DE956359C

DE956359C - Circuit for ion tubes in halogen leak detectors

Info

Publication number: DE956359C
Application number: DET7743A
Authority: DE
Inventors: Dr Anton Weber
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1953-04-25
Filing date: 1953-04-25
Publication date: 1957-01-17

Description

Schaltung für Ionenröhren in Halogen-Lecksuchern Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Betrieb einer Ionenröhre mit mittelbar geheizter Glühelektrode in Halogen-Lecksuchern.Circuit for ion tubes in halogen leak detectors The invention relates to a circuit for operating an ion tube with an indirectly heated glow electrode in halogen leak detectors.

Bei einem Halogen-Lecksucher wird der auf Dichtigkeit zu untersuchende Teil der Gefäßwand eines an eine Entlüftungseinrichtung, z. B. eine Vakuumpumpe, angeschlossenen Vakuumgefäßes, insbesondere einer elektrischen Entladungsröhre, während der Prüfung von außen mit einer als Prüfgas bezeichneten, gasförmigen Halogenverbindung, z. B. Freon oder Tetrachlorkohlenstoff, bespült. Im Zuge der zur Entlüftungseinrichtung führenden Rohrleitung oder in einem von dieser abzweigenden Rohransatz befindet sich eine Ionenentladungsstrecke mit einer vorzugsweise aus Pla.tin bestehenden Glühelektrode, in welcher ein Ionenstrom fließt. In the case of a halogen leak detector, the one to be examined for leaks Part of the vessel wall of a to a venting device, for. B. a vacuum pump, connected vacuum vessel, in particular an electrical discharge tube, during the test from the outside with a gaseous halogen compound called test gas, z. B. Freon or carbon tetrachloride, rinsed. In the course of the venting device leading pipeline or in a pipe socket branching off from this an ion discharge path with a preferably made of pla.tin Glowing electrode in which an ion current flows.

Wenn die Wand des Vakuumgefäßes eine undichte Steile aufweist, steigt der Ionenstrom in dem Augenblick stark an, in welchem das Prüfgas an die undichte Stelle und durch diese hindurch in das Innere des Vakuumgefäßes gelangt. Dieser Ionenstromanstieg ist nicht nur ein Anzeichen dafür, daß eine undichte Stelle vorhanden ist, sondern unter Umständen auch ein Maß für die Größe des Lecks.If the wall of the vacuum vessel has a leaky slope, it rises the ion current increases sharply at the moment when the test gas reaches the leaky And through this into the interior of the vacuum vessel. This An increase in ion current is not just an indication that a leak is present but may also be a measure of the size of the leak.

Wenn die erwähnte lonenröhre eine mit einem Brenner ausgestattete mittelbar geheizte Elektrode enthält, treten Erscheinungen auf, welche die Anzeige des lonenstrornes verfälschen und daher Anlaß zu unrichtigen Schlußfolgeru,ngen geben. Dieser Mangel wird. durch die Erfindung beseitigt.If the ion tube mentioned is one equipped with a burner contains indirectly heated electrode, phenomena occur which the display falsify the ionic current and therefore give rise to incorrect conclusions give. This defect will. eliminated by the invention.

Gemäß der Erfindung wird bei einer in einem Halogen-Lecksucher arbeitenden. Io,nenentladungsröhre mit mittelbar geheizter Elektrode (Ionenemissionselektrode) zwischen den Brenner und die Ionenemissionselektrode eine Gleichspannung gelegt, welche den Brenner vorzugsweise auf einem gegen die Ionenemissionselektrode negativen Potential hält. According to the invention, when working in a halogen leak detector. Ion discharge tube with indirectly heated electrode (ion emission electrode) a DC voltage is placed between the burner and the ion emission electrode, which the burner preferably on a against the ion emission electrode holds negative potential.

Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Wirkungsweise wird auf die schematisch gehaltene Zeichnung Bezug genommen. Mit I ist ein Rohrstrang bezeichnet, an dem mittels eines Stutzens 2 das zu untersuchende Vakuumgefäß 3 angeschlossen ist. Letzteres besteht beispielsweise aus einem Hohlglaskärper 4 und einem topfförmigen Metallteil 5. Diese leiden Teile sind mittels einer ringförmigen Verschmelzung 6 vakuumdicht miteinander verbunden. und es gilt, die Dichtigkeit dieser Verschmelzung zu prüfen. Das Vakuumgefäß 3 wird durch den Rohrstrang I in Richtung des Pfeiles 7 mittels einer Vakuumpumpe entlüftet. To explain the invention and its mode of operation, reference is made to the Reference is made to schematically kept drawing. I denotes a pipe string, to which the vacuum vessel 3 to be examined is connected by means of a connector 2 is. The latter consists, for example, of a hollow glass body 4 and a cup-shaped one Metal part 5. These suffering parts are by means of an annular fusion 6 connected to one another in a vacuum-tight manner. and it applies to the tightness of this fusion to consider. The vacuum vessel 3 is through the pipe string I in the direction of the arrow 7 vented by means of a vacuum pump.

Im Zuge des Rohrstranges I ist eine Ionenentladungsstrecke eingebaut, welche von den abgesaugten Gasen in axialer Richtung durchströmt wird. Sie besteht aus einer zylindrischen Kathode (Ionenauffangelektrode) 8 und einer rohrförmigen Anode (Ionenemi ssionselektrode) 9, die be)ispielsweise in an sich bekannter Weise auf einem Gla.sfuß 10 aufgebaut sind. Die Anode wird durch einen gegen sie isolierten Brenner in auf die Betriebstemperatur von etwa 8000 C geheizt. Der Brenner muß zu diesem Zweck auf eine erheblich höhere Temperatur von beispielsweise I5000 C gebracht werden. Auf die äußere Oberfläche der aus Platin bestehenden Anode werden geringe Mengen eines Alkalimetalls gebracht, um ihr die Fähigkeit zu verleihen, positive Ionen zu emittieren. Dies kann durch die natürliche Verunreinigung des Platins mit Kalium oder vorteilhaft in der von der sogenannten Kunsman-Anode her bekannten Weise durch Auftragen eines Gemisches aus Eisenoxyd, Aluminiumoxyd und einem Alkalimetalloxyd oder Alkalimetall geschehen. Durch Dissoziation des Alkalioxyds werden Alkali-Ionen emittiert. Der Heizstrom für den Brenner wird einer Gleich- oder Wechselspannungsquelle 12 entnommen, während die Kathode 8 durch eine Gleichspannungsquelle I3 von etwa 250 bis 300 Volt negativ gegen die Anode g gemacht wird. Die Entladungsstrecke ist im Beispielsfalle so ausgerichtet, daß sie vom Gasstrom in axialer Richtung durchsetzt wird. In the course of the pipe string I an ion discharge section is built in, which is flowed through by the extracted gases in the axial direction. she consists a cylindrical cathode (ion trapping electrode) 8 and a tubular one Anode (ion emission electrode) 9, which be) is for example in a manner known per se are built on a Gla.sfuß 10. The anode is insulated from it by one Burner heated in to the operating temperature of around 8000 C. The burner has to close brought to a considerably higher temperature of, for example 15000 C for this purpose will. On the outer surface of the anode made of platinum, slight Amounts of an alkali metal brought in to give it the ability to be positive To emit ions. This can be due to the natural contamination of platinum with Potassium or, advantageously, in the manner known from the so-called Kunsman anode by applying a mixture of iron oxide, aluminum oxide and an alkali metal oxide or alkali metal happen. The dissociation of the alkali oxide creates alkali ions emitted. The heating current for the burner is a direct or alternating voltage source 12 removed, while the cathode 8 by a DC voltage source I3 of about 250 to 300 volts is made negative against the anode g. The discharge distance is in the case of the example aligned so that the gas flow penetrates them in the axial direction will.

Um die Dichtigkeitsprüfung vorzunehmen, wird das Vakuumgefäß 3 in einen Topf 14 gestellt und, während die Vaknumpumpe arbeitet, d.as Prüfgas, das im vorliegenden Falle schwerer als Luft ist, mittels eines Röhrchens 15 in den Topf 14 eingeleitet, den es allmählich von unten nach oben ausfüllt. Wenn das Vakuumgefäß dicht oder die Leckstelle vom Prüfgas noch nicht erreicht worden ist, fließt in der Ionenentladungsstrecke zur Kathode 8 ein Ionenstrom, dessen mit einem empfindlichen Stromzeiger (Mikroamperemeter) I6 gemessene Stärke außer von den Emissionseigenschaften, insbesondere der Temperatur und der Bedeckung der Anode; im wesentlichen von dem im Vakuumraum herrschenden Gasdruck abhängt. Sobald jedoch das Prüfgas durch ein Leck in das Vakuumgefäß eindringt und durch die Saugwirkung der Vakuumpumpe in den Rohrstrang und damit auch in die Ionenentladungsstrecke gelangt, tritt infolge der Wechselwirkung zwischen der Anodenoberfläche und dem im Prüfgas enthaltenen Halogen ein sprunghafter Anstieg des am Meßinstrument 16 abzulesenden Ionenstromes auf einen unter Umständen vielfach größeren Wert ein, der ein Anzeichen dafür ist, daß das Vakuumgefäß 3 eine undichte Stelle aufweist. Um ihre Lage genau festzustellen, kaiiu das Vakuumgefäß. statt in einen mit dem Prüfgas gefüllten Topf gestellt zu werden. auch mit einem feinen Prüfgasstrahl abgepinselt werden-, wobei man den lonenstromanstieg wahrnimmt, sobald der Gasstrom gegen die Leckstelle gerichtet wird und durchdiffund.iert. To carry out the leak test, the vacuum vessel 3 is in placed a pot 14 and, while the vacuum pump is working, i.e. the test gas, the in the present case is heavier than air, by means of a tube 15 in the pot 14, which it gradually fills up from the bottom up. When the vacuum vessel tight or the leak has not yet been reached by the test gas, flows into the ion discharge path to the cathode 8 an ion current, whose with a sensitive Current pointer (micro-ammeter) I6 measured strength apart from the emission properties, in particular the temperature and the coverage of the anode; essentially of that depends on the gas pressure prevailing in the vacuum space. However, as soon as the test gas has passed through a Leak penetrates into the vacuum vessel and through the suction effect of the vacuum pump into the Pipe string and thus also in the ion discharge path occurs as a result of the Interaction between the anode surface and the halogen contained in the test gas a sudden increase in the ion current to be read on the measuring instrument 16 to one under certain circumstances a much larger value, which is an indication that the Vacuum vessel 3 has a leak. To pinpoint their location, kaiiu the vacuum vessel. instead of being placed in a pot filled with the test gas. can also be brushed off with a fine jet of test gas, whereby the ion current increase perceives as soon as the gas flow is directed against the leak and diffuses through.

Bei der bisher beschriebenen, als bekannt vorausgesetzten Einrichtung macht -es sich als störend bemerkbar, daß Ionen nicht nur von der Anodenoberfläche, sondern. auch vom Brenner abgegeben werden. Der Brenller ist, mie es bei mittelbar geheizten Kathoden von Elektromenröhren allgemein bekannt ist, durch einen 1 solierüberzug von der Anodenoberfläche getrennt und gibt infolge vorbandener Verunreinigungen wegen seiner höheren Temperatur mehr Ionen ab als die Anode, die durch das Anodenröhrchen hindurch diffundieren oder auch in axialer Richtung aus dem Anodenröhrchen entweichen und zur Kathode 8 gelangen, wo sie den von dem Meßinstrument 16 angezeigten Ionenstrom vergrößern. Dies ist unerwünscht und stört. weil in gleichem Maße auch die Schwankungen des Ionenstromes zunehmen, die teils von spontanen Vorgängen an der Emissionsfläche. teils von Schwankungen der Spannungen, insbesondere des Brenners, herrühren oder auch noch andere Ursachen haben können. Diese Schwankungen können eine solche Größe erreichen, daß sie den Emissionsanstieg durch. sehr geringe Halogenmengen, die durch eine sehr kleine Leckstelle eintreten. iiberdecken und schwer erkennbar machen. In the case of the device described so far, which is assumed to be known - it is noticeable as disturbing that ions are not only released from the anode surface, but. can also be released from the burner. The trouble is, like it with indirect heated cathodes of electric tubes is generally known by a 1 insulating coating separated from the anode surface and releases as a result of existing impurities Because of its higher temperature, more ions than the anode are released through the anode tube diffuse through it or escape from the anode tube in the axial direction and arrive at the cathode 8, where they receive the ion current indicated by the measuring instrument 16 enlarge. This is undesirable and annoying. because to the same extent the fluctuations of the ion current increase, which is partly due to spontaneous processes on the emission surface. partly result from fluctuations in the voltages, in particular of the burner, or can also have other causes. These fluctuations can be such a magnitude achieve that they reduce the increase in emissions. very small amounts of halogen caused by enter a very small leak. cover it up and make it difficult to see.

Erfindungsgemäß wird zwischen den Brenner 1 1 und die Anode 9 eine Gleichspannungsquelle 17 gelegt, die den Brenner auf einem gegen die Anode negativen Potential hält. Dadurch werden die vom 13 reiner ausgehenden Ionen zu ihm zurückgetrieben und daran gehindert, in die Entladungsstrecke zwischen Anode und Kathode und zur Kathode zu gelangen. Diese Wirkung macht sich bereits bei einer negativen Vorspannung des Brennees gegen die Anode von wenigen Volt bemerkbar. Durch allmähliche Vergrößerung der Spannung der von der zweckmäßig regelbar ausgebildeten, beispielsweise mit einem Spannungsteller überbrückten Gleichspannungsquelle 17 abgegebenen Spannung kann man. den zur Kathode 8 fließenden Ionenstrom auf einen sehr kleinen Wert herabsetzen. Dazu trägt möglicherweise auch. der Umstand bei, daß bei größeren. Werten der Vorspannung eine Elektronenemiss ion des Brenners auftritt. According to the invention between the burner 1 1 and the anode 9 is a DC voltage source 17 placed, which the burner on a negative with respect to the anode Holds potential. As a result, the ions emanating from the 13 purer are driven back to it and prevented from entering the discharge path between anode and cathode and to To get cathode. This effect is already evident with a negative bias of the distillate against the anode of a few volts. By gradually enlarging the voltage of the trained appropriately controllable, for example with a Voltage regulator bridged DC voltage source 17 output voltage can man reduce the ion current flowing to the cathode 8 to a very small value. This may also contribute. the fact that with larger. Values of the preload an electron emission of the burner occurs.

Die völlige oder wenigstens teilweise Fernhaltung der vom Brenner erzeugten Ionen von der Kathode 8, bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. Auf die Verringerung der Schwankungserscheinungen wurde bereits oben hingewiesen. Die Herabsetzung des in Abwesenheit von Halogen fließenden Ruhestromes bewirkt eine Steigerung der Empfindlichkeit bei der Untersuchung von sehr engen Leckstellen, durch welche nur geringe Halogenmengen eintreten können. Es ist nunmehr auch möglich, die Anzeige dadurch besonders sinnfällig zu machen, daß der Kathodenstrom durch ku,rzzeitige Abschaltung der Spannung 13 mittels des Schalters 18 unterbrochen wird. In Abwesenheit der Saugspannung wird das Alkalimetall an der emittierenden Oberfläche angereichert und liefert nach dem Wiederanlegen der Saugspannung I3 eine kräftigere Ionenemission, die in diesem Falle nur oder wenigstens vorwiegend von der Anode herrührt und nicht von der Ionenemission des Brenners überlagert wird. The total or at least partial keeping away from the burner ions generated by the cathode 8 brings a number of advantages. on the reduction in the fluctuation phenomena has already been pointed out above. the reduction the quiescent current flowing in the absence of halogen causes an increase in Sensitivity when examining very narrow leaks, through which only small amounts of halogen can occur. It is now also possible to display to make it particularly evident that the cathode current through short, short Shutdown of the voltage 13 by means of the switch 18 is interrupted. In absence The suction tension enriches the alkali metal on the emitting surface and after reapplication of the suction voltage I3 delivers a more powerful ion emission, which in this case originates only or at least predominantly from the anode and not is superimposed by the ion emission of the burner.

Die physikalischen Zusammenhänge sind im eine zelnen noch nicht völlig geklärt. Es steht jedoch fest, daß die Einführung eines Potentialunterschiedes zwischen Brenner und Anode. der den Rrenner negativ, unter Umständen aber, wenn es auf die Verhinderung des Übergangs von Ionen zum Brenner ankommt, auch positiv gegen die Anode (Ionenemissionselektrode) macht, wiederholbare Meßergebnisse liefert, die Ausschaltung störender Einflüsse auf den Meßvorgang ermöglicht und die Lebensdauer der Ionenemissionselektrode verlängert. The physical relationships are not yet complete in each of them clarified. It is clear, however, that the introduction of a potential difference between Burner and anode. of the racer negative, but under certain circumstances when it comes to the Preventing the transition of ions to the burner matters, also positive against the Anode (ion emission electrode) provides repeatable measurement results that Elimination of disruptive influences on the measuring process enables and the service life of the ion emission electrode is elongated.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Circuit for ion tubes with indirectly heated anode (ion emission electrode) in halogen leak detectors, thereby characterized in that between the burner (11) and the anode (g) of the ion tube a preferably adjustable DC voltage (I7), which the burner on one of the potential of the anode different, preferably on a negative with respect to the anode Holds potential.

2. Circuit according to claim 1, characterized by a switch (18), with which the suction voltage (I3) of the cathode (8) briefly during the test can be switched off.

Documents considered: British Patent No. 648 367.