ionenstrom der Gas dichte in bekannten Manometern nicht proportional ist, be steht darin, daß die Anzahl der pro emittiertes Elektron erzeugten Ionen bei einem gegebenen Druck nicht konstant ist. Bekannte Manometer hatten nicht die Wirkung, daß emittierte Elektronen eine proportionale Anzahl von Ionen bei jedem ge gebenen Druck erzeugten.

Fremdströme resultieren hauptsächlich aus einem sogenannten Röntgenstrahlen-Effekt. Der Aufprall von Elektronen auf der Anode erzeugt weiche Röntgenstrahlen. Einige weiche Röntgen strahlen prallen auf den Kollektor, so daß ein Photoelektro nenstrom erzeugt wird, der sich zum Ionenstrom im Kollektor addiert. Der Photoelektronenstrom und der Ionenstrom können in der Ionenstrom-Meßschaltung nicht voneinander unterschie den werden. Der Photoelektronenstrom legt daher eine nied rigste praktische Grenze fest, unterhalb der eine aussage kräftige Ionenstrommessung nicht durchgeführt werden kann.

Es sind Unterdruckmanometer bekannt, die einen um mehrere Größenordnungen und bei speziellen Maßnahmen noch niedrige ren Röntgenstrahleneffekt haben. Ein solches Manometer, das gewöhnlich als "Bayard-Alpert-Unterdruckmesser" oder "BA- Unterdruckmesser" bezeichnet wird ist in der US-PS 26 05 431 beschrieben. Außerdem sei hier auf die US-PS 46 36 680 und die US-PS 47 14 891 verwiesen. Das BA-Ionisationsmanometer ist in großem Umfang in Gebrauch. Da jedoch eine Niederdruck manometereichung eine sehr teure und zeitraubende Prozedur ist, werden die meisten BA-Ionisationsmanometer so benutzt, wie sie hergestellt worden sind und werden typischerweise vor der Anwendung nicht geeicht. Es ist jedoch sehr er wünscht, daß die Empfindlichkeit des Manometers bei allen Manometern von Messung zu Messung mittels des gleichen Mano meters reproduzierbar und stabil ist.

Bedauerlicherweise besteht bei im Handel erhältlichen BA- Ionisationsmanometern die Neigung, daß ihre Empfindlichkeit weder reproduzierbar noch stabil ist. Es hat sich gezeigt, daß typische im Handel erhältliche BA-Ionisationsmanometer beträchtliche Empfindlichkeitsunterschiede von Manometer zu Manometer zeigen. Beispielsweise sei in diesem Zusammenhang auf K.E. McCullogh und C.R. Tilford, J. Vac. Sci. Technol. 18 994 (1981) verwiesen. Au8erdem hat es sich gezeigt, daß die Empfindlichkeit typischer BA-Ionisationsmanometer dazu neigt, beispielsweise um bis zu 1,4% pro 100 Betriebsstunden beim Halten im Vakuum zu driften. In diesem Zusammenhang sei auf K.F. Foulter und C.J. Sutton, Vacuum 31 145 (1981) ver wiesen.

Für eine wiederholbare und stabile Empfindlichkeit bei einem gegebenen Emissionsstrom und über einen gegebenen Druckbe reich hat sich folgendes gezeigt:

1. Der Anteil des Elektronenemissionsstroms, der die Erzeu gung von Ionen bewirkt, bleibt von Manometer zu Manometer über die Zeit konstant.
2. Die momentane Ionisierungsenergie von Elektronen mit ent sprechenden Abständen ihrer Bahnen ist von Manometer zu Manometer über die Zeit konstant.
3. Der gesamte Elektronenweg im Ionensammelvolumen innerhalb der Anode ist von Manometer zu Manometer über die Zeit konstant.
4. Der Ionensammelwirkungsgrad ist von Manometer zu Manome ter über die Zeit konstant.

Diese grundlegenden Erfordernisse werden bei den meisten bisher bekannten BA-Ionisationsmanometern nicht gut erfüllt. Viele dieser Erfordernisse sind in den oben erwähnten US- Patentschriften 46 36 680 und 47 14 891 zwar berücksichtigt, jedoch stellt das hier zu beschreibende Ionisationsmanometer eine Verbesserung gegenüber den in diesen Patentschriften beschriebenen Manometern dar.

In einem typischen BA-Ionisationsmanometer ändert sich das elektrische Feld von Ort zu Ort innerhalb des Manometers. Die Ionisierungsenergie, die ein Elektron annimmt, hängt somit sowohl von der jeweiligen Flugbahn des Elektrons als auch von der momentanen Position des Elektrons längs der Bahn ab. Elektronenwege ändern sich sehr stark abhängig da von, wo an der Katode und in welcher Richtung das Elektron emittiert wird. Beispielsweise sei hier auf L.G. Pittaway, J. Phys. D. Appl. Phys. 31 113 (1970) verwiesen.

Es ist versucht worden, die Divergenz des von der Katode zur Anode emittierten Elektronenstroms zu kontrollieren. Bei spielsweise ist hinter der Katode zu diesem Zweck eine spe zielle Elektrode angeordnet worden. Ein solches Manometer ist in der US-PS 37 43 876 beschrieben.

Eine Computersimulation von Elektronenbahnen unter Verwen dung der in der vorstehenden US-Patentschrift beschriebenen Anordnung ergibt eine gewisse Verbesserung durch Fokussie ren von Nährelektronen in das Anodenvolumen, jedoch besteht immer noch eine riesige Vielfalt von Elektronenflugbahnen hauptsächlich deshalb, weil viele Elektronen tangential aus gestoßen werden.

Es sind Ionisationsmanometer gebaut worden, die Empfindlich keiten haben, die über eine Zeitdauer von 18 Monaten besser als ±2% reproduzierbar und stabil waren. Die entsprechenden Wandler waren jedoch aufwendig, kompliziert und teuer und somit für den allgemeinen Gebrauch nicht geeignet; außerdem konnten mit ihnen keine sehr niedrigen Drücke gemessen wer den. In diesem Zusammenhang sei auf K.F. Poulter et al, J. Vac. Sci. Technol. 17 679 (1980) verwiesen.

Die Bestimmung der tatsächlichen Flugbahnen einzelner Elek tronen oder Ionen in einer gegebenen Elektrodengeometrie ist gelinde ausgedrückt eine schwierige Aufgabe. Aus diesem Grund wird typischerweise auf Computersimulationen von Po tentialgradienten zurückgegriffen, die in einer gegebenen Elektrodengeometrie existieren, und auf der Basis bekannter physikalischer Eigenschaften der geladenen Teilchen wird die erwartete Flugbahn eines geladenen Teilchens berechnet. Sol che Verfahren der Computersimulation der Flugbahnen gelade ner Teilchen sind in der Technik bekannt. In der hier zu be schreibenden Anordnung wird von einem anspruchsvollen Pro gramm Gebrauch gemacht, um die anschließend beschriebenen und gezeigten Flugbahnen geladener Teilchen zu erhalten. Dieses Programm wurde vom US-Energieministerium unterstützt.

Alle anschließend gezeigten Flugbahnergebnisse können ohne weiteres durch Nachbilden der gleichen Elektrodengeometrien und Elektrodenpotentiale mit der gleichen Genauigkeit mit diesem oder einem vergleichbaren Programm erhalten werden.

Unter Verwendung der Computersimulation wurde gefunden, daß vier verschiedene Arten der Steuerung von Elektronenflugbah nen unterschieden werden können. Jede Art erzeugt eine Viel falt von Elektronenflugbahnen in einer BA-Geometrie:

1. Elektronen werden von der Katode in vielen verschiedenen Richtungen emittiert. Dies ist der Fall in dem weit ver breiteten BA-Ionisationsmanometer, bei dem die Computer simulation zeigt, daß bekannte Katoden-Anoden-Geometrien bewirken, daß die meisten Elektronen im wesentlichen tan gentiale Geschwindigkeitskomponenten annehmen. Es gibt daher viele verschieden geformte Elektronenflugbahnen.
2. Elektronen werden in allen Richtungen emittiert und dann gewöhnlich gegen die Anode gelenkt, wie in der US-PS 37 43 876 angegeben ist. Dies stellt eine Verbesserung gegenüber dem BA-Ionisationsmanometer dar, jedoch gibt es immer noch eine große Vielfalt von Flugbahnformen.
3. Elektronen werden von der Katode emittiert und dann durch einen Eintrittsschlitz in der Anode durch geeignete Fo kussierungselektroden fokussiert. Dies ist die in der oben erwähnten US-PS 46 36 680 verwendete Anordnung. Die Com putersimulation zeigt, daß der Elektronenstrom auf einen schmalen Schlitz in der Anode konvergiert. Sobald sich der Elektronenstrom innerhalb des Anodenraums befindet, divergiert er und erzeugt eine große Vielfalt von Elek tronenflugbahnen.
4. Elektronen werden von einer schmalen Streifenkatode in parallelen Bahnen direkt am Ionenkollektor abgegeben, der auf der Symmetrieachse der Anode angeordnet ist. Die Com putersimulation zeigt, daß dieses Verfahren der Elektro nenabgabe eine große Vielfalt von Elektronenflugbahnen ergibt.

Mit Hilfe der Erfindung soll ein Ionisationsmanometer vom Bayard-Alpert-Typ mit reproduzierbarer und stabiler Empfind lichkeit geschaffen werden, indem dafür gesorgt wird, daß alle Elektronen Flugbahnen mit der gleichen Form haben.

Das mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Ionisationsmanome ter soll eine sehr niedrige Druckgrenze aufweisen, indem die Erzeugung weicher Röntgenstrahlen durch Sammeln aller Elek tronen bei niedriger Energie eliminiert oder reduziert wird.

Außerdem soll das mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Ioni sationsmanometer eine sehr hohe und auch eine sehr niedrige Druckgrenze aufweisen, indem Ionen mit gro8en Winkelmomenten auf einen Ionenkollektor mit großem Durchmesser bei Fehlen weicher Röntgenstrahlen gesammelt werden.

Das mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Ionisationsmano meter soll dadurch eine reproduzierbare und stabile Empfind lichkeit erhalten, daß Ionen in einem zylindersymmetrischen Feld in einer Hälfte des Anodenraums erzeugt werden und die Zylindersymmetrie des Ionensammelfeldes in der anderen Hälf te des Anodenraums so gestört wird, daß die durch einen Ionenumlauf erzeugte Raumladung reduziert wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungs beispiels eines Manometers sowie einer zugehörigen Steuerschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 die Darstellung des Ergebnisses einer Computersi mulation der Potentialgradienten bei einer Elektro dengeometrie eines Manometers, bei dem in bekann ter Weise Elektronen an einem Elektronenkollektor ausgestoßen werden, der sich im Zentrum der Zylin dersymmetrie der Anode befindet,

Fig. 3 die Darstellung des Ergebnisses einer Computersi mulation entsprechend der Simulation von Fig. 2 mit der Ausnahme, daß die Katode auf ein örtliches Potential vorgespannt ist,

Fig. 4 die Darstellung der Ergebnisse einer Computersimu lation der Potentialgradienten bei einer Elektro dengeometrie in einem erfindungsgemäßen Manometer, wobei an die Elektroden die aus dem Stand der Technik bekannten Potentiale angelegt sind,

Fig. 5 die Darstellung des Ergebnisses einer Computersi mulation entsprechend der Simulation von Fig. 4 mit der Ausnahme, daß das an die Katode angelegte Potential gemäß der Erfindung gewählt ist,

Fig. 6 die Darstellung des Ergebnisses einer Computersi mulation entsprechend der Simulation von Fig. 5 mit der Ausnahme, daß das an die Anode angelegte Potential gemäß der Erfindung ausgewählt ist,

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht längs der Achse eines erfindungsgemäßen Manometers mit der zuge hörigen Steuerschaltung, wobei die schematisch dargestellte Bandkatode so geneigt verläuft, daß das Potential der Katode mit IR-Spannungsabfall auf ein örtliches Potential gelegt werden kann,

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer abgewandel ten Ausführungsform eines Manometers nach der Er findung, bei dem durch Sammeln von Elektronen mit niedriger Energie an einem eigenen Elektronenkol lektor weiche Röntgenstrahlen verhindert werden,

Fig. 9 einen schematischen Schnitt senkrecht zur Bandka tode einer weiter abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Manometers mit Verhinderung weicher Röntgenstrahlen,

Fig. 10 die Darstellung des Ergebnisses einer Computersi mulation einer weiter abgewandelten Ausführungs form des erfindungsgemäßen Manometers, bei dem auf einer Seite des Ionenkollektors Ionen erzeugt werden und zwei Hilfselektroden beiderseits des Ionenkollektors zur Minimierung eines Ionenumlaufs angeordnet sind, und

Fig. 11 eine Darstellung des Ergebnisses einer Computersi mulation einer angenäherten bekannten Elektroden anordnung, die die Wirksamkeit der Anordnung von Fig. 10 bezüglich der Minimierung des Ionenumlaufs zeigt.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für die Bezeichnung gleicher Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.

Ein wichtiges erstes Merkmal des zu beschreibenden Manome ters bezieht sich auf das Abgeben von Elektronen in einer BA-Geometrie. Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht ein Ausfüh rungsbeispiel eines Manometers 10 und einer zugehörigen Steuerschaltung. Das Manometer enthält eine elektrisch lei tende Außenelektrode 12 und eine Anode 14, wobei die Außen elektrode und die Anode vorzugsweise zylindersymmetrisch ausgeführt sind. Ein Ionenkollektor 16 ist vorzugsweise auf der Achse der Zylindersymmetrie (Achse 1) der Anode 14 ange ordnet.

Die Anode besteht vorzugsweise aus einem offenen Gitter, wie in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien angegeben ist; sol che von einem offenen Gitter gebildete Anoden sind in BA- Ionisationsmanometern üblich, wie in den US-Patentschriften 37 43 826 und 47 14 891 angegeben ist. Bei dem hier zu be schreibenden Manometer ist an der Anode in elektrischem Kon takt mit dieser ein fester Elektronenkollektor 18 angeordnet. Der Elektronenkollektor ist dabei am Umfang der Anode so angeordnet, daß er ionisierende Elektronen erfaßt, die den Anodenraum durchlaufen, der vom Innenraum der Anode gebildet wird.

Eine Katode 20, zu deren beiden Seiten in elektrischem Kon takt mit ihr Katodenabschirmungen 22 angeordnet sind, be steht vorzugsweise aus einem vertikal verlaufenden Band mit einer ebenen Emissionsfläche bekannter Art. Die Ausrichtung der ebenen Emissionsfläche ist derart, daß Elektronen gegen eine imaginäre Achse (Achse 2) abgegeben werden, die getrennt von der Achse 1 und parallel zu dieser verläuft, damit auf diese Weise eine Elektronenflugbahn von der Katode 20 zum Elektronenkollektor 18 erzeugt wird. In der Anode 14 ist vorzugsweise ein Eintrittsschlitz 26 gebildet, damit das Eintreten von Elektronen in den Anodenraum erleichtert wird.

Die Steuerschaltung 11 enthält die Schaltungselemente zur Erzeugung bevorzugter Potentiale an den Elektroden des Mano meters 10, zur Messung des Ionenstroms sowie zur Lieferung der weiteren elektrischen Ströme und Spannungen, die für den Betrieb des Manometers erforderlich sind. Insbesondere ent hält die Steuerschaltung 11 eine Anodenspannungsversorgung 28, die über eine Leitung 30 an die Anode 14 angeschlossen ist, eine Elektrometerschaltung 32, die über eine Leitung 34 an den Ionenkollektor 16 angeschlossen ist, und eine Kato denvorspannungsversorgung 36, die über eine Leitung 38 an die Katode 20 und die Abschirmungen 22 angeschlossen ist. Eine Katodenheizversorgung 40 zur Lieferung eines vorzugs weise von Gleichstrom gebildeten Heizstroms an die Katode sowie eine bekannte Emissionssteuerschaltung 42 sind eben falls vorgesehen. Die Außenelektrode 12 liegt vorzugsweise an Masse, wie bei 44 angegeben ist.

Allgemein wurden bei dem zu beschreibenden Manometer die er forderlichen Bedingungen geschaffen, die für die Erzielung einer reproduzierbaren und stabilen Empfindlichkeit in einer Geometrie des Bayard-Alpert-Typs gemäß Fig. 1 erforderlich sind. Insbesondere wurde gefunden, daß dann, wenn Elektronen mit Hilfe eines geeigneten elektrischen Feldes nicht an der Symmetrieachse (Achse 1) ausgestoßen werden, an der sich der Ionenkollektor befindet, sondern an einer gedachten Achse (Achse 2), die radial bezüglich der Achse 1 versetzt ist, alle Elektronenflugbahnen identisch sind. Die Ausstoßrich tung verläuft vorzugsweise senkrecht zur Linie zwischen der Achse 1 und der Achse 2. Damit Elektronen an der Achse 2 ausgestoßen werden, sollte das elektrische Feld vor der Ka tode im wesentlichen zur Achse 1 gerichtet sein. Die Senk rechte zur Emissionsfläche der Katode sollte vorzugsweise durch die Achse 2 verlaufen. Die Katode sollte auf ein ört liches Potential oder geringfügig Positiv bezüglich des ört lichen Potentials in der Nähe der Katode vorgespannt sein. Bezüglich des Ausdrucks "örtliches Potential" sei bemerkt, daß zwischen der Anode und der Außenelektrode ein Potential gradient in der Weise existiert, daß bei einer bestimmten Position zwischen der Anode und der Außenelektrode ein be stimmtes Potential vorhanden ist, dessen Wert zwischen den Potentialwerten an der Anode und an der Außenelektrode liegt. Wenn die Katode an der oben geschilderten speziellen Posi tion angeordnet ist, ist sie dann auf das örtliche Potential vorgespannt, wenn sie auf den vorgenannten Zwischenpoten tialwert vorgespannt ist.

Die Potentialdifferenz zwischen der Anode und der Katode muß ausreichend hoch sein, um die entsprechende Ionisierungsener gie für Elektronen zu erhalten, wie in der Technik bekannt ist. Das elektrische Feld vor der Katode muß ausreichend hoch sein, um auf eine Raumladung zurückzuführende Emissions beschränkungen zu verhindern, jedoch müssen diese auf die Raumladung zurückzuführenden Beschränkungen an den Enden und an der Rückseite der Katode vorhanden sein. Das elektrische Feld vor der Katode muß außerdem hoch genug sein, um zu be wirken, daß in beliebigen Richtungen emittierte Elektronen schnell zur Achse 2 gelenkt werden. Die Achse 2 ist vorzugs weise um wenigstens 5% des Anodenradius gegenüber der Achse 1 versetzt. Die minimale brauchbare Versetzung der Achse 2 bezüglich der Achse 1 beträgt etwa 0,13 mm. Die maximale brauchbare Versetzung beträgt etwa 50% des Anodenradius.

Die Katodenbreite (vertikal zur Zeichenebene der Fig. 1) be trägt vorzugsweise nicht mehr als 5% des Anodenradius für die Erzielung der besten Ergebnisse. Die minimale Katoden breite kann so klein sein, wie es praktisch möglich ist, wo bei jedoch die Bedingung einzuhalten ist, daß die erforder liche Elektronenemission an der Frontfläche erhalten wird, wobei diese erforderliche Elektronenemission unten noch ge nauer erläutert wird. Die maximale Katodenbreite kann etwa 20% des Anodenradius betragen; sie ist durch die Breite be grenzt, die für den Eintrittsschlitz der Anode erforderlich ist. Mit zunehmender Schlitzbreite wird das elektrische Feld stark deformiert, und die erforderlichen parallelen Flugbah nen, die unten noch genauer erläutert werden, können gestört werden. Die maximale Katodenbreite bei Verwendung einer Git teranode kann etwa 40% des Anodenradius betragen, bevor die ernsthafte Störung der Elektronenflugbahnen eintritt.

Der Eintrittsschlitz 26 in der Anode kann so positioniert werden, daß alle emittierten Elektronen in den Anodenraum eingelassen werden; es ist auch möglich, die Elektronen durch die Gitterstruktur der Anode hindurch in den Anoden raum mit einigen Elektronenverlusten am Gitter zu beschleu nigen. Eine oder zwei Katodenabschirmungen 22, die im we sentlichen auf das Katodenpotential vorgespannt sind und parallel zur Katodenemissionsfläche verlaufen, können dazu verwendet werden, zum korrekten Ausstoßen der Elektronen beizutragen. Eine oder zwei Anodenabschirmungen 46 (siehe Fig. 6), die parallel zur Emissionsfläche der Katode ange ordnet sind, können ebenfalls benutzt werden, das elektri sche Feld zwischen der Katode und der Anode so zu formen, daß die Elektronen korrekt zur Achse 2 ausgestoßen werden.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Manometers ist in den Fig. 2 bis 6 anhand von Computersimulationen der Potential gradienten veranschaulicht, die in gegebenen Elektrodengeo metrien bei gegebenen Potentialen an den Elektroden vorhan den sind, wobei die Elektroden ihrerseits wegen der Natur der Computersimulation nur allgemein gezeigt sind.

Fig. 2 zeigt fünf typische Elektronenflugbahnen für Elektro nen, die im wesentlichen direkt an der Achse 1 bei Verwen dung herkömmlicher Elektrodenpotentiale ausgestoßen worden sind. Die Elektronenbahnen sind sehr divergent, weil die Elektronen nicht in Richtung zur Achse 2 ausgestoßen werden. Fig. 3 zeigt fünf typische Elektronenflugbahnen für Elektro nen, die im wesentlichen direkt an der Achse 1 ausgestoßen werden, wobei die Katode auf das örtliche Potential in der Nähe der Katode vorgespannt ist. Die Bahnen sind sehr di vergent. Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß das Ausstoßen von Elektronen im wesentlichen direkt bei dem an der Achse 1 an geordneten Ionenkollektor divergierende Elektronenbahnen hervorruft, wenn die Katode auf ein anderes Potential als das örtliche Potential vorgespannt ist, und/oder wenn die Katode auf das örtliche Potential in ihrer Nähe vorgespannt ist.

Das Ausstoßen von Elektronen direkt an der Achse 1 bei an dieser Achse 1 angeordnetem Ionenkollektor verursacht somit divergierende Elektronenflugbahnen. Die Erfindung ist jedoch auch auf eine Anordnung anwendbar, bei der der Ionenkollek tor gegenüber der Symmetrieachse der Anode zur Achse 2 hin versetzt ist und die Elektronen an der Achse 1 ausgestoßen werden, wobei die Elektrodenpotentiale die gleichen wie bei der Anordnung sind, bei der der Kollektor auf der Achse 1 liegt und die Elektronen an der Achse 2 ausgestoßen werden und bei der insbesondere die Katode auf das örtliche Poten tial vorgespannt ist. In dieser Hinsicht sei auf die oben erwähnte US-Patentschrift 46 36 680 (Spalte 7) verwiesen; das in dieser Patentschrift beschriebene Ionisationsmano meter enthält eine geschlossene, zylindrische Anode, eine außerhalb der Anode angeordnete Katode zum Emittieren von Elektronen, Mittel zum Fokussieren der Elektronen durch eine längliche Öffnung in der Anode und einen von der Symmetrie achse der Anode entfernt liegenden Ionenkollektor. In diesem Manometer werden die Elektronen jedoch durch Fokussieren oder Konvergieren durch einen schmalen Schlitz in der Anode gelenkt. Sobald sie sich innerhalb des Anodenraums befinden, divergieren die Elektronen jedoch und durchlaufen verschie dene Flugbahnen. Die Computersimulation der Elektronenflug bahnen in der Anordnung gemäß der US-Patentschrift 46 36 680 zeigt einige Verbesserungen gegenüber den Flugbahnen in einem BA-Ionisationsmanometer insofern, als alle Flugbahnen die gleiche Form erhalten. Es gibt jedoch immer noch breite Variationen der Bahnform. Bei dem von der Achse der Anode entfernt liegenden Ionenkollektor zeigt die Computersimula tion, daß nicht alle energiereichen Ionen, die erzeugt wer den, tatsächlich auch gesammelt werden. Somit wird das Hoch druckverhalten beeinträchtigt, da die nicht gesammelten Ionen eine Raumladung bei hohem Druck erzeugen, die den Anteil der vom Ionenkollektor erfaßten Ionen ernsthaft verändert.

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal des hier beschriebenen Ionisationsmanometers gegenüber dem bekannten Manometer be steht somit darin, daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe Elektronen aus einer Katode mit geringer Breite in im wesentlichen parallelen Bahnen allgemein bei einer imaginä ren Achse 2 (beispielsweise im Ausführungsbeispiel von Fig. 1) ausgestoßen werden, so daß alle Elektronenflugbahnen für alle Absichten und Zwecke identisch verlaufen. Wenn die Elek tronen nicht in parallelen Bahnen ausgestoßen werden, was der Fall ist, wenn sie nicht fokussiert werden, oder wenn sie durch einen schmalen Schlitz fokussiert werden, dann ha ben die Elektronenflugbahnen stark unterschiedliche Formen.

Beim ursprünglichen BA-Ionisationsmanometer ist keine Fokus sierung vorgesehen, und alle Flugbahnen sind natürlich un terschiedlich. Bekannte Manometer, beispielsweise gemäß der US-Patentschrift 46 36 680, arbeiten mit einer Fokussierung der Elektronen durch einen schmalen Schlitz, jedoch werden dabei die Elektronen veranlaßt, zu konvergieren und dann innerhalb des Anodenraums wieder zu divergieren. Diese Di vergenz führt zu einer Vielfalt der Flugbahnformen.

Bei dem hier zu beschreibenden Manometer wandern Elektronen, die von einer schmalen Katode in parallelen Bahnen an einer imaginären Achse 2 ausgestoßen werden, weiterhin in nahezu parallelen Bahnen durch den Anodenraum. Es sei bemerkt, daß bei allen diesen Anordnungen eine leichte Elektronenraumla dung vorhanden ist, die das Strahlenbündel verbreitert. Die ser kleine Effekt wurde bei den Computersimulationen nicht berücksichtigt.

Indem die Elektronen weder fokussiert noch defokussiert wer den, werden sie bei dem hier zu beschreibenden Manometer in parallelen Bahnen ausgestoßen. Wenn die parallelen Bahnen allgemein auf die Achse 2 gerichtet werden, wird die beste Gleichheit der Flugbahnen erreicht. Das Ausstoßen der Elek tronen in parallelen Bahnen im Gegensatz zum Fokussieren oder Defokussieren beim Stand der Technik ist demgemäß ein wichtiges Merkmal des hier zu beschreibenden Manometers. Zur Erzielung paralleler Bahnen tragen (a) das Vorsehen ebener Katoden und/oder (b) das Legen der Katode auf das örtliche Potential und/oder (c) die Verwendung von Katoden- und/oder Anoden-Abschirmungen (wie unten noch beschrieben wird) bei. Es können auch nichtebene Katoden mit einem hohen davor be findlichen elektrischen Feld verwendet werden, um zu errei chen, daß sich alle Elektronen in parallelen Bahnen bewegen. Unter der Annahme, daß die Katode auf das örtliche Potential in der Nähe der Katode vorgespannt ist, wurde überdies fest gestellt, daß es möglich ist, ohne die Verwendung von Kato den- oder Anoden-Abschirmungen eine korrekte Vorspannung für einen gegebenen Katodenort zwischen der Außenelektrode und der Anode zu finden, bei der ein gutes Ausstoßen erzielt wird, jedoch ist für Fehler bei der Positionierung der Kato de oder bei der Katodenvorspannung nur wenig Raum.

Fig. 4 zeigt fünf typische Elektronenflugbahnen von Elektro nen, die im wesentlichen direkt an der Achse 2 ausgestoßen worden sind, was für eine Elektrodengeometrie des Manometers nach der Erfindung, jedoch mit bekannten Elektrodenpotentia len und bei einer Katodenabschirmung 22 auf Katodenpotential gilt. Die Bahnen sind stark abweichend, da das Ausstoßfeld verzerrt ist. Die Katodenvorspannung hat nicht den richtigen Wert. Elektrodenpotentiale gemäß dem Stand der Technik sind so ausgewahlt worden, daß sie die folgenden Bedingungen er füllen:

1. Der Ionenkollektor wird auf Massepotential betrieben, da mit Leckströme in der Elektrometerschalter zum Messen kleiner Ionenströme auf ein Minimum herabgesetzt werden.
2. Das Außenelektrodenpotential ist so gewählt, daß es dem Massepotential entspricht, weil die an Masse liegende Umhüllung typischerweise als Außenelektrode benutzt wird. (Manometer mit Glasumhüllungen haben typischerweise keine Außenelektrode und haben daher typischerweise unstabile Empfindlichkeiten).
3. Das Katodenpotential ist mit etwa +30 V bezüglich Masse gewählt, so daß Elektronen eine ausreichende Energie zum Erreichen des Ionenkollektors erhalten.
4. Das Anodenpotential ist mit 180 V gewählt, damit Elektro nen auf etwa 150 eV beschleunigt werden, was bekanntlich eine brauchbare Ionisierungsenergie für Gasmoleküle ist, wie sie allgemein in Vakuumsystemen vorkommen.
5. In der Anordnung gemäß der US-Patentschrift 37 43 876 sind die Elektrodenpotentiale so gewählt worden, daß sie dazu beitragen, Elektronen am Ionenkollektor zu fokussie ren, der auf der Achse der Anode (Achse 1) angeordnet worden ist.

Gemäß einem Merkmal des erfindungsgemäßen Ionisationsmanome ters ist die Katode in einem zweckmäßigeren Abstand von der Außenelektrode (beispielsweise im Abstand von 0,03 mm) und etwa in der Mitte der Außenelektrode und der Anode und nicht im wesentlichen angrenzend an die Anode angebracht. Bei der etwa in der Mitte zwischen der Außenelektrode und der Anode angeordneten Katode ist eine wesentlich höhere Katodenvor spannung erforderlich, was insbesondere dann gilt, wenn die Katode auf ein örtliches Potential vorgespannt werden soll. Bei einer Katodenvorspannung von beispielsweise 100 V werden jedoch die Elektronen nur auf 80 eV (180 V-100 V) bei Ver wendung typischer herkömmlicher Anodenpotentiale von 180 V beschleunigt. Es ist daher eine Anodenspannung von 250 V er forderlich, um bei einer Katodenvorspannung von beispiels weise 100 V eine Ionisierungsenergie von beispielsweise 150 eV zu erhalten.

Fig. 5 zeigt fünf typische Elektronenbahnen von Elektronen, die im wesentlichen direkt bei der Achse 2 ausgestoßen wer den, wobei herkömmliche Elektrodenpotentiale mit der Ausnah me angewendet werden, daß die Katode 20 und die Katodenab schirmungen 22 auf das örtliche Potential von 85 V in der Nähe der Katode vorgespannt sind. Der Unterschied in den Elektronenflugbahnen ist überraschend. Alle diese Flugbahnen sind ziemlich genau gleich, und alle vier oben angegebenen Bedingungen für die Reproduzierbarkeit und die Stabilität der Empfindlichkeit sind erfüllt. Das herkömmliche Anoden potential von nur 180 V erzeugt jedoch nur eine Elektronen energie von 95 eV, während herkömmliche Manometer typischer weise etwa 150 eV für die Elektronenenergie benutzten. Die Elektronenenergie von 95 eV liegt nahe der Spitze der Kurve der Ionisierungswahrscheinlichkeit,bezogen auf die Elektro nenenergie für übliche Gase in Vakuumsystemen, wobei die Ionisierungswahrscheinlichkeit sich mit der Elektronenener gie rasch ändert. Der Wert 95 eV ist somit kein optimaler Energiewert.

Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, in der alle erforderlichen Bedingungen für ein reproduzierbares und sta biles Ionisierungsmanometer gleichzeitig erfüllt sind und bei der die Elektronen eine Ionisierungsenergie von 150 eV haben; das Katodenpotential beträgt dabei 100 V, und das Anodenpotential beträgt 250 V. Die Katode 20′ ist dabei als Spiegelbild zur Katode 20 verdoppelt worden, so daß zwei Katodenheizdrähte zur Verfügung stehen, wie es beim Stand der Technik üblich ist. Sowohl die Katoden- als auch die Anoden-Abschirmungen werden vorzugsweise für ein gutes Aus stoßen der Elektronen verwendet, wobei die Katoden- und Ano den-Abschirmungen auf dem Potential der Katode bzw. dem Po tential der Anode liegen. Ein leichtes Versetzen der Katode gegenüber den Katoden-Abschirmungen nach außen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, trägt zu einem korrekten Ausstoßen der Elektronen bei. Zum Halten der Katode, der Katoden-Ab schirmungen und der Anoden-Abschirmungen können bekannte Verfahren angewendet werden, wie sie beispielsweise in der oben erwähnten US-Patentschrift 47 14 891 dargestellt sind. Beispielsweise können die Abschirmungen einfach an der rich tigen Stelle durch Punktschweißen an einem geeigneten Leiter befestigt sein, beispielsweise am Katodenträger für die Ka toden-Abschirmungen oder am Anodenträger für die Anoden-Ab schirmungen.

In Fig. 6 kann dafür gesorgt werden, daß alle von jeder Ka tode emittierten Elektronen durch schmale Schlitze 26 und 26′ laufen, so daß die Erfüllung der oben angegebenen Bedin gung 1 gewährleistet wird, daß der Bruchteil des Emissions stroms, der die Ionisierung verursacht, von Manomoter zu Ma nometer und über die Zeit im gleichen Manometer unverändert bleibt. Der Bruchteil hat im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 den Wert Eins. (Bei dieser Computersimulation entsprechen die dünnen Teile der Anode einem offenen Gitterabschnitt der Anode; sie sind für geladene Teilchen durchlässig, während sie in diesen durchlässigen Zonen für das richtige Potential sorgen.) Da sich alle von jeder Katode emittierten Elektronen längs nahezu exakt gleicher Flugbahnen im Anodenraum in Fig. 6 be wegen, ist die oben angegebene Bedingung 2 erfüllt. Das be deutet, daß alle Elektronen an entsprechenden Punkten ihrer Bahnen die gleiche Ionisierungsenergie haben, so daß die Ionisierungsenergie von Manometer zu Manometer und über die Zeit im gleichen Manometer konstant ist.

Alle Elektronen aus jeder Katode können in der Ausführungs form von Fig. 6 an den festen Elektronenkollektoren 18 und 18′, mit minimaler Fläche gesammelt werden. Die festen Elek tronenkollektoren können als Teil eines Gitters ausgebildet sein, das die zylindrische Anode 14 bildet. Somit kann die oben angegebene Bedingung 3 leicht erfüllt werden, ohne daß ein geschlossener Anodenraum benutzt wird, der ein Ausgasen wegen der großen Oberfläche einer festen Anode verursachen kann, wie oben erörtert wurde.

In Fig. 6 werden längs jeder konstanten Elektronenbahn nur positive Ionen erzeugt, so daß gewährleistet wird, daß der Ionensammelwirkungsgrad von Manometer zu Manometer und über die Zeit im gleichen Manometer konstant bleibt. Somit ist also auch die oben angegebene Bedingung 4 erfüllt.

In der Anode können längliche Eintrittsschlitze 26, 26′ an gebracht werden, damit alle emittierten Elektronen in den Anodenraum eingelassen werden; die Elektronen können auch durch die Gitterstruktur der Anode in den Anodenraum be schleunigt werden, wobei ein geringer Elektronenverlust am Gitter auftritt. Feste Elektronenkollektoren 18 und 18′, die gerade so breit sind, daß sie die Elektronenstrahlenbündel abfangen, können als Teil der zylindrischen Anode 14 ausge bildet werden. Der Rest der Anode ist vorzugsweise ein offe nes Gitter.

Zum Aufheizen der Katode wird vorzugsweise Gleichstrom aus der Katodenheizversorgung 40 verwendet, so daß sich das Katodenpotential zeitlich nicht ändert. Wenn gemäß Fig. 7 Gleichstrom benutzt wird, liegt die Katode vorzugsweise in einem geringfügig unterschiedlichen Abstand von der Anoden oberseite und der Anodenunterseite, damit alle Teile der Katode auf einem örtlichen Potential liegen, auch wenn in der Katode ein IR-Spannungsabfall auftritt. Die Neigung der Katode ist für den Zweck der Darstellung übertrieben ange geben.

Es wurde eine brauchbare Methode für die Auswahl der Elek trodenabmessungen und der Potentiale gefunden, die sich wie folgt darstellen läßt: Zunächst wird eine zweckmäßige Außen elektrode (Umhüllung) mit einem Außendurchmesser von bei spielsweise 3,8 cm gewählt. Bei einer praxisgerechten Wand stärke wird der Durchmesser der Außenelektrode als Innen durchmesser der Umhüllung gewählt. Ein zweckmäßiger Minimum abstand zwischen der Katode und der Außenelektrode wird für den Ort der Katode mit beispielsweise 0,25 cm gewählt. Im Anschluß daran wird der Anodendurchmesser so gewählt, daß die Katode angenähert in der Mitte zwischen der Außenelek trode und der Anode liegt. Der Ionenkollektor 16 wird auf der Symmetrieachse (Achse 1) angeordnet, und er kann mit einem Durchmesser von 0,25 mm gewählt werden, wie dies in der Technik bekannt ist. Die Außenelektrode wird mit der Masse (0 V) des Vakuumsystems über Metall/Metall-Vakuum-An schlüsse verbunden, die in der Technik bekannt sind. Wie ebenfalls bekannt ist, wird der Kollektor auf 0 V gehalten. Das Anodenpotential wird so gewählt, daß dann, wenn die Ka tode für die Erzielung einer guten Elektronenemission vorge spannt wird (gemäß Fig. 6), die Potentialdifferenz zwischen Anode und Katode etwa 150 V beträgt. Die Katoden- und Ano den-Abschirmungen werden so angeordnet, daß sich korrekte Elektronenausstoßfelder ergeben. Computersimulationen der Potentialverläufe und der Elektronenflugbahnen sind für die Positionierung der Abschirmungen relativ zur Katode und zur Anode und für die Auswahl der Katoden- und Anoden-Vorspan nungen von Nutzen. Die Bedingungen für das korrekte Aussto ßen der Elektronen können ohne weiteres unter Verwendung der bekannten Theorie elektromagnetischer Felder sowie von Com putersimulationen der Elektronenflugbahnen bestimmt werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal des hier beschriebenen Mano meters bezieht sich auf das Beseitigen der Ursache weicher Röntgenstrahlen. Weiche Röntgenstrahlen werden durch ener giereiche Elektronen erzeugt, die auf die Anode aufprallen, oder durch andere Elektroden, deren Potential wesentlich po sitiver als das Potential der Katode ist.

Nach dem Stand der Technik ist versucht worden, die Wirkung von Röntgenstrahlen beispielsweise beim BA-Ionisationsmano meter gemäß der US-PS 26 05 431 auf ein Minimum zu verrin gern, bei dem ein Ionenkollektor mit sehr kleinem Durchmes ser benutzt wird, der an der Anode, an der weiche Röntgen strahlen erzeugt werden, einen sehr kleinen Winkel aufspannt. Durch die Verwendung eines Kollektors mit kleinem Durchmes ser kann nur ein kleiner Bruchteil der Röntgenstrahlen die Ionenstrommessung beeinflussen. Bei anderen bekannten Mano metern wird versucht, die nachteiligen Auswirkungen der wei chen Röntgenstrahlen dadurch zu vermeiden, daß die positiven Ionen aus dem Ionenbildungsraum herausgezogen werden und an einem Ionenkollektor gesammelt werden, der sich in einem ge genüber Röntgenstrahlen gut abgeschirmten getrennten Raum befindet.

Bei dem hier beschriebenen Ionisationsmanometer werden Mit tel vorgesehen, die energiereichen Elektronen bei einer sol chen niedrigen Elektronenenergie nach einem Durchlauf durch den Anodenraum zu sammeln, so daß nur Röntgenstrahlen mit sehr niedriger Energie erzeugt werden und die Niederdruck grenze des Ionisationsmanometers dadurch stark herabgesetzt wird. Es ist sehr schwierig, den Ertrag an weichen Röntgen strahlen zu messen, die durch ein Bündel von Elektronen er zeugt werden, das auf eine feste Fläche auftrifft. Nach den Grundsätzen der Erhaltung der Energie besteht jedoch Gewiß heit, daß die Energie pro freigesetztem Röntgenstrahlen- Photon die Energie des einfallenden Elektrons nicht über schreitet. Wenn die Energie eines auf eine Wolframanode auf treffenden Elektrons somit beispielsweise 5 eV beträgt, kann mit Sicherheit angenommen werden, daß die Energie des emit tierten weichen Röntgenstrahls 5 eV nicht überschreitet.

Der Ertrag der Elektronen pro Röntgenstrahlen-Quantum kann einfacher bestimmt werden. Diese Messung ist in "Physical Basis of Ultra-High Vacuum" von Paul Redhead, Barnes & Noble, 1968, Seiten 234 ff erörtert. Dabei sind Messungen beschrie ben, die zeigen, daß die Anzahl der pro Röntgenstrahlen- Photon freigesetzten Elektronen von etwa 10^-2 bei einer Röntgenstrahlen-Energie von 10 eV auf 10^-9 bei einer Rönt genstrahlen-Energie von 5 eV abnimmt. Die Erzeugung von Röntgenstrahlen mit einer Energie von 5 eV verursacht somit die Photoemission von Elektronen am Ionenkollektor mit Wer ten, die 10⁷ mal niedriger sind als bei Röntgenstrahlen mit einer Energie von 10 eV. Das Herabsetzen der Energie, bei der die Elektronen erfaßt werden, führt zu einer starken Herabsetzung des Effekts weicher Röntgenstrahlen.

Gemäß Fig. 8 sind bei dem hier beschriebenen Ionisations manometer Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe alle Elektronen durch einen schmalen Austrittsschlitz 48 ausgestoßen werden, nachdem sie einen Durchlauf im Anodenraum vollzogen haben, und sie werden nicht an der Anode gesammelt, wie oben in be zug auf Fig. 1 beschrieben worden ist. Nach dem Verlassen des Anodenraums werden die energiereichen Elektronen ver langsamt und an einer Elektronenkollektorelektrode 18′′ er faßt, die außerhalb des Anodenraums angeordnet ist und um einige Volt positiver als die Katode ist. Die Elektronen werden daher mit einer Energie von einigen Elektronenvolt und nicht mit einer Energie von über 100 eV gesammelt. Auf diese Weise werden nur vernachlässigbare weiche Röntgenstrah len erzeugt, und der Röntgenstrahlen-Grenzwert ist stark reduziert.

Die positive Vorspannung am Elektronenkollektor 18′′ kann mit Hilfe einer eigenen Energieversorgungsquelle oder vorzugs weise unter Verwendung der Anodenspannungsversorgung 18 und einer Elektronenkollektor-Vorspannungsversorgung 50 erzeugt werden, die beispielsweise zur Herabsetzung der Elektronen kollektorspannung auf einige wenige Volt über der Katoden vorspannung eine Zenerdiode enthält, wobei die Versorgung 50 über eine Leitung 52 mit dem Kollektor 18′′ verbunden ist.

Es sei bemerkt, daß die oben geschilderte Lösung des hier beschriebenen Ionisationsmanometers von der Lösung in der US-PS 46 36 680 (Fig. 5) verschieden ist, bei der ionisie rende Elektroden eine Öffnung in einer geschlossenen Anode durchlaufen und zur Außenfläche der Anode gelenkt werden, so daß die resultierenden Röntgenstrahlen den Ionenkollektor innerhalb des Anodenraums nicht beeinflussen. Wie oben be reits erörtert wurde, kann eine geschlossene Anode zu einem Ausgasen führen. Die Verwendung einer eigenen Elektrode in dem hier beschriebenen Ionisationsmanometer ermöglicht nicht nur die Verwendung einer offenen, gitterartigen Anode mit minimalem Ausgasen, sondern erleichtert in vorteilhafter Weise auch das Sammeln der Elektronen bei niedriger Energie, wie oben erläutert wurde, was bei dem Manometer nach der US-PS 46 36 680 nicht der Fall ist, bei dem die Elektronen bei der Anodenspannung mit hoher Energie gesammelt werden.

Es sind auch weitere Elektrodenanordnungen möglich, bei de nen Elektronen von der Katode in einem Strahlenbündel durch eine Zone ausgestoßen werden, in der Ionen erzeugt und dann durch eine geeignete Öffnung herausgeführt werden, so daß sie bei niedriger Energie gesammelt werden können. Da nur eine vernachlässigbare Erzeugung weicher Röntgenstrahlen auftritt, kann der Ionenkollektor von beliebiger Größe, Form und Positionierung sein, ohne daß der niedrigste Druck be grenzt wird, der gemessen werden kann. Eine derartige Elek trodenanordnung ist in Fig. 9 dargestellt, die eine geschnit tene Draufsicht senkrecht zur Bandkatode 20 zeigt und einen großflächigen Ionenkollektor 16′, 16′′ enthält, der Ionen 54 sammelt. Insbesondere erstreckt sich die Bandkatode senkrecht zur Ebene von Fig. 9 ebenso wie die Anodenplatten (oder -git ter) 14′, 14′′, die Elektronenkollektorelektrode 18′ und die Ionenkollektorplatten (oder -gitter) 16′, 16′′, wobei sich die Platten (oder Gitter) 16′, 16′′ in einer im wesentlichen parallel zu den Elektronenbahnen 56 verlaufenden Richtung erstrecken, wie in Fig. 9 am besten zu erkennen ist. In die ser Ausführungsform kann das Elektronenstrahlenbündel in be liebiger Weise einschließlich der Art und Weise von Fig. 1 erzeugt werden.

Ein weiteres Merkmal des hier beschriebenen Ionisationsmano meters bezieht sich auf die Ausdehnung der Hochdruckgrenze, die mit herkömmlichen BA-Ionisationsmanometern erzielt wer den kann. Bei dem hier beschriebenen Ionisationsmanometer ist die Erzeugung weicher Röntgenstrahlen gemäß den obigen Ausführungen beschränkt, und der Durchmesser des Ionenkol lektors wird so vergrößert, daß auch Ionen mit größeren Win kelmomenten beim ersten Durchlauf am Ionenkollektor gesam melt werden können. Wenn ein Kollektor mit kleinem Durchmes ser, beispeilsweise mit einem Durchmesser von 0,25 mm gemäß dem Stand der Technik verwendet werden muß, um den Effekt der weichen Röntgenstrahlen zu begrenzen, dann können mit großem Winkelmoment um den Ionenkollektor erzeugte positive Ionen nicht gesammelt werden. Somit erfolgt ein Ionenumlauf, und es baut sich eine Ionenraumladung auf, die die Poten tialverteilung innerhalb der Anode verändert. Eine Änderung der Potentialverteilung führt typischerweise zu einem Ionen verlust an andere Elektroden, so daß der meßbare hohe Druck begrenzt wird.

Da in der Ausführungsform von Fig. 8 weiche Röntgenstrahlen nicht erzeugt werden, kann ein Ionenkollektor mit großem Durchmesser verwendet werden, um die Hochdruckgrenze zu er weitern, ohne daß die Niederdruckgrenze des Manometers be einflußt wird. Eine Computersimulation zeigt, daß ein Ionen kollektor mit einem Durchmesser von 0,5 cm Stickstoffionen sammelt, die tangential mit 10 eV bei einem Radius von etwa 12,7 mm ausgestoßen worden sind. Der minimale brauchbare Ionenkollektorradius beträgt etwa 0,063 mm; er ist durch das Winkelmoment thermischer Energieionen nicht begrenzt. Der maximale brauchbare Ionenkollektorradius beträgt etwa 25% des Anodenradius.

Ein weiteres Merkmal des hier beschriebenen Ionisationsmano meters betrifft die Erweiterung der Hochdruckgrenze ohne Entnahme von Elektronen aus dem Anodenraum wie in den Aus fuhrungsformen von Fig. 8 und Fig. 9. Gemäß diesem Merkmal kann die Hochdruckgrenze in Manometern mit BA-Geometrie da durch erweitert werden, daß der Anteil der den Ionenkollek tor umlaufenden Ionen vor ihrer Sammlung reduziert wird. In bisher bekannten BA-Ionisationsmanometern ist das Ionensam melfeld absichtlich zylindersymmetrisch ausgeführt, so daß den Ionen das kleinste Winkelmoment um den Ionenkollektor verliehen wird. Wenn der Ionenkollektor beispielsweise in einem BA-Ionisationsmanometer außerhalb der Mitte angeordnet wird, so daß das elektrische Feld nicht zylindersymmetrisch ist, wird ein großer Anteil der gebildeten Ionen im gesamten Anodenraum zunächst gegen die Achse der Anode beschleunigt, so daß sie dadurch ein Winkelmoment um den versetzten Ionen kollektor annehmen. Das Resultat ist eine Vergrößerung der Ionenraumladung wegen der nicht gesammelten umlaufenden Ionen, und es ergibt sich eine Reduzierung des maximalen Drucks, der mit dem Manometer gemessen werden kann. Es wur den Empfindlichkeitsänderungen auch bei einem Druck von 5 × 10^-7 Torr herab bei nicht zylindersymmetrischen Geome trien beobachtet.

Es wird nun auf Fig. 10 Bezug genommen, die Fig. 6 ent spricht, mit der Ausnahme, daß nur eine Katode anstelle der zwei Elektroden verwendet wird, so daß Elektronen nur auf einer Seite (die allgemein bei 57 angegeben ist) des Ionen kollektors 16 ausgestoßen werden. Auf diese Weise werden Ionen nur in einem nahezu zylindersymmetrischen Feld auf der Seite 57 erzeugt. Alle Ionen werden daher mit einem minima len Winkelmoment ausgestoßen. Auf der anderen Seite 60 des Ionenkollektors sind eine oder mehrere felddeformierende Elektroden 58 auf Anodenpotential angeordnet, die dazu die nen, das zylindersymmetrische Feld auf der Seite 60 stark zu verformen. Ionen, die den Ionenkollektor beim ersten Durch lauf verfehlen, werden somit zum Ionenkollektor 16 zurückge lenkt und mit minimalem Umlauf erfaßt.

Damit die Felddeformierungselektroden 58 wirksam sind, müs sen sie so angeordnet werden, daß die Störung des symmetri schen Feldes in dem Bereich erfolgt, in dem Ionen umlaufen. Es ist offensichtlich nicht zweckmäßig, das Feld bei großen Radien zu stören, wenn die umlaufenden Ionen das gestörte Feld nie durchlaufen. In der DE-A-30 42 172 ist eine recht eckige Drahtelektrode beschrieben, die an der Innenwand der Anode parallel zur Anodenachse befestigt ist und radial ein kurzes Stück in den Anodenraum ragt. Der Zweck dieser recht eckigen Elektrode besteht darin, Barkhausen-Schwingungen durch Elektronen zu verhindern. Die gezeigte rechteckige Elektrode ragt jedoch nur ein kurzes Stück radial nach innen und hat nur einen vernachlässigbaren Effekt auf die meisten umlaufenden Ionen. Diese Wirkung oder Nichtwirkung ist in Fig. 11 dargestellt. Damit die Ionensammlung wirksam verbes sert wird, müssen die zusätzlichen Elektroden 58 relativ nahe beim Ionenkollektor 16 angeordnet werden, so daß das zylindersymmetrische elektrische Feld im Bereich 60, das von den Ionen durchlaufen wird, stark gestört wird.

Claims

1. Ionisationsmanometer, gekennzeichnet durch eine zylin drische Anode mit einer Zylindersymmetrieachse, wobei inner halb der Anode ein Anodenraum gebildet wird und die Anode zumindest teilweise offen ist, damit Elektronen von außer halb der Anode her in den Anodenraum gelangen können, eine die Anode umgebende Außenelektrode, einen im wesentlichen längs der Symmetrieachse der Anode angeordneten Ionenkollek tor, wenigstens eine Katode zum Emittieren von Elektronen, die außerhalb der Anode angeordnet ist und axial im wesent lichen parallel zur Symmetrieachse der Anode verläuft, Mit tel zum Ausstoßen der emittierten Elektronen auf im wesent lichen parallelen Wegen, die im wesentlichen gegen eine ima ginäre Achse verlaufen, die radial gegen die Symmetrieachse der Anode versetzt und im wesentlichen parallel zu dieser verläuft, und Mittel zum Sammeln der von der Katode emit tierten Elektronen nach Durchlaufen des Anodenraumes.

2. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Hilfselektrode, die auf der Seite des Ionenkollektors angeordnet ist, die gegenüber der Seite liegt, die die imaginäre Achse enthält, damit das Umlaufen von Ionen um den Ionenkollektor reduziert wird.

3. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hilfselektrode auf das Potential der Anode vorgespannt ist.

4. Ionisationsmanometer, gekennzeichnet durch eine zylin drische Anode mit einer Zylindersymmetrieachse, wobei inner halb der Anode ein Anodenraum gebildet wird und die Anode zumindest teilweise offen ist, damit die Elektronen von außerhalb der Anode her in den Innenraum gelangen können, eine die Anode umgebende Außenelektrode, einen im wesentli chen längs der Symmetrieachse der Anode angeordneten Ionen kollektor, wenigstens eine Katode zum Emittieren von Elek tronen, die außerhalb der Anode angeordnet ist und axial im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse der Anode verläuft, wobei die Katode eine im wesentlichen ebene Elektronenemis sionsfläche aufweist, die gegen eine imaglnäre Achse gerich tet ist, die radial gegenüber der Anodenachse versetzt ist und im wesentlichen parallel zu dieser verläuft, so daß von der ebenen Elektronenemissionsfläche emittierte Elektronen auf im wesentlichen parallelen Wegen ausgestoßen werden, die im wesentlichen gegen die imaginäre Achse gerichtet sind, und Mittel zum Sammeln der von der Katode emittierten Elek tronen nach Durchlaufen des Anodenraums.

5. Ionisationsmanometer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch wenigstens eine Hilfselektrode, die auf der Seite des Ionenkollektors angeordnet ist, die gegenüber der Seite liegt, die die imaginäre Achse enthält, damit das Umlaufen von Ionen um den Ionenkollektor reduziert wird.

6. Ionisationsmanometer nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hilfselektrode auf das Potential der Anode vorgespannt ist.

7. Ionisationsmanometer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel zum Erleichtern des Ausstoßens der Elektronen auf den im wesentlichen parallelen Wegen.

8. Ionisationsmanometer, gekennzeichnet durch eine zylin drische Anode mit einer Zylindersymmetrieachse, wobei inner halb der Anode ein Anodenraum gebildet wird und die Anode zumindest teilweise offen ist, damit Elektronen von außer halb der Anode her in den Anodenraum gelangen können, eine die Anode umgebende Außenelektrode, einen Ionenkollektor, der im wesentlichen längs einer imaginären Achse angeordnet ist, die radial gegenüber der Symmetrieachse der Anode ver setzt ist und im wesentlichen parallel zu dieser Achse ver läuft, wenigstens eine Katode zum Emittieren von Elektronen, die außerhalb der Anode angeordnet ist und axial im wesent lichen parallel zur Symmetrieachse der Anode verläuft, Mit tel zum Ausstoßen der emittierten Elektronen auf im wesent lichen parallelen Wegen, die im wesentlichen gegen die Sym metrieachse der Anode gerichtet sind, und Mittel zum Sammeln der von der Kathode emittierten Elektronen nach Durchlaufen des Anodenraums.

9. Ionisationsmanometer, gekennzeichnet durch eine zylin drische Anode mit einer Zylindersymmetrieachse, wobei inner halb der Anode ein Anodenraum gebildet wird und die Anode zumindest teilweise offen ist, damit Elektronen von außer halb der Anode her in den Anodenraum gelangen können, eine die Anode umgebende Außenelektrode, einen Ionenkollektor, der im wesentlichen längs einer imaginären Achse angeordnet ist, die radial gegenüber der Symmetrieachse der Anode ver setzt ist und im wesentlichen parallel zu dieser Achse ver läuft, wenigstens eine Katode zum Emittieren von Elektronen, die außerhalb der Anode angeordnet ist und axial im wesent lichen parallel zur Symmetrieachse der Anode verläuft, wobei die Katode eine im wesentlichen ebene Elektronenemissions fläche aufweist, die gegen die Symmetrieachse der Anode ge richtet ist, so daß von der ebenen Elektronenemissionsfläche der Katode emittierte Elektronen auf im wesentlichen paral lelen Wegen ausgestoßen werden, die gegen die Symmetrieachse der Anode gerichtet sind, und Mittel zum Sammeln der von der Katode emittierten Elektronen nach Durchlaufen des Anoden raums.

10. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Erleichtern des Ausstoßens der Elektronen auf den im wesentlichen parallelen Wegen.

11. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß die Anode ein offenes Gitter ist, das einen offenen Anodenraum definiert.

12. Ionisationsmanometer nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel zum Sammeln der Elektronen aus einem massiven Streifen bestehen, der an der Anode angeord net und mit dleser verbunden ist.

13. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß die Anode massiv ist und der Ano denraum im wesentlichen geschlossen ist.

14. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß die Anode einen Schlitz aufweist, durch den von der Katode emittierte Elektronen in den Ano denraum gelangen.

15. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 7, 8 oder 10, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel alle von der Ka tode emittierten Elektronen durch den Schlitz ausstoßen.

16. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 7, 8 oder 10, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel die Elektronen so ausstoßen, daß sie alle von den Elektronensammelmitteln gesammelt werden, nachdem sie den Anodenraum nur einmal durchlaufen haben.

17. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 7, 8 oder 10, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel wenigstens eine Abschirmelektrode enthalten, die im Abstand von der Katode und im wesentlichen parallel zu dieser angeordnet ist.

18. Ionisationsmanometer nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abschirmelektrode elektrisch mit der Kato de verbunden ist.

19. Ionisationsmanometer nach Anspruch 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausstoßmittel wenigstens eine weitere Ab schirmelektrode enthalten, die angrenzend an die Anode und im wesentlichen parallel zur Katode angeordnet ist.

20. Ionisationsmanometer nach Anspruch 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die weitere Abschirmelektrode elektrisch mit der Anode verbunden ist.

21. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 7, 8 oder 10, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel zwei Abschirm elektroden enthalten, die im Abstand voneinander auf beiden Seiten der Katode und parallel zu dieser angeordnet sind.

22. Ionisationsmanometer nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abschirmelektroden elektrisch mit der Ka tode verbunden sind.

23. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 7, 8 oder 10, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel wenigstens eine Abschirmelektrode enthalten, die angrenzend an die Anode in elektrischer Verbindung mit dieser und im wesentlichen paral lel zur Katode angeordnet ist.

24. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß die Katode angenähert in der Mitte zwischen der Außenelektrode und der Anode angeordnet ist.

25. Ionisationsmanometer nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode eine Anode des Typs mit offe nem Gitter ist und daß die Breite der Katode nicht mehr als 40% des Anodenradius beträgt.

26. Ionisationsmanometer nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Katode nicht mehr als 20% des Anodenradius beträgt.

27. Ionisationsmanometer nach Anspruch 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Katodenbreite nicht mehr als 5% des Ano denradius beträgt.

28. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß die Katode auf das angenäherte ört liche Potential vorgespannt ist, das im Bereich der Katode vorherrscht.

29. Ionisationsmanometer nach Anspruch 28, dadurch gekenn zeichnet, daß die Katode im Abstand von der Anode und schräg geneigt zu dieser angeordnet ist, so daß im wesentlichen alle Abschnitte der Katode auf dem gleichen örtlichen Poten tial liegen, wenn die Katode mit Hilfe eines Gleichstromes aufgeheizt wird.

30. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, ge kennzeichnet durch zwei Katoden.

31. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß die Anode wenigstens eine Aus trittsöffnung aufweist, durch die Elektronen aus dem Anoden raum austreten, und daß die Mittel zum Sammeln der Elektro nen von einer Elektrode gebildet sind, die im Abstand von der Anode und im Weg der aus dem Anodenraum austretenden Elektronen angeordnet ist.

32. Ionisationsmanometer nach Anspruch 31, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel zum Sammeln der Elektronen so vor gespannt sind, daß die Elektronen mit wesentlich niedrigerer Energie gesammelt werden, als bei einem Sammeln an der Anode.

33. Ionisationsmanometer nach Anspruch 32, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektronensammelelektrode positiv gegen über der Katode vorgespannt ist.

34. Ionisationsmanometer nach Anspruch 33, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektronensammelelektrode um einige Volt positiv bezüglich der Katode vorgespannt ist.

35. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, 4, 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß der Ionenkollektor einen Radius im Bereich von 0,0635 mm bis 25% des Anodenradius hat.

36. Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs eines Ionisa tionsmanometers mit einer im wesentlichen zylindrischen Ano de, einer die Anode umgebenden Außenelektrode, einem Ionen kollektor und einer Katode zum Emittieren von Elektronen in einen innerhalb der Anode gebildeten Anodenraum, gekennzeich net durch Mittel zum Vorspannen der Katode auf das angenäher te örtliche Potential, das im Bereich der Katode vorherrscht, und Mittel zum Vorspannen der Anode auf ein Potential, das ausreicht, die emittierten Elektronen auf eine Energie zu beschleunigen, die die Ionisation eines Gases im Anodenraum verursacht.

37. Steuerschaltung nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen eines Gleichstroms zu der Katode.

38. Steuerschaltung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeich net, daß das Ionisationsmanometer ein Bayard-Alpert-Ionisa tionsmanometer ist.

39. Steuerschaltung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeich net, daß das Ionisationsmanometer eine Elektronenkollektor elektrode enthält, die von der Anode getrennt ist und daß die Steuerschaltung Mittel enthält, um die Elektronenkollek torelektrode so vorzuspannen, daß von der Katode emittierte Elektronen mit wesentlich niedrigerer Energie gesammelt wer den als bei einem Sammeln an der Anode.

40. Steuerschaltung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeich net, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs der Sym metrieachse der Anode angeordnet ist, daß die Katode außer halb der Anode angeordnet ist und axial im wesentlichen pa rallel zur Symmetrieachse der Anode verläuft, daß das Ioni sationsmanometer Mittel zum Ausstoßen der emittierten Elek tronen auf im wesentlichen parallelen Wegen enthält, die im wesentlichen gegen eine imaginäre Achse gerichtet sind, die radial gegenüber der Anodenachse versetzt sind und im wesent lichen parallel zu dieser Achse verlaufen, und daß der Ionen kollektor die von der Katode emittierten Elektronen sammelt, nachdem sie den Anodenraum durchlaufen haben.

41. Steuerschaltung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeich net, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs der Sym metrieachse der Anode angeordnet ist, daß die Katode außer halb der Anode angeordnet ist und axial im wesentlichen pa rallel zur Anodenachse verläuft, um Elektronen durch die Ano de zu emittieren, wobei die Katode eine im wesentlichen ebe ne Elektronenemissionsfläche aufweist, die gegen eine imagi näre Achse gerichtet ist, die radial gegenüber der Anoden achse versetzt ist und im wesentlichen parallel zu dieser Achse verläuft, so daß von der ebenen Katodenfläche emittier te Elektronen auf im wesentlichen parallelen Wegen ausgesto ßen werden, die im wesentlichen gegen die imaginäre Achse gerichtet sind, und daß der Ionenkollektor die von der Kato de emittierten Elektronen erfaßt, nachdem sie den Anodenraum durchlaufen haben.

42. Steuerschaltung nach Anspruch 40 oder 41, gekennzeich net durch wenigstens eine Hilfselektrode, die auf der Seite des Ionenkollektors angeordnet ist, die von der die imaginä re Achse enthaltende Seite abgewandt ist, damit der Umlauf von Ionen um den Ionenkollektor reduziert wird.

43. Steuerschaltung nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch Mittel zum Vorspannen der Hilfselektrode angenähert auf das Potential der Anode.

44. Steuerschaltung nach Anspruch 41, gekennzeichnet durch Ausstoßmittel zum Erleichtern des Ausstoßens der Elektronen auf den im wesentlichen parallelen Wegen.

45. Steuerschaltung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeich net, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs einer ima ginären Achse angeordnet ist, die radial gegenüber der Sym metrieachse der Anode versetzt ist und im wesentlichen paral lel zu dieser verläuft, daß die Katode außerhalb der Anode angeordnet ist und axial im wesentlichen parallel zur Achse der Anode verläuft, daß das Ionisationsmanometer Mittel zum Ausstoßen der emittierten Elektronen auf im wesentlichen pa rallelen Wegen enthält, die im wesentlichen gegen die Sym metrieachse der Anode gerichtet sind, und daß der Ionenkol lektor die von der Katode emittierten Elektronen sammelt, nachdem sie den Anodenraum durchlaufen haben.

46. Steuerschaltung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeich net, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs einer ima ginären Achse angeordnet ist, die radial im Abstand von der Symmetrieachse der Anode und im wesentlichen parallel zu die ser Achse verläuft, daß die Katode außerhalb der Anode ange ordnet ist und axial im wesentlichen parallel zur Achse der Anode verläuft, damit Elektronen durch die Anode emittiert werden, wobei die Katode eine im wesentlichen ebene Elektro nenemissionsfläche aufweist, die zur Symmetrieachse der Ano de gerichtet ist, so daß von der ebenen Katodenfläche emit tierte Elektronen auf im wesentlichen parallelen Wegen aus gestoßen werden, die im wesentlichen gegen die Symmetrieachse der Anode gerichtet sind, und daß der Ionenkollektor die von der Katode emittierten Elektronen sammelt, nachdem sie den Anodenraum durchlaufen haben.

47. Steuerschaltung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch Ausstoßmittel zum Erleichtern des Ausstoßens der Elektronen auf den im wesentlichen parallelen Wegen.

48. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, da durch gekennzeichnet, daß die Anode ein offenes Gitter ist, das einen offenen Anodenraum definiert.

49. Steuerschaltung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel zum Sammeln der Elektronen aus einem mas siven Streifen bestehen, der an der Anode angeordnet und mit dieser verbunden ist.

50. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, da durch gekennzeichnet, daß die Anode massiv ist und der Ano denraum im wesentlichen geschlossen ist.

51. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, da durch gekennzeichnet, daß die Anode einen Schlitz aufweist, durch den von der Katode emittierte Elektronen in den Anoden raum gelangen.

52. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 44, 45 oder 47, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel alle von der Ka tode emittierten Elektronen durch den Schlitz ausstoßen.

53. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 44, 45 oder 47, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel die Elektronen so ausstoßen, daß sie alle von den Elektronensammelmitteln gesammelt werden, nachdem sie den Anodenraum nur einmal durchlaufen haben.

54. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 44, 45 oder 47, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel wenigstens eine Abschirmelektrode enthalten, die im Abstand von der Katode und im wesentlichen parallel zu dieser angeordnet ist.

55. Steuerschaltung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeich net, daß die Abschirmelektrode elektrisch mit der Katode ver bunden ist.

56. Steuerschaltung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeich net, daß die Ausschlußmittel wenigstens eine weitere Ab schirmelektrode enthalten, die angrenzend an die Anode und im wesentlichen parallel zur ebenen Elektronenemissionsflä che der Katode angeordnet ist.

57. Steuerschaltung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeich net, daß die weitere Abschirmelektrode elektrisch mit der Anode verbunden ist.

58. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 44, 45 oder 47, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel zwei Abschirm elektroden enthalten, die im Abstand voneinander auf beiden Seiten der Katode und parallel zu dieser angeordnet sind.

59. Steuerschaltung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeich net, daß die Abschirmelektroden elektrisch mit der Katode verbunden sind.

60. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 44, 45 oder 47, da durch gekennzeichnet, daß die Ausstoßmittel wenigstens eine weitere Abschirmelektrode enthalten, die angrenzend an die Anode in elektrischer Verbindung mit dieser und im wesentli chen parallel zur Katode angeordnet ist.

61. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, da durch gekennzeichnet, daß die Katode auf das angenäherte ört liche Potential vorgespannt ist, das im Bereich der Katode vorherrscht.

62. Steuerschaltung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeich net, daß die Katode im Abstand von der Anode und schräg ge neigt zu dieser angeordnet ist, so daß im wesentlichen alle Abschnitte der Katode auf dem gleichen örtlichen Potential liegen, wenn die Katode mit Hilfe eines Gleichstromes aufge heizt wird.

63. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, da durch gekennzeichnet, daß die Katode angenähert in der Mitte zwischen der Außenelektrode und der Anode angeordnet ist.

64. Steuerschaltung nach Anspruch 41 oder 46, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anode eine Anode des Typs mit offenem Gitter ist und daß die Breite der Katode nicht mehr als 40% des Anodenradius beträgt.

65. Steuerschaltung nach Anspruch 41 oder 46, dadurch ge kennzeichnet, daß die Breite der Katode nicht mehr als 20% des Anodenradius beträgt.

66. Steuerschaltung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeich net, daß die Breite der Katode nicht mehr als 5% des Anoden radius beträgt.

67. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, ge kennzeichnet durch zwei Katoden.

68. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, da durch gekennzeichnet, daß die Anode wenigstens eine Aus trittsöffnung aufweist, durch die Elektronen aus dem Anoden raum austreten, und daß die Mittel zum Sammeln der Elektro nen von einer Elektrode gebildet sind, die im Abstand von der Anode und im Weg der aus dem Anodenraum austretenden Elektronen angeordnet ist.

69. Steuerschaltung nach Anspruch 68, gekennzeichnet durch Mittel zum Vorspannen des Elektronensammelmittels in der Weise, daß die Elektronen mit einer wesentlich niedrigeren Energie gesammelt werden, als dies bei einem Sammeln an der Anode der Fall wäre.

70. Steuerschaltung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeich net, daß die Elektronensammelelektrode positiv bezüglich der Katode vorgespannt ist.

71. Steuerschaltung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeich net, daß die Elektronensammelelektrode um einige Volt posi tiv bezüglich der Katode vorgespannt ist.

72. Steuerschaltung nach Anspruch 40, 41, 45 oder 46, da durch gekennzeichnet, daß der Ionenkollektor einen Radius im Bereich von 0,0635 mm bis 25% des Anodenradius hat.

73. Ionisationsmanometer, gekennzeichnet durch eine Anode, die einen Anodenraum bildet und die wenigstens teilweise of fen ist, damit Elektronen von der Außenseite der Anode her in den Anodenraum gelangen können, wobei die Anode eine Aus trittsöffnung aufweist, durch die Elektronen den Anodenraum verlassen können, eine die Anode umgebende Außenelektrode, wenigstens einen Ionenkollektor, wenigstens eine außerhalb der Anode angeordnete Katode zum Emittieren von Elektronen durch die Anode in den Anodenraum und eine von der Anode ge trennte Elektronensammelelektrode zum Sammeln der den Ano denraum durch die Austrittsöffnung verlassenden Elektronen.

74. Ionisationsmanometer nach Anspruch 73, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anode zylindrisch ist und eine Zylinder symmetrieachse aufweist, daß die Anode wenigstens teilweise offen ist, damit Elektronen von der Außenseite der Anode her in den Anodenraum gelangen können, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs der Symmetrieachse der Anode angeordnet ist, daß die Katode axial im wesentlichen parallel zur Achse der Anode verläuft und daß das Ionisationsmanometer Mittel zum Ausstoßen der emittierten Elektronen auf im wesentlichen parallelen Wegen enthält, die gegen eine imaginäre Achse ge richtet sind, die radial gegen die Anodenachse versetzt ist und im wesentlichen parallel zu dieser Achse verläuft.

75. Ionisationsmanometer nach Anspruch 73, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anode zylindrisch ist und eine Zylinder symmetrieachse aufweist, daß die Anode wenigstens teilweise offen ist, damit Elektronen von der Außenseite der Anode her in den Anodenraum gelangen können, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs der Symmetrieachse der Anode angeordnet ist, daß die Katode axial im wesentlichen parallel zur Achse der Anode verläuft und daß das Ionisationsmanometer Mittel zum Ausstoßen der emittierten Elektronen auf im wesentlichen parallelen Wegen enthält, die gegen eine imaginäre Achse ge richtet sind, die radial gegen die Anodenachse versetzt ist und im wesentlichen parallel zu dieser Achse verläuft, wobei die Katode eine im wesentlichen ebene Elektronenemissions fläche aufweist, die gegen eine imaginäre Achse gerichtet ist, die radial gegenüber der Anodenachse versetzt ist und im wesentlichen parallel zu dieser Achse verläuft, so daß die von der ebenen Katodenfläche emittierten Elektronen auf im wesentlichen parallelen Wegen ausgestoßen werden, die im wesentlichen gegen die imaginäre Achse gerichtet sind.

76. Ionisationsmanometer nach Anspruch 73, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anode eine offene, zylindrische Gitterano de ist, die eine Zylindersymmetrieachse aufweist, wobei in nerhalb der Anode ein Anodenraum gebildet ist und die Anode wenigstens teilweise offen ist, damit Elektronen von außer halb der Anode in den Anodenraum gelangen können, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs einer imaginären Achse angeordnet ist, die radial im Abstand von der Symmetrieachse der Anode und im wesentlichen parallel dazu verläuft, daß die Katode axial im wesentlichen parallel zur Achse der Ano de verläuft und daß das Ionisationsmanometer Mittel zum Aus stoßen der emittierten Elektronen auf im wesentlichen paral lelen Wegen enthält, die im wesentlichen gegen die Symmetrie achse der Anode gerichtet sind.

77. Ionisationsmanometer nach Anspruch 73, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anode eine offene, zylindrische Gitterano de ist, die eine Zylindersymmetrieachse aufweist, wobei in nerhalb der Anode ein Anodenraum gebildet ist und die Anode wenigstens teilweise offen ist, damit Elektronen von außer halb der Anode in den Anodenraum gelangen können, daß der Ionenkollektor im wesentlichen längs einer imaginären Achse angeordnet ist, die radial im Abstand von der Symmetrieachse der Anode und im wesentlichen parallel dazu verläuft, daß die Katode axial im wesentlichen parallel zur Achse der Ano de verläuft und eine im wesentlichen ebene Elektronenemis sionsfläche aufweist, die gegen die Symmetrieachse der Anode gerichtet ist, so daß von der ebenen Katodenfläche emittier te Elektronen auf im wesentlichen parallelen Wegen ausge stoßen werden, die im wesentlichen gegen die Symmetrieachse der Anode gerichtet sind.

78. Ionisationsmanometer nach Anspruch 73, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anode ein erstes Teil enthält, das wenig stens teilweise offen ist, damit Elektronen von außerhalb der Anode her in den Anodenraum gelangen können, und ferner ein zweites Teil aufweist, das eine Austrittsöffnung enthält.

79. Ionisationsmanometer nach Anspruch 78, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ionenkollektor wenigstens eine Platte auf weist, die sich parallel zum Weg der Elektronen von der Öff nung des ersten Teils durch den Anodenraum zur Austrittsöff nung im zweiten Teil erstreckt.