Ionizační měřidlo s horkými vlákny - Hot-filament ionization gauge - Wikipedia

Ionizační měřidlo s horkými vlákny
Bayard-Alpert gauge.jpg
Bayard-Alpertův ionizační měřič iontového vlákna s horkými thoriated na 2.75v CF příruba
Ostatní jménaHot-katoda měřidlo
Bayard – Alpertův rozchod
PoužitíMěření tlaku

The horké vlákno ionizační měřidlo, někdy nazývané a měřič horkého vlákna nebo měřič horké katody, je nejpoužívanějším nízkotlakým (vakuovým) měřicím zařízením pro oblast od 10−3 do 10−10 Torr. Je to trioda, přičemž vlákno je katoda.

Poznámka: Principy jsou většinou stejné pro zdroje iontů s horkou katodou v urychlovače částic vytvářet elektrony.

Funkce

Regulovaný elektronový proud (obvykle 10mA ) je emitován z ohřáté vlákno. Elektrony jsou přitahovány k spirálovitý mřížka potenciálem DC asi +150PROTI. Většina elektronů prochází skrz mřížka a srazit se s molekulami plynu v uzavřeném objemu, což způsobí ionizaci části z nich. Plynové ionty tvořené srážkami elektronů jsou přitahovány k vodiči centrálního iontového kolektoru záporným napětím na kolektoru (obvykle -30 V). Iontové proudy jsou řádově 1 mA /Pa. Tento proud je zesílen a zobrazován diferenciálním zesilovačem s vysokým ziskem /elektroměr.

Tento iontový proud se liší pro různé plyny při stejném tlaku; to znamená, že ionizační měřidlo s horkými vlákny je závislé na složení. Přes širokou škálu molekulární hustota iontového proudu z plynu s konstantním složením je však přímo úměrná molekulové hustotě plynu v měřidle.

Konstrukce

Tubulovaný ionizační měřič s horkou katodou

Ionizační měřidlo s horkou katodou se skládá hlavně ze tří elektrod, které fungují jako a trioda, kde katoda je vlákno. Tři elektrody jsou kolektor nebo deska, a vlákno a mřížka. Proud kolektoru se měří v pikoampérech pomocí elektroměr. Napětí vlákna k zemi je obvykle na potenciálu 30 voltů, zatímco síťové napětí na 180–210 voltech DC, pokud není k dispozici volitelný doplněk bombardování elektrony funkce zahříváním mřížky, která může mít vysoký potenciál přibližně 565 voltů. Nejběžnějším iontovým měřidlem je horká katoda Bayard – Alpertův rozchod, s malým kolektorem uvnitř mřížky.[1] Skleněná obálka s otvorem pro vakuum může obklopovat elektrody, ale obvykle nahý měřidlo je vložen do vakuové komory přímo, přičemž kolíky jsou vedeny přes keramickou desku ve stěně komory. Měřidla s horkou katodou se mohou poškodit nebo ztratit svou kalibraci, pokud jsou vystavena atmosférickému tlaku nebo dokonce nízkému vakuu za tepla.

Elektrony emitované z vlákna se několikrát pohybují tam a zpět kolem mřížky, než konečně vstoupí do mřížky. Během těchto pohybů se některé elektrony srazí s molekulou plynu a vytvoří pár iontů a elektronů (elektronová ionizace ). Jejich počet ionty je úměrná hustota molekuly plynu vynásobený elektronovým proudem emitovaným z vlákna a tyto ionty se nalévají do kolektoru a vytvářejí iontový proud. Protože hustota molekuly plynu je úměrná tlaku, tlak se odhaduje měřením iontového proudu.

Citlivost nízkotlakých měřidel s horkou katodou je omezena fotoelektrickým jevem. Elektrony dopadající na mřížku produkují rentgenové paprsky, které produkují fotoelektrický šum v iontovém kolektoru. To omezuje rozsah starších měřidel s horkou katodou na 10−8 Torr a měřidlo Bayard – Alpert na přibližně 10−10 Torr. Tomuto jevu brání další dráty na katodovém potenciálu v zorném poli mezi iontovým kolektorem a mřížkou. U extrakčního typu nejsou ionty přitahovány drátem, ale otevřeným kuželem. Jelikož se ionty nemohou rozhodnout, do které části kužele zasáhnout, procházejí otvorem a tvoří iontový paprsek. Tento iontový paprsek lze přenést na a

Typy

  • Bayard – Alpert (používá uzavřenou trubici).[2]
  • Aktoměr (k vytvoření úplného utěsnění používá vakuovou komoru).

Viz také

Reference

  1. ^ R. T. Bayard a D. Alpert, „Rozšíření rozsahu nízkého tlaku ionizačního měřidla“ Rev. Sci. Instrum. 21, 571 (1950); doi:10.1063/1.1745653.
  2. ^ D. Alpert, „Nový vývoj ve výrobě a měření ultravysokého vakua“ J. App. Phys. 24, 860 (1953); doi:10.1063/1.1721395.

externí odkazy