TWI739300B - 離子化計及其製造方法 - Google Patents

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史考特 Ｃ 海因布赫
葛拉多 Ａ 布魯克爾
提姆西 Ｃ 史維尼
提姆西 Ｒ 皮旺卡-柯若
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Abstract

本發明提供一種測量裝置，其具有由一聚合物材料形成之一外殼及安置於該外殼中之一或多個電引線接腳。該等電引線接腳可彼此實質上垂直地定向且具有複雜形狀。

Description

離子化計及其製造方法
本發明係關於真空計的配置及組裝，特別是其外殼的製作方法。
準確且可重複壓力量測為操作工業及研究用真空系統這兩者的重要要求。用於量測此應用中之真空度的壓力計感測器基於廣泛範圍之技術原理操作且在其設計中共用常見構建區塊，包括：(1)容納壓力感測元件之密封包封，(2)橋接包封壁且與電子器件交換功率、偏壓電壓及量測信號的電引線及(3)允許測量裝置感測器至真空系統埠之密封連接的凸緣。在過去，壓力計感測器依賴於使用金屬材料及陶瓷絕緣體的公認設計及製造方法。舊版測量裝置建構材料為真空技術研究之自然演進的結果且滿足真空壓力感測器所預期之機械、電及高真空相容性性質。
離子化真空計為吾人所熟知且包括熱及冷陰極計兩者。冷陰極離子化計在連接至待量測真空之抽空包封中具有一對電極(亦即，陽極接腳及陰極罩籠)。在冷陰極計中，在陽極電極與陰極電極之間施加高DC電壓電位差以導致放電電流在其間流動。沿著電極之軸線施加磁場以便有助於將放電電流維持於平衡值，其對於壓力為可重複函數。冷陰極離子化計用於量測自中間真空度延伸至高真空度的壓力(例如，1E-10托至1E-02托的範圍內)。
因此，離子化真空計藉由首先離子化其真空計包封內部之氣體分 子及原子且接著量測所得離子電流提供對真空系統總壓力之間接量測。所量測離子電流直接相關於量規包封內部之氣體密度及氣體總壓力，亦即隨著真空系統內部之壓力降低，所量測離子電流降低。氣體特定校準曲線提供基於離子電流測量來計算總壓力之能力。
高效能真空系統中之組件在過去由不鏽鋼製造，不鏽鋼提供低氣體外洩且可被機器加工成隨後可一起接合成容納壓力感測元件且提供通電至內部組件的密封結構的零件。不鏽鋼組件之一個缺點為歸因於零件可被機器加工之限制難以製造獨特幾何形狀。通常，藉由自初始產品移除金屬將外殼機器加工成適當幾何形狀。透過組合透過一系列焊接及硬焊操作組裝在一起的陶瓷絕緣體及導電金屬接腳產生引線連接器。藉由用於金屬組件之傳統機械加工製程製造具有非線性電引線接腳的外殼具挑戰性。另外，不鏽鋼可相對昂貴，藉此增加所有高真空相容壓力量測計之製造成本。不鏽鋼組件之另一缺點為要求產生與標準真空凸緣相容之密封套件，此操作昂貴且實施起來非常費時。塑膠材料提供開發與傳統密封凸緣相容的較便宜、具有較低製造成本且提供較快安裝的替代性密封技術的機會。塑膠並不僅為真空行業提供較便宜壓力量測產品之前景，且亦提供顯著改良真空從業者之工作流程的機會。當處理腔室出於操作原因開放於大氣時，感測器可快速且低成本地與新感測器切換，藉此排除歸因於超過其使用壽命之有缺陷測量裝置而需要讓製造過程離線。另外，塑膠材料提供如下機會：提供藉由金屬及陶瓷組件將難以想像之設計。
本文中描述自聚合物形成一測量裝置(例如，一離子化計)之組件的方法。使用聚合物可藉由准許使用模具以快速形成具有所要求幾何形狀之組件來降低製造成本。另外，一經模製外殼可具有以當該外殼由不鏽鋼或另一 金屬形成時難以製造的獨特幾何形狀及角度直接穿過該絕緣外殼的電引線接腳。另外，引線接腳可經設計為具有通過該外殼之較長路徑長度，藉此降低洩漏至真空空間中之氣體流量來改良真空品質。
本文中描述一種測量裝置(諸如，一離子化計)，其具有由一聚合物材料形成之一外殼及通過該外殼安置之一電引線接腳。
本文中亦描述一種製造用於一測量裝置(諸如，一離子化計)之一外殼的方法。該方法可包括將一電引線接腳定位於一模具中、將熔融聚合物流動至該模具中，及允許該熔融聚合物凝固以形成一外殼。該方法可進一步包括藉由一真空密封材料塗佈該外殼之一內側表面。該模具可形成用以將該測量裝置耦接至一處理腔室之一凸緣。
一第二電引線接腳可穿過該外殼安置。一個電引線接腳可穿過該外殼之一基座安置且該第二電引線接腳可穿過該外殼之一側安置。該等電引線接腳可彼此實質上垂直地定向。該電引線接腳可具有一非線性部分，其可穿過該外殼之該聚合物材料安置。該電引線接腳可耦接至一陽極或一陰極。
該電引線接腳可具有安置於該外殼之該聚合物內的一螺紋部分。該電引線接腳可進一步耦接至具有一O形環之該外殼。該電引線接腳可具有安置於該外殼之該聚合物內的一延伸圓盤部分。該電引線接腳可藉由將一導電聚合物模製至兩個電引線接腳之間的該感測器外殼中，藉此耦接具有嵌入於該外殼內之一導電基質的兩個導體而形成。
該電引線接腳可進一步耦接至具有具一刀口之一組件的該外殼。具有一刀口之該組件可由一形狀記憶聚合物(較佳為一熱活化形狀記憶聚合物)形成。
該測量裝置可進一步包括安置於該外殼內之一感測器。該感測器可為(例如)一冷陰極離子化計之反向磁控管電極結構。該外殼之一內側表面 可塗佈有一真空密封材料。一凸緣可將該測量裝置耦接至一處理腔室。該凸緣可以一單片包封凸緣設計整合模製至該外殼。
本文中描述一種高真空外殼之組件(諸如，封閉件)。該組件可包括一真空側上具有一真空密封塗層的一經模製聚合物。該組件可為一真空盲蓋板。該真空盲蓋板可具有一刀口或其他凸起結構。該經模製聚合物可為一形狀記憶聚合物，較佳為一熱活化形狀記憶聚合物。該組件可包括一刀口或其他凸起結構。
本文中亦描述一種密封一高真空外殼之方法。該方法包括將真空側上具有一真空密封塗層的一經模製聚合物插入至一孔口中、自該孔口移除該經模製聚合物，及加熱該經模製聚合物以將該經模製聚合物復原至一預變形形狀。該經模製聚合物可為在插入至該孔口中後就變形的一形狀記憶聚合物。
本文中亦描述一種測量裝置(例如，冷陰極離子化計)。該測量裝置可包括：具有一基座之一圓柱形陰極罩籠，該基座可具有一開口；電耦接至該陰極之一陰極接腳；穿過該基座之該開口安置的一陽極；環繞該圓柱形陰極罩籠之一聚合物外殼；及該圓柱形陰極罩籠之該基座處的一絕緣體，其保護該圓柱形陰極罩籠與該聚合物外殼之間的一界面處的該聚合物外殼。該測量裝置可包括安置於該圓柱形陰極罩籠內的與該陽極同軸的一濺鍍屏蔽。該測量裝置可包括電耦接至該陽極且安置於該圓柱形陰極罩籠內的一起動器。該圓柱形陰極罩籠之該基座的一底面可具有環繞該絕緣體之一唇緣。該冷陰極罩籠之一上部部分可具有自該冷陰極罩籠徑向向外延伸至該聚合物外殼中的一唇緣。該量規可包括耦接至該冷陰極罩籠之一上部部分的一鐵磁屏。該圓柱形陰極罩籠之該基座的該開口可具有一階形邊緣以遮蔽該絕緣體。該聚合物外殼可包括用以將該離子化計耦接至一腔室之一凸緣。一圓柱形磁體可環繞該聚合物外殼之至少一部分。一O形環可在該聚合物外殼內圍繞該陽極且在該圓柱形陰極罩籠之 該基座下方安置。該測量裝置可包括一印刷電路板，其中該陽極穿過該印刷電路板安置且該聚合物外殼以機械方式耦接至該印刷電路板。該聚合物外殼可由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或聚碳酸酯形成。該聚合物外殼由具有小於5 x 10-6托L s-1 cm-2之一氣體洩漏速率的一聚合物形成。該聚合物外殼可由一不吸濕聚合物形成。該測量裝置可包括環繞通過該印刷電路板安置的該陽極之一部分的一圓柱形絕緣體。該測量裝置可包括可由聚合物形成的至少部分環繞該聚合物外殼及印刷電路板的一罩殼。該量規可包括耦接至該罩殼之一連接器。
本文中亦描述一種用於一測量裝置之總成，其可包括具有一基座之一圓柱形陰極罩籠，該基座可具有一開口；電耦接至該陰極之一陰極接腳；通過該基座之該開口安置的一陽極；及該圓柱形陰極罩籠之該基座處的一絕緣體，其經配置以保護該圓柱形陰極罩籠與一聚合物外殼之間的一界面處的該聚合物外殼。該總成經配置以用於插入至通常用於製造一測量裝置之一模具中。該測量裝置總成可包括安置於該圓柱形陰極罩籠內的與該陽極同軸的一濺鍍屏蔽。該測量裝置總成可包括電耦接至該陽極且安置於該圓柱形陰極罩籠內的一起動器。該圓柱形陰極罩籠之該基座的一底面可具有環繞該絕緣體之一唇緣。該冷陰極罩籠之一上部部分可具有自該冷陰極罩籠徑向向外延伸至該聚合物外殼中的一唇緣。該量規總成可包括耦接至該冷陰極罩籠之一上部部分的一鐵磁屏。該圓柱形陰極罩籠之該基座的該開口可具有一階形邊緣以遮蔽該絕緣體。
本文中亦描述一種製造一測量裝置之方法。該方法可包括將一測量裝置總成(諸如之前段落中所描述)定位於一模具內，將熔融聚合物流動至該模具中，及允許該熔融聚合物凝固以圍繞該圓柱形陰極罩籠、陰極接腳、陽極及絕緣體形成一外殼。該方法可包括定位環繞該聚合物外殼之至少一部分的一圓柱形磁體。該方法可包括在該聚合物外殼內圍繞該陽極且在該圓柱形陰極罩籠之該基座下方定位一O形環。該方法可包括以機械方式耦接一印刷電路板至 該聚合物外殼，其中該陽極通過該印刷電路板安置。該聚合物外殼可由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或聚碳酸酯形成。該聚合物外殼可由具有小於5 x 10-6托L s-1 cm-2之一氣體洩漏速率的一聚合物形成。該聚合物外殼可由一不吸濕聚合物形成。該方法可包括定位環繞通過該印刷電路板安置的該陽極之一部分的一圓柱形絕緣體。該方法定位至少部分環繞該聚合物外殼及印刷電路板之一罩殼。該罩殼可由一聚合物形成。該方法可包括耦接一連接器至該罩殼。
本文中亦描述一種用於實質上由聚合物形成之一真空外殼的封閉件。該封閉件可經金屬塗佈。該封閉件亦可諸如在一CONFLAT凸緣中具有一刀口。
本文中所描述之組件及方法可提供數個優勢且適用於真空測試設備中之多種組件，包括對流增強型皮拉尼(CEP)計、微型離子感測器、離子阱感測器、金屬B-A型感測器(諸如來自美國麻薩諸塞州之安多弗的MKS儀器有限公司的STABIL-ION感測器)、玻璃B-A型感測器及熱電偶感測器。另外，射出模製製程可易於再現且藉由射出模製產生的測量裝置可直接自射出模製設施運送至終端使用者。
真空計之相異組件可固結成一個經模製或機器加工聚合物結構，藉此減少建構感測器所要求之組裝及接合步驟數目。換言之，本文中所描述之組件及方法提供製造起來可較有成本效益的較簡單設計。一個特定實例為在一個射出模製步驟中產生的諸如離子化計之測量裝置，其具有具凸緣之外殼及金屬引線接腳。作為替代方案，可在射出模製製程之後簡單地按壓擬合引線接腳。
可製造諸如非線性電引線接腳之獨特幾何形狀，使用基於金屬材料之傳統機械加工製程難以建構該等幾何形狀。在一些具體實例中，可針對特製化應用(諸如惡劣環境(例如，植入或化學蝕刻))以薄層塗佈成本過高材料。 可建構歸因於聚合物之相容本質具有低氣體洩漏之新密封組件。可藉由通過聚合物密封組件按壓擬合電導體、氣流管道或其他機械結構建構真空引線。替代性地，可圍繞彼等組件射出模製聚合物，藉此排除按壓擬合其之需要。真空引線可經建構使得其他玻璃、金屬或陶瓷密封組件是不必要的。換言之，除了聚合物與真空引線接腳之間的界面可建構該等組件而無需具有單獨真空密封結構。亦可藉由在聚合物模製製程中包括金屬或另一材料之插入件以產生由電及/或機械引線及支撐結構自身兩者組成之複合物結構來建構真空引線。聚合物模製之另一優勢為當諸如陰極及電引線之導電結構易於操縱時其可藉由焊接或其他手段預接合且接著可圍繞其模製包封及凸緣。
最近真空行業已愈發關注產生較輕、較小及較低成本壓力量測產品。真空產品自身存在在高真空下操作或曝露於高真空之相容性挑戰。本文中驗明諸如聚合塑膠之替代性建構材料以產生與高真空度下操作或曝露於高真空度相容且可以減少之成本及較輕、較小且甚至一次性封裝提供所要求壓力量測效能的新一代壓力量測計。
本發明工作描述選擇適當材料及製造方法，其將允許用包括塑膠(低成本材料)作為主要製造組分的替代性設計替換測量裝置製造之所有構建區塊。目標為產生藉由多種技術量測壓力之新一代塑膠測量裝置，包括(但不限於)：離子化、導熱性、摩擦及振動膜偏轉。在適當材料選擇情況下，與高真空系統中之操作相容的新一代塑膠真空計將在真空行業中變成標準品。
塑膠材料及塑膠製造技術可用於設計及製造所有高真空相容壓力計之典型構建區塊，包括：密封外殼、電引線及安裝凸緣。冷陰極離子化計用作可使用塑膠材料設計的高真空相容計之實例，且顯然類似概念可用於設計共用常見構建區塊的其他真空相容計。實例包括：熱陰極計、皮拉尼計及甚至振動膜計。塑膠真空計之開發要求許多不同技術考慮因素，包括：適當材料選 擇、成本有效及高真空相容組裝/密封技術、保護所曝露塑膠表面免遭包括反應性製程氣體及內部產生物質(諸如內部電漿中之離子及介穩態粒子)之危害環境條件。塑膠測量裝置之設計及製造為開發低成本量規之一個路徑。塑膠並不僅提供低成本材料替代方案且亦提供減少組裝步驟之數目的能力從而減少組裝錯誤及成本。
100a:離子化計
100b:離子化計
100c:離子化計
100d:離子化計
110a:外殼
110b:外殼
110c:外殼
110d:外殼
110e:外殼
110f:外殼
115:外殼
120:電引線接腳
121:螺旋狀電引線接腳
122:陽極/尖端部分
125a:電引線接腳
125b:電引線接腳
125c:電引線接腳
125d:電引線接腳
127:真空側
128:外側
130:圓柱形陰極
140a:電引線接腳
140b:電引線接腳
140c:電引線接腳
140d:電引線接腳
140e:電引線接腳
140f:電引線接腳
145a:螺紋部分
145b:螺紋部分
145c:螺紋部分
150:凸緣部分
155:O形環
160:延伸圓盤部分
165:延伸圓盤部分
170:感測器
180:磁鐵總成
185:磁鐵總成
190:組件
195:刀口部分
200:真空盲蓋板
210:主體
220:刀口部分
300:電引線接腳
310:導體
315:感測器外殼
320:導體
330:導電聚合物基質
1000a:冷陰極計
1000b:冷陰極計
1000c:冷陰極計
1010:圓柱形陰極罩籠
1010a:基座
1010b:開口
1010c:唇緣
1010d:唇緣
1010e:階形邊緣
1015:陰極接腳
1020:陽極
1025:絕緣體
1030:聚合物外殼
1030a:凸緣部分
1030b:聚合物外殼
1031:插入模製之定心環
1032:定心環
1035:濺鍍屏蔽
1040:起動器
1045:屏
1050:圓柱形磁體
1052:可選卡扣環
1055:O形環
1057:可選絕緣體
1060a:印刷電路板(PCB)
1060b:印刷電路板(PCB)
1060c:印刷電路板(PCB)
1063:緊固裝置
1065:圓柱形絕緣體
1070:罩殼
1075:連接器
1080:移除/剜除(coring)
1085:PCB連接器
1110a:陰極罩籠
1130:聚合物外殼
1130a:凸緣部分
前述內容將自以下對本發明之示例性具體實例的較特定描述顯而易見，如隨附圖式中所說明，其中貫穿不同視圖，類似參考符號係指相同零件。圖式未必按比例繪製，而是強調說明本發明之具體實例。
[圖1A]為離子化計之外殼的說明。外殼具有穿過外殼之基座軸向地安置的兩個電引線接腳。
[圖1B]為離子化計之外殼的說明。外殼具有穿過基座軸向地安置的一個電引線接腳及穿過外殼之側安置的第二電引線接腳。
[圖1C]為離子化計之外殼的說明。外殼具有穿過基座軸向地安置的一個電引線接腳及穿過外殼之基座安置的第二電引線接腳。第二電引線接腳非線性且作出90度轉向。
[圖1D]為離子化計之外殼的說明。外殼具有穿過基座軸向地安置的一個電引線接腳及穿過外殼之側安置的第二電引線接腳。第二電引線接腳非線性且在其穿過外殼時彎曲。
[圖1E]為具有螺旋狀電引線接腳之聚合物外殼的說明。
[圖1F]為具有非軸向電接腳之聚合物外殼的說明。
[圖2]為通過離子化真空計之外殼安置的電引線接腳之說明。電引線接腳具有安置於外殼之聚合物內的螺紋部分。
[圖3]為穿過離子化計之外殼安置的電引線接腳之說明。電引線接腳進一步耦接至具有O形環之外殼。
[圖4]為穿過離子化計之外殼安置的電引線接腳之說明。電引線接腳進一步耦接至具有具刀口之形狀記憶聚合物的外殼。
[圖5]為穿過離子化計之外殼安置的電引線接腳之說明。電引線接腳具有安置於外殼之聚合物內的延伸圓盤部分。
[圖6]為安置於離子化計之外殼內的感測器之說明。
[圖7]為由聚合物形成之真空盲蓋板的說明。
[圖8]為具有刀口之高真空盲蓋板的組件之說明。
[圖9]為由兩個金屬導體及嵌入導電材料形成的電引線接腳的說明。
[圖10]為聚合物複合物冷陰極計之一個具體實例的橫截面圖。
[圖11]為聚合物複合物冷陰極計之一個具體實例的三維橫截面圖。
[圖12]為聚合物複合物冷陰極計之一個具體實例的放大圖。
[圖13]為聚合物複合物冷陰極計之另一具體實例的橫截面圖。
[圖14]為具有插入模製至感測器中之磁場的聚合物複合物冷陰極計之具體實例的橫截面圖。
[圖15]為具有延伸陰極罩籠之聚合物複合物冷陰極計的又一具體實例的橫截面圖。
[圖16]A至圖16C為聚合物模製凸緣之說明。圖16A為標準凸緣。圖16B為插入模製之定心環。圖16C為單片式凸緣及定心環。
[圖17]A及圖17B為射出模製製程之說明。圖17A為射出模製之前的測量裝置總成的說明，且圖17B為射出模製之後的測量裝置的說明。
本發明之示例性具體實例的描述如下。
本文中所描述之冷陰極離子化真空計依賴於反向磁控管原理。測量裝置具有圓柱形對稱性。位於測量裝置之軸線上的陽極接腳與真空包封內部之圓柱形陰極之間的較大電壓電位差(亦即，徑向電場)為電子提供能量以用於離子化事件發生。交叉軸向磁場提供維持包封內部之放電所要求的較長電子軌跡路徑長度。放電電流為所量測數量且與系統中之總壓力成正比。
通過大體上以單一電子釋放至測量裝置之離子化容積中開始的突崩離子化程序進行放電。負責釋放電子之該程序可包括場發射事件或宇宙射線離子化化程序。突崩程序依賴於每電子帶來許多離子化化程序的電子軌跡的長路徑長度。每一離子化化程序釋放離子以及添加至放電中的額外電子。隨著離子碰撞陰極內壁，額外電子亦釋放至放電中，藉此增加總電荷。自陽極流動至陰極之放電電流(由離子及電子組成)達到與系統中之壓力成正比的值。
本文中所描述之冷陰極離子化真空計為反向磁控管設計。本申請案之圖1A至圖1F中所展示之反向磁控管設計包括磁鐵總成180及185。本文中所描述之概念同樣適用於潘寧類型設計。
圖1A至圖1F說明離子化計100之外殼的具體實例。外殼110a至110d由聚合材料形成且電引線接腳120穿過外殼110a至110f安置。電引線接腳120可耦接至陽極122。替代性地，位於外殼110a至110f之內部內的電引線接腳120之尖端部分122可充當陽極。圓柱形陰極130位於外殼110a至110f之內部內。在一些具體實例中，圓柱形陰極130可直接塗佈於包封之真空側上的聚合物上。常見塗佈方法可用於沉積陰極。取決於最終塗佈材料，可使用無電極電鍍繼之以電鍍術以及直接沉積法，諸如物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或電 漿輔助化學氣相沉積(PECVD)。當設計此塗層時，應考慮組成冷陰極感測器中之電漿的離子將在其碰撞陰極時自陰極濺鍍材料的事實。在測量裝置之整個壽命中，至多1公克之材料可濺鍍離開陰極壁。塗佈材料因此應具有>0.010吋之厚度。塗佈材料亦應理想地具有低濺鍍速率且不含有具有鐵磁性質之任何元素。可使用諸如鈦或鋁之材料。在一些具體實例中，圓柱形陰極130可藉由按壓擬合、加熱接著按壓擬合、按壓擬合接著加熱、穿透、穿透及加熱、加熱及穿透或直接模製就位併入至聚合物外殼110a至110f中。
在一些具體實例中，第二電引線接腳140a至140f可穿過外殼110a至110d安置。在圖1A之具體實例中，第二電引線接腳140a與第一電引線接腳120平行出線且電耦接至陰極130。在圖1B之具體實例中，第二電引線接腳140b垂直於第一電引線接腳120定向。在圖1C之具體實例中，第二電引線接腳140c非線性且作出90度轉向使得其穿過外殼之基座安置。在圖1D之具體實例中，第二電引線接腳140d非線性且作出90度轉向使得其穿過外殼110d之側。
由於外殼110a至110f由聚合物材料形成，因此外殼可藉由快速輸出模製法製造。另外，電引線接腳120及140a至140f在形成外殼之前可以獨特位置定向。接著，聚合物外殼可圍繞電引線接腳120及140a至140f形成。另外，電引線接腳可具有複雜非線性幾何形狀，如由電引線接腳110c至110d所說明。非線性幾何形狀可包括廣泛多種形狀。舉例而言，非線性幾何形狀可包括在電引線接腳之縱向軸線反向上的改變。非線性幾何形狀亦可包括接腳定向之平面中的改變。舉例而言，電引線接腳140a至140f可彎曲，且可具有穿過外殼110a至110f之聚合物材料安置的彎曲部分。值得注意的是，模製法可准許建構具有當外殼由諸如不鏽鋼之金屬形成時不可接近或難以接近的位置時，接近外殼110a至110f之內部內的電引線接腳120及140a至140f的外殼。非線性電引線接腳之另一實例說明於圖1E中，其具有螺旋狀電引線接腳121。非線性電引線接腳之另一實例說 明於圖1F中，其具有彎曲引線接腳140f。增加引線接腳之長度及扭曲度(或曲率量)兩者將增加氣體之原子或分子必須橫越以便自測量裝置之空氣側傳遞至真空密封區域中的路徑長度。因此，增加引線接腳之長度及扭曲度降低至真空中之氣體流量，藉此改良真空品質且增加測量裝置量測之精度及準確性。此等類型之設計在過去難以使用不鏽鋼組件製造。
外殼110a至110f亦可包括可與外殼110a至110f整合模製的凸緣部分150。凸緣部分150可將離子化計耦接至處理腔室。此凸緣部分可併入模製至聚合物中之密封墊或將O形環固持於克萊因凸緣中之定心環或KWIK FLANGE類型密封套件。在密封墊直接併入至凸緣中之狀況下，腔室上之金屬刀口可改變密封套件形狀或形成聚合物與金屬刀口之間的真空密封之聚合物凸緣。聚合物模製真空組件之一個特定優勢為具有凸緣及穿過外殼安置之金屬引線接腳的外殼可形成於單一製造步驟中而非單獨地製造隨後接合在一起的三個不同組件。使用聚合物外殼110a至110f之另一特定優勢為定心環可設計為凸緣之整合組件。定心環可直接模製至聚合物外殼110a至110f之凸緣部分150中。聚合物外殼亦可形成為具有其他凸緣類型。如圖16A至圖16C中所說明，外殼可形成為具有標準凸緣(圖16A)、插入模製之定心環(圖16B)或單片式凸緣及定心環(圖16C)。
電引線接腳可具有數個獨特幾何形狀，尤其在電引線接腳穿過聚合外殼材料時。圖2至圖5說明穿過測量裝置之外殼安置的電引線接腳。具有真空側127及外側128(有時被稱作「空氣」側)之外殼115由聚合材料形成。在圖2至圖4中，電引線接腳125a至125c具有安置於外殼115之聚合物內的螺紋部分145a至145c。在圖3中，電引線接腳125b進一步耦接至具有O形環155之外殼。螺紋部分145a至145c增加電引線接腳125a至125c與聚合物115之間的表面接觸面積，藉此增加原子或分子必須橫越以自電引線接腳125a至125c之高壓側(例如，外側)擴散至真空側(例如，內側)的路徑長度。O形環155進一步密封電引線 接腳125b與外殼115之聚合物材料之間的界面。在圖4中，電引線接腳125c進一步耦接至具有具刀口部分195(其促進耦接至外殼115)之組件190的外殼。組件190可由諸如熱活化形狀記憶聚合物的形狀記憶聚合物形成。
使用模製技術實現製造具有電引線接腳之外(常壓)側與內(真空)側之間的長路徑長度的其他複雜結構。圖5說明通過離子化計之外殼115安置的另一電引線接腳125d。電引線接腳125d具有安置於外殼115之聚合物內的延伸圓盤部分160及外殼115之外側上的延伸圓盤部分165。類似於螺紋引線，延伸圓盤增加電引線接腳125d與聚合物115之間的表面接觸面積，藉此增加原子或分子必須橫越以自電引線接腳125d之高壓側(例如，外側)擴散至真空側(例如，內側)的路徑長度。亦可使用較多複雜結構，諸如多個圓盤或螺紋部分與圓盤之組合。
本文中所描述之技術亦可用於現存真空集管或總成。真空感測器可購自預封裝成諸如T05及T08(其為便宜的常見可易於獲得標準電集管)之標準真空相容集管的供應商。此等感測器常常整合至視需要含有多個感測器以提供經改善壓力範圍的較大真空計解決方案中。需要密封此等集管至較大真空計中的方法且上文所描述之技術亦可用於此應用。圖6為安置於離子化真空計之外殼內的感測器170之說明。
外殼材料之選擇準則包括若干不同屬性：首先，材料應產生最少氣體洩漏。此情況包括曝露於真空之內部表面上吸附的材料的低氣體洩漏以及來自大多數材料之塑化劑的減少之氣體洩漏。提供小於5 x 10-6托L s-1 cm-2之氣體洩漏速率的聚合物較佳，此是由於其提供開發能夠藉由典型抽汲系統量測壓力及/或在低至1E-08托之壓力下操作的真空計的能力。用於比較，表1中列舉建構組分之氣體洩漏速率。其次，材料應具有自空氣側/外側至真空側的低氣體滲透速率。透過壁厚度及聚合物組合物之組合調節滲透速率。再次，所選擇材料應 與所選擇製造製程相容以設計測量裝置。尤其重要的是材料之熱性質及化學相容性：所選擇塑膠材料必須與由測量裝置量測的真空製程中存在的化學化合物相容。另外，並不吸濕的聚合物或具有較低吸濕性的聚合物較佳。用於外殼(110a至110f；1030)的合適聚合材料包括熱固性塑膠及熱塑性塑膠。
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合適之特定聚合物材料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚烯烴(例如，聚丙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、氟聚合物、聚四氟乙烯、聚乙烯、NALGENE、VESPEL聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯及KAPTON。諸如PEEK之一些聚合物具有形狀記憶性質(尤其當曝露於熱時)。此等性質可經利用以增強組件之完整性或使其可較易於再用。
一個尤其合適之聚合物為聚醚醚酮(PEEK)，其並非吸濕的且提供低氧氣及水滲透、低氣體洩露及充分高的拉伸強度及撓曲模數。另一合適聚合物為聚碳酸酯，其提供高介電強度(且因此提供電極之間的低洩漏電流)、低氣體洩露且是金屬可塗佈的。諸如聚丙烯之聚烯烴亦合適。特定言之，聚丙烯並非吸濕的且提供低吸水、低氣體洩露、高介電強度及快速壓力排空。在操作中，至真空系統中之大部分流量是歸因於水分子，水分子傾向於在鋼表面上形成單層。然而，聚丙烯及其他聚烯烴相比於其他聚合物對水具有較低親和性，因此減少可需要抽汲出真空系統的水的數量。在超高真空系統中，即使少量水分子亦可顯著影響真空品質，且因此減少材料對水吸附的親和性可顯著減少使用者之操作負擔。使用具有低水親和性之聚合物提供產生快速排空之機會，因為不必自壁移除水層以達成最終真空。概言之，測量裝置外殼之材料選擇為涉 及考慮材料對水之親和性、其對常壓氣體之滲透率，及其使用低成本製造製程形成所要形狀之能力的多變數製程。
外殼可藉由已知聚合物模製技術製造。通常，一或多個電引線接腳定位於模具中。熔融聚合物流動至模具中且被允許凝固以形成外殼。此建構技術實際上允許使用任何形狀導電材料(諸如，正方形或鑽石形狀)以容納連接器之輸入或允許導體之獨特幾何形狀。其亦允許導體遵循自測量裝置之常壓(空氣)側至真空側的通過聚合物之非線性路徑。此等非直線路徑可用於(例如)在空間上控制由電線中流動之電流產生的磁場之位置或允許引線圍繞屏蔽或其他障壁佈線以當需要時在測量裝置中輸送電信號。
替代性地，按壓擬合之電引線接腳或管道可置放於在聚合物已固化之後模製至外殼主體中的孔中。通常，塑膠中所鑽取之孔略微小於攜帶信號之電引線接腳。電引線接腳可按壓擬合至在聚合物與桿之間形成緊密密封之孔中。具體言之，在一個特定實例中，孔可為0.0425吋且電引線接腳可由直徑0.0575吋的不鏽鋼製成。此方法之一個優勢為電引線無需平行於測量裝置之軸向方向，正如使用陶瓷作為絕緣體構建的大部分真空引線所常見。其他相關製造技術為射出模製、插入模製、吹氣模製及三維列印。除按壓擬合引線之外，圖2至圖4展示亦有可能將螺紋引線旋擰至外殼中。螺紋提供至外殼之按壓擬合，及氣體分子自外殼之空氣側洩漏至真空側的較扭曲路徑。
在本文中所描述之具體實例中，外殼由單一材料製成。在一些真空儀器中，外殼或測量裝置之不同部分可具有不同設計要求，諸如熱性質要求、導電性要求、滲透或氣體洩漏要求。為了滿足此等不同要求，不同聚合物可用於製造外殼或測量裝置之不同區段。可接著使用諸如黏著劑之傳統手段將此等部分黏結在一起。另外，保護及/或限制來自界面之氣體洩漏的金屬或其他障壁塗層可形成於外殼之一或多個表面上。若材料相容，則可藉由熔融或以其他方 式導致材料中之一者流動且接著在其重新聚合或硬化之前將外殼之第一部分接合至外殼之第二部分形成黏結。電引線接腳可由許多不同類型之導電材料製成，而無需考慮其相比於陶瓷或玻璃密封套件之高溫效能及膨脹係數。此類型之引線的另一優勢為其將容納實際上任何類型之導電材料，而無需考慮其相比於陶瓷或玻璃密封套件之高溫效能及膨脹係數。導電材料(例如)可為導電碳纖維、銀摻雜或銀浸染彈性體或其他已知導體。舊版引線大體上要求使用硬焊材料以黏結金屬至陶瓷，且此等硬焊材料可與消費者應用不相容。本文中所描述之聚合測量裝置通常不要求硬焊。
為了達成金屬塑膠密封件之要求，圖9說明由包夾導電聚合物基質330之兩個導體310及320建構的電引線接腳300。導體中之一者(例如，310)定位於感測器外殼315之真空側(例如，內部)上且另一導體(例如，320)定位於感測器外殼315之常壓側(例如，外部)上。在此組態中，導電聚合物基質330可在熱塑性塑膠的狀況下直接模製至感測器外殼315中或當此技術不可能時使用插入模製。導電聚合物基質330電耦接兩個導體310及320。行業中已知若干合適聚合物，包括：聚(吡咯)(PPY)、聚苯胺(PANI)、聚(噻吩)(PT)、聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)(PEDOT)、聚(對-苯硫醚)(PPS)、聚(乙炔)(PAC)及聚(對-伸苯基伸乙烯基)(PPV)。
若干技術可用於改良此引線之真空密封。一個方法為添加真空相容黏著劑，諸如TORR SEAL、VACSEAL或LOCTITE至接腳或所鑽取孔中。黏著劑將增加聚合物與電引線接腳之間的黏結強度，從而導致增加機械強度及真空密封兩者。使用黏著劑之缺點為黏著劑中的許多可於真空中氣體洩漏，除非一些類型之蒸氣障壁塗層(如上文所描述)應用於電引線接腳之真空側。電引線接腳(尤其具有螺紋部分的電引線接腳)可進一步藉由諸如TEFLON膠帶之惰性材料密封。
可採取若干其他步驟以增加密封套件之真空效能及其機械強度兩者。熱量之施加可導致塑膠軟化及流動，從而進一步增加導體與聚合物之間的接觸表面。可以若干不同方式施加熱量。聚合物自身可被加熱以軟化材料，從而允許孔在按壓擬合操作中進一步尺寸減少。替代性地，可在按壓擬合之後利用電阻加熱導電材料以導致塑膠流動從而增加密封套件之完整性。
在另一具體實例中，高真空外殼之組分為外殼之真空側上具有真空密封塗層的經模製聚合物。圖7中展示一個特定具體實例，其為O形環密封式(NW25KF)真空盲蓋板之說明，該盲蓋板為使用安裝於置放於平滑表面之間的金屬定心環上之O形環以形成面密封特件的常見真空類型連接器。夾鉗用於將O形環與真空組件固持在一起。實例真空盲蓋板已由聚合物PEEK形成，且另一實例真空盲蓋板已由聚合物丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)形成。此等盲蓋板可藉由銅無電極電鍍且隨後藉由鎳電鍍。盲蓋板用於覆蓋腔室中當前不使用的埠。傳統地，埠為由腔室側上經機器加工有促進密封至密封墊的刀口、凹槽或其他結構的不鏽鋼或另一金屬材料製成的圓盤。此等圓盤在非腔室側上大體上平滑。藉由射出模盲蓋板之結構，可產生較大容積盲蓋板、以高速率及低成本產生，且盲蓋板之機械結構可與凸緣之密封結構組合。電鍍盲蓋板產生蒸氣障壁且將硫封裝於無電極銅塗層(其具有高蒸氣壓)中。其他方法可用於塗佈組件，包括(但不限於)濺鍍沉積、昇華及化學氣相沉積，僅舉幾例。疏水性或疏油性材料亦可經沉積以在不烘烤情況下減少排空時間。類似地，諸如鉑之化學惰性材料可在高度反應性環境中經沉積以減少感測器對關鍵製程之影響。亦可使用諸如SiO2及Al2O3之絕緣塗層。另外，遮蔽技術可用於選擇性地塗佈組件之部分以便調整諸如導電性、氣體洩露及表面光滑度之其性質，使得其最佳化於特定真空應用。因此，塗層可用於提供所要電或機械性質。附帶言之，藉由如圖7中所展示之樣本盲蓋板的實驗為測試聚合物材料及蒸氣障壁塗層的氣體 洩漏、滲透及機械性質的極好方式。
一些真空密封套件(諸如，2.75吋ConFlat型(NW35CF)及1.33吋ConFlat型(NW16CF))併入刀口或其他經設計以穿透密封墊的凸起結構從而增強密封套件之效能。在由具有形狀記憶性質之材料建構的聚合物密封套件中，此較高結構可經設計使得當密封套件夾持至真空系統時，刀口或凸起結構將略微壓扁使得其符合配合腔室側上之任何不規則處從而增加密封件之完整性。當組件被取出且在再次使用之前，可在製造第二密封套件之前將熱施加至凸起結構從而導致其返回至其預變形形狀。形狀記憶性質可經利用以確保密封套件多次使用時之一致性。圖8為具有由具有形狀記憶性質之聚合物形成的主體210之真空盲蓋板200的說明。真空盲蓋板200具有用於耦接至密封墊或其他結構之刀口部分220。高真空外殼之其他組件及密封套件亦可具有刀口或其他凸起結構，如圖8中所說明。
使用聚合物以建構真空組件亦准許建構具有不同形狀之陰極，此情況可在一些儀器中提供優勢。舉例而言，塑形為類似錐形體之區段的陰極將具有自然的自定心性質。
聚合物組件之一個特定實例為離子化計，諸如圖10至圖14中所說明之冷陰極計1000。離子化計具有含基座1010a之圓柱形陰極罩籠1010。基座1010a可具有開口1010b。陰極接腳1015可電耦接至圓柱形陰極罩籠1010。陽極1020穿過圓柱形陰極罩籠1010之基座1010a的開口1010b安置。絕緣體1025(在圖10之具體實例中展示為圓盤之形狀)較佳由諸如氧化鋁陶瓷之陶瓷形成，且保護聚合物外殼1030之內部免遭冷陰極罩籠之操作期間所產生的電漿。通常，絕緣體1025位於圓柱形陰極罩籠1010之基座1010a處。測試結果已展示包括絕緣體1025可帶來顯著較少之聚合物外殼劣化。聚合物外殼1030環繞圓柱形陰極罩籠1010。濺鍍屏蔽1035可安置於圓柱形陰極罩籠1010內以便減少絕緣體1025之 濺鍍污染。冷陰極罩籠1010之基座1010a的開口1010b可具有階形邊緣1010e以遮蔽絕緣體1025以最小化陰極1010與絕緣體1025之間的界面處的污染。起動器1040可電耦接至陽極1020、安置於圓柱形陰極罩籠1010內並與陽極1020同軸。起動器1040可按壓擬合至陽極1020或其可與陽極1020整合形成。在自皮拉尼計至冷陰極計之轉變壓力下要求快速開啟時間的擴展範圍測量裝置中此起動器位置的使用是較佳的。在此等情況下，在陽極與屏1045或陰極罩籠1010之間建立電暈放電時加速起動。
圓柱形陰極罩籠1010之基座1010a的底面可具有環繞且定心絕緣體1025的唇緣1010c，且唇緣1010c及絕緣體1025可彼此環氧化固定(epoxied)以防止「虛擬洩漏」。冷陰極罩籠1010之上部部分可具有自冷陰極罩籠1010徑向向外延伸至聚合物外殼1030中的唇緣1010d，其可有助於將圓柱形陰極罩籠1010軸向鎖定至聚合物外殼1030中並減少歸因於由環繞陰極的薄容積中所捕獲的不容易接近之空氣所引起的「虛擬洩漏」的流量。可為鐵磁性的屏1045可耦接至冷陰極罩籠1010之上部部分。
聚合物外殼1030可具有凸緣部分1030a，其可用於將離子化計耦接至腔室。圓柱形磁鐵1050環繞聚合物外殼1030之至少一部分。可選卡扣環1052(圖13)可鄰近於磁鐵1050之末端安置以支撐磁鐵並徑向且軸向地將其緊密固持就位。圖14說明具有插入模製至該聚合物中之磁鐵的具體實例。因此，圖14之具體實例並不具有卡扣環，此是由於磁鐵置放於具有陰極罩籠、陽極、絕緣體及陰極接腳之模具中。磁鐵可在完成全部組裝之後帶電。
圍繞陽極1020安置且在圓柱形陰極罩籠1010之基座1010a上方的O形環1055可嵌入於聚合物外殼內以進一步幫助提供真空密封。圓柱形絕緣體1065可環繞穿過PCB 1060a安置的陽極1020之一部分。罩殼1070可至少部分環繞聚合物外殼1030及PCB 1060a至1060c。印刷電路板1060a鄰近於可選絕緣體1057 安置。在一些情況下，罩殼1070由聚合物形成。在一些具體實例中，連接器1075可耦接至罩殼1070。已在聚合物外殼1030b之基座處移除1080(例如，藉由剜除)聚合物材料。剜除1080提供較均勻壁厚度以排除凹陷及不佳外觀。
在一些具體實例中，可包括一或多個印刷電路板(PCB)1060a至1060c。陽極1020通過第一PCB 1060a安置，且聚合物外殼1030通常藉由一或多個緊固裝置1063(例如，螺桿)以機械方式耦接至PCB 1060a。PCB 1060a至1060c可藉由PCB連接器1085接合。
可產生多種凸緣組態以用於將測量裝置連接至處理腔室。圖16A說明標準凸緣。圖16B說明具有插入模製之定心環1031的凸緣。在此具體實例中，定心環為金屬且包覆模製至聚合物外殼中。可添加O形環以將外殼耦接至處理腔室。圖16C為單片式凸緣及定心環1032。在此具體實例中，定心環為聚合物且被模製為聚合物外殼之均質部分。
用於離子化計中之外殼可藉由將離子化計總成定位於模具內製造，如圖17A及圖17B中所說明。離子化計總成可包括其中具有基座1010a及開口1010b之圓柱形陰極罩籠1010、電耦接至陰極之陰極接腳1015、穿過圓柱形陰極罩籠1010之基座1010a的開口1010b安置的陽極1020，及圓柱形陰極罩籠1010之基座1010a處的絕緣體1025，其經配置以保護圓柱形陰極罩籠1010與聚合物外殼之間的界面處的聚合物外殼。熔融聚合物接著流動至模具中且被允許凝固以圍繞圓柱形陰極罩籠、陰極接腳、陽極及絕緣體形成外殼1030。圓柱形磁體1050可經定位使得其環繞聚合物外殼1030之至少一部分。O形環1055可在聚合物外殼1030內圍繞陽極1020且在圓柱形陰極罩籠1010之基座1010a上方定位(如在圖11至圖14中所觀察)。一或多個PCB 1060a至1060c可以機械方式耦接至聚合物外殼1030，且陽極1020可穿過PCB 1060a至1060c中之一或多者安置。罩殼1070可經定位使得其環繞聚合物外殼1030及一或多個PCB 1060a至1060c。連接器1075可 耦接至罩殼1070。
本質上，此製程允許預組裝測量裝置感測器組件且接著使用塑膠射出模製以在單一步驟中將感測器元件封裝至外殼中，包括真空密封引線至外殼及提供整合式安裝凸緣。相同方法適用於其他類型之真空計，包括離子化、導熱性及膜偏轉計。使用聚合材料以開發及製造真空計之構建區塊亦允許產生組合感測器技術之組合以提供經擴展量測範圍的較低成本測量裝置。在操作期間，真空系統可經歷非常寬之壓力波動，且常常使用多個測量裝置以能夠提供在整個操作範圍內的量測。即使測量裝置中之一些可不用於量測最低真空度，其皆亦需要與高真空度下的操作相容。塑膠材料選擇應不僅考慮測量裝置之壓力量測範圍，而且考慮測量裝置將曝露之最小壓力範圍。
圖15中說明具有延伸冷陰極罩籠之另一具體實例。陰極罩籠1110a朝向聚合物外殼1130之凸緣部分1130a向下延伸。此配置之一個益處為金屬陰極在聚合物外殼1130之內部表面的較大部分(較佳為內部表面整體)上排列成行，此情況可減少自聚合物至真空腔室中之空氣滲透及氣體洩漏。
本文中所描述之具體實例併入數個特徵或構建區塊以用於設計測量裝置及感測器。組合彼等構建區塊至單一具體實例中可產生尤其成功之測量裝置。舉例而言，包括適當選擇之聚合物材料(例如，不吸濕、提供低氣體洩漏、高拉伸強度及撓曲模數，及高介電強度)的測量裝置保留真空品質。進一步包括具有扭曲或非線性路徑之電引線接腳提供氣體分子橫越之較長路徑長度，藉此減少自空氣側至真空側的氣體流量，此情況進一步改良真空密封品質。改良真空密封品質可又改良所得測量裝置量測之敏感度及準確性。
通常，離子化計包括眾多其他組件，諸如美國專利公開案第2015/0091579號、PCT公開案第WO/2015/048664號及美國專利第7,847,559號中所描述之彼等組件，所有專利的全部內容以引用的方式併入本文中。本申請案亦 以引用的方式在本文中併入2015年1月15日申請的美國臨時專利申請案第62/103,968號的全部內容。
雖然本發明已參考其實例具體實例特定展示及描述，但熟習此項技術者將理解，在不脫離由所附申請專利範圍涵蓋的本發明之範圍之情況下，可在其中進行形式及細節的各種改變。
100a:離子化計
110a:外殼
120:電引線接腳
122:陽極/尖端部分
130:圓柱形陰極
140a:電引線接腳
150:凸緣部分
180:磁鐵總成
185:磁鐵總成

Claims (44)

  1. 一種離子化計(ionization gauge)，其包含：a)具有基座的圓柱形陰極罩籠(cage)，該基座具有開口；b)環繞該圓柱形陰極罩籠之聚合物真空外殼(housing)；c)環繞該聚合物真空外殼之圓柱形磁鐵；d)直接穿過該聚合物真空外殼且穿過該圓柱形陰極罩籠之基座的開口安置之陽極引線接腳；及e)直接穿過該聚合物真空外殼安置且電耦接至該圓柱形陰極罩籠之陰極引線接腳。
  2. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該聚合物真空外殼包含基座，該基座靠近該聚合物真空外殼的末端，且其中該陽極引線接腳係穿過該聚合物真空外殼的基座安置。
  3. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該陰極引線接腳係穿過該聚合物真空外殼之一側安置。
  4. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該陽極或陰極引線接腳具有非線性部分。
  5. 如申請專利範圍第4項之離子化計，其中該非線性部分係穿過該聚合物真空外殼之聚合物材料安置。
  6. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該陽極或陰極引線接腳具有安置於該聚合物真空外殼的聚合物內之螺紋部分。
  7. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該陽極或陰極引線接腳進一步以O形環耦接至該聚合物真空外殼。
  8. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該陽極或陰極引線接腳具有安置於該聚合物真空外殼之聚合物內的延伸圓盤部分。
  9. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該陽極或陰極引線接腳藉由耦接具有嵌入於該聚合物真空外殼內之導電基質的兩個導體而形成。
  10. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該聚合物真空外殼進一步包含整合模製至該聚合物真空外殼之凸緣(flange)，以將該離子化計耦接至處理腔室。
  11. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其進一步包含安置於該圓柱形陰極罩籠內的與該陽極同軸之濺鍍屏蔽。
  12. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其進一步包含電耦接至該陽極且安置於該圓柱形陰極罩籠內的起動器。
  13. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該圓柱形陰極罩籠之上部部分具有自該圓柱形陰極罩籠徑向向外延伸至該聚合物真空外殼中的唇緣。
  14. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其進一步包含耦接至該圓柱形陰極罩籠之上部部分的鐵磁性屏。
  15. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其進一步包含圍繞該陽極、在該聚合物真空外殼內、且在該圓柱形陰極罩籠之基座下方安置的O形環。
  16. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其進一步包含印刷電路板，其中該陽極通過該印刷電路板安置且該聚合物真空外殼以機械方式耦接至該印刷電路板。
  17. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該聚合物真空外殼由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或聚碳酸酯形成。
  18. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該聚合物真空外殼由具有小於5 x 10-6托L s-1 cm-2之氣體洩漏速率的聚合物形成。
  19. 如申請專利範圍第1項之離子化計，其中該聚合物真空外殼由 不吸濕的聚合物形成。
  20. 如申請專利範圍第16項之離子化計，其進一步包含至少部分環繞該聚合物真空外殼及印刷電路板之罩殼(enclosure)。
  21. 如申請專利範圍第20項之離子化計，其中該罩殼由聚合物形成。
  22. 如申請專利範圍第20項之離子化計，其進一步包含耦接至該罩殼之連接器。
  23. 一種製造離子化計之方法，其包含：a)將測量裝置總成(gauge assembly)定位於模具內，該測量裝置總成包含：i)具有基座之圓柱形陰極罩籠，該基座具有開口；ii)穿過該圓柱形陰極罩籠的基座之開口安置的陽極引線接腳；iii)電耦接至該圓柱形陰極罩籠之陰極引線接腳，b)將熔融聚合物流動至該模具中；c)允許該熔融聚合物凝固以形成環繞該圓柱形陰極罩籠、陽極引線接腳及陰極引線接腳之聚合物真空外殼；及d)定位圓柱形磁鐵，使該圓柱形磁鐵環繞該聚合物真空外殼。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該聚合物真空外殼包含基座，該基座靠近該聚合物真空外殼的末端，且其中該陽極引線接腳係穿過該聚合物真空外殼的基座安置。
  25. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該陰極引線接腳係穿過該聚合物真空外殼的一側安置。
  26. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該陽極或陰極引線接腳具有非線性部分。
  27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該非線性部分係穿過該 聚合物真空外殼之聚合物材料安置。
  28. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該陽極或陰極引線接腳具有安置於該聚合物真空外殼的聚合物內之螺紋部分。
  29. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該陽極或陰極引線接腳進一步以O形環耦接至該聚合物真空外殼。
  30. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該陽極或陰極引線接腳具有安置於該聚合物真空外殼之聚合物內的延伸圓盤部分。
  31. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該陽極或陰極引線接腳係藉由耦接具有嵌入於該聚合物真空外殼內之導電基質的兩個導體而形成。
  32. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該聚合物真空外殼進一步包含整合模製至該聚合物真空外殼之凸緣，以將該離子化計耦接至處理腔室。
  33. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該測量裝置總成進一步包含安置於該圓柱形陰極罩籠內的與該陽極同軸的濺鍍屏蔽。
  34. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該測量裝置總成進一步包含電耦接至該陽極且安置於該圓柱形陰極罩籠內的起動器。
  35. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該圓柱形陰極罩籠之上部部分具有自該圓柱形陰極罩籠徑向向外延伸至該聚合物外殼中的唇緣。
  36. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該測量裝置總成進一步包含耦接至該圓柱形陰極罩籠之上部部分的鐵磁性屏。
  37. 如申請專利範圍第23項之方法，其進一步包含定位O形環，使該O形環圍繞該陽極、在該聚合物外殼內、且在該圓柱形陰極罩籠之基座下方。
  38. 如申請專利範圍第23項之方法，其進一步包含以機械方式將印刷電路板耦接至該聚合物外殼，其中該陽極穿過該印刷電路板安置。
  39. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該聚合物外殼由聚醚醚 酮(PEEK)、聚丙烯或聚碳酸酯形成。
  40. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該聚合物外殼由具有小於5 x 10-6托L s-1 cm-2之氣體洩漏速率的聚合物形成。
  41. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該聚合物外殼由不吸濕的聚合物形成。
  42. 如申請專利範圍第38項之方法，其進一步包含定位罩殼，使該罩殼至少部分環繞該聚合物真空外殼及印刷電路板。
  43. 如申請專利範圍第42項之方法，其中該罩殼由聚合物形成。
  44. 如申請專利範圍第42項之方法，其進一步包含耦接連接器至該罩殼。
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