Verfahren zur Überwachung des Druckes in Vakuumentladungsgefässen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Überwachung des Gas- oder Dampfdruckes in Vakuumentladungsgefässen.
Es sind bereits Überwachungsanordnun gen bekannt, bei denen zwischen einer Hilfs anode und der Kathode des zu überwachen- .den Gefässes eine mit konstanter Stromstärke betriebene Hilfsentladung erzeugt wird und ausserhalb des Kernes der Hilfsentladung eine Messelektrode angeordnet ist, zu der eine von dem zu überwachenden Druck abhängige Menge Ladungsteilchen aus dem Kern der Entladung diffundiert,
die den über die Mess- elektrode fliessenden Steuerstrom eines An- zeigegerätes entsprechend beeinflusst. Weiter hin ist es bekannt, bei derartigen Anordnun- gen v,r der Hilfsanode eine Blende anzu bringen, welche verhindert, dass eine die Wir kung .der Überwachungsanordnung störende, sogenannte wandernde Zwischenkathode ent steht, indem sie die Zwischenkathode in Form einer sogenannten Striktionskathode fixiert,
und zwar in ihrer Öffnung. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird nun ebenfalls zwischen einer Hilfsanode und der Kathode des zu überwachenden Ge fässes eine Hilfsentladung erzeugt und vor der Anode eine Blende angeordnet.
Eine be sondere Messelektrode ist jedoch nicht vorhan den, sondern die Hilfsanode selbst bildet,die Messelektrode. Ausserdem wird die Hilfs- entladung nicht mit konstantem Strom be trieben, sondern erfindungsgemäss mit Strom stärken, bei denen durch Eintreten einer Ionenverarmung in dem durch ,
die Blende abgetrennten Raum die Stromstärke der Ent ladung mit wachsender Spannung einem von dem zu überwachenden Gas- oder Dampf druck abhängigen .Sättigungswert zustrebt. Dieser wird mittels einer in den Hilfsanoden kreis eingeschalteten Vorrichtung erkennbar gemacht.
Diese kann eine Anzeigevorrich- tung oder auch .eine @Sohaltvorrichtung sein, die bei Abweichungen des Sättigungswertes der Entladestromstärke von einem vor bestimmten Sollwert Schaltungen auslöst, zum Beispiel eine Vakuumpumpe einschaltet oder eine Einrichtung zur Nachfüllung von Edelgas betätibo-t. Anzeige- und SchaItvorrich- tung können auch gleichzeitig vorhanden sein.
Der Sättigungswert der Stromstärke und .seine Abhängigkeit von dem Gas- oder Dampfdruck kommen auf folgende Weise zustande.
In der Blendenöffnung entsteht eine soge- nanute Striktionskathode, für welche der Elektronenstrom in Richtung Kathode- Anode und der positive IonenGtrom in der entgegengesetzten Richtung, nämlich Anode Kathode, in einer festen Beziehung zuein ander stehen, und zwar verhalten sich diese Ströme umgekehrt wie die Quadratwurzel aus dem Verhältnis von Elektronenmasse zur Masse der positiven Ionen.
Da von einer be- stimmten Stromstärke ;an der Raum in der Umgebung der Hilfsanode sich auf einem sehr viel höheren Vakuum befindet als das eigentliche Vakuumgefäss, welches die Ka thode enthält, so wird der Strom :durch :die Blende durch :die Zahl neutraler Gasteilchen begrenzt, welche aus dem Entladungsraum, der die Kathode enthält, in den durch die Anodenblende abgegrenzten Teil des Ent ladungsraumes mit der Hilfsanode hinein diffundieren.
Diese Anzahl Teilchen ist offenbar abhängig von dem Gas- oder Dampfdruck vor der Blende in Richtung nach der Kathode. Hieraus ergibt sich der erfindungsgemäss ausgenutzte Zusammenhang zwischen dem -Gas- oder Dampfdruck und dem Sättigungswert der Stromstärke.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumüberwachungseinrichtung zur Aus- führung des Verfahrens gemäss der Erfin dung, Fig.2 .die Stromspannungskennlinien, in welchen der Sättigungswert erkennbar isst,
und Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Vakuumüberwachungseinrichtung zur Aus- führung des Verfahrens gemäss der Erfin- dung. In Fsg. 1 ist 1 das eigentliche Vakuum entladungsgefäss, z.
B. ein Quecksilber dampfgleichrichter, dessen Gas- oder Dampf druck überwacht werden soll. 2 ist die Ka thode, und 3 sind :die Anoden, welche mit Anodenschutzrohren 4 umgeben und mittels der Isolatoren 5 eingeführt sind. 6 ist der Wecbselstromtransformator, an den die Ano den 3 angeschlossen sind. Zur Überwaehung des Gas- oder Dampfdruckes ist .in das Ge fäss 1 ein Rohrstutzen 7 eingesetzt.
Dieser enthält eine Anode 8, der eine Blende 9 vor gesetzt ist. Die Anode 8 ist an eine Gleich spannungsquelle 10 angeschlossen, durch welche eine Hilfsentladung zwischen der Hilfsanode 8 und der Hauptkathode 2 auf rechterhalten wird. Diese zeigt die aus der Fig.2 ersichtliche Stromspannungskennlinie 11.
Mit zunehmender Spannung wächst ,die Entladun",lis,stromstärke und nähert.sich einem @Sättiguugswert, der ungefähr gleich !dem Wert I" ist. Dieser Stromwert I" ergibt sich aus dem Schnittpunkt zwischen einer Wider standsgeraden 18 und der Kennlinie 11 und soll als derjenige Stromwert aalgesehen wer den, :
bei welchem der Gas- oder Dampfdruck den gewünschten Wert aufweist. Die Be deutung der Widerstandsgeraden 18 ergibt sich im einzelnen aus der Fig. 2. In dieser ist horizontal die .Stromstärke, vertikal die Spannung aufgetragen. Der Schnittpunkt der Geraden. 18 mit der Spannungsachse E be deutet die Spannung der Stromquelle, welche über den hmschen Widerstand des greises die Hilfsentladung zwischen der Hilfsanode B und :der Kathode 2 speist.
Mit zunehmender Stromstärke J subtrahiert sich von .dieser bei J = 0 vorhandenen Spannung zwischen der Kathode 2 und der Anode 8 der proportional mit J anwachsende Ohmsche Spannungs abfall. Für .die Entladung bleibt infolge dessen bei andern Stromstärken J eine Rest spannung übrig, die sich ergibt aus der Spa.n- nun:g der Stromquelle 10 (Fig. 1) minus der Ohmschen Spannungsabfälle in dem Strom kreis.
Diese mit zunehmender Stromstärke J für die Entladung zwischen der Kathode. 2 und der Anode 8 übrigbleibende Spannung wird durch die gerade Linie 1,8 dargestellt. Der Schnitt dieser geraden Linie 18 mit der Charakteristik für die Entladung zwischen den Elektroden 2 und 8 ergibt dann die mög liche. Entladungsstromstärke.
Bei zunehmen dem Gas- oder Dampfdruck, das heisst bei sich verschlechterndem Vakuum, verläuft die Stromspannungskennlinie nach der Kurve 12, das heisst der Anstieg der Stromspannungs- kennl.inie verschiebt sich zu höheren Strom werten I'.. Umgekehrt nimmt bei einem nied rigen Gas- oder Dampfdruck, das heisst bei einem höheren Vakuum, die Stromspan- nungskennlinie einen Verlauf entsprechend der Kurve 13,
das heisst der Anstieg der Stromspannungskennlinie erfolgt bei einem Werte 1"o. Aus den in der Fig. 2 dargestell ten Kurven ergibt sich also, dass die Strom spannungskennlinie einen sehr steilen An- stieg aufweist, so dass der Strom mit zu nehmender Spannung noch langsam wächst, aber einem Sättigungswerte zustrebt.
Als steuernder Stromwert für das Anzeigeinstru ment wird zweckmässig derjenige Strom wert genommen, .der sich aus dem Schnitt- punkt der Stromspannungskennlinien mit der Widerstandsgeraden ergibt.
Zur Anzeige dieser Änderung des Strom wertes I" ist in den Anodenstromkreis ein .L#Tessinstrument 14 eingeschaltet, welches bei geeigneter Eichung eine direkte Ablesung des Gasdruckes ermöglicht. Ausserdem kann man in dem Anodenstromkreis noch die Er regerwicklung einer Schalteinrichtung 15 vorsehen, welche einen Stromkreis zum Ein- und Ausschalten der Vakuumpumpe, zum Betätigen einer Edelga.sfüllvorrichtung usw. steuert.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 3 unter scheidet sich von derjenigen gemäss Fi:g. 1 ,da durch, dass in Reihe mit der Hilfsanode 8 eine Drosselspule 16 geschaltet ist. Zwischen der Anode 8 und der Blende 9 bezw. über die Drosselspule 16 treten dann, sobald der Strom über die Anode 8 durch die Blende 9 und nicht mehr durch den Widerstand 17 begrenzt wird, hochfrequente Schwingungen auf.
Dies ist der Fall, wenn der Schnittpunkt .der Widerstandsgeraden 18 auf dem steil an steigenden Ast der Stromspannungskenn- linien 13, 11, 12 liegt, wie dies aus Fig. 2 erkennbar ist.
Wählt man die Abmessungen und Strom stärken so, dass derartige hochfrequente Schwingungen entstehen, so kann man parallel zu der Drosselspule 16 bezw. zu der Anode 8 und der Kathode 9 eine Glimm- röhre 19 oder irgend eine andere Glimm strecke einschalten, welche durch die hoch- frequenten Schwingungen ionisiert und in folgedessen stromdurchlässig wird. In Reihe mit der Glimmröhre 19 liegt ein Konden sator 20.
Diese Glimmröhre 19 dient dazu, einen an ihren Klemmen 21 befindlichen Hilfsstromkreis zu schliessen, welcher die ge- wünschten !Schaltungen auslöst, sobald der Gas- oder Dampfdruck im Innern des Haupt entladungsgefässes einen bestimmten Wert unterschreitet.
Auch bei dieser Ausführung kann selbst verständlich, ein 1VIessinstrument in den Ano denstromkreis eingeschaltet werden.