DE1648463B1 - Vacuum gauge - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Vakuummeter Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeich-The invention relates to a vacuum gauge. The invention is described below with reference to the drawing
mit einer Elektronen aussendenden Fadenkathode, nung näher erläutert. Es zeigtwith a filament cathode that emits electrons, explained in more detail. It shows
einer als Kollektor für die Elektronen dienenden F i g. 1 einen Querschnitt durch die verschiedenena F i g serving as a collector for the electrons. 1 shows a cross section through the various
Anode und einer als Ionenkollektor dienenden Elek- Elektroden eines Trioden-Vakuummeters nach derAnode and an electrode serving as an ion collector of a triode vacuum gauge according to the
trode. 5 Erfindung,trode. 5 invention,
Bekanntlich haben die üblichen Vakuummeter F i g. 2 einen weiteren durch die Achse der Faden-As is known, the usual vacuum gauges F i g. 2 another through the axis of the thread
nach Bayard-Alpert eine obere Druckgrenze von un- kathode gehenden Querschnitt der Entladungs-According to Bayard-Alpert, an upper pressure limit of the non-cathode cross-section of the discharge
gefähr 10 ~3 Torr. Inzwischen hat sich in jüngerer elemente des Vakuummeters nach F i g. 1 undabout 10 ~ 3 Torr. In the meantime, elements of the vacuum gauge according to FIG. 1 and
Zeit auch ergeben, daß durch gewisse Änderungen in Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung eineTime also show that by certain changes in Fig. 3 in an exploded view a
der Geometrie des Gerätes die obere Grenze bis io bevorzugte Elektrodenanordnung in einer abgewan-the geometry of the device the upper limit to io preferred electrode arrangement in a modified
etwa 1 Torr erweitert werden kann. Bei einer der- delten Ausführungsform ähnlich der in Fig. 1 und 2about 1 Torr can be expanded. In an embodiment similar to that in FIGS. 1 and 2
artigen Ausführung befindet sich eine Elektronen gezeigten.Like execution there is an electron shown.
aussendende Fadenkathode zwischen zwei parallel Fig. 1 zeigt eine Elektronen aussendende Faden-emitting filament cathode between two parallel Fig. 1 shows an electron emitting filament
und in geringem Abstand voneinander angeordneten kathode 1, die so angeordnet ist, daß sie axial inand closely spaced cathode 1, which is arranged so that they are axially in
Elektroden, von denen die eine als Elektronenkollek- 15 dem durch ein Paar paralleler Ionenkollektoren 2Electrodes, one of which is used as an electron collector 15 through a pair of parallel ion collectors 2
tor-Anode und die andere als Ionenkollektor dient. und ein Paar paralleler, als Elektronenkollektorgate anode and the other serves as an ion collector. and a pair of parallel, as an electron collector
Da Elektronen sich geradlinig und senkrecht zur dienender Anoden 3 begrenzten Raum verläuft. JedeSince electrons run in a straight line and perpendicular to the serving anodes 3 limited space. Every
Ebene der Elektronenkollektor-Anode bewegen, der Anoden 3 hat die Form eines L-förmigen StreifensMove the plane of the electron collector anode, the anode 3 has the shape of an L-shaped strip
werden jedoch Ionen gebildet, die auf ihrem Weg und beide sind an einer Lochplatte 4 befestigt, diehowever, ions are formed on their way and both are attached to a perforated plate 4, the
zum Ionenkollektor auf die Fadenkathode treffen 20 sich durch den genannten Raum zu den Enden desto the ion collector on the filament cathode meet 20 through the space mentioned to the ends of the
können, da sie sich im wesentlichen rechtwinklig Aufbaus erstreckt, die in F i g. 1 nicht geschnittencan, since it extends substantially at a right angle structure, which is shown in FIG. 1 not cut
zum Ionenkollektor bewegen. Durch dieses Ionen- dargestellt sind. Die Ionenkollektoren 2 sind durch * move to the ion collector. Through this ion- are represented. The ion collectors 2 are characterized by *
Bombardement wird der Faden beschädigt, insbeson- einen Draht bzw. Streifen 5 elektrisch verbunden. *The thread is damaged by bombardment, in particular a wire or strip 5 is electrically connected. *
dere wenn er einen Überzug von bei niedriger Tem- Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt nach Linie A -A which if he has a coating of at low temperature Fig. 2 shows a longitudinal section along line A -A
peratur emittierendem Material aufweist, und es er- 25 der Fig. 1 zur weiteren Erläuterung der dort sche-temperature-emitting material, and it is 25 of FIG.
gibt sich außerdem ein frühzeitiges Abweichen von matisch gezeigten Elektrodenanordnung. Der Auf-there is also an early deviation from the matically shown electrode arrangement. The up
der Linearität der Druck-Strom-Charakteristiken des bau wird teilweise von einem Arm 9 über einen BoI-the linearity of the pressure-flow characteristics of the building is partly controlled by an arm 9 via a boI
Vakuummeters bei Drücken der Größenordnung von zen 7 und eine Anzahl keramischer Isolatoren 8 ab-Vacuum meter at pressures of the order of magnitude of zen 7 and a number of ceramic insulators 8 ab-
1 Torr. gestützt und zum andern Teil von einem ähnlichen,1 torr. supported and on the other hand by a similar,
Um die Linearität eines Vakuummeters bis zu der- 30 nur in F i g. 1 gezeigten, zweiten Arm 6 über einenIn order to determine the linearity of a vacuum gauge up to the 30 only in FIG. 1 shown, second arm 6 via a
art hohen Drücken zu erstrecken, sind die folgenden gleichartigen Bolzen 10. Die Bolzen 7 und 10 lagerntype of high pressures are the following bolts 10 of the same type. Bolts 7 and 10 are supported
Bedingungen einzuhalten: eine als Grundplatte dienende Lochplatte 11 sowieConditions to be met: a perforated plate 11 serving as a base plate as well as
a) Die Geometrie bzw. geometrische Anordnung die beiden Ionenkollektoren 2. Das weitere Elekmuß derart sein, daß die Elektronenwege sich trodenpaar, nämlich die Anoden 3 sowie die Fadenmit dem Druck nicht wesentlich ändern. 35 kathode 1 sind an der Platte 4 bzw. einer Konsole 12a) The geometry or geometric arrangement of the two ion collectors 2. The further element must be such that the electron paths trode pair, namely the anodes 3 and the Fadenmit the pressure does not change significantly. 35 cathode 1 are on the plate 4 or a bracket 12
b) Die Empfindlichkeit des Gerätes muß klein sein, [eW( €l\ f™ Bolze*. 13 A ™ά keramische Abstandverglichen mit dem reziproken Wert des hoch- hflter *4 gelagert. Die Anoden 3 sind mit der Lochsten zu messenden Druckes. Dies wird durch platte 4 verschweißt. Die Fadenkathode 1 wird Verringerung des Abstandes zwischen der raumlich durch ernen zur Konsole 12 gehörenden Fadenkathode und dem Elektronenkollektor be- *° gefederten Endteil 15 gespannt, mit dem der Faden 1 wirkt verschweißt ist. Die Arme 6 und 9 dienen gleich-b) The sensitivity of the device must be small. * 13 A ™ ά ceramic Abstandverglichen by the reciprocal value of the high-h f lter * 4 stored. The anodes 3 are to be measured [eW (€ l \ f ™ Bolze with the Lochsten is pressure. This is sealed by plate 4. the filament cathode 1 is the distance between the spatially by ernen to the console loading 12 belonging filament cathode and the electron collector * ° sprung end portion clamped reduction 15 with which the yarn 1 acts welded. the arms 6 and 9 serve the same
, _ " , τ, , " η- τ ^ Jx- zeitig als elektrische Zuleitungen zur Fadenkathode 1,, _ ", τ,," η- τ ^ Jx- as electrical leads to the filament cathode 1,
c) Der Ionenko lektor muß derart angeordnet sein, und 5 zwar über an die jewfm e Konsole 12 ange.c) The Ionenko lecturer must be arranged in such a way, and 5 via attached to the jew f me console 12th
daß die Wirksamkeit der Ionenauf nähme über schweißte winkelstücke 16 und 17. Die als Elek- | die ganze Druckmessung konstant bleibt. Da die 45 tronensammler dienenden Anoden 3 werden über * Wahrscheinlichkeit, em Ion aufzunehmen, mit dnen ^ dgr Loch latte4 verschweißten Draht 18 dem Druck wachst, muß die geometrische An- auf konstantem Potential gehalten und die Ionenordnung des Gerätes eme Aufnahme aller posi- koIIektoren 2 über einen O°mht 19 Die Grundpiattethat the effectiveness of the ion uptake would take place via welded angle pieces 16 and 17 the entire pressure measurement remains constant. Since the 45 tronensammler serving anodes 3 are to take over * probability em ion, with dunes ^ dgr hole latte4 welded en wire 18 to the pressure grows, the geometrical arrangement at a constant pot must be maintained ential and the ion-order of the device eme consumption of all positive KoIIektoren 2 over an O ° mht 19 The basic p i at te
T^aTT ?mo$lc*l™: Prak*lsck bedftet 11 ist über Drähte 20 geerdet. Die beiden Arme 6 T ^ aTT? mo $ lc * l ™: Prak * lsc k bed f tet 11 is grounded via wires 20. The two arms 6
dies, daß der Ionenkollektor groß sein muß, m und 9 enden ^ emer B nicht ^6n Lagerplatte This means that the ion collector must be large, m and 9 do not end ^ emer B ^ 6n bearing plate
bezug auf die Fadenkathode. aus GlaSj welche ^ erfor^erli|hen Anschluß-with respect to the filamentary cathode. from GlaSj which ^ explored ^ erli | hen connection
Zu diesem Zweck kennzeichnet sich ein Vakuum- klemmen aufweist.For this purpose it is characterized by vacuum clamping.
meter der eingangs genannten Art nach der Erfindung Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2meter of the type mentioned according to the invention. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2
dadurch, daß ein Paar paralleler Anoden als Elek- sind die folgenden relativen Abstände verwendet. Dieby using a pair of parallel anodes as electrodes, the following relative distances are used. the
tronenkollektor und ein Paar paralleler Elektroden 55 Anoden 3 haben einen gegenseitigen Abstand vontronenkollektor and a pair of parallel electrodes 55 anodes 3 have a mutual distance of
als Ionenkollektor vorgesehen sind, und daß die bei- 3,2 mm, die Ionenkollektoren 2 haben einen gegen-are provided as an ion collector, and that the 3.2 mm, the ion collectors 2 have an opposite
den Paare rechtwinklig zueinander angeordnet sind. seitigen Abstand von 2,5 mm und der Spalt zwischenthe pairs are arranged at right angles to each other. lateral distance of 2.5 mm and the gap between
Vorzugsweise weist dabei die Fadenkathode die benachbarten Ionen- und Elektronenkollektoren beForm eines geraden, symmetrisch durch den kasten- trägt jeweils 0,25 mm. Die Ionenkollektoren 2 werartigen Bereich sich erstreckenden Drahtes auf. 60 den auf Erdpotential gehalten, obwohl sie durch dieThe filament cathode preferably has the adjacent ion and electron collectors in shape one straight, symmetrical through the box - carries 0.25 mm each. The ion collectors 2 are similar Area of extending wire. 60 den held at ground potential, although they were held by the
Mit einer derartigen Anordnung nach der Erfin- keramischen Zwischenstücke 8 von der GrundplatteWith such an arrangement according to the invention, ceramic spacers 8 from the base plate
dung ergibt sich der Vorteil, daß ein Ionen-Bombar- 11 isoliert sind, und der Ionenstrom wird durch Ver-There is the advantage that an ion bomb bar is isolated, and the ion current is
dement der Fadenkathode praktisch vermieden oder Stärkung des von dem Draht 19 geführten Stroms ge-dement of the filament cathode practically avoided or strengthening of the current carried by the wire 19
mindestens sehr wesentlich herabgesetzt wird. messen. Die Fadenkathode 1 kann auf 35 Volt ge-is at least very substantially reduced. measure up. The filament cathode 1 can be set to 35 volts
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- 65 halten werden und die Anoden 3 auf 250 Volt. Wähfindung wird als Fadenkathode eine Platin-Rhodium- rend vorstehend eine zweckmäßige Anordnung beLegierung mit einem Überzug aus einem Oxyd einer schrieben wurde, ist die wesentliche, für die relativen seltenen Erde von geringer Austrittsarbeit verwendet. Elektroden-Dimensionen und die relativen Spannun-According to a preferred embodiment, the maintenance 65 and the anodes 3 are set to 250 volts. Dialing If the filament cathode is a platinum-rhodium alloy above an appropriate arrangement with a coating of an oxide one was written on, is the essential, for the relative used rare earths of low work function. Electrode dimensions and the relative voltage
Claims (6)
Diese Spannungen sind besonders geeignet, da bei Ein Vakuummeter der beschriebenen Art ist trotz einem Anodenpotential unterhalb von 50 Volt die 50 seiner geringen Elektrodenabstände von Fall zu Fall Empfindlichkeit des Gerätes rasch abnimmt. Bei leicht herstellbar, was wesentlich für die Erreichung 50 Volt an den Anoden beträgt die Empfindlichkeit zuverlässiger und wiederholbarer Druck-Stromdes Gerätes jedoch noch 30 % von derjenigen bei Charakteristiken ist. Es verträgt auch ein Ausheizen, 250 Volt, während das Potential nur 20% des ur- wie erforderlich, auf etwa 4500C und ein Entgasen sprünglichen Wertes beträgt. 55 durch Wirbelstromheizung auf etwa 850° C, ohneIt has been found that the lowest pressure, in FIG. 1. This is achieved by the shallower depth of the ceramic, the current-pressure characteristic of the device spacer 14 'compared to the spacer is linear from the tension on the cathode thread. The facility also has to hang. The reason for this is that a Bombardie tensioning of the thread Γ two flat end plates 21 and the anodes with electrons of relatively high a single S-shaped tension spring 22, which keeps the energy content for the generation of X-rays thread aligned during operation. For leads that hit the ion collectors and one of the spring 22 is cause high working temperatures from the release of photoelectrons. This 40-holding nickel alloy used, both the effect is at pressures below 10-4 Torr required electrical work flows and noticeable. However, it can be switched off when the bake-out temperatures have grown, which the vacuum meter is to be assigned to by lowering the anode voltage to 50 volts and applying the vacuum device to which the voltage on the cathode thread is lowered to 7 volts. A white. In this way, the tension ratio 45 teres additional feature of the embodiment is retained, so that the field distribution is unchanged according to FIG works linearly from 10 ~ 6 Torr. of the four ceramic columns are provided.
These voltages are particularly suitable because, in spite of an anode potential below 50 volts, the sensitivity of the device decreases rapidly from case to case with a vacuum meter of the type described. With easy to manufacture, which is essential for achieving 50 volts at the anodes, the sensitivity of the device's reliable and repeatable pressure current is still 30% of that of characteristics. It can withstand a baking, 250 volts, while the potential is only 20% of the originally as required sprünglichen to about 450 0 C and a degassing value. 55 by eddy current heating to about 850 ° C, without
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