RU2515212C2 - High-sensitivity ionisation vacuum-gauge converter - Google Patents

High-sensitivity ionisation vacuum-gauge converter Download PDF

Info

Publication number
RU2515212C2
RU2515212C2 RU2012135911/28A RU2012135911A RU2515212C2 RU 2515212 C2 RU2515212 C2 RU 2515212C2 RU 2012135911/28 A RU2012135911/28 A RU 2012135911/28A RU 2012135911 A RU2012135911 A RU 2012135911A RU 2515212 C2 RU2515212 C2 RU 2515212C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cold cathode
measurement
converter
cylindrical cold
conical pole
Prior art date
Application number
RU2012135911/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012135911A (en
Inventor
Руслан Юрьевич Богомазов
Валерий Элзарович Дрейзин
Алексей Вячеславович Кочура
Валерьян Алексеевич Пиккиев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2012135911/28A priority Critical patent/RU2515212C2/en
Publication of RU2012135911A publication Critical patent/RU2012135911A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515212C2 publication Critical patent/RU2515212C2/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to equipment for measurement of vacuum and may be used in development of ionisation vacuum gauges for measurement of high and ultrahigh vacuum. The vacuum-gauge converter comprises the concentrically arranged rod anode, a hollow cylindrical cold cathode, which is also a permanent magnet, magnetised in axial direction, and conical pole pads that generate a magnetic field in the active zone of the converter as transverse to the electric one. Besides, the converter comprises an alignment orifice, to which the electrode system of the converter is fixed. Also the converter comprises additional electrodes, to which DC voltage is sent from additional outer leads, connected at the lower limits of measurement, and conical pole pads are electrically isolated from the cylindrical cold cathode with the help of thin dielectric orifices or dielectric layers applied onto surfaces of the conical pole pads contacting with end surfaces of the cylindrical cold cathode; at the same time conical pole pads are electrically connected to each other and the body, and the cylindrical cold cathode is electrically connected to its external lead with the help of an additional wire.
EFFECT: higher accuracy of measurements.
1 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения высокого вакуума и может быть использовано при создании вакуумметров с пределами измерения от 1 Па до 10-10 Па.The invention relates to techniques for measuring high vacuum and can be used to create vacuum gauges with measurement limits from 1 Pa to 10 -10 Pa.

Для измерения высокого вакуума используются ионизационные преобразователи трех основных видов: с накаливаемым катодом, с холодным катодом и преобразователи с радиоактивной ионизацией.Three main types of ionization transducers are used to measure high vacuum: incandescent cathode, cold cathode, and radioactive ionization transducers.

Из преобразователей с накаливаемым катодом наиболее широкое распространение получили преобразователи Байярда-Альперта [Пипко А.И., Плисковский В.Я., Пенчко Е.А. Конструирование и расчет вакуумных систем. - М.: Энергия, 1979], имеющие инверсную конструкцию электродной системы (с наружным расположением катода). Достоинствами преобразователей с накаливаемым катодом являются невысокое анодное напряжение (300-500 В), легкое зажигание электрического разряда (поскольку в данном случае он не является самостоятельным) и сравнительно широкий диапазон измеряемых давлений (1…10-8 Па). Основными недостатками являются опасность выхода из строя при прорыве вакуумной системы (перегорание катода), ограниченный срок службы (из-за потери эмиссии катода) и необходимость стабилизации тока эмиссии катода.Of the converters with a heated cathode, Bayard-Alpert converters [Pipko A.I., Pliskovsky V.Ya., Penchko E.A. Design and calculation of vacuum systems. - M .: Energy, 1979], having an inverse design of the electrode system (with the external location of the cathode). Advantages of incandescent cathode transducers are a low anode voltage (300-500 V), easy ignition of an electric discharge (since in this case it is not independent) and a relatively wide range of measured pressures (1 ... 10 -8 Pa). The main disadvantages are the danger of failure during a breakthrough of the vacuum system (cathode burnout), limited service life (due to loss of cathode emission) and the need to stabilize the cathode emission current.

Из преобразователей с холодным катодом наиболее совершенными являются магнитные электроразрядные вакуумметрические преобразователи [Гейнце В. Введение в вакуумную технику. - М.: Госэнергоиздат, 1960]. Они основаны на использовании ионизации остаточного газа в межэлектродном пространстве преобразователя в сильном электрическом поле при одновременном воздействии на образующиеся при ионизации газа заряженные частицы (электроны и ионы) поперечного магнитного поля, в результате которого траектории движения электронов в межэлектродном промежутке существенно (во много раз) удлиняются, что повышает вероятность их столкновений с нейтральными атомами и молекулами газа, а следовательно, и степень его ионизации. Это позволяет получать приемлемую чувствительность преобразователя при сравнительно малых токах электронной эмиссии (в данных преобразователях электронная эмиссия возникает с поверхности холодного катода при его бомбардировке ионами). В настоящее время известно несколько конструкций магнитных электроразрядных преобразователей. Наиболее широко применяется инверсно-магнетронная конструкция таких преобразователей. В частности, в нашей стране наиболее широкое применение получили инверсно-магнетронные преобразователи отечественной разработки типов ПММ-32-1, ПММ-14М и ПММ-46. Среди них наиболее простую и технологичную конструкцию имеет преобразователь ПММ-32-1 [Преобразователь манометрический магниторазрядный ПММ-32-1. Паспорт] (прототип). Он обеспечивает пределы измерения от 1 Па до 10-7 Па. Главная конструктивная особенность этого преобразователя, обеспечивающая его конструктивную простоту, состоит в том, что создающий постоянное магнитное поле постоянный магнит, выполненный в виде продольно намагниченного полого цилиндра, одновременно является катодом электродной системы. Конические полюсные накладки из магнитомягкого материала обеспечивают создание в активной зоне преобразователя близкого к однородному магнитного поля, направленного перпендикулярно электрическому полю.Of the transformers with a cold cathode, the most advanced are magnetic electric discharge vacuum gauges [Heinze V. Introduction to vacuum technology. - M.: Gosenergoizdat, 1960]. They are based on the use of ionization of the residual gas in the interelectrode space of the transducer in a strong electric field while simultaneously affecting the charged particles (electrons and ions) formed by the transverse magnetic field, which result in electron paths in the interelectrode gap being significantly (many times) extended , which increases the likelihood of their collisions with neutral atoms and molecules of the gas, and hence the degree of its ionization. This makes it possible to obtain an acceptable transducer sensitivity at relatively low electron emission currents (in these transducers, electron emission arises from the surface of a cold cathode when it is bombarded by ions). Currently, several designs of magnetic electric discharge converters are known. The most widely used is the inverse-magnetron design of such converters. In particular, in our country, the most widely used inverted-magnetron converters of domestic design types PMM-32-1, PMM-14M and PMM-46. Among them, the PMM-32-1 converter [PMM-32-1 manometric magnetic discharge converter has the simplest and most technologically advanced design. Passport] (prototype). It provides measurement limits from 1 Pa to 10 -7 Pa. The main structural feature of this transducer, which ensures its structural simplicity, is that the permanent magnet creating a constant magnetic field, made in the form of a longitudinally magnetized hollow cylinder, is simultaneously the cathode of the electrode system. Conical pole plates of soft magnetic material provide the creation in the active zone of the transducer close to a uniform magnetic field directed perpendicular to the electric field.

Основными недостатками этого преобразователя являются трудность зажигания и нестабильность самостоятельного электрического разряда на нижних пределах измерения (10-6-10-7 Па) и ограничение нижнего предела измерения величиной 10-7 Па из-за малого значения ионного тока и влияния тока автоэлектронной эмиссии, которая возникает в местах наиболее сильного электрического поля между боковыми внутренними поверхностями полюсных накладок и анодом, а также токов утечки выводов. Ток автоэлектронной эмиссии не зависит от давления, т.к. в зонах его возникновения магнитное поле практически отсутствует, а расстояние до анода очень мало (в преобразователе ПММ-32-1 оно составляет всего 3,5 мм), что на несколько порядков меньше длины свободного пробега электронов на нижних пределах измерения. Поэтому электроны, эмитированные из полюсных накладок, беспрепятственно попадают на анод, не произведя ни одного столкновения с нейтральными частицами газа. А поскольку полюсные накладки электрически соединены с катодом (постоянным магнитом, выполняющим функцию коллектора ионов), то электронный ток автоэлектронной эмиссии невозможно отделить от полезного ионного тока, измеряемого в цепи катода. Следовательно, ток автоэлектронной эмиссии в данном случае играет вредную роль, уменьшая чувствительность преобразователя на нижних пределах измерения. В то же время известен вакуумметр [Электронный ионизационный преобразователь давления. А.с. СССР №SU 1462130 / И.А.Донской, И.Л.Коган, Е.А.Пенчко, Т.Л.Шарапова, Ю.Б.Янкелевич. Опубл. 28.02.89, Бюл. №8], в котором явление автоэлектронной эмиссии играет полезную роль, являясь основным источником свободных электронов в межэлектродное пространство. По принципу действия он близок к преобразователю Пеннинга [Ворончев Т.А., Соболев В.Д. Физические основы электровакуумной техники. - М.: Высшая школа, 1967], но вместо накаливаемого катода в нем используется тонкопленочный холодный катод, работающий на принципе автоэлектронной эмиссии с системой фокусировки электронного пучка.The main disadvantages of this converter are the difficulty of ignition and the instability of an independent electric discharge at the lower measurement limits (10 -6 -10 -7 Pa) and the limitation of the lower limit of measurement to 10 -7 Pa due to the low ion current and the influence of field emission current, which arises in places of the strongest electric field between the lateral internal surfaces of the pole plates and the anode, as well as the leakage currents of the leads. The field emission current is independent of pressure, as in the zones of its occurrence, the magnetic field is practically absent, and the distance to the anode is very small (in the PMM-32-1 converter it is only 3.5 mm), which is several orders of magnitude less than the mean free path of electrons in the lower limits of measurement. Therefore, the electrons emitted from the pole plates, freely enter the anode, without producing a single collision with neutral gas particles. And since the pole plates are electrically connected to the cathode (a permanent magnet acting as an ion collector), the electron current of field emission cannot be separated from the useful ion current measured in the cathode circuit. Therefore, the field emission current in this case plays a harmful role, reducing the sensitivity of the transducer in the lower limits of measurement. At the same time, a vacuum gauge is known [Electronic ionization pressure transducer. A.S. USSR №SU 1462130 / I.A. Donskoy, I.L. Kogan, E.A. Penchko, T.L. Sharapova, Yu.B. Yankelevich. Publ. 02/28/89, Bull. No. 8], in which the phenomenon of field emission plays a useful role, being the main source of free electrons in the interelectrode space. By the principle of action, it is close to the Penning transducer [Voronchev TA, Sobolev VD Physical fundamentals of electrovacuum technology. - Moscow: Vysshaya Shkola, 1967], but instead of an incandescent cathode, it uses a thin-film cold cathode operating on the principle of field emission with an electron beam focusing system.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение предела измерения в сторону малых давлений, облегчение зажигания разряда, повышение величины ионного тока и повышение точности измерений на этих пределах измерения.The technical problem to which the invention is directed is to expand the measurement limit towards low pressures, facilitate ignition of the discharge, increase the magnitude of the ion current and increase the accuracy of measurements at these measurement ranges.

Эта задача решается путем введения в традиционную конструкцию инверсно-магнетронного преобразователя двух электродов в виде тонких колец, работающих на принципе автоэлектронной эмиссии. На электроды подается регулируемое напряжение на нижних пределах измерения (от 10-6 до 10-10 Па). Напряжение, вызывающее автоэлектронную эмиссию, регулируется ступенчато вместе с переключением пределов измерения. Кроме того, для отделения тока автоэлектронной эмиссии от полезного ионного тока катода полюсные накладки электрически изолируются от холодного катода (постоянного магнита) и заземляются. Это дает возможность расширить пределы измерения в сторону измерения низких давлений вплоть до 10-10 Па, обеспечить на этих пределах легкое зажигание электрического разряда и удобные для измерения значения ионного тока, что позволяет повысить точность измерений на этих пределах.This problem is solved by introducing two electrodes in the form of thin rings operating on the principle of field emission into the traditional design of the inverse-magnetron converter. An adjustable voltage is applied to the electrodes in the lower limits of the measurement (from 10 -6 to 10 -10 Pa). The voltage causing field emission is regulated stepwise along with the switching of the measurement limits. In addition, to separate the field emission current from the useful cathode ion current, the pole plates are electrically isolated from the cold cathode (permanent magnet) and grounded. This makes it possible to expand the limits of measurement in the direction of measuring low pressures up to 10 -10 Pa, to provide light ignition of the electric discharge at these ranges and the ion current values that are convenient for measuring, which makes it possible to increase the accuracy of measurements at these ranges.

Высокочувствительный ионизационный вакуумметрический преобразователь (далее преобразователь), конструкция которого представлена на фиг.1, содержащий концентрически расположенные штыревой анод 1, полый цилиндрический холодный катод 3, одновременно являющийся постоянным магнитом, намагниченным в осевом направлении, и конические полюсные накладки 4 и 5, формирующие в активной зоне преобразователя поперечное электрическому магнитное поле, центрирующую шайбу 13, к которой крепится электродная система преобразователя. Цилиндрический холодный катод 3 выполнен в виде двух намагниченных вдоль оси постоянных цилиндрических магнита с кольцевыми электродами 2. Верхняя и нижняя конические полюсные накладки 4 и 5, служащие для создания необходимой конфигурации магнитного поля в межэлектродном пространстве и электрически соединены с корпусом и изолированы диэлектрическими прокладками 6 и 7 от постоянных магнитов. Дополнительные электроды 9 и 11, в виде концентрических тонких колец, изолированных друг от друга и постоянных магнитов диэлектрическими прокладками 8, 10 и 12, и соединены электрическими выводами, проходящими через стеклянные или керамические изоляторы корпуса. Центрирующая шайба 13 является частью корпуса, в котором располагается и крепится вся конструкция преобразователя.A highly sensitive ionization vacuum gauge transducer (hereinafter referred to as the transducer), the construction of which is shown in FIG. 1, comprising concentrically disposed pin anode 1, a hollow cylindrical cold cathode 3, which at the same time is a permanent magnet magnetized in the axial direction, and conical pole plates 4 and 5 forming the active zone of the transducer is transverse to the electric magnetic field, the centering washer 13, to which the electrode system of the transducer is attached. The cylindrical cold cathode 3 is made in the form of two permanent cylindrical magnets magnetized along the axis with ring electrodes 2. The upper and lower conical pole plates 4 and 5, which serve to create the necessary magnetic field configuration in the interelectrode space and are electrically connected to the housing and insulated by dielectric spacers 6 and 7 from permanent magnets. Additional electrodes 9 and 11, in the form of concentric thin rings isolated from each other and permanent magnets by dielectric spacers 8, 10 and 12, are connected by electrical leads passing through glass or ceramic insulators of the housing. The centering washer 13 is part of the housing in which the entire construction of the converter is located and fastened.

Преобразователь работает следующим образом. На пределах измерения от 1 Па до 10-5 Па включительно на дополнительные электроды 9 и 11 напряжение не подается, и преобразователь работает как обычный инверсно-магнетронный вакуумметрический преобразователь. Между холодным катодом 3 и анодом 1 приложено постоянное напряжение величиной порядка 2500 В. Оно создает в межэлектродном пространстве радиально направленное электрическое поле, под действием которого свободные электроны, имеющиеся в межэлектродном пространстве, разгоняются в направлении анода. Однако перпендикулярно электрическому полю действует магнитное поле постоянного магнита (который одновременно является холодным катодом 3), формируемое с помощью полюсных накладок 4 и 5. Активной зоной преобразователя, в которой происходит ионизация нейтральных частиц газа, является пространство между полюсными накладками 4 и 5, простирающееся до внутренней поверхности холодного катода 3. Под действием магнитного поля заряженные частицы (электроны и ионы) отклоняются в тангенциальном направлении. Напряженности электрического и магнитного полей подобраны таким образом, чтобы электроны совершали циклоидальное вращение с радиусом много меньшим поперечных размеров активной зоны преобразователя. Двигаясь по гипоциклоидам, электроны могут покинуть активную зону преобразователя только из-за столкновений с нейтральными частицами газа, в результате которых направления их скорости могут изменяться в любую сторону. Поэтому до того, как попасть на анод, электроны успевают совершить несколько столкновений с нейтральными частицами, в том числе и ионизирующих. Образующиеся при столкновениях положительные ионы под действием электрического поля собираются холодным катодом 3, являющимся коллектором ионов. Вследствие большой массы ионов (по сравнению с электронами) радиус их циклотронного вращения в поперечном магнитном поле оказывается существенно больше поперечных размеров активной зоны преобразователя, а потому магнитное поле не может существенно искривить траекторию их дрейфа в электрическом поле. Благодаря своей большой массе и отсутствию циклоидального вращения ионы, разгоняясь в электрическом поле, набирают значительную энергию и, бомбардируя поверхность катода, выбивают из него вторичные электроны, которые, попадая в активную зону преобразователя и сталкиваясь с нейтральными частицами газа, ионизируют их и тем самым поддерживают электрический разряд. Ионный ток катода будет зависеть от концентрации молекул газа в активной зоне преобразователя, т.е. от его давления. Измеряя ионный ток, судят о давлении газа.The converter operates as follows. Within the measurement range from 1 Pa to 10 -5 Pa inclusive, no voltage is supplied to the additional electrodes 9 and 11, and the converter operates as a conventional inverse-magnetron vacuum gauge converter. A constant voltage of about 2500 V is applied between the cold cathode 3 and anode 1. It creates a radially directed electric field in the interelectrode space, under the influence of which free electrons present in the interelectrode space accelerate in the direction of the anode. However, the magnetic field of the permanent magnet (which is also the cold cathode 3), formed by the pole plates 4 and 5, acts perpendicularly to the electric field, and the active zone of the transducer in which ionization of neutral gas particles occurs is the space between the pole plates 4 and 5, which extends to the inner surface of the cold cathode 3. Under the influence of a magnetic field, charged particles (electrons and ions) deviate in the tangential direction. The electric and magnetic fields are selected in such a way that the electrons perform a cycloidal rotation with a radius much smaller than the transverse dimensions of the transducer core. Moving along hypocycloids, electrons can leave the active zone of the transducer only due to collisions with neutral gas particles, as a result of which their velocity directions can change in any direction. Therefore, before getting to the anode, the electrons manage to make several collisions with neutral particles, including ionizing ones. Positive ions formed in collisions under the influence of an electric field are collected by the cold cathode 3, which is the ion collector. Due to the large mass of ions (compared to electrons), the radius of their cyclotron rotation in a transverse magnetic field is significantly larger than the transverse dimensions of the active zone of the transducer, and therefore the magnetic field cannot substantially distort the path of their drift in the electric field. Due to its large mass and the absence of cycloidal rotation, ions, accelerating in an electric field, gain significant energy and, bombarding the cathode surface, knock out secondary electrons from it, which, falling into the active zone of the transducer and colliding with neutral gas particles, ionize them and thereby support them electric discharge. The ion current of the cathode will depend on the concentration of gas molecules in the active zone of the transducer, i.e. from his pressure. By measuring the ion current, the gas pressure is judged.

При давлениях от 10-6 Па и ниже ионный ток становится очень малым (менее 1 нА) и становится сравнимым с токами утечки выводов и возможными токами автоэлектронной эмиссии с тех поверхностей полюсных накладок, которые расположены ближе всего к аноду, а значит, электрическое поле в этих областях будет максимальным. Это и ограничивает нижний предел измерения, а также затрудняет зажигание разряда при отсутствии вспомогательного источника свободных электронов. Поэтому на пределах измерения 10-6 Па и ниже на дополнительные электроды 9 и 11 подается ступенчато регулируемое (при переключениях пределов измерения) напряжение, создающее между кольцевыми поверхностями электродов 9 и 11 сильное электрическое поле, достаточное для возникновения автоэлектронной эмиссии из металла электродов. Благодаря тому что расстояние между дополнительными электродами 9 и 11 (определяемое толщиной диэлектрической прокладки) очень мало (не превышает 10 мкм), то для создания напряженности электрического поля, достаточной для возникновения автоэлектронной эмиссии, требуется подать на дополнительные электроды 9 и 11 сравнительно небольшое напряжение (порядка 100 В). Оно много меньше анодного напряжения, поэтому электроны будут увлекаться анодным напряжением в активную зону преобразователя, многократно увеличивая плотность потока электронов, совершающих циклоидальное движение. Поэтому многократно возрастет и ионный ток в цепи холодного катода. Причем по сравнению с классическими ионизационными преобразователями с накаливаемым катодом для получения тех же значений ионного тока понадобится во много раз меньший электронный ток, поскольку свободные электроны, прежде чем попасть на анод, совершают множество оборотов циклоидального вращения и могут покинуть активную зону преобразователя и попасть на анод только в результате многократных столкновений (в том числе и ионизирующих) с нейтральными частицами газа. Поэтому можно не опасаться интенсивной электронной бомбардировки анода и возникающего из-за нее мягкого рентгеновского излучения с анода. Ступенчато регулируя напряжение на дополнительных электродах 9 и 11 (при переключении пределов измерения), можно достичь предела измерения вплоть до 10-10 Па при удобных для измерения значениях ионного тока. Ток в цепи дополнительных электродов активизирует процесс ионизации в активной зоне преобразователя и не влияет на измерение ионного тока.At pressures of 10 -6 Pa and lower, the ion current becomes very small (less than 1 nA) and becomes comparable with the leakage currents of the leads and the possible field emission currents from those surfaces of the pole plates that are closest to the anode, and therefore, the electric field in These areas will be maximized. This limits the lower measurement limit and also makes it difficult to ignite the discharge in the absence of an auxiliary source of free electrons. Therefore, within the measurement range of 10 -6 Pa and lower, additional voltage is applied to the additional electrodes 9 and 11 stepwise (when switching the measurement limits), which creates a strong electric field between the annular surfaces of the electrodes 9 and 11, sufficient to cause field emission from the metal electrodes. Due to the fact that the distance between the additional electrodes 9 and 11 (determined by the thickness of the dielectric strip) is very small (does not exceed 10 μm), then to create an electric field strength sufficient for the appearance of field emission, it is necessary to apply a relatively small voltage to the additional electrodes 9 and 11 ( about 100 V). It is much smaller than the anode voltage, so the electrons will be carried away by the anode voltage into the active zone of the converter, repeatedly increasing the density of the flux of electrons making cycloidal motion. Therefore, the ion current in the cold cathode circuit will also increase many times. Moreover, in comparison with classical incandescent cathode ionization converters, to obtain the same values of the ion current, a much lower electron current is required, since free electrons make many revolutions of the cycloidal rotation before entering the anode and can leave the active zone of the converter and get to the anode only as a result of repeated collisions (including ionizing ones) with neutral gas particles. Therefore, one can not be afraid of the intense electronic bombardment of the anode and the soft x-ray radiation from the anode arising from it. By stepwise adjusting the voltage at the additional electrodes 9 and 11 (when switching the measurement limits), it is possible to achieve a measurement limit of up to 10 -10 Pa at ion current values convenient for measurement. The current in the circuit of additional electrodes activates the ionization process in the active zone of the converter and does not affect the measurement of ion current.

Таким образом, введение дополнительных пленочных электродов 9 и 11 при измерении малых давлений с подаваемым на них регулируемым напряжением, а также электрическая изоляция полюсных накладок 6 и 7 от холодного катода 2 позволяет устранить основные недостатки магнитных электроразрядных вакуумметрических преобразователей, связанные с трудностями зажигания самостоятельного электрического разряда и малыми величинами измеряемого ионного тока при измерении малых давлений, что и позволяет расширить нижний предел измерения преобразователя до 10-10 Па и повысить точность измерения давления на этих пределах измерения.Thus, the introduction of additional film electrodes 9 and 11 when measuring low pressures with an adjustable voltage supplied to them, as well as the electrical isolation of the pole plates 6 and 7 from the cold cathode 2, eliminates the main disadvantages of magnetic electric-discharge vacuum gauges associated with the difficulties of ignition of an independent electric discharge and small values of the measured ion current when measuring low pressures, which allows you to expand the lower limit of measurement of the Converter about 10 -10 Pa and improve the accuracy of pressure measurements in this range of measurement.

Claims (1)

Высокочувствительный ионизационный вакуумметрический преобразователь, содержащий концентрически расположенные штыревой анод, полый цилиндрический холодный катод, одновременно являющийся постоянным магнитом, намагниченным в осевом направлении, и конические полюсные накладки, формирующие в активной зоне преобразователя поперечное электрическому магнитное поле, центрирующую шайбу, к которой крепится электродная система преобразователя, отличающийся тем, что в преобразователь введены дополнительные электроды, на которые подается постоянное напряжение от дополнительных внешних выводов, включаемое на нижних пределах измерения, а конические полюсные накладки электрически изолированы от цилиндрического холодного катода с помощью тонких диэлектрических шайб или диэлектрических слоев, нанесенных на поверхности конических полюсных накладок, контактирующих с торцевыми поверхностями цилиндрического холодного катода; при этом конические полюсные накладки электрически соединены между собой и с корпусом, а цилиндрический холодный катод электрически соединен со своим внешним выводом с помощью дополнительного провода. A highly sensitive ionization vacuum gauge transducer containing a concentrically arranged pin anode, a hollow cylindrical cold cathode, which at the same time is a permanent magnet magnetized in the axial direction, and conical pole plates forming a transverse electric magnetic field in the transducer core, a centering washer, to which the transducer electrode system is attached characterized in that additional electrodes are introduced into the converter, to which constant voltage from additional external terminals, included in the lower limits of measurement, and the conical pole plates are electrically isolated from the cylindrical cold cathode using thin dielectric washers or dielectric layers deposited on the surface of the conical pole plates in contact with the end surfaces of the cylindrical cold cathode; while the conical pole plates are electrically connected to each other and to the housing, and the cylindrical cold cathode is electrically connected to its external terminal using an additional wire.
RU2012135911/28A 2012-08-21 2012-08-21 High-sensitivity ionisation vacuum-gauge converter RU2515212C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135911/28A RU2515212C2 (en) 2012-08-21 2012-08-21 High-sensitivity ionisation vacuum-gauge converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135911/28A RU2515212C2 (en) 2012-08-21 2012-08-21 High-sensitivity ionisation vacuum-gauge converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012135911A RU2012135911A (en) 2014-02-27
RU2515212C2 true RU2515212C2 (en) 2014-05-10

Family

ID=50151616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012135911/28A RU2515212C2 (en) 2012-08-21 2012-08-21 High-sensitivity ionisation vacuum-gauge converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515212C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610214C1 (en) * 2015-10-13 2017-02-08 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Collapsible inverted-magnetron vacuum-gauge converter with additional carbon field-effect emitter, protected from ion bombardment
RU2656091C1 (en) * 2016-12-13 2018-05-31 Общество с ограниченной ответственностью "Московский электроламповый завод" Ion gage head
RU2682067C2 (en) * 2017-03-29 2019-03-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) High-sensitive ionization vacuum-gauge transducer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2941099A (en) * 1958-11-17 1960-06-14 Central Scientific Co Cold cathode ionization gauge
SU537277A1 (en) * 1974-10-30 1976-11-30 Рязанский Радиотехнический Институт Device for measuring pressure in an electrovacuum device
SU922558A1 (en) * 1980-09-30 1982-04-23 Научно-Исследовательский Технохимический Институт Бытового Обслуживания Device for measuring vacuum
RU2389990C2 (en) * 2008-04-16 2010-05-20 ФГУП Курский завод "Маяк" Combined ionisation vacuum-gauge transducer
RU96240U1 (en) * 2010-02-10 2010-07-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Государственный Научный Центр Российской Федерации Институт Физики Высоких Энергий HIGH VACUUM METER
US20110279127A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Canon Anelva Corporation Cold cathode ionization vacuum gauge, vacuum processing apparatus having the same, discharge starting auxiliary electrode used for the same, and method of measuring pressure using the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2941099A (en) * 1958-11-17 1960-06-14 Central Scientific Co Cold cathode ionization gauge
SU537277A1 (en) * 1974-10-30 1976-11-30 Рязанский Радиотехнический Институт Device for measuring pressure in an electrovacuum device
SU922558A1 (en) * 1980-09-30 1982-04-23 Научно-Исследовательский Технохимический Институт Бытового Обслуживания Device for measuring vacuum
RU2389990C2 (en) * 2008-04-16 2010-05-20 ФГУП Курский завод "Маяк" Combined ionisation vacuum-gauge transducer
RU96240U1 (en) * 2010-02-10 2010-07-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Государственный Научный Центр Российской Федерации Институт Физики Высоких Энергий HIGH VACUUM METER
US20110279127A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Canon Anelva Corporation Cold cathode ionization vacuum gauge, vacuum processing apparatus having the same, discharge starting auxiliary electrode used for the same, and method of measuring pressure using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610214C1 (en) * 2015-10-13 2017-02-08 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Collapsible inverted-magnetron vacuum-gauge converter with additional carbon field-effect emitter, protected from ion bombardment
RU2656091C1 (en) * 2016-12-13 2018-05-31 Общество с ограниченной ответственностью "Московский электроламповый завод" Ion gage head
RU2682067C2 (en) * 2017-03-29 2019-03-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) High-sensitive ionization vacuum-gauge transducer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012135911A (en) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4163151A (en) Separated ion source
JP6019121B2 (en) Ionization vacuum measuring cell
EP0622621B1 (en) Opposed magnet ionization gauge
RU2515212C2 (en) High-sensitivity ionisation vacuum-gauge converter
RU2389990C2 (en) Combined ionisation vacuum-gauge transducer
JP4905704B2 (en) Ignition aid and cold cathode ionization gauge equipped with the same
Harrison Investigation of the perveances and beam profiles of an aperture disk emission system
US5210413A (en) Partial pressure gauge using a cold-cathode ion source for leak detection in vacuum systems
JP2008304361A (en) Cold cathode ionization vacuum gage
KR102473925B1 (en) gas analyzer
US3387175A (en) Vacuum gauge having separate electron collecting and electron accelerating electrodes
RU2682067C2 (en) High-sensitive ionization vacuum-gauge transducer
US2712097A (en) High Vacuum Measuring Device
RU2610214C1 (en) Collapsible inverted-magnetron vacuum-gauge converter with additional carbon field-effect emitter, protected from ion bombardment
JP3602917B2 (en) Cold cathode ionization gauge
US3287589A (en) Electron-collision ion source, particularly for electric mass spectrometers
KR102499367B1 (en) Anode Electrode Shield for Inverted Magnetron Cold Cathode Ionization Gauge
JP4111441B2 (en) Large-diameter electrostatic accelerator with discharge breakdown prevention function
US3555411A (en) Cold cathode magnetron ionization gauge with cathodes forming pole pieces for cylindrical magnet
RU2561235C1 (en) Vacuum sensor
CN112582248B (en) Electron gun device for mercury ion microwave frequency standard
RU2773038C1 (en) Pulse neutron generator
RU2680672C1 (en) Vacuum sensor
JPH02218933A (en) Vacuum gage
SU637749A1 (en) Magnetic discharge pressure gauge

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140822