DE2052094A1 - Ionenmanometer - Google Patents

Description

PHB. 32008. Dr. r.?^f Sehol« Va/RV.

Anmelder: N.V.H-i^. :L^,.,_t -.

AkföNo., PHB-32008

Anmeldung vom. 21. Ok fc. 1970

Ionenmanometer.

Die Erfindung bezieht sich auf ein offenes Ionenmanometer zur Anwendung in einer geerdeten Umgebung, das eine Elektronenquelle enthält, während ein Ionisationsraum vorgesehen ist, der von einer leitenden OberflSche umgeben ist, die eine Randzone aufweist, die mit einer Anzahl von Oeffnungen versehen ist und eine verhältnismäßig groase Durchlässigkeit aufweist ittr Elektronen, die von der erwähnten Quelle zn dieser Zone emittiert werden, weiche Quelle zum Ionisieren den in dem Icmieationnraum vorhandenen (Janea ausserhalb dleues Raumes angeordnet ist, wobei <iie erwähnte leitende Oberfläche einen Endteil aufwulst, der für weiche Röntgenstrahlen nahezu undurchlässig ist und eine Austrltts-Hffnung beul tut, durch die die in diesem Ionisatlonsraum von den erwähnten Elektronen erzeugten Ionen durch das Anlegen eines elektrischen

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Feldes abgesaugt werden können, während ferner Mittel zum Auffangen der erwähnten abgesaugten Ionen vorhanden sind, wodurch ein Strom erhalten wird, der von des Gasdruck im erwähnten Ionisationsraua abhängig ist. Ein derartiges Ionenmanometer wird häufig sun Messen sehr niedriger Drücke in Hochvakuumapparatur verwendet.

Eine AuefÖhrungeform eines Ionenaanometers,das unter der Bezeichnung "Bayard-Alpert-Manometer" bekannt 1st und von R.T. Bayard und D.Alpert in "Review of Scientific Instrument*¹» 21, S. 571-572 beschrieben wurde, weist die Vorteile auf, dass es verhSltnismässig leicht entgast wordon kann, dass es eine hohe Empfindlichkeit und eine befriedigende Linearität besitzt und kein Magnetfeld erfordert. Dieöes Manoaeter hatte zum Zweck, den restliohen Ausgangestrom, der durch die weichen Röntgenstrahlen und die infolge des Aufpralls von Elektronen auf das Elektrcnenbesohleunlgungsgitter erzeugten desorbierten Ionen herbeigeführt worden war, herabzusetzen· Die weichen Röntgenstrahlen und die desorbierten Ionen werden leicht von der Kollektor-Elektrode abgefangen, wobei die Röntgenstrahlen einen Photoelektronenemissionsstrom hervorrufen, der zusammen mit dem absorbierten Ionenstrom leicht den Ionenausgangsstrom bei dem niedrigeren Druck überdeckt.

In "Modulated Bayard-Alpert-Manometer", P.A.Redhead, Review of Scientific Instruments 51, S. 545-344 wird eine AusfUhrungsform eines Bayard-Alpert-Manometers beschrieben, bei der eine Modulator-Elektrode zugeordnet wird, die dem Ausgangsionenstrom eine modulierte Komponente zusetzt, die von dem Üblichen Ionenstrom getrennt werden kann, der die Röntgenstrahlenemlseion und die desorbierten Ionenströme enthält. Auf diese Weise kann die untere Grenze de· messbaren Druckes weiter herabgesetzt werden.

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In "Jauge manomltrique a collecteur txtjrieur pour preaaions •brie basses" τοη J.Grosxkowski, Bulletin de l'Aeadlmde Polonaiae dea Sciences, Heft 14» 1966, S. 169-177 (1023-1031) wird in Fig. 6a auf Seite 175 (1029) eine Ausführungsform einea Ionenmanometers beschrieben, bei der die Kollektor-Elektrode aus des Inneren des Ionisationsraumes und somit aus der Zone entfernt iat, in die der grösste Teil der weichen Röntgenstrahlen und der deaorbierten Ionen eingedrungen Bind, die durch daa Auftreffen τοη Elektronen auf da« Beaohleunigungagitter erzeugt werden, wodurch niedrigere Drücke ala ait des modulierten Bayard-Alpert- ä Manometer gemessen werden können. Das in Fig. 6a auf Seite 175 des obenerwthnten Artikels dargestellte Manometer wird hier nachstehend als das Grosxkowski-Manometer beseiohnet.

Solohe Manometer werden jetzt Meistens nicht alt einer Umhüllung -versehen, aber werden auf einea Flansoh montiert, der an einea Vakuumsystem befestigt werden kann, in dea diese Manometer den Druck messen können. Ein derartiges Manometer wird gewöhnlich und somit auch in dieser Beschreibung als ein offenes Manometer bezeichnet. Ein derartiges Vakuumsystem schafft normalerweise eine geerdete elektrische Umgebung für das Manometer, wobei wenigstens einige Winde des Systems ™ üblicherweise aus einea Metall, wie rostfreiem Stahl, bestehen.

Bei einer offenen Ausführung des Groazkovaki-Manometers, bti der die Elektrodenabaessungen den in dem oben angeführten Artikel gegebenen Abmessungen entsprechen und bei der das Manometer τοη einea geerdeten sylindrischen Metallschirm iur Kachbildung einer geerdeten Umgebung umschlossen ist, wurde gefunden, dass, wenn das Potential der den Ionisationsraum umgebenden leitenden Obernlohe gegenüber dea Metallschirm in positivem Sinne erhöht wurde, wobei die Elektronenquelle gegen

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Erde positiv vorgespannt war und der Kollektor auf einer hohen in bezug auf die Elektronenquelle negativen Spannung gehalten wurde_t die Empfindlichkeit des Manometers zunahm, bis der Potentialunterschied einen gegebenen Wert erreichte, wonach die Empfindlichkeit schnell abnahm. Ausser« dem wurde gefunden, dass die Empfindlichkeit unter diesen Bedingungen stark von dem ionisierenden Elektronenstrom abhingig war.

Die Erfindung beiweokt, eine offene Ausführung eines Ionenmanometers zu sohaffen, die eine Eussere Kollektor-Elektrode aufweist und bei der die obenerwihnten Schwierigkeiten nahezu völlig beseitigt sind. Ferner bezweckt die Erfindung, eine Verbesserung in bezug auf die Ionenabsaug- und Auffangmittel zum Absaugen von Ionen aui dem Ionisationsraum zu schaffen.

In einem offenen Ionenmanometer zur Anwendung in einer geerdeten Umgebung, das eine Elektronenquelle enthalt, während ein Ionisationsraum vorgesehen ist, der .von einer leitenden Oberfliehe umgeben 1st, die eine Randsone besitzt, die mit einer Anzahl von Oeffnungen versehen ist und die eine verhlltnismlssig groese Durchlässigkeit aufweist für Elektronen, die von der erwähnten Quelle tu dieser Zone emittiert werden, welche Quelle ausserhalb des erwähnten Ionisetlonsraumes zum Ionisieren des in diesem Raum vorhandenen Gases angeordnet ist, wobei die erwähnte leitende Oberfläche einen Endteil beeitit, der für weiohe Tiftntgenetrahlon nahezu undurchlässig 1st und eine Auetritteflffnung besitzt, durch die, die von diesen Elektronen im erwähnten lonisatlonsraum erzeugten Ionen durch das Anlegen eines elektrischen Feldes abgesaugt werden kflnnen, während Mittel turn Auifangen der erwähnten abgetaugten Ionen vorhanden sind, wodurch ein Htron erzeugt wird, der von den* Gaedruok im erwähnten Haue abhängig JpI₁ sind mich der Erfindung die Hoffnungen in der

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ten for Elektronen durchISe8igen Zone derart klein und derart gestaltet, dass nahezu völlig verhindert wird, dass das übliche ausserhalb des erwlhnten Ionieationsraums angelegte elektrische Feld in die erwähnte fUr Elektronen durchllseige Zone eindringt und einen groeaen Teil der in dem erwähnten Ionisationsraum vorhandenen Ionen Über die erwähnte für Elektronen durchlässige Zone absaugt»

Ein lonenmanometer nach der Erfindung ist vorzugsweise von einem geerdeten Leitenden Sahir» umgeben« Ein derartiger Schirm sichert, dass das Manometer immer wieder in vielerlei verschiedenen Vakuumsystemen beim tat werden kann· ™

Ein Ionenkanoneter nach der Erfindung enthält ferner vorzugeweiHe ausser einer Kollektor-Elektrode eine Absaugeiektrode und eine Reflektor-Elektrode, wodurch abgesaugte Ionen zu der Kollektor-Elektrode emittiert worden kSnnen. Die erwlhnte Absaugelektrode enthält Mittel zum Anlegen eines lonenabeaugpotentials und ist derart neben der Austritts-Öi'fnung angeordnet, dass beim Anlegen des erwähnten Absaugpotentiale Ionen aus dem erwähnten lonisatlonsraum abgesaugt und zu der erwähnten Kollektor-Elektrode emittiert werden, wobei sie nahezu nicht auf die er-'fähntü Abüaugelektrode uuftreffen. Die erwähnte Kufiektor-Elektroie Lst Λ it<-t)Hti Λ,ic arwähnten Kollektor-Elektrode angeordnet und mit Mitteln zum Aiibi^.m »Ines Potentials nn tlleee Reflektor-Elektrode vernehen, wodurch Λία Brwlhnten Ionen zu der erwähnten Kollektor -KIuIcUOUtS emittiere werden

In β Ina« erfin UuKjegemlsaen Γοηβιιπηηο,»!» ter 1st uuh LL-:Sij L Lch aft AuUfL I tsOfi'nung for ;u_t;*wul au mit eititm lusu'iren z/liiidrLachiiii Anuuts y«ii-.j»hen, der mit iier AbsauguUktvode auuiinmenwlrkt, rf-il;he AbiuiiÄ· •ie* ifu.-l* siü;ii ty 1"iinlrlst;h s»MtAlt»fc int» Aiii dl"«» WjIh« »ilt'd, w»nn ilL>) . f,ti .-i ('.> tmit i iiLi AIi(JU I jrft uetdnn, «Ine kottv»j Kl π tad » t.iiuii» #*\)i LiI üt,

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BAD ORtOINAL

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duroh die die Ionen besser aus die Kollektor-Elektrode gerichtet werden können. Die Absaugelektrode und eine sylindriech gestaltete Reflektor-Elektrode können xusammenarbeiten und eine svelte konvergierende elektrostatische Linse bilden.

Einige Aueführungeformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden nlher beschrieben. Es seigent

Fig. 1 einen sohematlsohen Schnitt duroh das bekannte (Ir oszkowek !-Manometer,

Fig. 2 einen Langeschnitt duroh eine Aueführungeform eines Manometers nach der Erfindung»

Fig. 3 einen Llngsschnitt duroh ein Detail einer Weiterbildung der Erfindung, und

FLg. 4 einen schematisohen LKngssohnitt durch eine offene Ausführung des Groszkowski-Manometere gemles der Erfindung.

In de« Groezkowski-Manometer naoh Fig. 1 sind elektronenemittierende Kathoden 1 und 2 su beiden Seiten eines zylindrischen Elektronenbeschleunigungsgitters 3 angeordnet. Das Gitter 3 besteht aus eine Umfangewand 4 mit einer Wendel aus Molybdlndraht, aus einer Endwand 5 mit einer Molybd&ndrahtwendel und aus einer Endwand 6 mit einer Metallscheibe, in der eine IonenaustrittsBffnung 7 vorgesehen 1st. Die Winde 4_f 5 und 6 sind Leitend miteinander verbunden und an eine (nicht dargestellte) Vorspaimungspotentlaltiuelie angeschlossen» Die Kathoden I, 2 und das (Jitter 3 sind Ln einer Ulasumhltllung θ angobracht, die über ei nan rohrnh-mitf m H-Us ') «l * elnsm Vakuumsystem verbunden sein kann, in dem dor UnedruMk gemessen wordsη soll.

bim aus dünnem Drallt bestehende lonenkoLlek.tor-Elaktrode 10 befind» t üioh »lieh In 4er Umhüllung B und 1st ausserhalb Λ ta nittera 3

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BAD ORtGfNAL

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in der der IonenaustrittsSffnung 7 zugewandten Zone angebracht. Ein Glasschirm 11» der an der Innenfläche der Umhüllung 8 befestigt ist, umgibt die Kollektor-Elektrode 10 und ist «it einer Oeffnung 12 versehen, sich in den Ionengang von der Ionenaustrittsö"ffnung 7 «u der Ionenkollektor-Elektrode 10 befindet.

Die Ionenkollektor-Elektrode 10 ist normalerweise über den Eingangskreis einer Ionenstrommessvorrichtung geerdet. Sie Kathoden 1 und 2, die vorzugsweise durch elektronenemittierend· Glühkörper gebildet werden, von denen einer mit einer Heizstromquell· verbunden ist, werden auf einem gegen Erde positiven Potential, vorzugsweise von +210 V, ge- ^ halten. Das Elektronenbeschleunigungsgitter 3 wird auf einem in bezug auf die Kathoden 1 und 2 positiven Potential gehalten, so dass emittierte Elektronen in Richtung auf das Gitter 3 beschleunigt werden und die Oeffnungen zwischen den Windungen der Wendel 4 mit einer genügenden kinetischen Energie durchlaufen, um das in dem vom Gitter 3 umschlossenen Raum 13 vorhandene Gas zu ionisieren. Vorzugsweise wird das Gitter 3 auf einem Potential von +100 V In bezug auf das Potential der Kathoden 1,2 gehalten. Das negative Potential des Kollektors 10 in bezug auf das Gitter 3 ist derart eingestellt, dass die in dem Raum 13 gebildeten Ionen über die Oeffnungen 7 und 12 in Richtung auf den Kollektor 10 abgesaugt werden, wodurch der Ionenausgangsstrom erhalten wird. Ba der Ionenkollektor 10 von der Scheibe 6 nahezu völlig gegen die Umfangewand 4 abgeschirmt ist, auf die ein Teil der auffeilenden Elektronen auftrifft, wodurch weiche Röntgenstrahlen erzeugt werden, wird die Höntfonetrahlungsphotorisisrionsstromkoaponente des Kollektoiatroms auf einem niedrigen Fe£61 gehalten.

Nun wird die Verwendung eines oiinrifu loneneanospters in

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einem Vakuumsystem beschrieben. Wegen der elektrischen Leitfähigkeit der Winde eines derartigen Vakuumsystem, die normalerweise je aus rostfreiem Stahl bestehen, ist ein solches offenes Manometer gewöhnlich von einem geerdeten Leiter umgeben, der durch die erwähnten Wände gebildet wird. Der Potentialunterschied zwischen dem Elektronenbesohleunigungsgitter und den erwähnten Winden führt ein elektrostatisches Feld zwischen dem erwähnten Gitter und den erwähnten Winden herbei, das bekanntlich den Durchgang ionisierender Elektronen durch den innerhalb des Elektronenbesohleunigungsgitters gebildeten Ionisationsraum beeinflusst, was Aenderungen der Empfindlichkeit des erwähnten Manometers zur Folge hat. Daher ist es erwünscht, dass das erwähnte Manometer in einem zylindrischen elektrisch leitenden Schirm angeordnet wird, damit gesichert wird, dass die Bruckmessung in verschiedenen Konfigurationen des Vakuumsystems wiederholbar ist. Wenn ein derartiges Ionenmanometer nach einer anderen Ausführungsfora in einer Glaeumhüllung angeordnet und über ein Glasrohr mit einem Vakuumsystem verbunden ist, ist es ausserdem erwünscht und üblich, dass ein elektrisch leitender Sahir« duroh eine auf der Innenwand der erwähnten Glaeumhüllung niedergeschlagene Zinnoxydschicht gebildet wird, woduroh das elektrostatische Feld zwisohen dem erwähnten Gitter und der Umhüllung definiert und auch das Manometer gegen elektrische Störungen ausserhalb der Glaeumhüllung abgeschirmt wird.

Auch ist es erwünscht, dass das Elektronenbesohleunigungsgitter in bezug auf die geerdete Umgebung auf einem positiven Potential von mindestens 100 V gehalten wird, damit das Elektronenbeschleunigungspotential zwischen dem erwähnten Gitter und der elektronenemittierenden Kathode derartig sein kann, dass ein optimaler Ionisationsgrad der Gasmoleküle in dem erwähnten Raum durch die ionisierenden Elektronen erhal-

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ten wird.

Vie oben beschrieben wurde» wurde gefunden, dass bei Verwendung eines offenen Groszkowski-Manometera in einer geerdeten Umgebung die Empfindlichkeit bei Zunahme der Elektronenbesohleunigungsgitterspanmmg bis oberhalb eines gewissen das Erdpotential überschreitenden Wertes schnell abnahm» während die Empfindlichkeit stark von dem ionisierenden Elektronenstrom abhangig war. Bei diesen Versuchen wiesen die Kathoden 1, 2 der Fig. 1 gegen Erde eine positive Vorspannung von 5 V auf» während die Kollektor-Elektrode (10) in besug auf die Kathoden auf einer negativen Spannung von 200 V gehalten wurde. Die Empfindlichkeit nahm bei zunehmenden Potential des Gitters 3 bis oberhalb eines das Erdpotential um 60 Volt Überschreitenden Wertes schnell ab.

Diese Nachteile werden nach einem Merkmal der Erfindung dadurch beseitigt, dass die schraubenlinienförmig gewiokelte Gitterwand

4 und die wendelförmig gewiokelte Gitterwand 5 durch ein dioht gewebenes Drahtgeflecht ersetst wird, das vorzugsweise aus Wolfram besteht und in FLg. 4 mit 20 bezeichnet ist.

Fig. 4 zeigt ein offenes mit einem lusseren KoLlektor versehenes Manometer nach der Erfindung. Das Wolframdrahtgeflecht nach einer Ausftihrungsform weist eine Maschendiohte von 30 Drähten pro Zoll und eine Blekfcroxiendurehläeeigkeit von 92 % auf. Die Kathoden 1, 2 und das Gitter

5 sLnd in eLnem zylindrischen leitenden Schirm 14 angeordnet.

In dem offenen Manometer nach Fig. 4 wird das Potential des Gitters 3 gesteigert, bis es in bezug auf den geerdeten Schirm 14 einen positiven Wert von 300 V aufweist, während gefunden wurde, dass die Empfindlichkeit auf nahezu das Zweifache des bei Verwendung eines schraubenlinienförmig gewLckelten Gitters erreichten Höchstwertes lunlmmt,

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Es wurde gefunden, dass bei Verwendung eines offenen Groszkovski-ManoMters (Fig. i) das swisohen de« erwähnten schraubenlinienförmigen Gitter und der geerdeten Umgebung erseugte elektrostatische Feld in das sohraubenlinienförmige Gitter eindringt und dass, wenn das Gitterpotential erhöht wird, innerhalb des Ionisationsraumes 13 gebildete Ionen leioht von diese« Feld Ober die Winde 4 und 5 und nicht von des Kollektorfeld Ober die Oeffnung 7 aus dem Ionisationsraum abgesaugt werden, wodurch der su des Kollektor 10 fliessende Ionenstrom erschöpft wird. Mach der Erfindung wird ein elektronendurohlissiges Gitter Kit einer Anzahl verhaltnismlssig kleiner Oeffnungen vorgesehen, wodurch das Eindringen des Feldes ausserhalb des Ionisationsraumes auf sweokmässige Weise verringert wird, was ein Absaugen von Ionen in erster Linie su dea Kollektor 10 sur Folge haben würde.

Bei Anbringung des Grosskovski-Manosteters in einer GlasumhOllung β ohne einen leitenden Aussenübersug werden die Innenwinde leicht von den von der Kathode 1 oder 2 emittierten Elektronen aufgeladen, bis sie das Kathodenpotential erreiohen. Die Feldverteilung innerhalb der Umgebung des Manometers liest sioh daduroh verhlltnismlssig leioht voraussagen, aber entspricht nicht notwendigerweise den Anforderungen in besug auf eine optimale Empfindlichkeit. Ausserdem werden auch die Winde des Glasschirmes 1 auf nahezu das Potential der Kathoden 1, 2 aufgeladen, wodurch der Sohirm 1 wie eine Absaugelektrode wirkt, die Ionen durch die Oeffnung 7 aus dem Ionisationsraum 13 su der Kollektor-Elektrode 10 absaugt, wobei ein wesentlicher Teil der erwlhnten Ionen von dem erwähnten Schirm 1 abgefangen wird, bevor sie den Kollektor to erreiohen. Die Erfindung bezweckt weiter, ein mit einem lusseren KoILektor versehe Manometer su sohaffen, das verbesserte Mittel zum Absaugen von Ionen aus

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dem lonlsationsraum enthält, die nicht von der Anhäufung elektrischer Ladungen auf Glaeoberflachen abhängig sind.

Fig. 2 zeigt in Längsschnitt eine Auβführungsform nach der Erfindung.

Kathoden 21, 22 in Form elektronenemittierender Glühkörper werden mit Stütz- und Verbindungsdrtthten 41 verbunden_t die in einen Glasverachluss 45 angeordnet sind und derart aus diesem Verschluss hervorragen, dass ihnen Erhitzungs- und Voropannungspotentiale zugeführt werden können. Der Glaaverachluss 45 ist an einem Metallring 46 befestigt, mit ύ dem er eine Abdichtung bildet, welcher Ring an einem leitenden Zylinder 44 festgeschmolzen ist. Ein mit dem Zylinder 44 verschweisster Metallflansch 43 ermöglicht die Befestigung des Ionenmanometers an einen Vakuumsystem, mit dem es eine Abdichtung bildet. Bas für den Verschluss 45 verwendete Glas ist derart gewählt, dass es einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der den des Ringes 46 entspricht.

Der Ionisationsraum 13 wird durch ein leitendes Elektronenbeschleunigungsgittergebilde 23 begrenzt, das aus einer Umfangewand 24 und einer Endwand 25 besteht, die beide durch ein dioht geweb-tes Drahtgeflecht gebildet werden, das vorzugsweise aus Wolfram besteht, während noch eine weitere Endwand 26 vorgesehen ist, die für weiche Röntgenstrahlen nahezu undurchlässig ist und aus dünnem Blechmetall, vorzugsweise rostfreiem Stahl, besteht. Eine Oeffnung 27 ist in der Mitte der Wand nngtibracht, die mit einem zylindrischen leitenden Ansatz 47 versehen ist. V-H !,lektronenheochleunigungsgittergebilde 23 ist leitend mit einem Stütz» au] Verbindungndrcht 40 verbunden, der durch den Verschluss 45 gefUhrt Hii dienein Vor < hluss befestigt iet«

Ε1ικ· -hsenGymmetriBolic Jonenabeaugelek trode 49 sub leiten-

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dea Haterial, voraugaweiae roatfreiea Stahl» iat derart angeordnet» daaa ein Vorderende in daa Hinterende dea Anaatzea 47 hineinragt. Der Durch-■eaaer der Abaaugelektrode 49 wird in Rückwarterichtung bia jenseita dee Endeβ dea Anaatsea 47 vergröaeert, wlhrend die Elektrode 49 von eine« leitenden Verbindungedraht 50 abgeatQtst wird.

Die Abaaugelektrode 49 bildet luiuuen ait de· naoh hinten gerichteten sylindriachen Anaatx der Endplatte 26 ein konvergierende· elektroatatiaohea Linaenayatea, deaaen Brennpunkt aa Punkt F. liegt«

Eine Reflektorelektrode 51t die lylindriaoh gestaltet iat und eine Endwand 52 beaitst, iat auf einea leitenden Träger 53 angebracht, der duroh den Veraohluaa 45 hindurohgeführt wird» Der Reflektor 51» der voriugaweiae aus roatfreiea Stahl beateht, iat hinter der Absaugelektrode 49 angeordnet und eratreokt eioh koaxial alt dieaer Abeavgelektrode 49 und alt dea sylindriaohen Anaats 47. Der Reflektor 51 und die Abaaugelektrode 49 bilden suaejuaen eine weitere konvergierende elektroatatiaohe Linee» deren Brennpunkt aa Punkt F„ liegt.

Eine Kollektor-Elektrode 30 in Fora einea Drahtea, der Torsugawelae aue Wolfraa beateht» iat auf einea leitenden Trager 54 angebracht, der durch den Vereohluaa 45 hindurohgeführt wird und eine abaohlieasende Verbindung ergibt. Der Kollektor 30 iat duroh eine Oeffnung 55 in der Wand 52 dea Heflektor· 51 geführt. Der Träger 54 und der hinter dea Reflektor 51 liegende Teil dea Kollektor· 30 werden von eines aioh von dea Verechluaa 45 her eratreokenden Gleaiylinder 56 gegen daa Auftreffen auaeerhalb dea Abaaug- und Reflektorlineeneyateaa vorhandener Ladungateilchen abgeachirat.

Beia Betrieb aind die Kathoden 21 und 22 in bezug auf da· Gitter 23 negativ vorgespannt, derart, daaa Elektronen in Richtung auf

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die aus einem Drahtgeflecht bestehende Wand 24 beschleunigt werden und durch die darin vorgesehenen Oeffnungen mit einer genügenden Energie eindringen, um das im Kaum 13 vorhandene Gas zu ionisieren. Der Schirm 44 ist geerdet und die Kathoden 21, 22 sind in bezug auf dieeen Schirm positiv vorgespannt. Die Absaugelektrode 49 und der Kollektor. .50 eind in bezug auf die Kathoden 21 oder 22 negativ vorgespannt. Der Reflektor 51 ist in bezug auf den Kollektor 30 positiv bis zu einem Potential vorgespannt, das gleich oder gröeoer als das des Gitters 25 ist. Im Gitter 25 vorhandene Elektronen bilden eine Raumladung, die zusammen mit der abschirmenden Wirkung des dicht geweb-tan Drahtgeflechte der Winde 24 und ein elektrisches Feld in dem Ionisationsraum 15 erzeugt, das verhindert, dass darin gebildete positive Ionen über Oeffnungen in den Wänden 24 und 25 ausweichen.

Das Potential an der Absaugelektrode 49 erzeugt ein Ionenabeaugfeld, das positive Ionen aus dem Ionisationsraum 15 zu dem Kollektor 30 absaugt. Der konvergierende Effekt der zwischen der Absaugelektrode 49 und dem Ansatz 47 gebildeten Elektronenlinse bewirkt, dass die Ionen Bahnen folgen, die im allgemeinen einen Aufprall auf die Absaugelektrode 49 vermeiden. Die zwischen der Abuaugelektrode 49 und dem Reflektor 51 gebildete weitere konvergierende Linse trägt ferner dazu bei, dass Ionen von der Abnaugelektrude 49 ab und auf die KoLlektor-Elektrode 30 hin gerichtet wurden.

Lie Kolloktor-Elüktrode 30 ist durart angeordnet, dass weiche Röntgenstrahlen, die durch den Aufprall von Elektronen auf den Randteil 2\ dee Beuuhleunlgungngittera 23 erzeugt werden, Rogen dLoaen 'L'ßil nahezu völlig von der Bildwand 26 abgeschirmt werden» bei Anwendung der Ausführunge for« nach FLg. 2 l&sst eich das

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Abaaugfeld auf vorauasagbare Weise aufrechterhalten» wenn die Umgebung, in der daa offene Manometer benutst wird, gelodert wird, wKhrend eine befriedigende Ionenkollektorwirkung erhalten werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung iat in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 zeigt im Schnitt ein Detail, daa eine Abwandlung der Ionenabaaug- und Auffangmittel darstellt, die in eine· Ionenmanometer verwendet werden kSnnen, daa Bbrigena des Manometer naoh Fig. 2 Ihnlioh iat. Die Endwand 26 dea Elektronenbeaohleunigungegitters 23 ist alt einer Oeffnung 27 veraeben, wihrend ein Rand 60 gebildet wird» der diese Oeffnung 27 umgibt. Eine zylindrische Reflektorelektrode 61 alt einer Endwand 62, die vor-■ugaweiae aua roatfreien Stahl besteht, ist leitend, s.B, duroh ein SohweiaaTerfahren, an der Hinterflache der Wand 26 befestigt.

Eine zylindrische Absaugelektrode 69, die vorzugsweise aua rostfreiem Stahl besteht, iat neben der Oeffnung 27 .innerhalb dea Reflektors 61 angeordnet, aber iat gegen diesen Reflektor iaoliert und alt einea Anschluss an eine Yorapannungspotentialquelle versehen. Der Durchaesser der Absaugelektrode 69 ist grOsser als der des Randea 60 der Oeffnung 27, so dasB diese Elektrode wenigstens teilweise von de« Rand 60 gegen duroh die Oeffnung 27 hindurchgehende Ionen abgeschirmt wird.

Eine Kollektor-Elektrode 30, die vorzugsweise aus einem VoI-framdraht mit einem Durchmesser von etwa 20 y^m besteht, der, wie oben, auf einem leitenden Träger 54 befestigt ist, erstreckt sich duroh eine Oeffnung 70 In der Wand 62 lftnga der Achse der Reflektorelektrode 61. Die Anordnung ist derart, dass der Kollektor nahezu völlig von der Wand 26 gegen weiohe Röntgenstrahlen abgeschirmt wird, die duroh Aufprall von Elektronen auf die Umfangawand 24 des (Jitters 23 erzeugt werden. Ein in bezug auf das Potential des Gitters 23 negatlvea Potential wird an die

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Ionenabsaugelektrode 69 und gleichfall· an die Kollektor-Elektrode 30 angelegt· Sie Absaugelektrode 69 erzeugt dadurch ein Ionenabsaugfeld, da· positive Ionen aus de· Ionisationsraum 13 zu der Kollektor-Elektrode 30 absaugt, xu der die positiven Ionen von dem durch das daran angelegte Potential herbeigeführten Feld gesogen werden. Der Reflektor 61 stBsst, weil er ilt de« Gitter 23 verbunden ist, leicht die positiven Ionen in Richtung auf den Kollektor 30 ab und schirmt auch den Kollektor gegen etwaige im Vakuumraum ausserhalb der Zone 13 vorhandene Teilchen ab· Auf der Auseenseite des Reflektors 61 sind die Kollektor-Elektrode 30 und der Träger 54 auf die obenbeschriebene Weise von einer umgebenden Glasrohr 56 abgeschirmt.

Die Enden der Absaugelektrode 69 weisen in der dargestellten Aueführungeform Ränder 71 und 72 auf, die zur Versteifung dienen.

Die Absaugelektrode 69 kann dadurch abgewandelt werden, dass sie verkürzt wird, wobei ihr Abstand von der Endwand 26 gleich bleibt.

Nach der Erfindung kann somit ein offenes mit einem Susseren Kollektor versehenes Ionenmanometer hergestellt werden, das naheiu unabhängig von den elektrischen Feldbedingungen wirken kann, weiche durch das umgebende Vakuumsystem hervorgerufen werden. Bei der Verwendung von Absaug- und Reflektorelektroden können die unterschiedlichen Elektroden eines derartigen Manometers derart vorgespannt werden, dass eine optimale Empfindlichkeit auf wiederholbare Weise erhalten werden kann.

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Claims (2)

1. -16- PHB. 32008.

   PATENTANSPRÜCHE t

   /Iy Offenes Ionenmanometer zur Anwendung in einer geerdeten Umgebung, da· eine Elektronenquelle enthllt, wobei ein Ionisationsraum vorgesehen ist, der von einer leitenden Oberfltohe umgeben ist, die einen Randteil besitzt, der Kit einer Ansfthl τοπ Oeffnungen versehen ist und eine verhältnismässig grosse Durchlässigkeit aufweist fur Elektronen, die Ton der erwähnten Quelle iu diese« Teil emittiert werden, welohe Quelle ftusserhftlb des erwähnten IonisationsrauHes sum Ionisieren des in diese· Raum vorhandenen Gases angeordnet ist, wahrend diese leitende Oberfltohe einen Endteil besitzt, der für weiohe Röntgenstrahlen nahezu undurchlässig ist und eine Austritteöffnung aufweist, duroh die in de« erwähnten Ionisationsraum von den erwähnten Elektronen erzeugten Ionen duroh das Anlegen eines elektrischen Feldes abgesaugt werden können, wobei Mittel aus Auffangen dieser abgesaugten Ionen vorgesehen sind, wodurch ein von des; Oasdruck in de» erwähnten Ionisationsraum abhängiger Strom erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen in der erwähnten für Elektronen durchlässigen Zone genügend klein und derart gestaltet sind, dass das übliohe ausserhalb des erwähnten Ionisationsraumes vorhandene elektrische Feld nahezu nicht in die erwähnte für Elektronen durchlässige Zone eindringen und einen wesentlichen Teil der in diesem Ionisationsraum vorhandenen Ionen über die erwähnte für Elektronen durchlässige Zone absaugen kann.
2. 2. Ionenmanometer naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass es von einem geerdeten leitenden Schirm umgeben ist.

   3» Ionenmanometer naoh Anspruoh 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, dass das Ionenmanometer ausser einer Kollektor-Elektrode eine Absaugelektrode und eine Reflektorelektrode enthält, woduroh abgesaugte Ionen su

   109813/1970

   -17- PHB. 32008.

   der Kollektor-Elektrode emittiert werden.

   4· Ionenmanometer nach Anspruch 3, dadurch gekennseiohnet, dass die Auetrittsöffnung mit eines lusseren sylindrisohen Anaatm versehen ist, der mit der Absaugelektrode zusammenwirkt, wobei die erwähnte Absaugelektrode gleichfalls sylinderförmig ist.

   109819/1770