CH707685A1 - Ionisations-Vakuummesszelle mit Abschirmvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine lonisations-Vakuummesszelle mit einem evakuierbaren Gehäuse (10), einer ersten äusseren Elektrode (3), einer zweiten inneren Elektrode (4) und einer elektrisch isolierenden vakuumdichten Durchführung (12). Die Vakuummesszelle umfasst ausserdem mindestens einen Permanentmagnetring (1), der die koaxiale Anordnung der Elektroden (3, 4) umschliesst, und ein den Permanentmagnetring (1) umschliessendes ferromagnetisches Joch (2). Das Joch (2) ist in axialer Richtung beidseitig vom Permanentmagnetring (1) weg geführt und nach einem vorgegebenen Abstand vom Permanentmagnetring (1) auf beiden Seiten in radialer Richtung zur Achse (7) und der ersten Elektrode (3) hin geführt, derart, dass das Joch (2) zwei ringförmige Pole ausbildet. In radialer Richtung gegen die Achse (7) hin gerichtet sind scheibenförmige ferromagnetische Leitmittel (5a, 5b) angeordnet, welche als erste und zweite Polscheibe ausgebildet sind. Zwischen der Durchführung (12) und der zweiten Polscheibe (5b) ist eine Abschirmvorrichtung (42, 60) angeordnet.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine lonisations-Vakuummesszelle mit einer Abschirmvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Es ist bekannt Gasdruckmesszellen für die Vakuummessung einzusetzen, welche auf dem Prinzip einer Gasentladung mit einer kalten Kathode basieren. Derartige Messzellen werden auch als Kaltkathoden-lonisationsvakuummeter oder auch als Penning-Zellen bezeichnet. Bei einer derartigen Messzelle wird zwischen zwei Elektroden (Anode, Kathode) eine hinreichend hohe Gleichspannung angelegt, wodurch eine Gasentladung gezündet und unterhalten werden kann. Der Entladungsstrom ist dann ein Mass für den zu messenden Druck. Ein Magnetfeld, ausgebildet im Bereich der Entladungsstrecke, führt die Elektronen auf ihrem Weg von der negativen Elektrode (Kathode) zur positiven Elektrode (Anode) auf spiralartigen Bahnen wodurch die Bahn der Elektronen verlängert wird. Hierdurch wird die Trefferwahrscheinlichkeit mit den Gasteilchen erhöht und der lonisierungsgrad verbessert. Dadurch wird erreicht, dass die Entladung über weite Druckbereiche brennen kann und sich stabil und reproduzierbar verhält.

[0003] Vakuummessgeräte, welche auf dem Prinzip der Gasentladung mit Kaltkathoden funktionieren, können grob in drei Klassen unterteilt werden, welche sich vor allem in der Konfiguration der Elektroden unterscheiden:

[0004] 1. Penning-Zelle: Die Anode ist als ringförmiger Zylinder ausgebildet, welche den Entladungsraum umschliesst, wobei Kathodenbleche an beiden Stirnseiten des Anodenringes angeordnet sind. Die Magnetfeldlinien verlaufen parallel zur Achse des Anodenringes.

[0005] 2. Magnetron-Zelle: Die Anode ist als Hohlzylinder ausgebildet mit einer zentralen Achse und mit der Kathode als Stab im Zentrum bzw. in der Achse angeordnet. Die Feldlinien des elektrischen Feldes verlaufen demnach radial. Die Magnetfeldlinien verlaufen parallel zur Zylinderachse.

[0006] 3. Zelle mit invertierter Magnetronanordnung: Zylindergeometrie wie bei der Magnetron-Zelle, aber mit der Anode als stabför-mige Anordnung im Zentrum und der Kathode als Hohlzylinder. Die Stirnseiten des Zylinders sind typischerweise auch auf Kathodenpotential. Wie beim Magnetron verlaufen die Magnetfeldlinien parallel zur Zylinderachse, die Feldlinien des elektrischen Feldes radial. Der dem zu messenden Gas zugängliche Raum, der beim Invertierten Magnetron von der Kathode, beim Magnetron von der Anode umschlossen wird, wird auch als ionisationsraum bezeichnet.

[0007] Das am meisten verwendete Design ist dasjenige des invertierten Magnetrons, da es im Allgemeinen ein stabileres Messsignal als die Penning - Zelle im Hochvakuum ergibt, die Entladung bei tiefen Drücken leichter zündet und der untere Messbereich für tiefere Drücke bis hin in den Bereich 10<–11>mbar gebracht werden kann.

[0008] Das für die Aufrechterhaltung der Gasentladung benötigte Magnetfeld in Richtung der Zylinderachse wird in Messgeräten wegen den erforderlichen Feldstärken in der Grössenordnung von bis zu 10<–1>T (=1000 Gs) durch Permanentmagnete erzeugt, weil die Leistungsaufnahme von Elektromagneten zu hoch sind und diese eine grosse Bauweise bedingen würden. Folgende Magnetkonfigurationen für invertierte Magnetron-Zellen werden dabei nach dem Stand der Technik angewandt: A) Ringmagnet mit axialer Magnetisierung, schematisch und beispielsweise dargestellt in der Fig. 1a . B) Zwei Ringmagnete mit radialer Magnetisierung, schematisch und beispielsweise dargestellt in der Fig. 1b . C) Zwei Ringmagnete mit axialer Magnetisierung, welche mit umgekehrter Polarität zueinander stehen, schematisch und beispielsweise dargestellt in der Fig. 1c .

[0009] Variante (A) ist die klassische Variante, mit dem Vorteil, dass derartige ringförmige Magnete 1 mit axialer Magnetisierung einfach und günstig in der Herstellung sind. In Kombination mit geeigneten Leitblechen aus weichmagnetischem Material lassen sich damit homogene Nutzfeldlinien 14 und hierbei magnetische Flussdichten im lonisationsraum des Messgerätes erzielen. Die Kathode 3 ist, wie bereits erwähnt, zylinderförmig ausgebildet und schliesst den Entladungsraum bzw. eine Messkammer 20 ein. In der Achse der zylinderförmigen Kathode 3 ist die Anode 4 angeordnet. Das Ganze wird vom ringförmigen Permanentmagneten 1 mit axialer Polaritätsausrichtung zur Achse 7 umschlossen. In der Fig. 1a ist der Nordpol mit N bezeichnet und der Südpol mit S. Die Polaritäten können jeweils innerhalb der Anordnung auch vertauscht werden. Stimseitig kann die zylinderförmige Kathode, gegen die Achse 7 hin gerichtet, weitere Elektrodenflächen aufweisen, die auf demselben Potential sind und die Elektronen zusätzlich zurück in den Entladungsraum reflektieren. Der Entladungsraum weist zumindest eine Öffnung auf welche nach Aussen mit dem zu messenden Vakuumraum P kommuniziert. Typischerweise wird eine derartige Messzelle dort als lösbare Flanschverbindung ausgebildet. Die Variante (B) weist zwei radial magnetisierte voneinander in axialer Richtung beabstandeten Ringe auf, die über ein ringförmiges Joch 2 aus weichmagnetischem Material verbunden sind für den Rückschluss des magnetischen Kreises. Im Vergleich zu Variante (A) weist die Variante (B) kleinere Streufelder 15 nach aussen hin, insbesondere in radialer Richtung, auf. Ein Teil des erzeugten Magnetfeldes 15 schliesst sich ausserhalb des lonisationsraumes und bildet ein Streufeld 15 und dieses trägt nichts zum Nutzfeld 14 bei. Derartige äussere Streufelder 15 sind nachteilig, da diese dort befindliche Geräte und Prozesse stören können. Die Variante (B) mit dem geringeren Streufeld 15 gegen Aussen ist folglich diesbezüglich vorteilhafter. Dies bedeutet aber auch, dass für die gleichen Flussdichten im lonisationsraum weniger Permanentmagnetmaterial verwendet werden muss.

[0010] Gemäss dem Vorschlag von Lethbridge in EP 0 611 084 A1, welche die Variante (B) offenbart, können anstatt radial magnetisierten Ringen auch Ringsegmente verwendet werden, die dann ein radial gerichtetes Feld generieren. Variante (C) wurde von Drubetsky & Taylor, US 5 568 053, vorgeschlagen. Sie resultiert in einem Feld, das die Richtung bezüglich der Zylinderachse auf der Höhe zwischen den beiden Magnetringen ändert. Auf der Zylinderachse ist in diesem Bereich das Feld sogar null, weil sich die Flussdichten der beiden Magneten gegenseitig auslöschen. Der Vorteil dieser Anordnung ist, ein im Vergleich zur Variante (A) kleineres Streufeld bei gegebener Flussdichteanforderungen in der Messkammer. Das Streufeld ist aber immer noch nennenswert vorhanden und kann stören, vor allem wenn in der Messkammer ein starkes Nutzfeld generiert werden soll, dann wird auch das äussere Streufeld entsprechend stärker und tritt weiter in den Aussenbereich ein.

[0011] Ein Nachteil von Variante (A) sind die relativ starken Flussdichten, die bis ausserhalb der Ionisationskammer und sogar der gesamten Messzellenanordnung reichen und dort als Streufelder 15 auftreten, wie dies in der Fig. 1a dargestellt ist. Dies hat nachteilige Auswirkungen auf in der Nähe befindlichen Geräte und auf Prozesse, die bei der Art typischen Verwendung in der näheren Umgebung der Messzelle stattfindenden können, insbesondere bei Prozessen, die mit Ladungsträgern oder ionisiertem Gas betrieben werden. Mit Variante (B) werden derartige Streufelder 15 zwar verkleinert, indem ein magnetischer Schluss ausserhalb der Ionisationskammer, zwischen den beiden Ringmagneten 1, durch Anordnung eines Leitbleches 2 bzw. eines Joches aus weichmagnetischem Material gebildet wird. Es bilden sich jedoch weiterhin signifikant störende äussere Streufelder 15 aufgrund des magnetischen Nebenschlusses zwischen den Polen N, S bei jedem der beiden Ringmagnete 1, wie dies in der Fig. 2b dargestellt ist. Bei Variante (C) ist die Gasentladung durch die kleine, nicht mehr senkrecht zur elektrischen Feldachse stehende, magnetische Flussdichte im Zentrum auf der Höhe zwischen den beiden Magnetringen gering und demnach bleibt ein Teil des Messzellenvolumens ungenutzt. Zudem ergibt sich aus dem magnetischen Nebenschluss auf der Aussenseite der Magnete ein nicht vernachlässigbares störendes Streufeld 15, wie dies in der Fig. 1c dargestellt ist und welches etwa ähnlich wirkt wie dies zuvor bereits zu Variante (A), gemäss der Fig. 1a , erläutert worden ist.

[0012] Invertierte Magnetrons werden häufig in der Beschichtungsindustrie verwendet, da sie robust sind. Sie haben kein Filament, das durchbrennen oder durch Schläge brechen kann. Da Magnetronanordnungen einen hohen lonisierungsgrad ermöglichen, besteht auch erhöht das Problem der Verunreinigung der Messzelle durch vermehrtes Zerstäuben von Material der Innenwandungen der Entladungskammer. Deshalb wird versucht das Problem zu beherrschen indem Invertierte Magnetrons derart gebaut werden, dass diese zur Reinigung zerlegt werden können. Einige wenige auf dem Markt erhältliche Modelle haben eine Einschubkammer, die ausgetauscht werden kann und die Reinigung erleichtert. Durch die Plasmaentladung werden Gase aufgespalten oder aktiviert. Beispielsweise werden über plasmachemische Dissoziationsreaktionen Kohlenwasserstoffe gecrackt bzw. polymerisiert. Dadurch können sich Beschläge der Kammerwände ergeben. Die Röhre verschmutzt. Da bei dieser Messmethode bei tiefen Drücken kleine Ströme im Bereich von 10<–9>A gemessen werden, kann bereits eine geringfügig leitende Verschmutzung der Isolation Leckströme verursachen, die die Messung verfälschen oder gar verunmöglichen. Ein Beispiel verdeutlicht die Problematik der benötigten hohen Isolation bei einer Kaltkathode. Bei einem Druck von 10<–9>mbar beträgt der Messstrom typischerweise 10<–><9>A. Bei einer Anodenspannung der Grössenordnung 1 kV wird bereits bei einem guten Isolationswiderstandwert von 10<12>Ω der Leckstrom dieselbe Grössenordnung wie der Messstrom besitzen.

[0013] Ebenso, wird Wandmaterial durch den Betrieb abgesputtert. Es können Flitter entstehen, die einzeln oder im Aggregat die elektrische Durchführung verschmutzen, Leckströme ermöglichen oder Kurzschlüsse produzieren und dadurch die Benut-zungsdauer der Messzelle drastisch einschränken können. Die Reinigung der Messröhren kann sehr umständlich und langwierig sein. Das erhöht die Gebrauchskosten. Zudem ist nach der Reinigung die Kalibration typischerweise nicht mehr garantiert, d.h. die Röhren haben einen grösseren Messfehler. Durch die Zerlegbarkeit der Kaltkathodenröhren entstehen höhere Gestehungskosten, da ein Dichtungssystem verwendet wird. Ebenso, ergibt sich eine grössere Wahrscheinlichkeit, dass nach der Zerlegung Lecks entstehen könnten. Aus der US 5 317 270 ist eine Kaltkathoden Messzelle bekannt geworden die eine Einschubkammer für den Entladungsraum beschreibt. Hierbei ist die Kaltkathode der Einschubkammer eng am Sensorgehäuse anliegend. Dies führt zu virtuellen Lecks mit langen Abpumpzeiten, gerade für UHV Anwendungen. Ein Durchführungsschutz ist mit einem zusätzlichen runden Abschirmblech 11 ausgebildet, welches an der Anode fixiert ist und somit auf Spannung ist. Die Messröhre ist gegenüber der Durchführung mit einem Viton O-Ring gedichtet. Damit kann die Messröhre nicht bis zu tiefsten Drücken eingesetzt werden.

[0014] Die EP 01 540 294 B1 beschreibt eine Kaltkathode mit zwei Ionisationskammern. Diese werden separat betrieben und gespeist mit unterschiedlichen Spannungen. Die zweite Kathode wird mittels geeigneter Klemmverbindung, die wiederum von den Durchführungselektroden gehaltert werde, in ihrer Lage fixiert. Die erste Kathode sitzt fest in dem zum Flansch zugewandten Teil des Messröhrengehäuses MRG und wird mit einem Sprengring gehalten. Auch hier ist das Problem der Kontamination der Durchführung nur bedingt gelöst und der Austausch der ver-schleissenden Teile (Kathoden) aufwendig.

[0015] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Magnetfeldkonfiguration für eine Kaltkathode - lonisations - Vakuummesszelle zur Verfügung zu stellen, die eine Magnetronanordnung beinhaltet und bei welcher störende magnetische Streufelder ausserhalb der Messzelle wesentlich vermindert, oder gar im Wesentlichen ganz vermieden werden. Die Messzelle soll ausserdem einen grossen zu messenden Druckbereich erfassen können und zuverlässig und reproduzierbar arbeiten. Weiterhin soll diese kompakt und wirtschaftlich herstellbar sein. Die im Betrieb entstehende Verschmutzung durch Selbstsputtern, Cracking und dergleichen soll sich an einer austauschbaren, wegwerfbaren Einschubkammer ablagern und somit durch Austausch derselben einfach entfernt werden können. Darüber hinaus soll die Verschmutzung der Isolatoren an der Durchführung durch spezielle Ausbildung der Anordnung verringert werden und es sollen keine Leckströme entstehen, womit die Lebensdauer wesentlich erhöht werden soll.

[0016] Die Aufgabe wird bei der gattungsgemässen lonisations-Vakuummesszelle gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung.

[0017] Die erfindungsgemässe lonisations-Vakuummesszelle mit Abschirmung umfasst: a) ein evakuierbares Gehäuse mit einem Messanschluss für das zu messende Vakuum, b) eine erste und eine zweite Elektrode, die im Wesentlichen koaxial und beabstandet zueinander angeordnet sind und mit einer gemeinsamen Achse, wodurch zwischen diesen beiden Elektroden eine Messkammer ausgebildet ist, die mit dem Messanschluss kommunizierend angeordnet ist, wobei die erste Elektrode die äussere Elektrode bildet und diese im Wesentlichen eine zylindrische Fläche aufweist, und dass die zweite Elektrode stabförmig ausgebildet ist und in der Achse liegt, c) eine elektrisch isolierende vakuumdichte Durchführung angeordnet an einem Ende des Gehäuse auf der gegenüberliegenden Seite des Messanschlusses, wobei diese einen um die Achse angeordneten Isolator aufweist und die zweite stabförmige Elektrode durch diesen Isolator dichtend hindurchgeführt ist, d) eine Spannungsquelle, die mit den Elektroden verbunden ist, e) ein Strommessmittel zur Auswertung eines Entladungsstromes ausgebildet zwischen den Elektroden, wobei dieser eine Funktion des zu messenden Vakuumdruckes bildet, f) mindestens einen Permanentmagnetring, der die koaxiale Anordnung der Elektroden umschliesst, mit im wesentlichen radial zur Achse ausgerichteter Magnetisierungsrichtung und mit einem diesen Permanentmagnetring umschliessenden ferromagnetischen Joch, wobei: das Joch in axialer Richtung beidseitig vom Permanentmagnetring weg geführt ist und nach einem vorgegebenen Abstand vom Permanentmagnetring auf beiden Seiten in radialer Richtung zur Achse und der ersten Elektrode hin geführt ist, wobei diese erste Elektrode die aussen liegende Elektrode der koaxialen Anordnung der Elektroden bildet, derart dass das Joch beidseitig und beabstandet vom Permanentmagnetring zwei ringförmige Pole ausbildet über welche mindestens ein Teil der Feldlinien des Permanentmagnetringes sich innerhalb der Messkammer, die erste Elektrode durchdringend, schliessen, wobei mindestens teilweise ein um die Achse ringförmiges tunnelartiges Magnetfeld über der ersten Elektrode innerhalb der Messkammer ausgebildet ist, und dass in radialer Richtung gegen die Achse hin gerichtet, im Bereich von mindestens einem der innen liegenden Pole des Joches, scheibenförmige ferromagnetische Leitmittel angeordnet sind, welche als erste und zweite Polscheibe ausgebildet sind und dessen Zentrum um die Achse je eine Öffnung aufweisen zur Hindurchführung der zweiten Elektrode und für den Messgasdurchlass, wobei zwischen der Durchführung und dem dieser zugewandten zweiten Polscheibe im radialen Bereich des Isolators und koaxial zur Achse eine Abschirmvorrichtung angeordnet ist zum Schutz des Isolators vor Kontamination durch abgestäubte Teilchen aus der Messkammer, welche einen lonisationsraum bildet.

[0018] Die Anordnung mit dem Magnetsystem bildet ein Magnetron. In gewissen Fällen kann die erste, äussere Elektrode als Anode betrieben werden, wobei die zweite, innen liegende Elektrode als Kathode betrieben wird. Die weitaus bevorzugte Anordnung bildet aber ein invertiertes Magnetron. Hierbei wird die aussenliegende, erste Elektrode als Kathode betrieben und die dazu koaxial innen liegende Elektrode wird als Anode betrieben. Bei dieser Anordnung, bezeichnet als invertiertes Magnetron, ist der Entladungswirkungsgrad wesentlich besser und stabiler. Die vorzugsweise im Zentrum angeordnete Anode ist vorzugsweise stabförmig ausgebildet.

[0019] Das Magnetsystem weist im aussenliegenden Bereich somit immer weichmagnetisches Material auf. Der beidseitige magnetische Schluss zwischen den Polen verläuft über das weichmagnetische Material. Damit wird vermieden, dass das Magnetsystem nach Aussen hin ein störendes Streufeld generiert oder ein solches zumindest minimiert wird. Innerhalb der Ionisationskammer hingegen bilden sich mindestens zwei ringförmige, tunnelartige, nach innen gerichtete Magnetfeldkonfigurationen über der Fläche der ersten Elektrode mit jeweils einer axialen Komponente. Die Feldlinien gehen vom inneren Pol des mindestens einen Permanentmagneten aus nach innen und durchdringen die erste Elektrode, wobei sich diese beidseitig des Magneten über die Pole des weichmagnetischen bzw. ferromagne-tischen Joches schliessen, indem sie wiederum die erste Elektrode durchdringen. Hierbei ändern die Feldlinien auf der Höhe des Magneten innerhalb der Ionisationskammer die Richtung, wodurch die beiden benachbarten tunnelartigen Felder, in ihrer Polarität, entgegengesetzt verlaufen. Dadurch entstehen mindestens zwei nebeneinander liegende ringförmige, torusartige Entladungen über der ersten Elektrode. Die darin rotierenden Elektronen pendeln, im Querschnitt betrachtet, entlang der Feldlinien seitlich hin und her und rotieren kreisförmig innerhalb der Ringe in entgegen gesetzter Richtung und bewirken durch die dadurch verlängerte Verweilzeit einen hohen lonisierungsgrad, der typisch ist für den Magnetroneffekt bei einer gut ausgelegten Magnetronanordnung, der vorliegenden Art.

[0020] Um eine gute Isolation zu gewährleisten, kann die Durchführung ganz aus Keramik gebaut werden. Aus Kostengründen ist eine Durchführung mit Glas als Isolator, oder eine Kombination aus Glas und Keramik als Isolationsmaterial bevorzugt. Zusätzlich zum Isolationsteil der Durchführung wird ein Rohrstück in dieses eingebaut, das mit Vorteil aus Keramik besteht, mit welchem der Kriechweg effizient und kostengünstig verlängert werden kann. Dieses Rohrteil bildet zudem den durchführungsseitigen Teil für die Anode der vorteilhaften Ausprägung.

[0021] Die Durchführung im Anodenbereich muss bis 5kV widerstehen können, welche in etwa die höchste Anodenspannung im Betrieb darstellt. Da im unteren Messbereichsende einer Messröhre bei typischerweise 1e-9 mbar der lonisationsstrom im Bereich 10<–10>–10<–9>A liegt, muss der Isolationswiderstand Werte im Bereich 1E13 Ohm annehmen, damit der Leckstrom die Empfindlichkeit der Messröhre bezüglich des Messstroms nicht einschränkt.

[0022] Die vorliegende Ausbildung gemäss der Erfindung erlaubt, dass die Messkammer ausheizbar ist bis 150 °C oder gar bis 250 °C. Ein Überdruck ist zulässig bis 10 bar und die Leckrate ist besser 1E-9 mbar l/s.

[0023] Die Durchführung umfasst einen äusseren Metallring, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, insbesondere aus nicht magnetischem rostfreien Stahl (1.4435, AISI 316 L). Besonders bevorzugt besteht der Ring aus Hastelloy. Hastelloy C-22 (NiCr21Mo14W, 2.4602) ist eine Nickel-Chrom-Molybdän-Wolfram Legierung. Sie ist sehr korrosionsbeständig mit exzellente Schweisseigenschaften.

[0024] Hastelloy B3 (NiMo29Cr, 2.4600) ist eine Nickel-Molybän Legierung mit sehr guter Beständigkeit gegen Salzsäure und andere Säuren. Beide Hastelloys sind nicht magnetisch.

[0025] Das Isolator besteht vorzugsweise aus einem Glas mit angepasstem thermischen Ausdehnungskoeffizient, wie ein Covar Schott 8250 oder BH-7 Nippon. Das Rohrstück besteht vorzugsweise aus AI2O3 Keramik. Diese Keramik ermöglicht, überraschenderweise, die Erhöhung der elektrischen Isolationsfestigkeit gegenüber dem Glas. Der den Glasisolator überragende Teil des Rohrstückes soll mindestens so lang sein wie der Kriechweg eines Teils des Glasisolators, oder länger, um den Kriechweg hinreichend zu verlängern und dadurch den Leckstrom zu reduzieren. Im Zentrum der Durchführung ist die stabförmige Anode dichtend hindurchgeführt und fixiert. Der Durchmesser der Anode beträgt beispielsweise 1 mm. Diese besteht vorzugsweise aus Hastelloy C22.

[0026] Zusätzlich können noch weitere Durchführungsstifte an der Peripherie der Durchführung angeordnet werden. Sie dienen der Durchleitung der elektrischen Signale von optional im Gehäuse der Messzelle angeordneten Zusatzsensoren wie Pirani oder Membrandrucksensoren, wie beispielsweise kapazitive Membrandrucksesoren. Sie können auch mit Vorteil als Stütze für den Aufbau der Zusatzsensoren dienen. Derartige Sensoren können bei der vorliegendem erfindungsgemässen Anordnung besonders vorteilhaft direkt in einem ringförmigen Hohlraum, die eine Kammer bildet, neben der Durchführung und dem hervorragenden Rohrstück angeordnet werden.

[0027] Die Anordnung wird ergänzt dadurch, dass die Zentrumsöffnung der zweiten Polscheibe in Richtung der Durchführung mindestens ein zweites Rohrstück koaxial zur Achse angeordnet ist, welches in das erste Rohrstück mit einer Überlappung hinein ragt, wobei im Bereich der Überlappung die beiden Rohrstücke voneinander derart beabstandet angeordnet sind, dass diese sich nicht berühren und ein Spalt in radialer Richtung ausgebildet ist. Hierdurch wird der Weg für abgestäubte Teilchen aus der Messkammer bzw. der Entladungskammer einerseits verlängert und andererseits werden die Isolatoren der Durchführung abgeschattet. Dadurch entsteht ein wesentlicher Abschirmungseffekt, der die Beschichtung bzw. Kontamination der Isolatoroberflächen wesentlich verringert und hinauszögert. Es können neben der vorgesehenen Grundausbildung mit einem Paar Rohrstücken auch zusätzliche oder mehrere Rohrstücke auf nur einer der Seiten oder auf beiden Seiten eingesetzt werden, die beabstandet voneinander ineinander greifen, womit der Weg des Labyrinthes weiter verlängert wird und der Abschattungseffekt zusätzlich verbessert werden kann. In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Kathodenelektrode separates Rohrteil, beispielsweise blechförmig, ausgebildet, welches gegenüber der Innenwand des Gehäuse beabstandet gehalten wird durch die beidseitig am Rohrteil angeordneten Polscheiben, wodurch seitlich zwischen dem Gehäuse und dem Rohr-teileine Spaltförmige Leitung gebildet wird und dadurch die Messkammer umschlossen wird. Die Polscheiben weisen an deren Peripherie über den Umfang Stege auf, welche es ermöglichen das Messgas vom Messeinlass über den Spalt bis zur Durchführung hindurch zu leiten. Diese Anordnung bildet eine Einschub-kammer welche leicht ausgetauscht werden kann wenn die Verschmutzung der Messkammer zu gross wird. Die Einschubkammer kann auch aus verschiedenen Materialien gefertigt werden je nach Einsatz der Messzelle bei verschiedenen Prozessen. Beispielsweise kann die Kathode aus Titanblech gefertigt werden. Durch die Eigenschaften des abgesputterten Titan können zusätzlich unerwünschte Gase gebunden bzw. weggepumpt werden. Der Pumpeffekt kann in der Firmware für die Kalibration der Messzelle berücksichtigt werden.

[0028] Die Erfindung wird nun anhand von Figuren schematisch und beispielsweise beschrieben.

[0029] Es zeigen: <tb>Fig. 1a<SEP>im Querschnitt, eine Magnetron-lonisations-Vakuummesszelle mit einem Ringmagnet mit axialer Magnetisierung, gemäss Stand der Technik, <tb>Fig. 1b<SEP>im Querschnitt, eine Magnetron-lonisations-Vakuummesszelle mit zwei in axialer Richtung voneinander beabstandeten Ringmagneten mit radialer Magnetisierung, welche ein aussen umgebendes weichmagnetisches Joch umgibt, gemäss Stand der Technik, <tb>Fig. 1c<SEP>im Querschnitt, eine Magnetron-lonisations-Vakuummesszelle mit zwei Ringmagneten mit axialer Magnetisierung, die gegenpolig zueinander und aneinander anstossend positioniert sind, gemäss Stand der Technik, <tb>Fig. 2a<SEP>im Querschnitt eine Magnetron-lonisations-Vakuummesszelle mit einem Ringmagnet mit radialer Magnetisierung und aussen angeordnetem umschliessenden weichmagnetischen Joch, welches beidseitig des Ringmagneten und von diesem beabstandet schenkelartige Bereiche aufweisen, die jeweils einen ringförmigen Pol bilden, die gegen eine erste Elektrode hin gerichtet sind, wobei ein Vakuumgehäuse die ganze Anordnung der Messzelle umschliesst und aufnimmt, <tb>Fig. 2b<SEP>eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei das Vakuumgehäuse durch das Joch selber ausgebildet ist, <tb>Fig. 2c<SEP>eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei das Vakuumgehäuse zwischen der ersten Elektrode und der Anordnung des Magnetsystems angeordnet ist, derart dass das Magnetsystem aus Permanentmagnet und Joch ausserhalb der Vakuumkammer liegt im Bereich von Atmosphäre, <tb>Fig. 2d<SEP>eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei das Vakuumgehäuse gleichzeitig als erste Elektrode ausgebildet ist, derart dass das Magnetsystem aus Permanentmagnet und Joch ausserhalb der Vakuumkammer liegt im Bereich von Atmosphäre, <tb>Fig. 2e<SEP>eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei die schenkelartigen Bereiche mit den Polen gebogen gegen die erste Elektrode hin geführt werden, <tb>Fig. 3<SEP>im Querschnitt eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei im zentralen Bereich der Messzelle über den Polen des Joches und/oder dem Pol des Ringmagneten feromagnetische Leitmittel angeordnet sind, <tb>Fig. 4<SEP>im Querschnitt eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei der Ringmagnet und/oder die dem Pol zugehörigen ferromagnetischen Leitmittel innerhalb der Anordnung des Joches in axialer Richtung asymmetrisch und/oder verschiebbar angeordnet ist, <tb>Fig. 5a<SEP>in der Aufsicht eine Darstellung eines Segmentes als Teil eines zusammengesetzten Ringmagneten bei welchem die Magnetisierungsrichtung senkrecht zur Sehne des Segmentes ausgerichtet ist, <tb>Fig. 5b<SEP>in der Aufsicht eine Darstellung eines Segmentes als Teil eines zusammengesetzten Ringmagneten mit radial gerichteter Magnetisierungsrichtung, <tb>Fig. 5c<SEP>in der Aufsicht eine Teildarstellung eines aus einzelnen Stabmagneten zusammengesetzten Ringmagneten, wobei die einzelnen Stabmagnete in gleicher Richtung magnetisiert sind, <tb>Fig. 6a<SEP>im Querschnitt eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei zwei voneinander axial beabstandete Ringmagnete innerhalb der Anordnung des Joches dargestellt sind, <tb>Fig. 6b<SEP>im Querschnitt eine weitere Ausbildung einer Vakuummesszelle, wobei je ein weiterer Ringmagnet mit axialer Polarisierung beidseitig des Poles des radial magnetisierten Ringmagneten und zueinander gegenpolig und gegen die Achse hin gerichtet innerhalb der Anordnung des Joches angeordnet sind, <tb>Fig. 7<SEP>im Querschnitt eine Ausbildung einer Vakuummesszelle, mit einer Durchführung mit Abschirmvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung, <tb>Fig. 8<SEP>im Querschnitt eine Detaildarstellung des Durchführungsbereiches mit der Abschirmvorrichtung entsprechend der Fig. 7 .

[0030] Eine erste Ausführungsform einer lonisations-Vakuummesszelle 30 mit einer Magnetron-Magnetfeldanordnung 19, ist beispielsweise in der Fig. 2a schematisch und im Querschnitt dargestellt. Ein Gehäuse 10 weist einen Messanschluss 8 auf und dieser kann mit dem zu messende Vakuum verbunden werden, wodurch das Gehäuse 10 entsprechend evakuiert wird. Die Verbindung zwischen diesem Gehäuse 10 und dem Behälter mit dem zu messenden Vakuum kann beispielsweise über einen dichtenden Flansch erfolgen. Die Vakuummesszelle 30 umfasst das Gehäuse 10, mit zwei Elektroden 3, 4 und einem Magnetsystem 19, wobei in der vorliegenden Ausführung das Gehäuse 10 diese umschliessen. Das Magnetsystem 19 beinhaltet einen Permanentmagnetring 1 und ein Joch 2 aus ferromagnetischem Material. Das ferromagnetische Material kann sowohl metallische Werkstoffe (ferromagnetische), wie auch keramische Werkstoffe, wie beispielsweise Ferrite, umfassen. Die erste und eine zweite Elektrode 3, 4 sind im Wesentlichen koaxial und beabstandet zueinander angeordnet und weisen eine gemeinsame Achse 7 auf. Hierdurch wird zwischen diesen beiden Elektroden eine Messkammer 20 ausgebildet. Diese wiederum ist mit dem Messanschluss 8 kommunizierend angeordnet. Die erste Elektrode 3 bildet die äussere Elektrode und weist im Wesentlichen eine zylindrische Fläche auf. Die zweite Elektrode 4 kann ebenfalls zylindrisch ausgebildet sein, ist aber mit Vorteil stabförmig ausgebildet und ist mit Vorteil im Zentrum, in der Achse 7 liegend, angeordnet. Beide Elektroden können über vakuumdichte, elektrische Durchführungen 12, 12 ́ am Gehäuse 10 elektrisch gespiesen werden. Hierzu wird eine Spannungsquelle 16 mit den Elektroden 2, 3 verbunden. Strommessmittel 17 dienen der Auswertung eines Entladungsstromes, der Entladung, die ausgebildet wird zwischen den Elektroden 3, 4. Dieser Entladungsstrom entspricht einer Funktion des zu messenden Vakuumdruckes und wird elektronisch ausgewertet und der weiteren Verwendung zugeführt. Mindestens ein Permanentmagnetring 1, umschliesst die koaxiale Anordnung der Elektroden 3, 4 mit im Wesentlichen radial zur Achse ausgerichteter Magnetisierungsrichtung 13. Dieser Permanentmagnetring 1 wird weiter von einem Joch 2 umschlossen, welches aus ferromagnetischem Material besteht zur Führung des magnetischen Feldes. Das Joch 2 ist in axialer Richtung beidseitig vom Permanentmagnetring 1 weg geführt und nach einem vorgegebenen Abstand d vom Permanentmagnetring 1 auf beiden Seiten in radialer Richtung hin zur Achse 7 und der ersten Elektrode 3 geführt. Dadurch entsteht im Querschnitt eine Art U-förmiges Joch, welches beidseitig und beabstandet vom Permanentmagnetring 1 Pole 9a und 9b ausbildet. Hierbei ist die erste Elektrode 3 die aussen liegende Elektrode der koaxialen Anordnung der Elektroden 3, 4. Mindestens ein Teil der Feldlinien des Permanentmagnetringes 1, die Nutzfeldlinien 14 welche für die Entladung bestimmend sind, schliessen sich somit über dem Pol des Permanentmagnetringes 1 und dem jeweiligen Pol 9a, 9b des Joches 2 innerhalb der Messkammer 20, die erste Elektrode 3 durchdringend, wobei vorzugsweise ein ringförmiges tunnelartiges Magnetfeld 14 über der ersten Elektrode 3 innerhalb der Messkammer 20 ausgebildet wird. Bei der Anordnung gemäss der Fig. 1a werden beidseitig des Permanentmagnetringes 1 je ein tunnelartiges Magnetfeld 14 gebildet, also zwei ringförmige bzw. torusförmige Magnetfelder 14 mit entgegengesetzter Polarität des Feldlinienverlaufes. Die aussen liegende erste Elektrode 3 wird vorzugsweise als Kathode betrieben und die innen liegende zweite Elektrode 4 als Anode.

[0031] Der Permanentmagnetring 1 ist in radialer Richtung magnetisiert und enthält vorzugsweise Magnetmaterial der Gruppe seltener Erden, wie Neodym, Samarium etc. Um die Herstellung zu vereinfachen kann der Ring auch aus einzelnen Teilen zusammengesetzt werden, wie aus Segmenten und/oder einzelnen rechteckförmigen Magneten, die dann ringförmig aneinander gereiht werden, wie dies in den Fig. 5a bis 5c gezeigt ist. Die Magnetisierung erfolgt in der angegebenen Pfeilrichtung, im Fall des Segmentes der Fig. 5a in gleichförmiger Richtung oder im Fall des Segmentes der Fig. 5b in radialer Richtung. Im Fall der Fig. 5c werden einzelne, beispielsweise rechteckförmige Magnete ringförmig aneinander gereiht. Die Länge h ist dann vorzugsweise länger als breit beim einzelnen Stück. Die Dicke des Magnetringes 1 ist vorzugsweise nicht grösser als die Breite h.

[0032] Die Form des U-förmigen Joches 2 ist in Schnittebene in der die Achse 7 liegt mindestens teilweise abgewinkelt ausgebildet, derart dass in axialer Richtung im Abstand d beidseitig zum Permanentmagnetring 1 die dadurch entstehenden Schenkel des Joches 2 in radialer Richtung zur Achse 7 der Messzelle 30 hin weisen und dort beidseitig je einen ringförmigen Pol 9a, 9b ausbilden, der gegen die erste Elektrode 3 hin geführt ist. Vorzugsweise ist die Abwinkelung rechtwinklig ausgebildet, wie dies in den Fig. 2a bis 2d , 3 , 4 und 6 dargestellt ist. Die Pole 9a, 9b des Joches und der innen liegende Pol des Permanentmagnetringes sind gegenüber der Achse 7 vorzugsweise gleich beabstandet. Diese können aber in gewissen Fällen gegeneinander versetzt sein, wie dies beispielsweise in der Fig. 2b dargestellt ist. Dort ist beispielsweise der eine Pol 9b des Joches 2, im unteren Bereich, gegen die Achse 7 hin geführt. Es ist von Vorteil wenn alle Pole möglichst nahe im Bereich der ersten Elektrode 3 liegend angeordnet sind, um das magnetische Feld optimal führen und nutzen zu können. Bevorzugt sind die Pole 9a, 9b des Joches derart angeordnet, dass dort das magnetische Feld 14 durch die erste Elektrode 3 hindurchtritt. Das magnetische Nutzfeld 14 führt somit vom Pol des Permanentmagnetringes 1 weg durch die erste Elektrode 3 hindurch und schliesst sich bogenförmig innerhalb der Messkammer 20 über den beiden Polen 9a, 9b des Joches 2, indem es dort wiederum durch die erste Elektrode 3 hindurch geführt ist. Das Hindurchführen des magnetischen Feldes durch die erste Elektrode 3 führt zu einer hohen Effizienz der Entladung. In gewissen Fällen kann einer oder beide Pole 9a, 9b des Joches 2 auch derart angeordnet sein, dass die Feldlinien 14 nur teilweise oder gar nicht durch die erste Elektrode 3 hindurchtreten, wie dies beispielsweise in der Fig. 2b im oberen Bereich für den einen Pol 9a gezeigt ist. Im unteren Teil der Fig. 2b ist die erste Elektrode 3 gegen die Achse hin abgewinkelt dargestellt, derart dass auch dort die Feldlinien 14 wiederum durch die erste Elektrode 3 hindurchtreten. Es ist von Vorteil wenn diese Abwinkelung beidseitig der zylinderförmigen ersten Elektrode 3 erfolgt. In diesem Fall bildet die erste Elektrode 3 eine Art geschlossenen Zylinder der nur noch eine Öffnung 8 aufweist für die Zuführung des Messgases P und allenfalls Mittel zur Halterung der zweiten Elektrode innerhalb dieses Zylinders mit einer elektrischen Durchführung zur Speisung der zweiten Elektrode. Neben der abgewinkelten Ausbildung der Schenkel des Joches 2 können mindestens Teile davon auch mindestens teilweise bogenförmig in radialer Richtung zur ersten Achse 7 oder zur Elektrode 3 hin geführt sein, wie dies in der Fig. 2e dargestellt ist. Im gezeigten Beispiel der Fig. 2a sind die Elemente der Messzeile 30, das Magnetsystem 19 und die beiden Elektroden 3, 4 von einem vakuumdichten Gehäuse 10 umschlossen. Dieses Gehäuse 10 besitzt eine Öffnung 8 und einen Anschluss 11, vorzugsweise als Flansch ausgebildet, womit die Messzelle 30 mit dem zu messenden Vakuumvolumen kommunizierend, dichtend verbunden werden kann. Diese Verbindung ist mit Vorteil als lösbare Verbindung ausgebildet, wodurch die Messzeile 30 als Komponente einfach austauschbar behandelt werden kann. Eine weitere mögliche Ausbildung der Messzelle 30 mit dem Gehäuse 10 ist in der Fig. 2b dargestellt. Hierbei ist das Joch 2 des Magnetsystems gleichzeitig als vakuumdichtes Gehäuse 10 mit daran angeordneten Verbindungsmitteln 11 ausgebildet. Das Joch 2 kann auch nur Teil des Gehäuses 10 sein. In diesem Fall kann das Gehäuse 10 zum Teil aus weichmagnetischem oder ferromagnetischem Material hergestellt werden und zum anderen Teil aus nicht magnetischem Material, wie beispielsweise aus Inox. In einer weiteren Variante, gemäss der Figur 2c , kann das Gehäuse 10 zwischen der ersten Elektrode 3 und dem Magnetsystem 19 angeordnet werden, derart dass das Magnetsystem ausserhalb des Vakuum einschliessenden Gehäuse 10 zu liegen kommt. Dies hat den Vorteil, dass die Materialien des Magnetsystems 19 den Raum der Messkammer 20 nicht verunreinigen bzw. kontaminieren können, wodurch das Messresultat ungünstig beeinflusst werden könnte. In der Variante nach der Fig. 2d ist dargestellt, dass die erste Elektrode 3 gleichzeitig auch als vakuumdichtes Gehäuse 10 ausgebildet werden kann. Dies ermöglicht ebenfalls das Magnetsystem 19 vakuumtechnisch von der Messkammer 20 zu separieren und ausserdem eine kompakte, einfache Ausführung der Messzelle 30.

[0033] Der Permanentmagnetring 1 kann innerhalb des Joches 2 zwischen dessen Schenkeln mit den beiden Polen 9a, 9b in axialer Richtung asymmetrisch angeordnet werden oder gar verschiebbar, wie dies in der Figur 4 dargestellt ist mit den Pfeilen 18, die die Bewegungsrichtung angeben. Hiermit können die Eigenschaften der Magnetanordnung und somit der Entladung gezielt beeinflusst werden oder auch Ungleichmässigkeiten korrigiert werden. In den meisten und bevorzugten Fällen wird der Permanentmagnetring 1 gegenüber den Polen 9a, 9b des Joches 2 zentrisch angeordnet, so dass die Pole 9a, 9b des Joches 2 gegenüber dem Permanentmagnetring 1 symmetrisch angeordnet sind.

[0034] Das Magnetfeld, welches von den Polen ausgehend nach innen gerichtet ist kann mit zusätzlichen Leitmitteln beeinflusst werden, um die Entladung weiter zu optimieren. Beispielsweise können in radialer Richtung gegen die Achse 7 hin gerichtet, im Bereich des innen liegenden Poles des Permanentmagnetringes (1), ferromagnetische Leitmittel 6 angeordnet werden, wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Auch können beispielsweise in radialer Richtung gegen die Achse 7 hin gerichtet, im Bereich von mindestens einem der innen liegenden Pole 9a, 9b des Joches 2, ferromagnetische Leitmittel 5a, 5b angeordnet werden. Derartige Leitmittel können als Blechteile und/oder Platten aus weichmagnetischem bzw. ferromagnetischem Material gefertigt sein, die beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sind. Je nach Bedarf sind darin Öffnungen vorgesehen, um die zweite Elektrode 4 hindurchzuführen und/oder den Gasaustausch zu ermöglichen.

[0035] Eine weitere Ausführungsform des Magnetsystems 19 ist in der Fig. 6a dargestellt, bei welcher zwei Permanentmagnetringe 1, voneinander axial beabstandet und gegenpolig, innerhalb des Joches 2 angeordnet sind. Diese Anordnung erzeugt ein besonders kräftiges ringförmiges Magnetron Feld zwischen den beiden Polen der Permanentmagnetringe 1 über der ersten Elektrode 3 innerhalb der Messkammer 20. Beidseitig dazu verlaufen dann je ein weiteres ringförmiges Feld, die von den beiden Polen 9a, 9b des Joches 2 abgeschlossen werden und dadurch nach aussen tretende Streufelder vermieden werden. Es ist, bei Bedarf, ohne weiteres auch möglich mehr als zwei Permanentmagnetringe 1 zu verwenden, dessen Polung jeweils alternierend angeordnet ist, auch wenn zwei Permanentmagnetringe 1 bevorzugt sind.

[0036] Eine weitere Ausführung des Magnetsystems 19 ist in der Fig. 6b dargestellt. Zwischen den Schenkeln und den Polen 9a, 9b des Joches 2 und dem Permanentmagnetring 1 ist je ein weiterer Ringmagnet 21a, 21b angeordnet der in axialer Richtung magnetisiert ist und die innerhalb des Magnetsystems im Bereich gegen die Achse 7 hin angeordnet sind. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Magnetringes 21 in radialer Richtung höchstens die Hälfte der Breite h des Permanentmagnetringes 1. Mit dieser Anordnung können sehr hohe Flussdichten des Magnetfeldtunnels über der ersten Elektrode 3 erzielt werden. Selbstverständlich kann ein solcher Ringmagnet 21, mit Vorteil, auch zwischen zwei Permanentmagnetringen 1 angeordnet werden entsprechend der zuvor beschriebenen Ausführung gemäss der Fig. 6a .

[0037] Die Messzelle 30, gemäss der zuvor beschriebenen Erfindung, wird beispielsweise mit einer Spannung von 3.3 kV betrieben zwischen den beiden Elektroden 3, 4, also zwischen Kathode 3 und Anode 4. Der Bevorzugte Bereich für den Betrieb der Messzelle 30 liegt zwischen 2.0 kV und 4.5 kV. Nachfolgend werden Dimensionen angegeben für die wichtigen Teile.

[0038] Die zweite Elektrode 4 (Anode): – Länge der Anode innerhalb des Messraumes: beispielsweise 20 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 10 bis 30 mm. – Durchmesser der Anode: beispielsweise 1.0 bis 1.5 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 1.0 bis 5.0 mm. – Material: nicht magnetisch (auch para- oder diamagnetisch).

[0039] Die erste Elektrode 3 (Kathode): – Länge der Kathode: beispielsweise 20 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 10 bis 30 mm. – Durchmesser der Kathode: beispielsweise 20 bis 25 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 15 bis 35 mm. – Material: nicht magnetisch (auch para- oder diamagnetisch).

[0040] Der Permanentmagnetring 1: – Höhe in axialer Richtung: beispielsweise 5.0 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 3.0 bis 10 mm. – Breite h in radialer Richtung: beispielsweise 5.0 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 3.0 bis 10 mm.

[0041] Abmessungen der gesamten Messzelle (Aussenmasse): – Länge der Messzelle (ohne elektrische Anschlüsse): beispielsweise 54 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 25 bis 70 mm. – Durchmesser der Messzelle: beispielsweise 30 bis 50 mm, mit dem bevorzugten Bereich von 25 bis 80 mm.

[0042] Magnetfeld: Die Flussdichte auf der Zylinderachse, gemessen innerhalb der Messkammer in axialer Richtung, liegt im Bereich von 10 mT (milli Tesla) bis 300 mT, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 130 mT.

[0043] Streufeld 15: – Kleiner 2.0 mT im Abstand von 30 mm in radialer Richtung von der Aussen-kante der Messzelle 30, vorzugsweise kleiner 0.5 mT. – Kleiner 2.0 mT im Abstand von 30 mm von der Vorder- oder Rückseitenkante in axialer Richtung der Messzelle 30, vorzugsweise kleiner 0.5 mT. Das Streufeld kann in beiden Fällen als tiefste Werte nicht null Werte erreichen. Diese tiefsten erreichbaren Grenzwerte liegen im günstigsten Fall höchstens bei etwa 0.01 mT entsprechend 0.1 Gauss, was etwa in der Grössenordnung des Erdmagnetfeldes liegt gemessen an der Erdoberfläche.

[0044] Es hat sich gezeigt, dass bei der hohen lonisationsleistung der vorliegenden Magnetron-Kaltkathoden-Vakuummesszelle auch mehr Material von den Elektrodenoberflächen abgestäubt werden kann. Ein guter Schutz der Isolatoren vor der Belegung durch derartige abgestäubte Materialteilchen ist daher besonders wichtig. Weiterhin ist besonders vorteilhaft wenn die erste Elektrode, die Kathode, als Einschubteil ausgebildet werden kann, das leicht einschiebbar ist und somit eine Austauschbare Einheit bildet. Der Austausch erfolgt wenn ein bestimmter unerwünschter Verschmutzungsgrad vorliegt, der die Messgenauigkeit unerwünscht verschlechtert oder der zuverlässige Betrieb der Messzelle nicht mehr gewährleistet ist. Eine besonders bevorzugte Lösung der vorgenannten Probleme, gemäss der vorliegenden Erfindung, wird nun anhand der Fig. 7 und 8 im Detail beschrieben.

[0045] Die lonisations-Vakuummesszelle gemäss der Erfindung umfasst: a) ein evakuierbares Gehäuse 10 mit einem Messanschluss 8 für das zu messende Vakuum, b) eine erste und eine zweite Elektrode 3, 4, die im wesentlichen koaxial und beabstandet zueinander angeordnet sind und mit einer gemeinsamen Achse 7, wodurch zwischen diesen beiden Elektroden eine Messkammer 20 ausgebildet ist, die mit dem Messanschluss 8 kommunizierend angeordnet ist, wobei die erste Elektrode 3 die äussere Elektrode bildet und diese im wesentlichen eine zylindrische Fläche aufweist, und dass die zweite Elektrode 4 stabförmig ausgebildet ist und in der Achse 7 liegt, c) eine elektrisch isolierende vakuumdichte Durchführung 12 angeordnet an einem Ende des Gehäuse 10 auf der gegenüberliegenden Seite des Messanschlusses 8, wobei diese einen um die Achse 7 angeordneten Isolator 41, 41 ́ aufweist und die zweite stabförmige Elektrode 4 durch diesen Isolator dichtend hindurchgeführt ist, d) mindestens einen Permanentmagnetring 1, der die koaxiale Anordnung der Elektroden 3, 4 umschliesst, mit im wesentlichen radial zur Achse ausgerichteter Magnetisierungsrichtung 13 und mit einem diesen Permanentmagnetring 1 umschliessenden ferromagnetischen Joch 2, wobei das Joch (2) in axialer Richtung beidseitig vom Permanentmagnetring 1 weg geführt ist und nach einem vorgegebenen Abstand d vom Permanentmagnetring 1 auf beiden Seiten in radialer Richtung zur Achse 7 und der ersten Elektrode 3 hin geführt ist, wobei diese erste Elektrode 3 die aussen liegende Elektrode der koaxialen Anordnung der Elektroden 3, 4 bildet, derart dass das Joch 2 beidseitig und beabstandet vom Permanentmagnetring 1 zwei ringförmige Pole 9a, b ausbildet über welche mindestens ein Teil der Feldlinien des Permanentmagnetringes 1 sich innerhalb der Messkammer 20, die erste Elektrode 3 durchdringend, schliessen, wobei mindestens teilweise ein um die Achse 7 ringförmiges tunnelartiges Magnetfeld 14 über der ersten Elektrode 3 innerhalb der Messkammer 20 ausgebildet ist, und dass in radialer Richtung gegen die Achse 7 hin gerichtet, im Bereich von mindestens einem der innen liegenden Pole 9a, b des Joches 2, scheibenförmige ferromagnetische Leitmittel 5a, 5b angeordnet sind, welche als erste und zweite Polscheibe 5a, 5b ausgebildet sind und dessen Zentrum um die Achse 7 je eine Öffnung 31, 31» aufweisen zur Hindurchführung der zweiten Elektrode 4 und für den Messgasdurchlass, wobei zwischen der Durchführung 12 und dem dieser zugewandten zweiten Polscheibe 5b im radialen Bereich des Isolators 41, 41 ́ und koaxial zur Achse 7 eine Abschirmvorrichtung 42, 60 angeordnet ist zum Schutz des Isolators 41, 41 ́ vor Kontamination durch abgestäubte Teilchen aus der Messkammer 20, welche einen lonisationsraum bildet.

[0046] Die Signalauswertung erfolgt dadurch, dass eine Spannungsquelle 16, mit den Elektroden 3, 4 verbunden wird, wobei mit Strommessmittel 17 der Entladungsstrom ausgewertet wird, der Entladung die ausgebildet ist zwischen den Elektroden 3, 4. Dieser gemessene Entladungsstrom bildet eine Funktion des zu messenden Vakuumdruckes.

[0047] Beidseitig zum Permanentmagnetring 1 können gegenüber dem Joch 2 Magnethalter 70 angeordnet werden, um den Permanentmagnetring 1 präzise in Position zu halten. Diese Anordnung mit Permanentmagnetring 1, Joch 2 und Magnethalter 70 kann als Baueinheit ausgebildet sein, welche einfach über das rohrförmige Gehäuse 10 aufgeschoben werden kann. Ein Absatz als Anschlag für die Positionierung kann dazu am äusseren Umfang des Gehäuses 10 entsprechend vorgesehen werden. Mit Vorteil wird der Messraum 20 stirnseitig und in Achsrichtung 7 voneinander beabstandet mit einer ersten und einer zweiten Polscheibe 5a, 5b beidseitig in der Länge begrenzt. Diese sind je im Bereich der beiden Pole 9a, 9b des Joch 2 angeordnet, wobei die Innenwand des rohrförmigen Gehäuse 10 oder ein zusätzlich eingeschobenes zylindrisches Rohrteil 3 ́ entlang der Innenwand des Gehäuse 10, den Messraum 20 bzw. den lonisationsraum umschliesst und seitlich begrenzt. Die erste 5a und zweite Polscheibe 5b zusammen mit der ersten Elektrode 3, 3 ́, die beabstandet die Achse 7 mit der zweiten Elektrode umschliesst, bildet und umfasst somit die Messkammer 20. Mit Vorteil wird im Bereich des Poles des Permanentmagnetringes 1 eine weitere Polscheibe 6 vorgesehen. Dadurch wird die Messkammer unterteilt in zwei Messkammern 20, 20 ́. Es ist vorteilhaft wenn die Einteilung derart erfolgt, dass die dritte Polscheibe 6 und der Permanentmagnet mittig angeordnet ist, wodurch die beiden Messkammern 20, 20 ́ symmetrisch gegenüber der dritten Polscheibe 6 angeordnet sind und etwa gleiche Dimensionen aufweisen. Das in radialer Richtung, im Bereich des innen liegenden Poles des Permanentmagnetringes 1 gegen die Achse 7 hin gerichtete ferromagnetische Leitmittel ist als eine dritte Polscheibe 6 ausgebildet und weist im Zentrum ebenfalls eine Öffnung 31 ́ auf zur Hindurchführung der zweiten Elektrode 4.

[0048] Bei Verwendung von mehr als einem Permanentmagnetring 1 entsprechend der Fig. 6a können zusätzliche Polscheiben verwendet werden im Bereich jedes Poles der Permanentmagnetringe wodurch dann weitere Messkammern abgeteilt werden. Wahlweise können aber auch Polscheiben weggelassen werden über den Polen der Permanentmagnetringe. Bevorzugt ist hingegen die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausbildung mit drei Polscheiben und einem einzelnen Permanentmagnetring 1, insbesondere in symmetrischer Ausbildung. Die Polscheiben sind mit Vorteil als kreisrunde Scheiben ausgebildet.

[0049] Eine vorteilhafte Ausbildung der Messkammer 20 besteht darin, dass die erste Elektrode 3 als separates Rohrteil 3 ́, vorzugsweise blechförmig, ausgebildet ist und koaxial beabstandet von der Innenwand vom rohrförmigen Gehäuse 10 angeordnet ist. Zwischen diesen Oberflächen wird dadurch ein Spalt 63 ausgebildet. Diese Rohrteil 3 ́ umschliesst die Messkammer 20 und dieses Rohrteil wird beidseitig abschliessend verbunden mit der ersten und der zweiten Polscheibe 5a, 5b. Die Breite des Spaltes 63 ist verhältnismässig klein im Vergleich zum Messkammerdurchmesser, aber genügend gross, um einen genügenden Leitwert zu erzielen zur hindurchführung bzw. Verteilung des Messgases vom Messeinlass 8 über. die ganze Messzelle bis in den Bereich der Durchführung 12. Die erste und zweite Polscheibe 5a, 5b, sowie allenfalls die dritte Polscheibe 6 oder weitere, vorzugsweise 2 davon liegen an deren Peripherie an der Innenwand des Gehäuse 10 an, wobei im Bereich des Spaltes 63 Stege 35 an der Peripherie der Polscheiben ausgebildet sind mit unterbrechenden Bereichen bzw. Öffnungen. Durch diese Öffnungen am Rand der Polscheiben wird die eine Verbindung vom Messeinlass 8, über den koaxialen Spalt 63 entlang dem Rohrteil 3 ́ der ersten Elektrode, bis hin zur Durchführung 12 bereitgestellt. Diese Ausbildung der Messkammer, mit dem Rohrteil 3 ́ zusammen mit den Polscheiben 5a, 5b, 6, bildet somit eine in das Gehäuse einschiebbare und daher leicht austauschbare Einheit. Diese Einheit kann nun nach bedarf einfach ersetzt werden wenn die Messkammer nach gewisser Betriebszeit eine nicht mehr tolerierbaren Verschmutzungsgrad aufweist. Zur weiteren Vereinfachung kann an der Innenwand des Gehäuse 10 ein Positionierungsabsatz 61 vorgesehen werden.

[0050] Die Einheit wird dann beim Auswechseln einfach über den Messeinlass 8 in das Gehäuse 10 eingeschoben bis auf Anschlag an diesen Positionierungsabsatz 61. Danach kann die Einheit zusätzlich auf der Seite des Messeinlasses 8 in der Position gesichert werden mit einem Element zur Fixierung, beispielsweise einem Sprengring 68. Es ist vorteilhaft wenn mindestens einzelne der Polscheiben neben der Zentrumsöffnung 31, 31 ́, 31 ́ ́, mindestens eine zusätzliche Öffnung, vorzugsweise mehrere Öffnungen 32, 32 ́ aufweisen. Bei mehreren Öffnungen, beispielsweise Bohrungen, sollten diese gleichmässig, insbesondere ringförmig, verteilt angeordnet werden. Hierbei ist es vorteilhaft wenn vor allem die erste Polscheibe 5a, die dem Messeinlass 8 zugewandt ist, und allenfalls die dritte Polscheibe 6 mindestens eine derartige zusätzliche Öffnung 32, 32 ́ aufweist, welche über die Scheibe verteilt angeordnet sind. Mit diesen zusätzlichen Öffnungen wird die Durchlässigkeit für das Messgas in die Messkammer 20, 20 ́ erhöht. An der zweiten stabförmigen Elektrode 4 kann für gewisse Fälle, im Bereich innerhalb der Messkammer 20, eine Zündhilfe 33 angeordnet sein mit welcher das Zünden der Entladung besser eingeleitet werden kann. Diese besteht beispielsweise aus einem kleinen Metallteil, wie einem Plättchen, das scharfe Kanten oder Spitzen aufweist, womit mit einem Spannungspuls Feldemission von freien Ladungsträgern bewirkt wird.

[0051] Wie bereits erwähnt, ist es für eine zuverlässige Langzeitfunktion der Messzelle sehr wichtig die Isolatorteile 41, 41 ́ der elektrischen Durchführung 12 besonders sorgfältig abzuschirmen. Eine besonders geeignete Ausbildung wird gemäss der vorliegenden Erfindung in den Fig. 7 und im Detail in der Fig. 8 dargestellt. Die Durchführung 12 weist im Zentrum ein zweiteiliges Isolatorteil 41, 41 ́ auf, welches die zweite Elektrode 4, die stabförmig ausgebildet ist, mit dem ersten Isolatorteil 41 ́ dichtend umschliesst, wobei das zweite Isolatorteil 41 das erste Isolatorteil ringförmig in radialer Richtung gegenüber der Achse 7 umfasst. Zwischen diesen beiden Isolatorteilen 41, 41 ́ mindestens ein erstes Rohrstück 42 dichtend angeordnet, welches die Achse 7 koaxial umschliesst und beidseitig, nach Aussen und nach Innen, die Durchführung 12 überragt. Ein metallischer Halterungsring 43 ist mit dem zweiten Isolatorteil 41 dichtend verbunden und trägt dadurch die Durchführung. Der Halterungsring 43 ist an der Peripherie mit dem einen Ende des Gehäuse 10, das dem Messeinlass 8 gegenüber liegt, dichtend verbunden. Die Verbindung 45 mit dem Gehäuse 10 wird mit Vorteil geschweisst, insbesondere Laser-geschweisst. Als Material für den Halterungsring 43 ist vor allem ein rostfreier Stahl (Inox) geeignet, wobei ein nicht magnetischer Stahl hierbei bevorzugt ist, um die Entladung in der Messzelle nicht unzulässig zu beeinflussen. Das Gehäuse 10 besteht mit Vorteil ebenfalls aus einem nicht magnetische rostfreien Stahl (Inox). Um die Zentrumsöffnung 31 der zweiten Polscheibe 5b in Richtung der Durchführung 12 ist mindestens ein zweites Rohrstück 60 koaxial zur Achse 7 angeordnet. Diese zweite Polscheibe 5b ist gegenüber der Durchführung derart positioniert und die beiden Rohrstücke 42, 60 derart in der Länge und Durchmesser dimensioniert, dass das zweite Rohrstück 60 in das erste Rohrstück mit einer Überlappung b hinein ragt und beide koaxial zueinander und zur Achse 7 angeordnet sind. Hierbei sind, im Bereich der Überlappung b, die beiden Rohrstücke 42, 60 voneinander derart radial beabstandet angeordnet, dass diese sich nicht berühren und ein Spalt a in radialer Richtung ausgebildet ist. Dieser Spalt a bildet eine Isolationstrecke im Vakuum. Mit einer derartigen Anordnung wird der Kriechweg an der Oberfläche der Isolatoren verlängert und es entstehen Abschattungsbereiche, in welche abgestäubtes Material von den Elektroden nicht hin gelangen kann. Die Oberfläche der Isolatoren bleibt dadurch vor Kontamination mindestens in Teilbereichen geschützt, zumindest wird aber der Pfad für leitende Beläge und folglich für mögliche Kriechströme von der zweiten Elektrode 4 hin zum Gehäuse 10 unterbrochen.

[0052] Mit Vorteil wird als Isolationsmaterial für mindestens eines der beiden Isolatorteile 41, 41 ́ Glas verwendet. Wenn das erste Rohrstück 42 ebenfalls aus einem isolierenden Material besteht, kann die abschirmende Wirkung zusätzlich verbessert werden. Das isolierende Material des ersten Rohrstückes 42 besteht mit Vorteil aus einer Keramik. Das zweite Rohrstück 60 an der zweiten Polscheibe 5b hingegen besteht mit Vorteil aus einem Metall, wobei dieses mit Vorteil nicht ferromagnetisch ist. Neben dem Einsatz von einem einzelnen Paar ineinander greifenden Rohrstücken 42, 60 kann zur weiteren Verbesserung der Abschirmungswirkung ein weiteres oder es können gar mehrere weitere ineinander greifende Rohrstücke verwendet werden. Die dargestellte Lösung gemäss den Fig. 7 und 8 mit einem einzelnen Paar von Rohrstücken 42, 60 ist hingegen eine besonders geeignete und kostengünstig realisierbare Ausbildung. Die Eintauchtiefe bzw. Überlappung b der beiden Rohrstücke 42, 60 beträgt beispielsweise 1,0 mm, mit einem bevorzugten Bereich von 0.1 mm bis 3.0 mm. Der Abstand a zwischen den beiden Rohrstücken 42, 60 in radialer Richtung beträgt beispielsweise 0.5 mm, mit einem bevorzugten Bereich von 0.2 mm bis 10.0 mm. Das erste Rohrstück besteht vorteilhaft aus einer Keramik, wie Aluminiumoxid mit dem spezifischer Widerstand bei 20 °C > 10E17 Ohm m, 10E13 Ohm m bei 200 °C (FRIALIT F99.7, Friatec Elektrische Durchführungen und Isolierrohre, Keramik-Metall-Verbundbauteile, 1126/32 VII 04 Gr., Prospekt 1279). Für das erste und das zweite Isolatorteil 41, 41 ́ ist ein Glas geeignet, wie Schott 8250 log des elektrischen Volumenwiderstandes bei 250 °C 10.0 ohm cm (Brochure Schott Technical Glasses, Physical and technical properties, 90491 English 04100.7 kn/lang, 2010). -> 10E12 Ohm m.

[0053] Mit der vorliegenden Anordnung kann nun zusätzlich zwischen der zweiten Polscheibe 5a und der Durchführung 12 und der zentral angeordneten Abschirmvorrichtung 42, 60 und der Innenwand des Gehäuse 10 eine ringförmige Kammer 47 ausgebildet werden, in welcher beispielsweise ein Zusatzvakuumsensor 48 angeordnet werden kann. Als Zusatzvakuumsensor 48 ist der Einsatz eines Piranisen-sors oder eines Membrandrucksensors besonders geeignet. Diese Sensoren sind klein in der Bauweise und können elegant in dieser ringförmigen Kammer 47 im Bereich der Durchführung 12 untergebracht werden. Diese sind ausserdem ebenfalls durch die Abschirmvorrichtung 42, 60 zuverlässig geschützt vor unerwünschten Ablagerungen aus der Kaltkathodenmesszelle. Zusätzlich kann, beispielsweise insbesondere die Pirani Messzelle mit einer weiteren Schutzanordnung 49 versehen werden. Die für derartige Messzellen zusätzlich benötigten Durchführungselemente 44, wie Stifte 44, können einfach bereit gestellt werden in Kombination mit der Durchführung 12. Derartige Stifte 44 können beispielsweise direkt in das Isolatorteil 41 integriert werden und/oder auch in den Halterungsring 43. Mit derartigen Zusatzvakuumsensoren 48 kann der Einsatzbereich der Vakuummesszelle 30 wesentlich erweitert werden. Einer derartige Kombinationsmesszelle ermöglicht es den präzise messbaren Vakuumdruckbereich wesentlich zu erweitern.

Claims (26)

1. Eine lonisations-Vakuummesszelle umfassend: a) ein evakuierbares Gehäuse (10) mit einem Messanschluss (8) für das zu messende Vakuum, b) eine erste und eine zweite Elektrode (3, 4), die im Wesentlichen koaxial und beabstandet zueinander angeordnet sind und mit einer gemeinsamen Achse (7), wodurch zwischen diesen beiden Elektroden eine Messkammer (20) ausgebildet ist, die mit dem Messanschluss (8) kommunizierend angeordnet ist, wobei die erste Elektrode (3) die äussere Elektrode bildet und diese im Wesentlichen eine zylindrische Fläche aufweist, und dass die zweite Elektrode (4) stabförmig ausgebildet ist und in der Achse (7) liegt, c) eine elektrisch isolierende vakuumdichte Durchführung (12) angeordnet an einem Ende des Gehäuse (10) auf der gegenüberliegenden Seite des Messanschlusses (8), wobei diese einen um die Achse (7) angeordneten Isolator (41, 41 ́) aufweist und die zweite stabförmige Elektrode (4) durch diesen Isolator dichtend hindurchgeführt ist, d) mindestens einen Permanentmagnetring (1), der die koaxiale Anordnung der Elektroden (3, 4) umschliesst, mit im Wesentlichen radial zur Achse ausgerichteter Magnetisierungsrichtung (13) und mit einem diesen Permanentmagnetring (1) umschliessenden ferromagnetischen Joch (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (2) in axialer Richtung beidseitig vom Permanentmagnetring (1) weg geführt ist und nach einem vorgegebenen Abstand (d) vom Permanentmagnetring (1) auf beiden Seiten in radialer Richtung zur Achse (7) und der ersten Elektrode (3) hin geführt ist, wobei diese erste Elektrode (3) die aussen liegende Elektrode der koaxialen Anordnung der Elektroden (3, 4) bildet, derart dass das Joch (2) beidseitig und beabstandet vom Permanentmagnetring (1) zwei ringförmige Pole (9a, b) ausbildet über welche mindestens ein Teil der Feldlinien des Permanentmagnetringes (1) sich innerhalb der Messkammer (20), die erste Elektrode (3) durchdringend, schliessen, wobei mindestens teilweise ein um die Achse (7) ringförmiges tunnelartiges Magnetfeld (14) über der ersten Elektrode (3) innerhalb der Messkammer (20) ausgebildet ist, und dass in radialer Richtung gegen die Achse (7) hin gerichtet, im Bereich von mindestens einem der innen liegenden Pole (9a, b) des Joches (2), scheibenförmige ferromagneti-sche Leitmittel (5a, 5b) angeordnet sind, welche als erste und zweite Polscheibe (5a, 5b) ausgebildet sind und dessen Zentrum um die Achse (7) je eine Öffnung (31, 31») aufweisen zur Hindurchführung der zweiten Elektrode (4) und für den Messgasdurchlass, wobei zwischen der Durchführung (12) und dem dieser zugewandten zweiten Polscheibe (5b) im radialen Bereich des Isolators (41, 41 ́) und koaxial zur Achse (7) eine Abschirmvorrichtung (42, 60) angeordnet ist zum Schutz des Isolators (41, 41 ́) vor Kontamination durch abgestäubte Teilchen aus der Messkammer (20), welche einen lonisa-tionsraum bildet.

2. Messzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Elektrode (3) eine Kathode ist und die innere Elektrode (4) eine Anode ist.

3. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schnittebene in der die Achse (7) liegt das Joch (2) mindestens teilweise bogenförmig in radialer Richtung zur ersten Elektrode (3) hin geführt ist.

4. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schnittebene, in der die Achse (7) liegt, das Joch (2) mindestens teilweise abgewinkelt, vorzugsweise rechtwinklig, in radialer Richtung zur ersten Elektrode (3) hin geführt ist.

5. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Joches (2) mit den beiden Polen (9a, b) in axialer Richtung voneinander beabstandet mindestens zwei Permanentmagnetringe (1) mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung (13) angeordnet sind, wobei jedes Permanentmagnetring - Paar ein weiteres ringförmiges und tunnelartiges Magnetfeld (14) über der ersten Elektrode (3) ausbildet.

6. Messzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Joches (2) mit den beiden Polen (9a, b) in axialer Richtung voneinander beabstandet zwei Permanentmagnetringe (1) mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung (13) angeordnet sind.

7. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) sowohl den Permanentmagnetring (1) mit dem Joch (2) als auch die beiden Elektroden (3, 4) umschliesst.

8. Messzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (2) Teil des Gehäuse (10) bildet.

9. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) zwischen der ersten Elektrode (3) und dem Permanentmagnetring (1) mit dem Joch (2) angeordnet ist derart, dass der Permanentmagnetring (1) und das Joch (2) vom Vakuum getrennt angeordnet ist.

10. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (3) als Gehäuse (10) ausgebildet ist.

11. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Permanentmagnetring (1) in axialer Richtung innerhalb des Joches (2) gegenüber den Polen (9a, b) ungleich beabstandet angeordnet ist.

12. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Permanentmagnetring (1) in axialer Richtung innerhalb des Joches (2) gegenüber den Polen (9a, b) verschieblich angeordnet ist.

13. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung gegen die Achse (7) hin gerichtet, im Bereich des innen liegenden Poles des Permanentmagnetringes (1), ferroma-gnetische Leitmittel (6) angeordnet sind und diese als Polscheibe (6) ausgebildet ist, die im Zentrum eine Öffnung (31 ́) aufweist zur Hindurchführung der zweiten Elektrode (4).

14. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (5a) und zweite Polscheibe (5b) zusammen mit der ersten Elektrode (3), die beabstandet die Achse (7) mit der zweiten Elektrode umschliesst, die Messkammer (20) umfasst und ausbildet.

15. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (12) im Zentrum ein zweiteiliges Isolatorteil (41, 41 ́) aufweist, welches die zweite stabförmige Elektrode (4) mit dem ersten Isolatorteil (41 ́) dichtend umschliesst, wobei das zweite Isolatorteil (41) das erste ringförmig in radialer Richtung zur Achse (7) umfasst und dazwischen mindestens ein erstes Rohrstück (42) dichtend angeordnet ist, welches die Achse (7) koaxial umschliesst und beidseitig die Durchführung (12) überragt, wobei ein metallischer Halterungsring (43) mit dem zweiten Isolatorteil (41) dichtend verbunden ist und dadurch die Durchführung trägt und mit dem einen Ende des Gehäuse (10) dichtend verbunden ist.

16. Messzelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass um die Zentrumsöffnung der zweiten Polscheibe (5b) in Richtung der Durchführung (12) mindestens ein zweites Rohrstück (60) koaxial zur Achse (7) angeordnet ist, welches in das erste Rohrstück mit einer Überlappung (b) hinein ragt, wobei im Bereich der Überlappung (b) die beiden Rohrstücke (42, 60) voneinander derart beabstandet angeordnet sind, dass diese sich nicht berühren und ein Spalt (a) in radialer Richtung ausgebildet ist.

17. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Isolatorteile (41, 41 ́) aus Glas gebildet ist.

18. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrstück (42) aus einem isolierenden Material besteht.

19. Messzelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Material des ersten Rohrstück (42) aus einer Keramik besteht.

20. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohrstück (60) aus einem Metall besteht das nicht ferromagnetisch ist.

21. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (3) als separates blechförmiges Rohrteil (3 ́) ausgebildet ist und koaxial beabstandet, dazwischen einen Spalt (63) bildend, von der Innenwand vom Gehäuse (10) angeordnet ist und die Messkammer 20 umschliessend beidseitig abschliessend verbunden ist mit der ersten und der zweiten Polscheibe (5a, 5b).

22. Messzelle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Polscheiben (5a, 5b) an der Peripherie an der Innenwand des Gehäuse (10) anliegen und im Bereich zwischen dem Spalt (63) der ersten Elektrode (3) und dem Gehäuse (10) Stege (35) bilden mit unterbrechenden Bereichen, die eine Verbindung vom Messeinlass bis zur Durchführung (12) bereitstellen.

23. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das blechförmige Rohrteil (3 ́) zusammen mit den Polscheiben (5a, 5b, 6) eine in das Gehäuse einschiebbare und somit austauschbare Einheit bilden.

24. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polscheibe (5a) und allenfalls die dritte Polscheibe (6) mindestens eine weitere Öffnung (32, 32 ́) aufweist, welche über die Scheibe verteilt angeordnet sind zur Erhöhung der Durchlässigkeit für das Messgas in die Messkammer (20, 20 ́).

25. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Polscheibe (5a) und der Durchführung (12) und der zentral angeordneten Abschirmvorrichtung (42, 60) und der Innenwand des Gehäuse (10) eine ringförmige Kammer (47) ausgebildet ist, in welcher ein Zusatzvakuumsensor (48) angeordnet ist.

26. Messzelle nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzvakuumsensor (48) ein Piranisensor oder ein Membrandrucksensor ist.