DE4338535A1 - Extraktor-Ionisations-Vakuummeter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Extraktor-Ionisations- Vakuummeter mit einer Extraktorblende, mit auf der einen Seite der Extraktorblende angeordneter Kathode und Anode sowie mit auf der anderen Seite der Extraktorblende befind­ lichem Ionenfänger.

Bei Ionisationsvakuummetern dieser Art ist die aus einem Netz oder Gitter bestehende Anode in der Regel zylindrisch gestaltet. Die im Anodenraum entstehenden Ionen werden auf einen Ionenfänger fokussiert, der sich auf der der Anode gegenüberliegenden Seite der Extraktorblende befindet, und zwar gegenüber der Blendenöffnung. Die auf den Ionenfänger auftreffenden Ionen erzeugen einen Ionenstrom, der ein Maß für den vorhandenen Druck ist.

Bei Extraktor-Ionisations-Vakuummetern der eingangs erwähn­ ten Art sind Störungen durch Röntgeneffekte unvermeidbar. Diese entstehen dadurch, daß von der Kathode emittierte und auf das Anodengitter auftreffende Elektronen Photonen (weiche Röntgenstrahlen) auslösen. Diese Photonen wiederum lösen ihrerseits beim Auftreffen auf umgebende Oberflächen Photoelektronen aus. Der auf den Ionenfänger auftreffende Teil der Photonen löst dort einen Photoelektronenstrom aus, der in gleicher Weise registriert und angezeigt wird wie der Ionenstrom, der aufgrund der auf den Ionenfänger gelangenden positiv geladenen Ionen erzeugt wird. Dadurch wird ein Druck vorgetäuscht, der tatsächlich nicht vorhanden ist. Es ist deshalb bekannt, den der Blendenöffnung gegenüberliegenden Ionenfänger möglichst dünn und sehr kurz zu wählen. Der Ionenfänger durchsetzt eine möglichst kleine Öffnung in einer kalottenförmigen Elektrode, die sich in Richtung Extraktorblende erstreckt und auf Anodenpotential befindet, so daß sie von Ionen aus dem Anodenraum nicht erreicht wird. Störende Einflüsse durch den Röntgeneffekt sind auch bei dieser Lösung nicht vollständig vermeidbar, da der wenn auch kleine Ionenfänger nach wie vor den vom Anodengitter ausge­ henden Röntgenstrahlen ausgesetzt ist.

Aus dem Abstract zur japanischen Patentanmeldung 3-131 735 ist ein Extraktor-Ionisations-Vakuummeter bekannt, bei dem sich zwischen der Extraktorblende und dem Ionenfänger zylindrische Deflektorelektroden befinden. Diese lenken den extrahierten Ionenstrahl um ca. 250° ab, und zwar bei gleichzeitiger Fokussierung der Ionen auf den Ionenfänger. Eine derartige Anordnung ist wegen der notwendigen Fokus­ siereigenschaften der Deflektorelektroden sehr aufwendig. Außerdem bilden sowohl die Deflektorelektroden als auch die Innenwandung des notwendigerweise relativ großen Gehäuses großflächige Oberflächen, die über lange Zeit Gase abgeben und damit den zu messenden Druck verfälschen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Extraktor-Ionisations-Vakuummeter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem ohne wesentliche Vergrößerung der inneren Oberflächen Störungen durch den beschriebenen Röntgeneffekt weitestgehend vermieden sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ionenfänger derart unmittelbar hinter der Extraktorblende angeordnet ist, daß im wesentlichen keine Sichtverbindung zwischen der Anode und dem Ionenfänger besteht. Im Bereich der Anode erzeugte Photonen können deshalb nicht auf den Ionenfänger auftreffen und dort den das Meßergebnis verfäl­ schenden Elektronenstrom auslösen. Der Aufbau des Systems ist äußerst kompakt. Die Vermeidung des Röntgeneffektes kann ohne wesentliche Vergrößerung der inneren Oberflächen erreicht werden.

Zweckmäßig befindet sich auf der Seite des Ionenfängers ein auf Anodenpotentialliegender Reflektor, und zwar gegenüber der Blendenöffnung. Dieser benötigt keine große Oberfläche, da er lediglich die Aufgabe hat, zur Umlenkung des durch die Blendenöffnung hindurchtretenden Ionenstroms beizutragen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen erläutert werden.

Die Figuren zeigen schematisch das Meßsystem 1 eines Extrak­ tor-Ionisations-Vakuummeters, das einen zylindrischen Rohrabschnitt 2 mit der Achse 3 umfaßt. Die Extraktorblende 4 mit der auf der Achse 3 liegenden Blendenöffnung 5 trennt den Elektrodenraum 6 mit Anode 7 und Kathode 8 vom Ionen­ fängerraum 9 mit dem Ionenfänger 11. Der Ionenfängerraum 9 wird neben dem Rohr 2 durch eine Wandung 12 begrenzt, die sich parallel zur Extraktorblende 4 erstreckt.

Die Anode 7 besteht aus einem zylindrischen, zur Blenden­ öffnung 5 hin offenen Gitter und bildet den Anodenraum 13. In bekannter Weise ist die Anode 7 von einer ringförmigen Kathode 8 umgeben. Diese ist heizbar und befindet sich während des Meßbetriebs auf einem Potential, das etwa 100 V niedriger ist als das Potential der Anode 7. Von der ,Kathode 8 emittierte Elektronen erzeugen im Anodenraum 13 Ionen, die durch die Blendenöffnung 5 der Extraktorblende 4 hindurch­ treten. In den Fig. 1 und 2 sind mehrere Ionenbahnenbün­ del mit unterschiedlichen Entstehungsorten dargestellt.

Im Ionenfängerraum 9 befindet sich der Ionenfänger 11. Die Anordnung und Ausbildung ist so getroffen, daß keine Sicht­ verbindung zwischen der Anode 7 und dem Ionenfänger 11 besteht. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist der Ionenfän­ ger 11 als Kreisringscheibe ausgebildet, die sich - in Bewegungsrichtung der durch die Blendenöffnung 5 hindurch­ tretenden Ionen - unmittelbar hinter der Extraktorblende 4 befindet. Die innere Öffnung des kreisringscheibenförmigen Ionenfängers ist etwas größer als die Blendenöffnung 5, damit die optische Trennung zwischen Anode 7 und Ionenfänger gewährleistet ist. Zusätzlich kann der Blendenöffnung 5 noch ein sich in den Ionenfängerraum 9 hinein erstreckender Rand 14 (Fig. 2) zugeordnet sein. Im übrigen kann die Oberfläche des Ionenfängers 11 größer sein als beim Stand der Technik, da er der aus dem Anodenraum stammenden Röntgenstrahlung nicht mehr unmittelbar ausgesetzt ist.

Der Ionenfänger 11 befindet sich auf einem gegenüber der Anode negativem Potential, so daß die durch die Blendenöff­ nung 5 hindurchtretenden Ionen auf den Ionenfänger umgelenkt werden (vgl. die eingezeichneten Ionenbahnen). Dazu ist bei beiden Ausführungsbeispielen eine Reflektorelektrode 15 vorgesehen, die auf Anodenpotential liegt. Dieses Potential trägt zur Umlenkung der Ionenbahnen mit bei.

Die Reflektorelektrode 15 ist Bestandteil eines Topfes 17, dessen Durchmesser etwa dem äußeren Durchmesser des Ionen­ fängers 11 entspricht und dessen Rand sich in Richtung Ionenfänger erstreckt. Eine sichere Umlenkung der Ionenbah­ nen auf den Ionenfänger 11 ist dadurch gewährleistet. Eine auf der Achse 3 liegende Erhebung im Bereich des Boden des Topfes 17 bildet den die Umlenkung der Ionenbahnen beein­ flussenden Teil der Elektrode 15. Die Erhebung kann jede beliebige, zur Achse 3 rotationssymmetrische Form haben. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist sie als Kegel ausgebildet. Eine Ausführungsform mit besonders kleiner Oberfläche ist ein Stift (Fig. 2). Um die bereits erwähnten Reflektionen von Röntgenstrahlen an der Elektrode 15 und/ oder am Topf 17 weitestgehend zu vermeiden, bestehen diese vorzugsweise aus Netzen oder Gittern.

Claims (9)

1. Extraktor-Ionisations-Vakuummeter mit einer Extraktor­ blende (4), mit auf einen Seite der Extraktorblende angeordneter Kathode (8) und Anode (7) sowie mit auf der anderen Seite der Extraktorblende befindlichen Ionenfänger (11), dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenfänger (11) derart unmittelbar hinter der Extrak­ torblende (4) angeordnet ist, daß im wesentlichen keine Sichtverbindung zwischen der Anode (7) und dem Ionen­ fänger (11) besteht.

2. Vakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenfänger (11) als Kreisringscheibe ausge­ bildet ist, welche die Blendenöffnung (5) der Extrak­ torblende (4) umgibt.

3. Vakuummeter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Ionenfängerraum (9) eine Reflektor- Elektrode (15) angeordnet ist, und zwar gegenüber der Blendenöffnung (5).

4. Vakuummeter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektor-Elektrode (15) Bestandteil eines Topfes (17) ist, dessen Rand sich in Richtung Ionen­ fänger (11) erstreckt.

5. Vakuummeter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15) als auf der Achse (3) liegende Erhebung mit vorzugsweise rotationssymmetrischer Form im Bereich des Boden des Topfes (17) ausgebildet ist.

6. Vakuummeter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15) kegelförmig derart ausgebildet ist, daß ihre Spitze der Blendenöffnung (5) zugewandt ist.

7. Vakuummeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (15) als Stift ausgebildet ist.

8. Vakuummeter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrode (15) und/oder Topf (17) aus Netzen oder Gittern besteht.

9. Vakuummeter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnung (5) mit einem sich in den Ionenfängerraum (9) hinein erstrec­ kenden Rand (14) ausgerüstet ist.