DE861329C

DE861329C - Ionisationsmanometer

Info

Publication number: DE861329C
Application number: DET4127A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Strotzer; Anton Dr Weber
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1951-04-10
Filing date: 1951-04-10
Publication date: 1952-12-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Ionisationsmanometer, d. h. eine Anordnung zur Bestimmung des in einem Behälter herrschenden Gasdruckes aus dem in einer im Btehälter eingeschlossenen Elektrodenanordnung fließenden lonenstrom.

Es ist ein Gerät zur Messung niedriger Gasdruckwerte bekannt, welches mit einer Glimmentladung arbeitet und als Kathode der Glimmentladung zwei leitend miteinander verbundene parallele Platten, (die von einem -Magnetfeld durchsetzt werden, und als Anode einen das Magnetfeld umfassenden Drahtring oder Blechzylinder enthält. Da eine Glimmentladung zu ihrer Aufrechterhaltung einen gewissen Gasdruck erfordert, lassen sich Vakuummeter dieser Art zur Druckmessung nur bis herunter zu io~⁵ bzw. in einer verbesserten Ausführungsform bis io~⁶ Torr benutzen.

Zur Messung noch niedrigerer Drücke benutzt man Ionisationsmanometer, deren Elektrodensystem aus drei Elektroden besteht, nämlich einer Glüh- ao kathode, einer diese umschließenden gitterförmigen Beschleunigungselektrode und einer diese umgebenden zylindrischen Ionenauffangelektrode. Die Erfindung bezweckt eine solche Ausbildung einer Elektrodenanordnung, daß diese einerseits bei der as Messung äußerst niedriger Druckwerte eine große Empfindlichkeit aufweist und andererseits auch zur Messung eines Vakuums verwendet werden kann, in welchem noch eine Glimmentladung aufrechterhalten werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine Elektrodenanordnung für ein Ionisationsmanometer, welche außer einer Glühkathode, einer Gitterelektrode und einer zylindrischen Mantelelektrode iti

koaxialer Anordnung an beiden Stirnseiten zwei weitere leitend miteinander verbundene Seitenelektroden enthält und von einem axialen Magnetfeld durchsetzt wird. '
Die Wirkungsweise und die Vorteile dieser ... Elektrodenanordnung ergeben sich aus der Be- * Schreibung^ des in der Zeichnung schematisch dar-" gestellten Äusführungsbeispiels der Erfindung. Mit ι ist ein' Glaskolben bezeichnet, der mit dem ίο Vakuumraum, dessen Innendruck gemessen werden soll, durch ein Rohr 2 in Verbindung steht. Auf einem Quetschfuß 3' sind folgende Elektroden in koaxialer Anordnung aufgebaut: die Glühkathode^ das aus einer Drahtwendel bestehende Gitter 5 und die zylindrische Mantelelektrode 6. Die Anschlüsse dieser Elektroden sind in an sich bekannter Weise durch den Quetschfuß aus dem Vakuumgefäß herausgeführt. An den Stirnseiten dieser Dreielektrodenanordnung befinden sich zwei leitend miteinander verbundene Seitenelektroden 7, die zweckmäßig von einem an den Quetschfuß: angeschmolzenen Glasstab 8 getragen werden und mit einer Ednzeldurchführung 9 versehen sind, um eine besonders gute Isolation dieses Elektrodenpaares sicherzustellen. Die Seitenelektroden bestehen aus kreisrunden-Blechscheiben, Drahtnetzen oder D'rahtringen. Der Entladungsraum wird von einem konstanten Magnetfeld von beispielsweise iooo· Gauß in axialer Richtung, d.h. senkrecht zumElektronenstrom, durchsetzt, das durch Pfeile 10 angedeutet ■ ist. Um den magnetischen Fluß nicht zu stören, ■ werden die Elektroden aus nicht ferromagnetischem Werkstoff, z. B^!. Molybdän, hergestellt.

Für den Betrieb dieser Elektrodenanordnung ergeben sich folgende zwei Möglichkeiten: Solange der Gasdruck im Vakuumraum ndch so hoch ist, da& eine Glimmentladung in ihm aufrechterhalten werden kann, erhält die Mantelelektrode 6 eine positive Spannung von beispielsweise 1500 Volt gegen die Seitenelektroden, so daß letztere als Kathode und die Mantelelektrode als Anode der Glimmentladung wirken. Die Kathode 4 wird dabei nicht geheizt, und das Gitter 5 wird entweder nicht angeschlossen oder mit der Mantelelektrode 6 verbunden, so daß¹ es als Teil der Anode wirkt. Die Stärke des zwischen Anode und Kathode der Glimmentladungsstrecke fließenden Stromes bildet ein unmittelbares Maß für die Größe des im Entladungsraum herrschenden Gasdruckes. Wenn der Gasdruck im Rlezipienten im Verlauf der fortschreitenden Evakuierung so klein geworden ist, daß eine Glimmentladung nicht mehr aufrechterhalten werden kann, ohne daß Spannungen und Magnetfeldstärke in unvorteilhafter Weise erhöht werden müssen, werden die Elektroden umgeschaltet, so daß ihre Wirkungsweise sich ändert. Die Glühkathode 4 wird geheizt, so daß sie Elektronen aussendet und das Gitter 5 an eine gegen die Kathode positive Spannung von beispielsweise 250 Volt gelegt. Die Mantelelektrode wird auf Kathodenpotential oder einem gegen die Kathode schwach negativen Potential gehalten, und die Seitenelektroden erhalten eine hohe negative Spannung von beispielsweise 400 Volt gegen, die Kathode. Die aus der Kathode austretenden Elektronen ionisieren die Gasmoleküle, und die dabei entstehenden Ionen wandern unter dem Einfluß des elektrischen und magnetischen Feldes überwiegend zu den Seitenelektroden 7. Ein in die Zuleitung 8 zu, den Seitenelektroden eingeschalteter Stromzeiger 11 zeigt die Stärke des zu diesen Elektroden fließenden Ionenstromes an, die ein unmittelbares Maß für den im Entladungsraum herrschenden Gasdruck bildet.

Obgleich die beschriebene Elektrodenanordnung die Möglichkeit bietet, sowohl mit als auch ohne Glimmentladung zu arbeiten und dadurch den Verlauf des EvakuierungsVorganges- vom niedrigen bis zum höchsten praktisch vorkommenden Vakuum mit einer einzigen Meßeinrichtung zu verfolgen, was bisher nicht möglich war, kann sie auch allein zur Messung von Höchstvakuum verwendet werden und ist auch darin den bisher üblichen Ionisationsmanometern mit einem Dreielektrodensystem an Empfindlichkeit überlegen. Dies ergibt sich einerseits aus der Wirkung des axialen Magnetfeldes, welches die Ionen- und Elektronenbahn schraubenlinienförmig gestaltet und dadurch eine größere Zahl von Zusammenstößen herbeiführt, und andererseits aus dem Umstand, daß die Seitenelektroden vermöge ihrer räumlichen Anordnung zum Gitter und zur Kathode weniger der von diesen Elektroden ausgehenden Röntgen- bzw. Lichtstrahlung ausgesetzt sind als die in einer Dreielektrodenanordnung als lonenfänger benutzte Mantelelektrode und daher in geringerem Maße als letztere einen photoelektrischen Bmissionsstrom abgeben, welcher ebenso wie ein zusätzlicher Ionenstrom angezeigt wird und dadurch die Ablesung des Vakuumstromes verfälscht. too

Claims

Patentansprüche·.

1. Ionisationsmanometer mit einer aus einer Glühkathode, einer Gitterelektrode und einer zylindrischen Mantelelektrode bestehenden koaxialen Elektrodenanordnung, gekennzeichnet durch Seitenelektroden (7), die an den Stirn-Seiten des Direielektrodensystems angeordnet sind, und durch ein den Entladungsraum in axialer Richtung durchsetzendes Magnetfeld.

2. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus nicht ferromagnetischem Werkstoff bestehen.

3. Ionisationsmanometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß¹ die Seitenelektroden (7) miteinander leitend verbunden und mit einer von den Zuleitungen zu den übrigen Elektroden entfernten Zuleitung (9) versehen sind.

4. Schaltung zum Betrieb eines Ionisationsmanometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' die Seitenelektroden (7) negativ und die Gitterelektrode (5) positiv gegen die

Glühkathode vorgespannt sind und die Mantelelektrode (6j) Kathodenpotential oder ein gegen die Kathode schwach negatives Potential führt. 5. Schaltung zum Betrieb eines Ionisationsmanometers nach Anspruch i<, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelelektrode (6) gegen die Seitenelektroden (7) positiv vorgespannt ist, während die Kathode (4) nicht emittiert und die Gitterelektrode (5) entweder nicht angeschlossen oder mit der Mantelelektrode (6) verbunden ist.

6. Verfahren zum Betrieb eines Vakuummeters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' für die Messung niedrigen Vakuums die Schaltung nach Anspruch 5 und für die Messung hohen Vakuums die Schaltung nach Anspruch 4 hergestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen