RU2649066C1 - Ion gauge of orbitron type - Google Patents

Ion gauge of orbitron type Download PDF

Info

Publication number
RU2649066C1
RU2649066C1 RU2016152607A RU2016152607A RU2649066C1 RU 2649066 C1 RU2649066 C1 RU 2649066C1 RU 2016152607 A RU2016152607 A RU 2016152607A RU 2016152607 A RU2016152607 A RU 2016152607A RU 2649066 C1 RU2649066 C1 RU 2649066C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
anode
potential
cylindrical
length
Prior art date
Application number
RU2016152607A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Кузьмич Базылев
Александр Михайлович Жидков
Владимир Александрович Коротченко
Владимир Васильевич Прадед
Вадим Эвальдович Скворцов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Московский электроламповый завод"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Московский электроламповый завод" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Московский электроламповый завод"
Priority to RU2016152607A priority Critical patent/RU2649066C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2649066C1 publication Critical patent/RU2649066C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00Vacuum gauges
    • G01L21/30Vacuum gauges by making use of ionisation effects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: use: for measuring high and ultrahigh vacuum. Essence of the invention lies in the fact that the ionization manometer of the orbitron type contains a cylindrical anode placed in a cylindrical body at one end thereof, having a positive potential of about several hundred volts, a cylindrical collector of ions with zero potential, in which said cylindrical anode is placed coaxially, and having a length several times greater than its diameter, a thermionic cathode having a positive potential which is lower than the anode potential and is about several tens of volts, made in the form of a piece of wire and placed parallel to the axis of the anode at a distance from the surface of the anode in the radial direction equal to the length of the thermionic cathode and an electric shield, having a cathode potential located between the anode and the cathode, the electric shield is made in the form of a metal jar surrounding the thermionic cathode and located coaxially with it, so that the bottom of the cup faces the housing tube, and a slit opening is formed on the side surface of the jar for electron liberation, preferably in azimuth direction with respect to the anode axis, wherein one end of the cathode is electrically connected to the bottom of the metal jar and, on the opposite side, the jar is closed by a dielectric disc with an opening through which the traverse is electrically connected to the other end of the cathode.
EFFECT: technical effect: providing the possibility of extending the measurement limits towards low pressures, as well as reducing the measurement error.
1 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к технике измерения высокого и сверхвысокого вакуума и может быть использовано при создании ионизационных вакуумметров с пределами измерения от 1 Па до 10-11 Па.The present invention relates to techniques for measuring high and ultrahigh vacuum and can be used to create ionization vacuum gauges with measurement limits from 1 Pa to 10 -11 Pa.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Для измерения высокого и сверхвысокого вакуума широко используются ионизационные манометрические преобразователи орбитронного типа (Mourad W. G., Pauly T., Herb R. G. Orbitron Ionization Gauge, Обзор Scientific Instruments, 1964. том 35, № 6, стр. 661-665; или Востров Г. А., Розанов Л. Н. Вакуумметры, Ленинград, изд. Машиностроение, 1967, 236 с.). Электродная система таких манометрических преобразователей содержит два длинных концентрических цилиндра - внутренний, являющийся анодом, и наружный, являющийся коллектором ионов, термоэлектронный катод, размещенный вблизи одного из торцов цилиндров, и стержень, расположенный между катодом и анодом и обеспечивающий локальную экранировку катода от потенциала анода. В рабочем диапазоне измеряемых давлений ток коллектора ионов пропорционален давлению газа. С помощью такого преобразователя обеспечивается измерение давления в диапазоне от 10-3 до 10-9 Па.Orbitron-type ionization gauges (Mourad W. G., Pauly T., Herb R. G. Orbitron Ionization Gauge, Scientific Instruments Review, 1964. Volume 35, No. 6, pp. 661-665; or Vostrov G.A., Rozanov L.N. Vacuum gauges, Leningrad, ed. Engineering, 1967, 236 p.). The electrode system of such manometric transducers contains two long concentric cylinders - the inner one, which is the anode, and the outer one, which is the ion collector, the thermionic cathode, located near one of the cylinder ends, and the rod, located between the cathode and the anode and providing local screening of the cathode from the anode potential. In the operating range of the measured pressures, the ion collector current is proportional to the gas pressure. Using this transducer, a pressure measurement in the range of 10-3to 10-9 Pa

Измерение давления газа ниже 10-9 Па ограничено мягким рентгеновским излучением электронов при их торможении на аноде и эмиссией положительных ионов из катода. Эти факторы создают составляющую тока коллектора ионов, которая не зависит от давления. Когда она по мере уменьшения давления становится сравнимой с ионным током, возникает недопустимая погрешность измерения давления, что определяет нижний предел измерения.The measurement of gas pressure below 10 -9 Pa is limited by soft X-ray emission of electrons when they are braked at the anode and emission of positive ions from the cathode. These factors create an ion collector current component that is independent of pressure. When it becomes comparable with the ion current as the pressure decreases, an unacceptable error in the measurement of pressure occurs, which determines the lower limit of measurement.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является манометрический преобразователь орбитронного типа Mourad W. G., Pauly T., Herb R. G. Orbitron Ionization Gauge, Обзор Scientific Instruments, 1964, том 35, № 6, стр. 661-665, или Meyer E. A., Herb R. G. Performance Study of the Orbitron Ionization Gauge, журнал Vacuum Science & Technology, 1967, том 4, № 2, стр.63-70). Схема известного манометрического преобразователя приведена на фиг. 1.Closest to the claimed technical solution is a manometric orbitron type transducer Mourad W. G., Pauly T., Herb R. G. Orbitron Ionization Gauge, Scientific Instruments Review, 1964, Volume 35, No. 6, pp. 661-665, or Meyer E. A., Herb R. G. Performance Study of the Orbitron Ionization Gauge, Vacuum Science & Technology, 1967, Volume 4, No. 2, pp. 63-70). A diagram of a known gauge transmitter is shown in FIG. one.

Манометрический преобразователь содержит прямонакальный катод 1 (фиг. 1) в виде тонкой нити, стержневой экран 2, который одновременно подводит ток накала катода, цилиндрический анод 3, цилиндрический коллектор 4 ионов, имеющий нулевой потенциал, и цилиндрический рефлектор 5, экранирующий пространство 6 вблизи катода от высокого около 500В потенциала анода 3.The pressure gauge contains a straight filament cathode 1 (Fig. 1) in the form of a thin filament, a rod screen 2, which simultaneously feeds the filament current of the cathode, a cylindrical anode 3, a cylindrical ion collector 4 having zero potential, and a cylindrical reflector 5 shielding the space 6 near the cathode from high about 500V anode potential 3.

Электроны с катода 1 ускоряются электрическим полем в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, поскольку их движению к аноду 3 препятствует экран 2. Одновременно они получают небольшое ускорение вдоль оси анода 3. В результате формируются спиралеобразные траектории электронов, направленные к незакрепленному концу анода 3, вблизи которого осевая составляющая электрического поля у конца анода изменяет направление спирали на противоположное. Вблизи закрепленного конца анода 3 смена направления спирали повторяется. The electrons from the cathode 1 are accelerated by the electric field in the direction perpendicular to the plane of the drawing, since their movement to the anode 3 is prevented by the screen 2. At the same time, they receive a slight acceleration along the axis of the anode 3. As a result, spiral-shaped electron trajectories are formed, directed to the loose end of the anode 3, near which the axial component of the electric field at the end of the anode changes the direction of the spiral to the opposite. Near the fixed end of the anode 3, the change in direction of the spiral is repeated.

После множества возвратно-поступательных движений электронов вдоль оси анода 3 до сотен раз с одновременным вращением вокруг нее до тысяч оборотов электроны попадают на анод 3 за счет постепенного искривления траекторий локальным электрическим полем катода 1. При этом путь электронов до ухода на анод 3 на несколько порядков больше, чем в обычных ионизационных манометрах и составляет около 100м, и, соответственно, больше число ионизирующих ударов электронов с молекулами остаточных газов. Рефлектор 5, имеющий небольшой отрицательный потенциал, способствует удлинению траекторий электронов до попадания на анод 3.After many reciprocating movements of the electrons along the axis of the anode 3 up to hundreds of times with simultaneous rotation around it up to thousands of revolutions, the electrons enter the anode 3 due to the gradual curvature of the trajectories by the local electric field of the cathode 1. The path of the electrons to go to the anode 3 by several orders more than in conventional ionization manometers and amounts to about 100 m, and, accordingly, there is a greater number of ionizing electron impacts with residual gas molecules. The reflector 5, having a small negative potential, helps to lengthen the trajectories of the electrons before it hits the anode 3.

Ионы под действием электрического поля уходят на коллектор 4, ток которого является мерой давления газов при постоянном контролируемом значении тока электронов между катодом 1 и анодом 3. Чувствительность манометрических преобразователей орбитронного типа на несколько порядков больше, чем обычных манометрических преобразователей.Ions under the influence of an electric field go to a collector 4, the current of which is a measure of gas pressure at a constant controlled value of the electron current between the cathode 1 and anode 3. The sensitivity of orbitron type pressure gauges is several orders of magnitude higher than conventional pressure gauges.

Большая длина пути электронов обеспечивается при определенном значении потенциала катода, около 10% от потенциала анода, от которого зависят азимутальная и осевая составляющие скорости электронов, а, следовательно, и фаза спирали, соответствующая взаимодействию электрона с локальным полем катода. При отклонении потенциала катода 1 от оптимального значения взаимодействие становится «неудачным» и после небольшого числа витков спирали электрон уходит на анод 3 и его путь оказывается малым.A large electron path length is provided at a certain value of the cathode potential, about 10% of the anode potential, on which the azimuthal and axial components of the electron velocity depend, and, consequently, the spiral phase corresponding to the interaction of the electron with the local cathode field. When the potential of the cathode 1 deviates from the optimal value, the interaction becomes "unsuccessful" and after a small number of turns of the spiral, the electron goes to anode 3 and its path turns out to be small.

Аналогичный эффект происходит, если электроны стартуют с участков катода 1, удаленных от его центра, или под углом к нормали плоскости чертежа. Это является причиной одного из недостатков манометрического преобразователя орбитронного типа, поскольку интенсивность мягкого рентгеновского излучения, ограничивающего нижний предел измерения, пропорциональна общему количеству электронов, поступающих на анод, а полезный сигнал, т.е. ток ионов, пропорционален только части анодного тока, связанной с электронами, перемещающимися по спирали и имеющими длинный путь. Другим недостатком указанного манометрического преобразователя орбитронного типа является отсутствие защиты коллектора 4 ионов от тока положительных ионов, эмитируемых с поверхности катода 1. На первый взгляд, такая защита имеется, поскольку потенциалы прикатодной области пространства на несколько десятков вольт выше, чем катода. Однако оказывается, что ионы могут перемещаться вдоль траверза катода 1 до области с меньшим потенциалом и уходить на коллектор 4.A similar effect occurs if the electrons start from sections of the cathode 1, remote from its center, or at an angle to the normal to the plane of the drawing. This is the cause of one of the disadvantages of the orbitron gauge type, since the intensity of soft x-ray radiation, which limits the lower measurement limit, is proportional to the total number of electrons entering the anode, and the useful signal, i.e. the ion current is proportional only to the part of the anode current associated with electrons moving in a spiral and having a long path. Another disadvantage of this orbitron type gauge converter is the lack of protection of the 4 ion collector from the current of positive ions emitted from the surface of the cathode 1. At first glance, this protection is available, since the potentials of the cathode region of the space are several tens of volts higher than the cathode. However, it turns out that the ions can move along the traverse of the cathode 1 to the region with lower potential and go to the collector 4.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание манометрического преобразователя орбитронного типа, в котором обеспечивается расширение пределов измерения в сторону малых давлений, а также снижение погрешности измерения давления.The technical problem to which the invention is directed is the creation of an orbitron type gauge converter, in which the expansion of the measurement limits towards low pressures, as well as the reduction of the pressure measurement error, is provided.

Поставленная задача решена путем создания ионизационного манометра орбитронного типа, который содержит размещенные в цилиндрическом корпусе на одном его торце The problem is solved by creating an ionization gauge of the orbitron type, which contains placed in a cylindrical body at one of its ends

цилиндрический анод, имеющий положительный потенциал около несколько сотен вольт,a cylindrical anode having a positive potential of about several hundred volts,

цилиндрический коллектор ионов с нулевым потенциалом, в котором соосно размещен указанный цилиндрический анод, и имеющий длину, в несколько раз превышающую его диаметр,a cylindrical ion collector with zero potential, in which said cylindrical anode is coaxially placed and having a length several times its diameter,

термоэлектронный катод, имеющий положительный потенциал, который ниже потенциала анода и составляет около нескольких десятков вольт, выполненный в виде отрезка проволоки и размещенный параллельно оси анода на расстоянии от поверхности анода в радиальном направлении, равном длине термоэлектронного катода,thermionic cathode having a positive potential that is lower than the potential of the anode and is about several tens of volts, made in the form of a piece of wire and placed parallel to the axis of the anode at a distance from the anode surface in the radial direction equal to the length of the thermionic cathode,

цилиндрический рефлектор, концентрический с анодом и размещенный напротив катода,a cylindrical reflector concentric with the anode and placed opposite the cathode,

при этом конец катода размещен на расстоянии от торца рефлектора в осевом направлении, равном длине катода,the end of the cathode is placed at a distance from the end of the reflector in the axial direction equal to the length of the cathode,

электрический экран, имеющий потенциал катода, расположенный между анодом и катодом и препятствующий движению электронов к аноду по прямолинейной траектории,an electric screen having a cathode potential located between the anode and cathode and preventing the movement of electrons to the anode along a rectilinear path,

при этом термоэлектронный катод и электрический экран образуют катодный узел, иwherein the thermionic cathode and the electric screen form a cathode assembly, and

корпус содержит патрубок для соединения с вакуумной системой,the housing contains a pipe for connecting to a vacuum system,

отличающийся тем, чтоcharacterized in that

электрический экран катодного узла выполнен в виде металлического стакана, окружающего термоэлектронный катод и распложенного соосно с ним, так что дно стакана обращено к патрубку корпуса, а на боковой поверхности стакана выполнено щелевое отверстие для выхода электронов преимущественно в азимутальном относительно оси анода направлении, причем один конец катода электрически соединен с дном металлического стакана, а с противоположной стороны стакан закрыт диэлектрическим диском с отверстием, через которое проходит траверза, электрически связанная с другим концом катода.the electric screen of the cathode assembly is made in the form of a metal cup surrounding the thermionic cathode and arranged coaxially with it, so that the bottom of the cup faces the nozzle of the housing, and a slot hole is made on the side surface of the cup for electrons to exit, mainly in the azimuthal direction with respect to the anode axis, with one end the cathode is electrically connected to the bottom of the metal cup, and on the opposite side the cup is closed by a dielectric disk with an opening through which the traverse passes, eski connected to the other end of the cathode.

Предпочтительно, отрезок проволоки, из которой выполнен термоэлектронный катод, имеет длину около 5 мм и диаметр около 50 мкм.Preferably, the length of wire from which the thermionic cathode is made has a length of about 5 mm and a diameter of about 50 microns.

Предложенная конструкция катодного узла обеспечивает уменьшение количества электронов, попадающих на анод «по короткому пути», т.е. без большого числа оборотов вокруг анода, и защищает коллектор ионов от попадания на него положительных ионов, эмитируемых катодом, что в свою очередь, обеспечивает.The proposed design of the cathode assembly provides a decrease in the number of electrons entering the anode “along a short path”, i.e. without a large number of revolutions around the anode, and protects the ion collector from contact with positive ions emitted by the cathode, which in turn provides.

Манометрический преобразователь орбитронного типа, согласно изобретению, содержит расширение пределов измерения в сторону малых давлений, а также снижение погрешности измерения давления.The orbitron type pressure gauge according to the invention comprises expanding the measurement limits towards low pressures, as well as reducing the pressure measurement error.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of the preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 изображает известный манометрический преобразователь орбитронного типа;FIG. 1 depicts a known orbitron type gauge transducer;

Фиг. 2 изображает схематично катодный узел ионизационного манометрического преобразователя, согласно изобретению;FIG. 2 schematically shows a cathode assembly of an ionization gauge transducer according to the invention;

Фиг. 3 изображает схематично манометрический преобразователь орбитронного типа, согласно изобретению.FIG. 3 depicts schematically an orbitron type gauge converter according to the invention.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретенияDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Ионизационный манометр 7 орбитронного типа (фиг. 2), согласно изобретению, содержит размещенные в цилиндрическом корпусе 8 на одном его торце 9 цилиндрический анод 10, имеющий положительный потенциал около несколько сотен вольт, цилиндрический коллектор 11 ионов с нулевым потенциалом, в котором соосно размещен указанный цилиндрический анод 10. Коллектор 11 имеет длину, которая в несколько раз превышает его диаметрThe orbitron type ionization manometer 7 (Fig. 2), according to the invention, comprises a cylindrical anode 10, which has a positive potential of about several hundred volts, a cylindrical ion collector 11 with zero potential, which is coaxially located, located in a cylindrical housing 8 at one end thereof 9 cylindrical anode 10. The collector 11 has a length that is several times its diameter

В корпусе 8 размещен также термоэлектронный катод 12, имеющий положительный потенциал, который ниже потенциала анода 10 и составляет около нескольких десятков вольт. Катод 12 выполнен в виде отрезка проволоки и размещен параллельно оси анода 10 на расстоянии от поверхности анода в радиальном направлении, равном длине термоэлектронного катода 12.In the housing 8 is also placed a thermionic cathode 12 having a positive potential, which is lower than the potential of the anode 10 and is about several tens of volts. The cathode 12 is made in the form of a piece of wire and placed parallel to the axis of the anode 10 at a distance from the surface of the anode in a radial direction equal to the length of the thermionic cathode 12.

В описываемом варианте выполнения отрезок вольфрамовой проволоки, из которой выполнен термоэлектронный катод, имеет длину около 3-5 мм и диаметр около 50-100 мкм.In the described embodiment, the tungsten wire segment from which the thermionic cathode is made has a length of about 3-5 mm and a diameter of about 50-100 μm.

В корпусе 8 размещен также цилиндрический рефлектор 13, концентрический с анодом 10 напротив катода 12, при этом конец 14 катода размещен на расстоянии от торца 15 цилиндрического рефлектора 13 в осевом направлении, равном длине катода 12.A cylindrical reflector 13, concentric with the anode 10 opposite the cathode 12, is also located in the housing 8, while the end of the cathode 14 is placed at an axial direction equal to the length of the cathode 12 from the end face 15 of the cylindrical reflector 13.

В корпусе 8 размещен электрический экран 16, имеющий потенциал катода 12, расположенный между анодом 10 и катодом 12 и препятствующий движению электронов к аноду по прямолинейной траектории.An electric shield 16 is placed in the housing 8, having the potential of the cathode 12 located between the anode 10 and the cathode 12 and preventing the movement of electrons to the anode along a straight path.

Корпус 8 выполнен стеклянным и содержит патрубок 17 для соединения с вакуумной системой (не показана).The housing 8 is made of glass and contains a pipe 17 for connection with a vacuum system (not shown).

Термоэлектронный катод 12 и электрический экран 16 образуют катодный узел 18.The thermionic cathode 12 and the electric screen 16 form a cathode assembly 18.

Коллектор 11 закреплен в корпусе 8 на двух вводах 19 и 20, которые приварены к траверзам 21, 22. Рефлектор 13 закреплен на вводе, приваренном к траверзе 24. Анод 10 соединен с вводом 25, на который подается напряжение 300-500 В. Катод 12 закреплен на вводе 26, закрепленном на траверзе 27, на который подается напряжение накала 30В, при этом на электрический экран 16, закрепленный на траверзе 28, подается напряжение накала 32 В. Таверза 27 имеет форму проволоки или полоски.The collector 11 is fixed in the housing 8 on two inputs 19 and 20, which are welded to the beam 21, 22. The reflector 13 is mounted on the input welded to the beam 24. The anode 10 is connected to the input 25, which is supplied with a voltage of 300-500 V. Cathode 12 mounted on the input 26, mounted on the beam 27, which is supplied with a voltage of 30 V, while the electric screen 16, mounted on the beam 28, is supplied with a voltage of 32 V. The tavern 27 has the form of a wire or strip.

Электрический экран 16 (фиг. 3) катодного узла 18 согласно изобретению выполнен в виде металлического стакана из фольги, окружающего термоэлектронный катод 12 и распложенного соосно с ним, так что дно 29 стакана обращено к патрубку 17 корпуса 8, а на боковой поверхности стакана выполнено щелевое отверстие 30 для выхода электронов преимущественно в азимутальном относительно оси анода 10 направлении, т.е. перпендикулярно плоскости X-Y чертежа. При этом один конец катода 12 электрически соединен с дном 29 металлического стакана, а с противоположной стороны стакан закрыт диэлектрическим диском 31 с отверстием 32, через которое проходит траверза 27, электрически связанная с концом 33 катода 12.The electric screen 16 (Fig. 3) of the cathode assembly 18 according to the invention is made in the form of a metal cup made of foil surrounding the thermionic cathode 12 and arranged coaxially with it, so that the bottom 29 of the cup faces the nozzle 17 of the housing 8, and a slotted hole is made on the side surface of the cup hole 30 for the exit of electrons mainly in the azimuthal direction relative to the axis of the anode 10, i.e. perpendicular to the X-Y plane of the drawing. In this case, one end of the cathode 12 is electrically connected to the bottom 29 of the metal cup, and on the opposite side the cup is closed by a dielectric disk 31 with an opening 32 through which a traverse 27 passes, electrically connected to the end 33 of the cathode 12.

Другой конец катода 12 проходит через отверстие 34 в дне стакана и электрически соединяется с второй траверзой 28, которая электрически соединена с экраном 16The other end of the cathode 12 passes through an opening 34 in the bottom of the glass and is electrically connected to a second beam 28, which is electrically connected to the screen 16

Работа манометрического преобразователя орбитронного типа осуществляется следующим образом.The work of the gauge orbitron type converter is as follows.

Напряжение накала катода 12 прилагается между траверзами 27 и 28 (фиг. 3). Одновременно на траверзу 28 и экран 16 подается положительный потенциал порядка 10% от потенциала анода 10. Коллектор 11 ионов имеет нулевой потенциал. Заданные потенциалы формируют электрическое поле, которое проникает через щель 30 экрана 16, ускоряет эмитированные с центральной части катода 12 электроны и формирует из них пучок определенной конфигурации, распространяющийся в заданном направлении. Траектории электронов в соответствии с принципом работы манометрического преобразователя орбитронного типа имеют спиралеобразный вид, как это описано выше.The glow voltage of the cathode 12 is applied between the traverses 27 and 28 (Fig. 3). At the same time, a positive potential of the order of 10% of the potential of the anode 10 is supplied to the traverse 28 and the screen 16. The ion collector 11 has zero potential. The given potentials form an electric field that penetrates through the slit 30 of the screen 16, accelerates the electrons emitted from the central part of the cathode 12 and forms from them a beam of a certain configuration, propagating in a given direction. The electron paths in accordance with the principle of operation of the orbitron type gauge converter have a spiral shape, as described above.

Наличие экрана с выходной щелью 30 по сравнению с известной конструкцией значительно уменьшает количество электронов, проходящих недостаточно длинный путь до ухода на анод, и обеспечивает более высокое значение отношения полезного сигнала (тока ионов) к фоновому току, обусловленному рентгеновским излучением.The presence of a screen with an exit slit 30, in comparison with the known construction, significantly reduces the number of electrons passing an insufficiently long path before leaving the anode, and provides a higher ratio of the useful signal (ion current) to the background current due to x-ray radiation.

Одновременно устраняется влияние фонового тока, связанного с эмиссией положительных ионов из катода 12, они не выходят через щель 30, поскольку точки пространства в ней имеют положительные потенциалы, а движению ионов вдоль траверзы 27 препятствует изолятор 31.At the same time, the influence of the background current associated with the emission of positive ions from the cathode 12 is eliminated; they do not exit through the slit 30, since the points of space in it have positive potentials, and the insulator 31 impedes the movement of ions along the traverse 27.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции катодного узла 18 с электрическим экраном 16 в форме стакана, имеющим небольшое отверстие 30 для выхода электронов, и изолятор 31, препятствующий выходу из экрана 16 положительных ионов, эмитированных катодом 12, позволяет расширить нижний предел измерения манометрического преобразователя орбитронного типа до 10-11 Па и одновременно снизить погрешность измерения давления.Thus, the use of the proposed design of the cathode assembly 18 with a glass-shaped electric screen 16 having a small hole 30 for electron exit and an insulator 31 preventing the positive ions emitted by the cathode 12 from leaving the screen 16 allows us to expand the lower measurement limit of the orbitron type gauge converter to 10 -11 Pa and at the same time reduce the pressure measurement error.

Claims (12)

1. Ионизационный манометр орбитронного типа, содержащий размещенные в цилиндрическом корпусе на одном его торце 1. An orbitron type ionization pressure gauge comprising those placed in a cylindrical body at one end thereof цилиндрический анод, имеющий положительный потенциал около несколько сотен вольт,a cylindrical anode having a positive potential of about several hundred volts, цилиндрический коллектор ионов с нулевым потенциалом, в котором соосно размещен указанный цилиндрический анод, и имеющий длину, в несколько раз превышающую его диаметр,a cylindrical ion collector with zero potential, in which said cylindrical anode is coaxially placed and having a length several times its diameter, термоэлектронный катод, имеющий положительный потенциал, который ниже потенциала анода и составляет около нескольких десятков вольт, выполненный в виде отрезка проволоки и размещенный параллельно оси анода на расстоянии от поверхности анода в радиальном направлении, равном длине термоэлектронного катода,thermionic cathode having a positive potential that is lower than the potential of the anode and is about several tens of volts, made in the form of a piece of wire and placed parallel to the axis of the anode at a distance from the anode surface in the radial direction equal to the length of the thermionic cathode, цилиндрический рефлектор, концентрический с анодом и размещенный напротив катода,a cylindrical reflector concentric with the anode and placed opposite the cathode, при этом конец катода размещен на расстоянии от торца рефлектора в осевом направлении, равном длине катода,the end of the cathode is placed at a distance from the end of the reflector in the axial direction equal to the length of the cathode, электрический экран, имеющий потенциал катода, расположенный между анодом и катодом и препятствующий движению электронов к аноду по прямолинейной траектории,an electric screen having a cathode potential located between the anode and cathode and preventing the movement of electrons to the anode along a rectilinear path, при этом термоэлектронный катод и электрический экран образуют катодный узел, иwherein the thermionic cathode and the electric screen form a cathode assembly, and корпус содержит патрубок для соединения с вакуумной системой,the housing contains a pipe for connecting to a vacuum system, отличающийся тем, чтоcharacterized in that электрический экран катодного узла выполнен в виде металлического стакана, окружающего термоэлектронный катод и распложенного соосно с ним, так что дно стакана обращено к патрубку корпуса, а на боковой поверхности стакана выполнено щелевое отверстие для выхода электронов преимущественно в азимутальном относительно оси анода направлении, причем один конец катода электрически соединен с дном металлического стакана, а с противоположной стороны стакан закрыт диэлектрическим диском с отверстием, через которое проходит траверза, электрически связанная с другим концом катода.the electric screen of the cathode assembly is made in the form of a metal cup surrounding the thermionic cathode and arranged coaxially with it, so that the bottom of the cup faces the nozzle of the housing, and a slot hole is made on the side surface of the cup for electrons to exit, mainly in the azimuthal direction with respect to the anode axis, with one end the cathode is electrically connected to the bottom of the metal cup, and on the opposite side the cup is closed by a dielectric disk with an opening through which the traverse passes, eski connected to the other end of the cathode. 2. Ионизационный манометр по п. 1, отличающийся тем, что отрезок проволок, из которой выполнен термоэлектронный катод, имеет длину около 5 мм и диаметр около 50 мкм.2. The ionization manometer according to claim 1, characterized in that the length of wire from which the thermionic cathode is made has a length of about 5 mm and a diameter of about 50 microns.
RU2016152607A 2016-12-30 2016-12-30 Ion gauge of orbitron type RU2649066C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152607A RU2649066C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Ion gauge of orbitron type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152607A RU2649066C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Ion gauge of orbitron type

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2649066C1 true RU2649066C1 (en) 2018-03-29

Family

ID=61867184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152607A RU2649066C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Ion gauge of orbitron type

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2649066C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771640C1 (en) * 2021-06-15 2022-05-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина" Wide-range gauge head

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449660A (en) * 1966-08-10 1969-06-10 Wisconsin Alumni Res Found Orbitron electronic vacuum gauge having second anode for collecting scattered electrons
SU402771A1 (en) * 1971-03-31 1973-10-19 IONIZATION MANOMETER
US5422573A (en) * 1990-04-11 1995-06-06 Granville-Phillips Company Ionization gauge and method of using and calibrating same
US7847559B2 (en) * 2006-10-26 2010-12-07 Brooks Automation, Inc. Method and apparatus for shielding feedthrough pin insulators in an ionization gauge operating in harsh environments
US8169223B2 (en) * 2008-05-07 2012-05-01 Tsinghua University Ionization vacuum gauge

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449660A (en) * 1966-08-10 1969-06-10 Wisconsin Alumni Res Found Orbitron electronic vacuum gauge having second anode for collecting scattered electrons
SU402771A1 (en) * 1971-03-31 1973-10-19 IONIZATION MANOMETER
US5422573A (en) * 1990-04-11 1995-06-06 Granville-Phillips Company Ionization gauge and method of using and calibrating same
US7847559B2 (en) * 2006-10-26 2010-12-07 Brooks Automation, Inc. Method and apparatus for shielding feedthrough pin insulators in an ionization gauge operating in harsh environments
US8169223B2 (en) * 2008-05-07 2012-05-01 Tsinghua University Ionization vacuum gauge

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771640C1 (en) * 2021-06-15 2022-05-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина" Wide-range gauge head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7332714B2 (en) Quadrupole mass spectrometer and vacuum device using the same
JP6964202B2 (en) Gas analysis with reverse magnetron source
US6025723A (en) Miniature ionization gauge utilizing multiple ion collectors
US3280326A (en) Mass filter with sheet electrodes on each side of the analyzer rod that intersect on the ion beam axis
US8410433B2 (en) Mass spectrometer
RU2649066C1 (en) Ion gauge of orbitron type
US2573005A (en) Ionization gauge and method of operation
US4833921A (en) Gas pressure measurement device
US3742343A (en) Ion gauges
US2937295A (en) Ionization gauge for the measurement of low pressures
US2225455A (en) Cathode ray device
US3906237A (en) Ion gauges
US20100012851A1 (en) Multi-Anode Ionization Chamber
US3387175A (en) Vacuum gauge having separate electron collecting and electron accelerating electrodes
USRE25369E (en) Ionization gauge for the measurement of low pressures
US2835839A (en) Wide range proportional counter tube
US2870358A (en) Ionization manometer
US2328259A (en) Polar coordinate cathode-ray tube
US2913630A (en) Ion gauge
US2963601A (en) Ionization vacuum gauge
US2506589A (en) Apparatus for the detection of displacements
US20220157552A1 (en) X-ray tube for analysis
US3509418A (en) Ionization manometer including means for modulation of terminal grids
JP7370899B2 (en) x-ray tube
RU2656091C1 (en) Ion gage head