具有極低吸放氣率的高真空微電離規的製作方法
2023-04-27 05:13:11 1
專利名稱：具有極低吸放氣率的高真空微電離規的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有極低吸放氣率的高真空微電離規，主要用於10-1～10-5Pa壓強範圍的高真空量測，尤其適用於各種密封器件(如高壓真空開關管、顯象管)的高真空量測。
已有技術中，本專利申請的發明人曾於八十年代發表的兩種微電離規，一種用於壓強範圍10-2～10-9Pa的超高真空量測，另一種用於10-2～10-11Pa的極高真空量測(見專著《真空技術的科學基礎》1987年，國防出版社出版)。這兩種微型真空規都利用了靜電鞍場約束電子振蕩可以產生極長的電子路徑因而可獲較高電離規靈敏度的概念。但是上述兩種電離規從實驗室研製到進入工業化生產遇到許多困難。
本發明的目的是正對工業應用設計一種具有極低吸放氣率的高真空微電離規，以適應高壓真空開關管一類密封器件的要求。對已有技術中的兩種微電離規作了較多改進，(1)引線均由一端陶瓷(或玻璃)芯柱引出，為了減少陽極環邊杆的影響，把它作得極短，即陽極環到電子發射體(燈絲)之間的距離減少到2mm左右。(2)為了避免由於極間距進一步減小引起自激振蕩，把以前兩種電離規內電子發射體(即燈絲)和收集極相對陽極環的同軸對稱配置改為同軸非對稱配置，這樣一來，電子在鞍場約整下的振蕩便從對稱振蕩改變為非對稱振蕩，降低了振蕩頻率，從而也降低了規靈敏度，使本發明規的壓強量測上限從10-2～10-3Pa擴展到10-1Pa，擴展了應用領域。
本發明設計的具有極低吸放氣率的高真空微電離規，包括外殼、陶瓷芯柱，離子收集極、陽極環和電子發射體組件。外殼的一端與陶瓷芯柱相熔封，外殼的另一端與待測器件相接。離子收集極與電子發射體組件相對陽極環同軸非對稱安裝於金外殼內，三者分別通過各自的支撐杆固定在陶瓷芯柱上。陽極環為一圓環，由細金屬絲製成。離子收集極為一玻璃或陶瓷圓片，在與陽極環相對的平面上鍍有金膜。電子發射體組件包括燈絲與反射極，反射極是一玻璃或陶瓷圓片，在其與陽極環相對的平面上鍍有金膜，燈絲置於反射極與陽極環之間，並固定在支撐杆上，燈絲一極與反射極的金膜相聯。
本發明的效果是(1)在量測的壓強範圍，不需除氣，也不存在靈敏度異常現象。而傳統的各種電離規(如BA規和大圓筒電離規)在量測之前必須充分除氣，一般除氣功率約為50～100瓦。如果不除氣，則往往由於出氣或靈敏度異常導致極大誤差，有時誤差可高達1000％由於不需要除氣，量測電源功耗低。
(2)吸放氣率極低，約為傳統的BA型電離規的1/50～1/100。適於密封器件內的高真空量測。
(3)設計的結構比較牢固，使得規本身的靈敏度另散小，且能耐一定的振動，適於高壓真空開關管內壓強量測。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是微電離規中電子發射體組件的結構示意圖。
下面結合附圖，詳細介紹本發明的內容。
圖1中，1是外殼該外殼為金屬，或在玻璃內壁上塗金屬膜。2是陽極環，陽極環可以用細鉬絲做成。3是離子收集極支撐杆，4是電子發射體組件，5是陽極環支撐杆，6是離子收集極，7是陶瓷芯柱。圖2是電子發射體組件的結構示意圖，圖中8是燈絲，該燈絲材料可以是鎢。9是金膜，10是反射極，11是燈絲支撐杆，12是燈絲一極與金膜的連接點。
本發明的工作原理如下，根據圖1所示結構，電子發射體4與離子收集極6相對陽極環周軸非對稱安放，即兩者間距不同，一般而言，離子收集極-陽極環間距離大於燈絲-陽極環間距離，後者取2mm，前者可取3～4mm。離子收集極可為金膜電極，或為透明度90％以上的金屬絲網。電位分布形式為在軸上陽極環心附近存在一鞍點，在鞍點附近電力線強烈彎曲。而離鞍點較遠區域，電力線基本上是以鞍點為中心的輻射狀直線。電子發射體包括各種冷熱電子源發射體。假設有一電子從發射體即鎢燈絲8發射，開始它沿著電力線運動，隨後，由於電子本身的動量，不再沿著電力線運動彎向陽極環，因此，電子穿越陽極環2，來回振蕩，在電極對稱配置的情況下，振蕩頻率很高，電子路徑很長，由於本發明的電極非對稱配置，電子在振蕩若干次後便逐漸入射陽極環。因此本發明規的靈敏度約為0.01～0.2/Pa，視電極幾何尺寸和電壓分布而定。在電子運動過程中將與氣體分子碰撞並以一定機率使氣體分子電離，在離子收集極6和陽極環2空間內產生的正離子被處於負電位的離子收集極6收集。在滿足一定條件下，產生離子多少是與規內壓強成正比的，因而離子收集極6收集離子的多少就能對應出規內的壓強。由於電離規與被測容器相通，因而也就測出了容器內的壓強(即一般所謂的真空度)。
權利要求
1.一種具有極低吸放氣率的高真空微電離規，包括外殼和陶瓷芯柱，其特徵在於還包括離子收集極、陽極環和電子發射體組件；所述的外殼的一端與陶瓷芯柱相熔封，外殼的另一端與待測器件相接；所述的離子收集極與電子發射體組件相對陽極環同軸非對稱安裝於金屬外殼內，三者分別通過各自的支撐杆固定在陶瓷芯柱上；陽極環為一圓環，由細金屬絲製成；離子收集極為一玻璃或陶瓷圓片，在與陽極環相對的平面上鍍有金膜；電子發射體組件包括燈絲與反射極，反射極是一玻璃或陶瓷圓片，在其與陽極環相對的平面上鍍有金膜，燈絲置於反射極與陽極環之間，並固定在支撐杆上，燈絲一極與反射極的金膜相聯。
全文摘要
本發明涉及一種具有極低吸放氣率的高真空微電離規，該電離規由金屬外殼、陶瓷芯柱離子收集極、陽極環和電子發射體組成。金屬外殼的一端與陶瓷芯柱相熔封，外殼的另一端與待測器件相接，離子收集極與電子發射體組件相對陽極環同軸非對稱安裝於金屬外殼內。電子發射體組件包括鎢燈絲與反射極。本發明在量測的壓強範圍不需要除氣，吸放氣率極低，適於密封器件內的高真空量測，規本身結構牢固，靈敏度另散小，耐振動，適於開關管內壓強量測。
文檔編號G01L21/00GK1145474SQ9610503
公開日1997年3月19日 申請日期1996年5月17日 優先權日1996年5月17日
發明者陳丕瑾, 齊京 申請人:清華大學