專利名稱：寬量程微型電離規(guī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬量程微型電離規(guī)，主要用于10-1-10-9Pa壓強(qiáng)范圍的量測，屬超高真空量測技術(shù)領(lǐng)域。
已有技術(shù)中，Bayard和AlPert于1950年發(fā)明的BA型電離規(guī)廣泛用于高真空和超高真空量測，其典型結(jié)構(gòu)如

圖1所示。圖中1是熱燈絲，2是收集極，3是玻璃與金屬熔封引線，4是玻璃外殼，5是正柵極。這種電離規(guī)的缺點(diǎn)是(1)由于本身吸放氣率較大，只能在動(dòng)態(tài)真空系統(tǒng)上應(yīng)用，而不能量測密封器件內(nèi)的壓強(qiáng)。(2)當(dāng)壓強(qiáng)高于10-6Pa時(shí)，在壓強(qiáng)逐漸上升時(shí)，存在明顯的靈敏度異常現(xiàn)象，即壓強(qiáng)指示值遠(yuǎn)比實(shí)際值高，除非對正柵極除氣，這時(shí)勢必中斷量測。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種微型電離規(guī)，將已有技術(shù)的量程范圍擴(kuò)大，并使之能用于量測密封器件內(nèi)的壓強(qiáng)。
本發(fā)明的內(nèi)容是寬量程微型電離規(guī)由玻璃殼、陽極、離子收集極、電子發(fā)射極和金屬膜電極等部分組成。其中的陽極為一圓環(huán)，直徑可以為6mm，該圓環(huán)由直徑為0.15mm的鉬絲制成，一般稱為陽極環(huán)，電位為Va。離子收集極是一個(gè)金屬絲編織成的網(wǎng)，其直徑為5mm，網(wǎng)的透明度大于90%，電位為Vc。電子發(fā)射體可為任意一種已有技術(shù)中的電子冷發(fā)射源，電位為VK，可采用Spindt型場致發(fā)射源，其作用是降低熱陰極表面的化學(xué)反應(yīng)過程引入的吸放氣效應(yīng)。上述電子發(fā)射體和收集極相對陽極同軸對稱安置，各距陽極環(huán)6mm。金屬膜電極附著在玻璃殼內(nèi)壁上。可以用蒸鍍法將金屬膜沉積在玻璃殼內(nèi)壁上。電位VB。
本發(fā)明的效果是(1)除氣功率只需0.1瓦，本發(fā)明規(guī)的陽極環(huán)尺寸與傳統(tǒng)型BA規(guī)正柵極相比，體積只有BA規(guī)的千分之一，表面積只有百分之一。因此，為了達(dá)到BA規(guī)正柵極相同的除氣效果，本發(fā)明規(guī)只需0.1瓦除氣功耗，當(dāng)壓強(qiáng)低于10-6Pa，一般是可以不除氣的，由于除氣功耗小，可以制成小巧的電源。
(2)在相同靈敏度情況下，本發(fā)明規(guī)是目前見到的尺寸最小的規(guī)。本發(fā)明規(guī)主要電極尺寸都比傳統(tǒng)型BA規(guī)小，靈敏度卻比BA規(guī)大50倍。
(3)吸放氣率只有傳統(tǒng)的BA規(guī)百分之一或更小。由于靈敏度高，可以應(yīng)用低發(fā)射電流，因此可以采用低工作溫度的熱發(fā)射陰極和場致發(fā)射冷陰極，有利于減小熱陰極表面化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的吸放氣率。
(4)靈敏度異?，F(xiàn)象不明顯，尤其在壓強(qiáng)低于10-6Pa下工作時(shí)。
(5)量程寬，尤其是壓強(qiáng)下限，X射線光電流本底可以低到10-12Pa。這是傳統(tǒng)型BA規(guī)難以做到的。
圖2中，6是電離規(guī)的玻璃殼，7是陽極，8是電子發(fā)射體，9是離子收集極，10是金屬膜電極。
本發(fā)明規(guī)的工作原理如下根據(jù)附圖2所示結(jié)構(gòu)，電子發(fā)射體8和離子收集極9相對陽極7同軸對稱安放，各距陽極6mm。電位分布在陽極環(huán)心存在一鞍點(diǎn)，在鞍點(diǎn)附近電力線強(qiáng)烈彎曲。而離鞍點(diǎn)較遠(yuǎn)區(qū)域，電力線基本上是以陽極心為中心的輻射狀直線。假設(shè)有一電子從發(fā)射體發(fā)射，開始它沿著電力線運(yùn)動(dòng)，隨后，由于電子本身的動(dòng)量，不再沿著電力線運(yùn)動(dòng)彎向陽極環(huán)，因此，電子穿越陽極7，來回振蕩，一般情況下，電子在最終消失于陽極環(huán)之前，其行程往往高達(dá)數(shù)公里。與此對應(yīng)，BA規(guī)內(nèi)電子從熱燈絲發(fā)射出來后一般穿起正柵極約七～八次便打到正柵極上消失，在電子運(yùn)動(dòng)過程將與氣體分子碰撞并使其電離，產(chǎn)生的離子被處于負(fù)電壓的收集極收集。在滿足一定的條件下，產(chǎn)生離子多少是與規(guī)內(nèi)壓強(qiáng)成正比的，因而離子收集極收集離子的多少，就能對應(yīng)出規(guī)內(nèi)的壓強(qiáng)。由于離子規(guī)與被測容器相通，因而也就測出了被測容器的壓強(qiáng)，即真空度。
本發(fā)明規(guī)的典型工作參量VA＝700伏，VK＝50伏，VB＝0伏，VC≈0伏。靈敏度K＝3.8±10%Pa-1，Ie＝1，10，100μA(依據(jù)壓強(qiáng)而定，例如P＝10-2～10-3Pa，Ie＝1μA;P＝10-3～10-6Pa，Ie＝10μA;P＜10-6Pa，Ie＝100μA;)根據(jù)上述參量，本發(fā)明規(guī)的壓強(qiáng)量測范圍為10-2～10-9Pa，根據(jù)計(jì)算X射線光電流本底為10-10Pa，如需擴(kuò)展壓強(qiáng)量測上限得到10-1Pa，只需改變工作參量如下VK＝50伏，Ie＝0.1μA，這是靈敏度K下降到0.1Pa-1左右，免除了繁流影響壓強(qiáng)量測的上限。
權(quán)利要求
1.一種寬量程微型電離規(guī)，包括玻璃殼、陽極、離子收集極，其特征在于還包括電子發(fā)射體和金屬膜電極；所述的陽極為一圓環(huán)；所述的離子收集極為一金屬絲編織網(wǎng)；所述的電子發(fā)射體和離子收集極相對陽極同軸對稱設(shè)置在玻璃殼體內(nèi)；金屬膜電極附著在玻璃殼內(nèi)壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的電離規(guī)，其特征在于其中所述的電子發(fā)射體為Spindt型場致發(fā)射源。
3.如權(quán)利要求1所述的電離規(guī)，其特征在于其中所述的離子收集極為一鎢絲編織網(wǎng)，網(wǎng)的透明度大于90%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種寬量程微型電離規(guī)，主要用于10
文檔編號G01L21/32GK1095159SQ9410065
公開日1994年11月16日 申請日期1994年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月21日
發(fā)明者陳丕謹(jǐn), 李幼哲, 齊京 申請人:清華大學(xué)