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Ionisationsmanometerröhre Die Erfindung betrifft die Ausbildung des
Elektrodensystems einer Ionisationsmanometerröhre. Darunter versteht man eine elektrische
Entladungseinrichtung mit einer Glühkathode, einer Ionisierungselektrode und einer
Ionenauffangelektrode, die in einem Vakuum arbeitet, dessen Druck gemessen werden
soll, und deren Wirkung darauf beruht, daß die aus der Glühkathode austretenden
Elektronen auf ihrem Wege zu der gegen die Kathode positiv vorgespannten Ionisierungselektrode
die im Entladungsraum anwesenden Restgase ionisieren und daß die dabei frei werdenden
Ionen zu der gegen die Kathode negativ vorgespannten Ionenauffangelektrode wandern
und in der Zuleitung zu dieser Elektrode einen Strom hervorrufen, dessen Stärke
von dem im Entladungsraum herrschenden Gasdruck abhängt und daher ein Maß für diesen
bildet.. Es ist auch schon bekannt, auf die Entladung ein Magnetfeld einwirken zu
lassen, um die Elektronenbahn zu verlängern, die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes
zwischen einem Elektron und einem Gasmolekül zu vergrößern und damit die Ionenausbeute
zu erhöhen.
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Die bisher gebräuchlichen Ionisationsmanometerröhren weisen verschiedene
störende Eigenschaften auf, hauptsächlich eine merkliche Gasaufzehrung in Verbindung
mit unregelmäßigen Gasausbrüchen und eine Neigung zur Selbsterregung von Elektronentanzschwingungen.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden.
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Gemäß der Erfindung wird eine Ionisationsmanometerröhre mit einer
Glühkathode, einer Ionisierungselektrode
und einer Ionenauffangelektrode
derart ausgebildet; daß die als Hohlzylinder oder Hohlprisma ausgebildete Ionenauffangelektrode
den Entladungsraum allseitig umschließt und daß ferner die gerade Glühkathode die
Längsachse der Ionenauffangelektrode in der Mitte zwischen den Endflächen senkrecht
schneidet und die Ionisierungselektrode aus zwei symmetrisch zur Glühkathode und
parallel zu den Endflächen angeordneten Drahtringen besteht. Eine solche Entladungseinrichtung
kann mit oder ohne Magnetfeld, das den Entladungsraum parallel zur Längsachse durchsetzt,
betrieben werden.
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Eine Elektrodenanordnung der beschriebenen Form hat vor allem vermöge
der gekennzeichneten Lage der Kathode zu den übrigen Elektroden keine Neigung zur
Selbsterregung ultrakurzwelliger Schwingungen, selbst wenn man sie zur Erzielung
einer größeren Empfindlichkeit mit einer höheren Ionisierungsspannung, einem stärkeren
Heizstrom oder mit einem Magnetfeld betreibt. Da der Entladungsraum von der Ionenauffangelektrode
allseitig umschlossen wird, haben die Ionen keine Möglichkeit, den Ionisierungsraum
zu verlassen und an die Gefäßwand zu gelangen, was zu starker Gasaufzehrung führen
würde. Die besondere Elektrodenanordnung hat ferner zur Folge, daß die Gasionen
nicht wie im koaxialen Elektrodensystem zu einem erheblichen Teil durch das elektrische
Feld der Ionisierungselektrode zur Kathode getrieben werden und diese mit der Zeit
durch Zerstäübung und chemische Einwirkung zerstört wird.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt,
wobei das Vakuumgefäß und der Fuß; auf dem die Elektroden in an sich bekannter Weise
aufgebaut sind, weggelassen sind. Abb. i zeigt einen Längsschnitt und Abb. 2 einen
durch die Kathode geführten Querschnitt.
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Die Bezugszeichen haben in beiden Abbildungen dieseibe Bedeutung.
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Mit i ist die als gerade ausgespannter Draht ausgebildete Glühkathode
bezeichnet. Die Ionisierungselektrode besteht aus zwei Drahtringen 2, die symmetrisch
und parallel zur Kathode angeordnet sind; sie sind innerhalb des Vakuumgefäßes miteinander
verbanden und mit einer gemeinsamen Zuleitung 3 versehen: Die Ionenauffangelektrode
hat im Beispielsfalle die Gestalt eines Hohlzylinders und ist aus mehreren Teilen
zusammengesetzt. Die beiden Endflächen bestehen aus kreisrunden Blechscheiben q.
öder ebenen Drahtspiralen, während die Mantelfläche durch eine Drahtwendel 5 oder
ein zylindrisches Drahtnetz gebildet wird. Um die Entgasung dieser Teile durch Elektronenbeschuß
zu erleichtern, sind die miteinander verbundenen Blechscheiben q. oder Drahtspiralen
an eine Zuleitung 6 und ist die Drahtwendel 5 an eine andere Zuleitung 7 angeschlossen.
Im Betriebe werden die Teile q, und 5 miteinander leitend verbunden, so daß sie
wie eine einheitliche Elektrode wirken. Die Ionenauffangelektrode kann auch eine
prismatische :Gestalt mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt haben. Dem-entsprechend
werden dann auch die Blechscheiben q. und die Ionisierungselektroden 2 rechteckig
ausgebildet.
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Für die Wahl der Betriebsspannungen steht ein verhältnismäßig weiter
Spielraum zur Verfügung. Man kann beispielsweise die Glühkathode mit einer Heizleistung
von q. Watt betreiben, die Ionisierungselektrode an -h 6oo Volt und die Ionenauffangelektrode
an - i5o Volt anschließen.
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Dadurch, daß die Mantelfläche und gegebenenfalls auch eine oder jede
der Endflächen der Ionenauffangelektrode durchbrochen ausgebildet ist, wird erreicht,
daß die von der Glühkathode abgestrahlte Wärme zum großen Teil ungehindert aus dem
Entladungsraum austreten kann, ohne die übrigen Elektroden unzulässig zu erwärmen.
Trotzdem werden die Ionen zurückgehalten, so daß sie weder für die Messung verlorengehen
noch die Gefäßwand erreichen können.
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Der Entladungsraum kann in an sich bekannter Weise auch von einem
konstanten Magnetfeld von beispielsweise 8oo Gauß durchsetzt werden, das, wie durch
den Pfeil 8 angedeutet, in Richtung der Längsachse der Ionenauffangelektrode und
senkrecht zur Glühkathode verläuft. Da bei der beschriebenen Elektrodenanordnung
das Magnetfeld und das elektrische Feld an verschiedenen Stellen des Ionisierungsraumes
verschiedene Winkel miteinander einschließen, wirken sich etwaige Schwankungen der
Feldstärke auf den Elektronenstrom weniger stark aus.
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Das Elektrodensystem kann liegend oder stehend auf dem Fuß aufgebaut
werden, d. h. die Längsachse der Ionenauffangelektrode kann parallel oder senkrecht
zum Fuß verlaufen. Die liegende Anordnung wird vor allem dann gewählt, wenn immer
oder fallweise mit einem Magnetfeld gearbeitet werden soll; wegen der Annäherung
der Endflächen an die Gefäßwand wird man vollwandige Endflachen (Blechscheiben)
vorziehen. Bei stehender Anordnung können die Endflächen durchbrochen sein, was
im Hinblick auf die geringere Metallmasse erwünscht ist.