DE4338535C2

DE4338535C2 - Extraktor-Ionisationsvakuummeter

Info

Publication number: DE4338535C2
Application number: DE19934338535
Authority: DE
Inventors: Bley Werner Grose
Original assignee: Unaxis Deutschland Holding GmbH
Current assignee: Inficon Holding AG
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2013-11-12
Also published as: DE4338535A1; JP3437579B2; WO1995013526A1; JPH09504870A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Extraktor-Ionisations vakuummeter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent anspruchs 1.

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.

Den nächstliegenden Stand der Technik bildet der Inhalt der Druckschrift FUJII, Y.; u. a.: Modified extractor gauge. In: J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. 1, 1983, S. 90-94. Um Störungen durch Röntgeneffekte zu vermeiden, sind die Anode und der Ionenkollektor konstruktiv so gestaltet, dass eine Sichtver bindung nicht besteht.

Der Durchmesser der Anode ist relativ groß gewählt. Der der Anode - in Bezug auf die Öffnung in der Extraktorblende - gegenüberliegende Ionenkollektor ist als dünner Stift ausge bildet und axial angeordnet. Sein axialer Abstand von der Blen denöffnung muss relativ groß sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Extraktor- Ionisationsvakuummeter der hier betroffenen Gattung möglichst kompakt auszubilden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst. Dadurch, dass sich der Ionenkollektor in unmittelbarer Nähe der Blendenöffnung befindet und dass die Bahnen der Ionen auf den - relativ großflächigen - Ionenkollektor umgelenkt werden, ist der Aufbau des Systems in axialer Richtung sehr kompakt.

Zweckmäßig befindet sich auf der Seite des Ionenfängers ein auf Anodenpotential liegender 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

1. Extraktor-Ionisationsvakuummeter mit einem Elektrodenraum (6) und ei nem Ionenkollektorraum (9), die durch eine Extraktorblende (4) mit einer Öffnung (5) voneinander getrennt sind, wobei der Elektrodenraum (6) eine Anode (7) und eine Kathode (8) und der Ionenkollektorraum (9) einen Ionenkollektor (11) enthält und wobei die Anode (7) im Elektrodenraum (6) und der Ionenkollektor (11) im Ionenkollektorraum (9) so angeordnet sind, dass zwischen Anode (7) und Ionenkollektor (11) keine Sichtverbin dung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenkollektor (11) als Kreisringscheibe ausgebildet ist, welche sich unmittelbar hinter der Ex traktorblende (4) befindet und deren Öffnung (5) umgibt.

2. Extraktor-Ionisationsvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass im Ionenkollektorraum (9) gegenüber der Öffnung (5) der Extraktorblende (4) eine Reflektorelektrode (15) zur Reflexion der Ionen in Richtung auf den Ionenkollektor (11) angeordnet ist.

3. Extraktor-Ionisationsvakuummeter nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reflektorelektrode (15) Bestandteil eines Topfes (17) ist, dessen Rand sich in Richtung auf den Ionenkollektor (11) erstreckt.

4. Extraktor-Ionisationsvakuummeter nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reflektorelektrode (15) als rotationssymmetrische Erhe bung im Bereich des Bodens des Topfes (17) ausgebildet ist.

5. Extraktor-Ionisationsvakuummeter nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reflektorelektrode (15) kegelförmig ausgebildet ist, wobei die Kegelspitze der Öffnung (5) in der Extraktorblende (4) zuge wandt ist.

6. Extraktor-Ionisationsvakuummeter nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Reflektorelektrode (15) als Stift ausgebildet ist.

7. Extraktor-Ionisationsvakuummeter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorelektrode (15) und/oder der Topf (17) aus Netzen oder aus Gittern bestehen.

8. Extraktor-Ionisationsvakuummeter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) in der Extraktor elektrode (4) mit einem sich in den Ionenkollektorraum (9) hinein erstre ckenden Rand (14) ausgerüstet ist.