DE812214C

DE812214C - Method and device for vacuum measurement

Info

Publication number: DE812214C
Application number: DEA569A
Authority: DE
Inventors: Ludolph Dr Jenckel
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1949-12-31
Filing date: 1949-12-31
Publication date: 1951-08-27

Description

Es ist bekannt, zur Druckmessung in Vakuumapparaten das im Meßraum vorhandene Gas zu ionisieren, die gebildeten Ionen einer Meßelektrode zuzuführen und den Ionenstrom an dieser Elektrode als Maß für den Druck im Meßraum zu benutzen. Dabei hat man bisher so gearbeitet, daß alle bei der Ionisation gebildeten Ionenarten in gleichem Maße für die Druckmessung ausgenutzt werden. Das führt jedoch, wie Versuche gezeigt haben, häufig zuIt is known to use the gas present in the measuring space for pressure measurement in vacuum apparatus ionize, supply the ions formed to a measuring electrode and the ion current at this electrode to be used as a measure of the pressure in the measuring room. So far one has worked in such a way that everyone at the Ion types formed by ionization can be used to the same extent for pressure measurement. That however, as experiments have shown, often leads to

ίο Fehlmessungen, weil das Meßgerät durch Abgabe der in seinen Bauteilen enthaltenen Gasreste das zu messende Vakuum merklich beeinflußt. Hierbei handelt es sich im allgemeinen vorwiegend um Wasserstoffmoleküle und Moleküle wasserstoffhaltiger Verbindungen, die beim Aufheizen der Kathode zur Bildung der Elektronen für die Stoßionisation frei werden.ίο Incorrect measurements because the measuring device has been handed over the residual gas contained in its components noticeably influences the vacuum to be measured. Here it is generally predominantly hydrogen molecules and molecules containing hydrogen Compounds which, when the cathode is heated, generate electrons for impact ionization get free.

Ausgehend von dieser Erkenntnis werden gemäß der Erfindung nicht alle Ionen, sondern nur ein Teil, insbesondere nur die schwereren Ionen für die Druckmessung ausgenutzt, indem die Ionen der beim Betrieb aus den Bauteilen des Meßgerätes frei werdenden Gasmoleküle, insbesondere die Wasserstoffionen und die Ionen leichter wasserstoffhaltiger Verbindungen, nach dem Prinzip der Massenspektrometrie abgetrennt und von der Elektrode zur Druckmessung ferngehalten werden.On the basis of this knowledge, according to the invention, not all ions, but only one Part, in particular, only the heavier ions are used for pressure measurement by the ions of the during Operation from the components of the measuring device released gas molecules, in particular the hydrogen ions and the ions of light hydrogen-containing compounds, according to the principle of mass spectrometry separated and kept away from the electrode for pressure measurement.

In der Abbildung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Das dargestellte Ionisationsmanometer besteht aus einem Glasgefäß 1, das bei 2 an den Vakuumapparat angeschlossen wird, dessen Druck gemessen werden soll. In dem Gefäß 1 sind eine Ionenquelle, eine Ionenoptik und Auffangelektroden vorgesehen. Die Ionenquelle besteht aus einer im wesentlichen feldfreien Kammer 3, in der durch Stoßionisation das im Meßraum enthaltene Gas ionisiert wird. Hierzu werden von geheizten Elektroden 4, 4 mit Schirmblechen 5, 5 ElektronenFor example, the invention is illustrated in the figure. The ionization manometer shown consists of a glass vessel 1, which at 2 is connected to the vacuum apparatus whose pressure is to be measured. In the vessel 1 are an ion source, ion optics and collecting electrodes are provided. The ion source consists of an essentially field-free chamber 3, in which, by impact ionization, that contained in the measuring space Gas is ionized. For this purpose, heated electrodes 4, 4 with shield plates 5, 5 electrons

in die Kammer 3 geführt. Vermittels einer Ziehelektrode 7 werden Ionen in Form eines gerichteten Strahles durch ein Fenster 6 aus der Kammer 3 herausgezogen und durch das Feld eines Magneten 8 geführt, wo sie je nach Größe ihrer Masse mehr oder weniger aus ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt werden. Die schweren Ionen gelangen durch eine Blende 9 zu einer Auffangelektrode 10. Diese ist mit einem Gerät 11 zur Messung des Ionenstromes verbunden, der als Maß für das Vakuum dient. Die leichteren Ionen, insbesondere die Wasserstoffionen, können von einer zusätzlichen Elektrode 12 aufgefangen werden, die ebenfalls mit einem Meßgerät 13 für ihren Ionenstrom verbunden ist. Dadurch wird ermöglicht, die Einrichtung auch dann zur Druckmessung zu benutzen, wenn in Spezialfällen in einer Gasatmosphäre von leichten Gasmolekülen, also z. B. in Wasserstoff, gearbeitet wird. Man kann dann die beiden Elektroden 10 und 12 oder die Geräte 11 und 13 so miteinander verbinden, daß auch die leichteren Gasbestandteile für die Druckmessung herangezogen werden. Eine andere Möglichkeit wäre die, den Magneten bei solchen Spezialmessungen zu entfernen.led into chamber 3. By means of a drawing electrode 7, ions are in the form of a directional The beam is drawn out of the chamber 3 through a window 6 and through the field of a magnet 8 led where, depending on the size of their mass, they are more or less deflected from their original direction will. The heavy ions pass through a diaphragm 9 to a collecting electrode 10. This is with a device 11 for measuring the ion current connected, which serves as a measure of the vacuum. The lighter ions, especially the Hydrogen ions can be captured by an additional electrode 12, which is also provided with a measuring device 13 is connected for its ion current. This enables the facility too then to be used for pressure measurement, if in special cases in a gas atmosphere of light Gas molecules, e.g. B. in hydrogen is worked. The two electrodes 10 and 12 or the devices 11 and 13 so with each other combine that the lighter gas components are also used for the pressure measurement. One Another possibility would be to remove the magnet for such special measurements.

Des weiteren ist es möglich, die Einrichtung nicht nur zur Druckmessung, sondern auch für einfache ionenoptische Messungen, insbesondere für die Lecksuche in Vakuumapparaten zu benutzen. Wird hierbei als Testgas Wasserstoffgas verwendet, so dient bei der Messung die Elektrode 12 als Hauptelektrode, während die Elektrode 10, an der die schweren Ionen aufgefangen werden, zur Kompensation des Untergrundes an leichteren Testgasionen benutzt werden kann. Dadurch werden Schwankungen der Testgasanzeige kompensiert, die auf Veränderungen der Emission .in der Ionenquelle oder auf andere Ursachen zurückzuführen sind, die mit " der Testgasprüfung nicht unmittelbar in Zusammenhang stehen. Außerdem wird eine Empfindlichkeitssteigerung damit erzielt. Selbstverständlich kann man auch bei der Testgasprüfung den Ionenstrom an der Elektrode 10 zur Druckmessung benutzen.Furthermore, it is possible to use the device not only for pressure measurement, but also for simple to use ion-optical measurements, especially for leak detection in vacuum apparatus. Will hydrogen gas is used here as test gas, then electrode 12 serves as the main electrode during the measurement, while the electrode 10, on which the heavy ions are collected, for compensation of the subsurface can be used on lighter test gas ions. This causes fluctuations the test gas display compensates for changes in emission .in the ion source or are due to other causes that are not directly related to "the test gas check Related. In addition, an increase in sensitivity is achieved with it. Of course you can also use the test gas test to measure the ion current at the electrode 10 for pressure measurement use.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt; insbesondere könnte zur Erweiterung des Verwendungsbereiches auch noch eine Elektrode für die Lecksuche mit einem anderen Testgas, insbesondere mit Helium vorgesehen sein. Im allgemeinen wird die Druckmessung vorwiegend durch das Freiwerden leichter Moleküle aus den Teilen des Ionisationsmanometers gefährdet.The invention is not limited to the example shown; in particular, could be used to expand the area of use also has an electrode for leak detection with another test gas, be provided in particular with helium. In general, pressure measurement becomes predominant endangered by the release of light molecules from the parts of the ionization manometer.

In den meisten Fällen ist es daher richtig, wenn nur Ionen oberhalb einer bestimmten Grenzmasse, vorzugsweise oberhalb Stickstoff, für die Druckmessung ausgenutzt werden. In Fällen, wo andere Ionen aus der geheizten Kathode des Ionisationsmanometers frei werden, muß man diejenige Ionengruppe, in die das betreffende Ion seiner Masse nach hineinfällt, austrennen und von der Druckmessung ausschließen.In most cases it is therefore correct if only ions above a certain limit mass, preferably above nitrogen, can be used for pressure measurement. In cases where others Ions are released from the heated cathode of the ionization manometer, one must select the ion group into which the ion in question falls according to its mass, and separated from the pressure measurement exclude.

Claims

Patent claims:

I. Procedure for measuring pressure in vacuum apparatus by means of ionization and ion current measurement, characterized in that the entire content of the measuring space by a method of mass spectrometry in two or divided into more groups of different atomic weight ranges, one of which is or several can be used for pressure measurement depending on the prevailing conditions.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the lighter ions, especially the hydrogen ions, are separated from the heavier ions, and that only the heavier ions can be used for pressure measurement.

3. The method according to claim 2, characterized in that only ions above a certain Limit mass, preferably above nitrogen, can be used for pressure measurement.

4. Device for performing the method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that it is designed in the manner of a mass spectrometer that from a

_y Ion source Ions are drawn out in a certain direction and divided into groups of different atomic weight ranges by preferably magnetic field forces, and one or more target electrodes are supplied which are connected to a pressure indicator.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the pressure indicator with a target electrode is connected, which only ions above a certain limit mass, preferably above nitrogen.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that it is for ion-optical Measurements, especially for leak detection with test gas with one or more additional Collection electrodes for test gas ions or the like. Is provided.

1 sheet of drawings

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