DE939173C - Vorrichtung zur Beobachtung von Gasen oder Daempfen in Vakuumapparaten durch massenabhaengige Ionentrennung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Beobachtung von Gasen oder Dämpfen in Vakuumapparaten durch massenabhängige Ionentrennung Zur Beobachtung von Gasen oder Dämpfen in Vakuumapparaten ist es bekannt, eine Ionisation der im Vakuumraum befindlichen Gasreste durch Elektronenbeschuß herbeizuführen und Strahlenbündel zu erzeugen, die der Einwirkung eines Magnetfeldes zur massenabhängigen Trennung durch Ablenkung in verschiedene Teilstrahlen ausgesetzt werden. Die bekannten Einrichtungen dieser .Art arbeiten mit einem einzigen scharf begrenzten Ionenstrahlbündel. Demgegenüber besteht das Wesen der vorliegenden Erfindung darin, daß die vorzugsweise rotationssymetrische Ionenquelle mit mehreren nach verschiedenen Seiten gerichteten Austrittsfenstern und diesen zugeordneten Elektroden zum Hinausziehen, Beschleunigen und Auffangen der Ionen versehen ist. Um die Ergiebigkeit der Ionenquelle zu erhöhen, ist es bekannt, die Bewegung der ionisierenden Elektronen durch magnetische Feldkräfte so zu beeinflussen, daß die Ionenbahnen verlängert und damit die Zahl der Stoßionisationen erhöht wird. Bisher war hierzu eine besondere Magnetanordnung erforderlich. Durch die neue Gestaltung bietet sich die vorteilhafte Möglichkeit, eine gemeinsame Magnetanordnung zur Erzeugung sowohl eines magnetischen Feldes innerhalb der Ionenquelle zwecks Verbesserung der Stoßionisation als auch- eines magnetischen Feldes außerhalb der Ionenquelle zur massenabhängigen Ablenkung der Ionen in den verschiedenen Ionenstrahlbündeln zu verwenden.
• In der Zeichnung Fig. r und 2 ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. In einem Vakuumgefäß z ist eine Ionisationseinrichtung vorgesehen, die zur Ionisierung des zu untersuchenden Gasgemisches dient. Bei der Lecksuche, für, welche die Einrichtung besonders geeignet ist; wird der auf' seine Undichtigkeit zu prüfende Rezipient mit dem Vakuumgefäß i und einer Vakuumpumpe verbunden. Der Rezipient wird von außen mit einem Testgasstrahl abgesucht und das Eindringen dieses Testgases beim Auftreffen auf ein im Rezipienten befindliches Leck augenblicklich durch Ionenstrommessung nachgewiesen.
• Die Ionenquelle wird durch Kathoden 2, 3 und einen längs geschlitzten Anodenzylinder 4. gebildet, der sich im Luftspalt eines Magneten NS befindet. Nach dem Grundgedanken der Heilschen Ionenquelle werden in dieser Anordnung Elektronen von den Kathoden in den elektrisch feldfreien Anodenzylinder hereingezogen, wobei eine Abwanderung an die Zylinderwandung durch das Magnetfeld weitgehend verhindert wird. Die Elektronen durchlaufen dann - soweit keine Stöße stattfinden -den Anodenzylinder auf Schraubenbahnen in der Längsrichtung ohne Geschwindigkeitsverlust und werden bei Austritt an der gegenüberliegenden Seite des Zylinders abgebremst, um dann etwa am Orte der Gegenkathode umzukehren und zurückzupendeln.. Dadurch wird die einem Elektron für die Ionisierung zur Verfügung stehende Weglänge außerordentlich erhöht.
• Die gebildeten Ionen werden von einer Ziehspannung durch die Schlitze des Anodenzylinders 4 radial herausgezogen und von einer Elektrode 5, 6 aufgefangen, an welcher auch, die Ziehspannung liegt. Auf ihrem Wege vom Ionisationsraum der Ionenquelfe - zur Fangelektrode durchlaufen die Ionen ein achsenparalleles Magnetfeld, durch dessen Feldkräfte sie je nach ihrer Masse mehr oder weniger stark aus der Radialrichtung abgekrümmt werden. Jedem Austrittsschlitz des Anodenzylinders sind zwei Fangelektroden zugeordnet, die zum Auffangen der Ionen zweier verschiedener Gase dienen. Die Elektroden 5 sind so angeordnet, daß sie von- dem interessierenden Gas, bei der Lecksuche also vom Testgas, getroffen werden, als welches wegen seiner großen Wanderungsgeschwindigkeit und leichten Trennbarkeit vorzugsweise Wasserstoff verwendet wird. An den Fangelektroden 6 kann eine Vergleichskomponente abgenommen werden, um die Messung durch Verhältnisbildung der beiden Ionenströme oder sonstwie von Schwankungen, insbesondere der Ionisationsbedingungen, unabhängig zu machen. Das dargestellte 'Meßgerät zeichnet sich durch Einfachheit und zugleich hohe Empfindlichkeit aus, da durch die rotationssymmetrische Anordnung des ganzen Systems und durch die gleichzeitige Benutzung der Ziehelektrode als Auffangelektrode fast jedes im- Ionisationsraum gebildete Ion für den Nachweis erfaßt wird.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere- Ausführungen möglich. Insbesondere könnten getrnnte Zieh- und Fangelektroden sowie im Bedarfsfalle eine bessere Ionenoptik zur schärferen Bündelung der Ionenstrahlen vorgesehen sein.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Beobachtung von Gasen oder Dämpfen in Vakuumapparaten durch massenabhängige Ionentrennung, bestehend aus einer Ionenquelle, aus der Ionen vermittels Ziehelektroden durch Fenster der Anode herausgezogen, in vorbestimmter Richtung beschleunigt und sodann der Einwirkung eines magnetischen oder elektrischen Feldes ausgesetzt werden, das eine massenabhängige Ablenkung der Ionen aus ihrer ursprünglichen Richtung und dadurch eine'Trennung der Ionen nach ihrer Masse hervorruft, so daß diese an Fangelektroden getrennt gesammelt und gemessen werden können, insbesondere zur Lecksuche in Vakuumapparaten durch Nachweis eines bestimmten, zur Lecksuche verwendeten Testgases, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise rotationssymmetrische Ionenquelle, deren Anode mehrere nach verschiedenen Seiten gerichtete Austrittsfenster mit zugeordneten Elektroden zum Herausziehen, Beschleunigen und Auffangen der Ionen aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i mit einer Magnetänordnung zur Steigerung der Ergiebigkeit der Ionenquelle durch Verlängerung der Elektronenbahnen mittels magnetischer Feldkräfte, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Magnetanordnung zur Erzeugung sowohl des magnetischen Feldes für die Verlängerung der Elektronenbahnen innerhalb der Ionenquelle als auch des- die Ionenquelle umschließenden oder von ihr umschlossenen Magnetfeldes für die massenspektrometrische Ionentrennung vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch. eine Ionenquelle mit zylindrischer Anode und vielen, über den Umfang der Anode verteilten Austrittsöffnungen, denen je eine oder mehrere Fangelektroden für Ionen bestimmter Gasarten zugeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder. Austrittsöffnung zwei Fangelektroden zugeordnet sind, von denen die eine zum Auffangen eines interessierenden Testgases, die andere zum Auffangen eines Vergleichsgases zum Erkennen der nur das Testgas betreffenden Schwankungen der Ionenströme dient. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 634 984 716 72i.