DE919509C

DE919509C - Verfahren und Einrichtung zum Messen niedriger Druecke mit einem Ionisationsmanometer mit kalter Kathode

Info

Publication number: DE919509C
Application number: DES28827A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Wolff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-06-06
Filing date: 1952-06-06
Publication date: 1954-10-25

Description

Zum Messen niedriger Drücke ist es bekannt, Ionisationsmanometer mit kalter Kathode zu verwenden. Eine solche bereits vorgeschlagene Meßeinrichtung zeichnet sich beispielsweise durch die Anwendung einer zylindersymmetrischen Elektrodenanordnung in einem dazu koaxialen Magnetfeld aus; das wird beispielsweise so ausgeführt, daß sich innerhalb einer zylindrischen Kathode eine dazu rotationssymmetrische Anode befindet.

ίο Die Brennspannung der Glimmentladung eines solchen Kaltkathodenmanometers sinkt mit steigendem Druck stark ab. Sie beträgt z. B. bei 10"-⁵ Torr 5 kV und sinkt bei io~² Torr auf 1 kV ab. Bei höherem Druck wird die Brennspannung noch kleiner. Bei Drücken, die oberhalb von io~² Torr liegen, ist der Entladungsstrom der Meßröhre praktisch durch den im Stromkreis nötigen Widerstand (z. B. 2 Megohm) bestimmt.

Dieser Strom ist also begrenzt, und infolgedessen ist eine Druckmessung in diesen Bereichen nur sehr ungenau bzw. nur bei stark steigender Leistung an der Meßröhre möglich. Wenn man mit großer Leistung an der Meßröhre arbeitet, ist mit starker Erwärmung und Kathodenzerstäubung zu rechnen, was eine Unsicherheit im Gasdruck der Röhre bedingt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen niedriger Drücke mit einem Ionisationsmanometer mit kalter Kathode, insbesondere zum Messen von Drücken bis hinauf zu io^—1 Torr, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden. Während man bisher bei solchen Meßeinrichtungen mit einer konstanten Betriebsspannung arbeitete, wird erfindungsgemäß der Entladungsstrom der Meßröhre konstant gehalten und zur Druckmessung

die Spannung an der Meßröhre bzw. an der Meßröhre und einem ihr zugeordneten Vorwiderstand gemessen. Man kann den Entladungsstrom der Meßröhre beispielsweise auf 25, 50 oder 100 μΑ einstellen.

Auf diese Weise ist es möglich, den gesamten

mit dem Instrument zu erfassenden Druckbereich bis hinauf zu IO"¹ Torr zu erfassen, ohne daß eine unerwünscht starke Erwärmung der Röhre dabei auftreten kann.

Für die Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung kann man verschiedenartig gestaltete Meßeinrichtungen verwenden. Im einfachsten Fall wird man die Meßeinrichtung so ausbilden, daß erfindungsgemäß dem Hochspannungserzeuger der Meßröhre ein von Hand einstellbarer Regler zum Einregeln eines bestimmten konstanten Entladungsstromes zugeordnet ist. Für die Druckmessung verwendet man zweckmäßigerweise einen Spannungsmesser, der in Druckeinheiten (Torr) geeicht ist, so daß man den jeweils gemessenen Druck am Meßinstrument unmittelbar ablesen kann. Eine Meßeinrichtung nach der Erfindung, bei der ein solcher handbedienbarer Regler zur Anwendung kommt, ist in Fig. ι schematisch als Ausführungsbeispiel dargestellt. Mit ι ist der Hochspannungserzeuger bezeichnet, welcher der Meßrö'hre 2 zugeordnet ist. Diese Meßröhre enthält beispielsweise innerhalb einer zylindrischen Kathode 3 eine axialsymmetrisch dazu liegende Anode 4. Mit 5 ist ein Vorwiderstand im Entladungsstromkreis der Meßröhre bezeichnet. Der Entladungsstrom wird mit Hilfe des von Hand einstellbaren Reglers 6 auf einen konstanten Wert eingeregelt. Zur Kontrolle des Entladungsstromes dient das Instrument 7. Der Druck selbst wird am Spannungsmesser 8 abgelesen, die Meßskala dieses Instrumentes ist entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Kurve, welche den Druck in Abhängigkeit von der Spannung zeigt, in Torr geeicht.

Man kann die Schaltanordnung für die Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung auch so ausgestalten, daß der Entladungsstrom der Meßröhre durch einen selbsttätigen Regler konstant gehalten wird. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, sind dieselben Bezugzeichen verwendet. Im Entladungsstromkreis der Meßröhre 2 liegt in diesem Fall erfindungsgemäß eine Regelröhre 9 mit einem Steuergitter 10, dessen Potential in Abhängigkeit vom Entladungsstrom der Meßröhre 2 so geändert wird, daß der Anodenstrom der Steuerröhre 9 bei steigendem Entladungsstrom verringert und bei sinkendem Entladungsstrom vergrößert wird. Zu diesem Zweck ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Meßröhre 2 ein Vorwiderstand 11 zugeordnet, dessen Spannungsabfall sich mit dem Entladungsstrom der Meßröhre 2 ändert und dadurch über eine konstante Vorspannungsquelle 13 das Gitterpotential der Röhre 9 beeinflußt. Bei der dargestellten Anordnung ist erfindungsgemäß dem Spannungsmesser S noch ein

Widerstand 12 vorgeschaltet, der so bemessen ist, daß er den im Vorwiderstand 11 der Meßröhre 2 auf- 65 tretenden Spannungsabfall kompensiert. Mit 14 ist ein Widerstand bezeichnet, der z. B. so bemessen ist daß der Spannungsabfall am Widerstand 12 gerade so groß ist wie die Spannung an der Meßröhre 2 und dem Vorwiderstand 11 beim höchsten 70 zu messenden Druck, z.B. io~iTorr. In diesem Fall zeigt das Instrument 8 keinen Ausschlag, doch die Druckskala beginnt mit der Zeigerstellung Null. Es sind aber sinngemäß auch andere Abgleichwerte des Widerstands 14 möglich. Wenn 75 man erfindungsgemäß dem zur Druckmessung dienenden Meßgerät einen passend bemessenen Richtleiter in Vorwärtsrichtung parallel schaltet, kann man die Eichkurve des Meßgerätes so umformen, daß auf jede Druckdekade etwa ein 80 gleicher Bruchteil der Meßskala entfällt. Für diese Anordnung ist in Fig. 4 schematisch ein Schaltbild dargestellt. Soweit die Einzelteile mit denen in Fig. 3 übereinstimmen, sind dieselben Bezugzeichen verwendet. Mit 15 ist in diesem Fall das 85 zur Druckmessung dienende Instrument bezeichnet, dem ein Vorwiderstand 16 zugeordnet ist. Parallel zum Instrument liegt hier ein Germaniumrichtleiter, der den Zweck hat, die erwähnte Umformung der Eichkurve des Instrumentes 15 zu go bewirken.

Claims

PATENTANSPRDCHE:

1. Verfahren zum Messen niedriger Drücke mit einem Ionisationsmanometer mit kalter Kathode, insbesondere zum Messen von Drücken bis hinauf zu io^—1 Torr, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsstrom der Meßröhre konstant gehalten und die Spannung an der Meßröhre bzw. an der Meßröhre und einem ihr zugeordneten Vorwiderstand gemessen wird.

2. Meßeinrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hochspannungserzeuger der Meßröhre ein von Hand einstellbarer Regler zum Einregeln eines bestimmten konstanten Entladestromes zugeordnet ist.

3. Meßeinrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßröhre ein selbsttätiger Regler zugeordnet ist, der einen konstanten Entladungsstrom einstellt.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungsstromkreis der Meßröhre eine Regelröhre mit einem Steuergitter liegt, dessen Potential in Abhängigkeit vom Entladungsstrom der Meßröhre so geändert wird, daß der Anodenstrom der Steuerröhre bei steigendem Entladungsstrom verringert und bei sinkendem Entladungsstrom vergrößert wird.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßröhre ein Vorwiderstand zugeordnet ist, dessen sich mit dem

Entladungsstrom der Meßröhre ändernder Spannungsabfall über eine konstante Vorspannungsquelle das Gitterpotential der Regelröhre beeinflußt.

6, Meßeinrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem zur Druckmessung dienenden Spannungsmesser ein Widerstand vorgeschaltet ist, der so bemessen ist, daß er den im Vorwiderstand der Meßröhre auftretenden Spannungsabfall kompensiert.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem zur Druckmessung dienenden Meßgerät ein Richtleiter in Vorwärtsrichtung parallel geschaltet ist, so daß die Eichkurve so umgeformt wird, daß auf jede Druckdekade etwa ein gleicher Bruchteil der Skala entfällt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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