专利名称：宽量程微型电离规的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种宽量程微型电离规，主要用于10-1-10-9Pa压强范围的量测，属超高真空量测技术领域。
已有技术中，Bayard和AlPert于1950年发明的BA型电离规广泛用于高真空和超高真空量测，其典型结构如
图1所示。图中1是热灯丝，2是收集极，3是玻璃与金属熔封引线，4是玻璃外壳，5是正栅极。这种电离规的缺点是(1)由于本身吸放气率较大，只能在动态真空系统上应用，而不能量测密封器件内的压强。(2)当压强高于10-6Pa时，在压强逐渐上升时，存在明显的灵敏度异常现象，即压强指示值远比实际值高，除非对正栅极除气，这时势必中断量测。
本发明的目的是设计一种微型电离规，将已有技术的量程范围扩大，并使之能用于量测密封器件内的压强。
本发明的内容是宽量程微型电离规由玻璃壳、阳极、离子收集极、电子发射极和金属膜电极等部分组成。其中的阳极为一圆环，直径可以为6mm，该圆环由直径为0.15mm的钼丝制成，一般称为阳极环，电位为Va。离子收集极是一个金属丝编织成的网，其直径为5mm，网的透明度大于90%，电位为Vc。电子发射体可为任意一种已有技术中的电子冷发射源，电位为VK，可采用Spindt型场致发射源，其作用是降低热阴极表面的化学反应过程引入的吸放气效应。上述电子发射体和收集极相对阳极同轴对称安置，各距阳极环6mm。金属膜电极附着在玻璃壳内壁上。可以用蒸镀法将金属膜沉积在玻璃壳内壁上。电位VB。
本发明的效果是(1)除气功率只需0.1瓦，本发明规的阳极环尺寸与传统型BA规正栅极相比，体积只有BA规的千分之一，表面积只有百分之一。因此，为了达到BA规正栅极相同的除气效果，本发明规只需0.1瓦除气功耗，当压强低于10-6Pa，一般是可以不除气的，由于除气功耗小，可以制成小巧的电源。
(2)在相同灵敏度情况下，本发明规是目前见到的尺寸最小的规。本发明规主要电极尺寸都比传统型BA规小，灵敏度却比BA规大50倍。
(3)吸放气率只有传统的BA规百分之一或更小。由于灵敏度高，可以应用低发射电流，因此可以采用低工作温度的热发射阴极和场致发射冷阴极，有利于减小热阴极表面化学反应过程产生的吸放气率。
(4)灵敏度异常现象不明显，尤其在压强低于10-6Pa下工作时。
(5)量程宽，尤其是压强下限，X射线光电流本底可以低到10-12Pa。这是传统型BA规难以做到的。
图2中，6是电离规的玻璃壳，7是阳极，8是电子发射体，9是离子收集极，10是金属膜电极。
本发明规的工作原理如下根据附图2所示结构，电子发射体8和离子收集极9相对阳极7同轴对称安放，各距阳极6mm。电位分布在阳极环心存在一鞍点，在鞍点附近电力线强烈弯曲。而离鞍点较远区域，电力线基本上是以阳极心为中心的辐射状直线。假设有一电子从发射体发射，开始它沿着电力线运动，随后，由于电子本身的动量，不再沿着电力线运动弯向阳极环，因此，电子穿越阳极7，来回振荡，一般情况下，电子在最终消失于阳极环之前，其行程往往高达数公里。与此对应，BA规内电子从热灯丝发射出来后一般穿起正栅极约七～八次便打到正栅极上消失，在电子运动过程将与气体分子碰撞并使其电离，产生的离子被处于负电压的收集极收集。在满足一定的条件下，产生离子多少是与规内压强成正比的，因而离子收集极收集离子的多少，就能对应出规内的压强。由于离子规与被测容器相通，因而也就测出了被测容器的压强，即真空度。
本发明规的典型工作参量VA＝700伏，VK＝50伏，VB＝0伏，VC≈0伏。灵敏度K＝3.8±10%Pa-1，Ie＝1，10，100μA(依据压强而定，例如P＝10-2～10-3Pa，Ie＝1μA;P＝10-3～10-6Pa，Ie＝10μA;P＜10-6Pa，Ie＝100μA;)根据上述参量，本发明规的压强量测范围为10-2～10-9Pa，根据计算X射线光电流本底为10-10Pa，如需扩展压强量测上限得到10-1Pa，只需改变工作参量如下VK＝50伏，Ie＝0.1μA，这是灵敏度K下降到0.1Pa-1左右，免除了繁流影响压强量测的上限。
权利要求
1.一种宽量程微型电离规，包括玻璃壳、阳极、离子收集极，其特征在于还包括电子发射体和金属膜电极；所述的阳极为一圆环；所述的离子收集极为一金属丝编织网；所述的电子发射体和离子收集极相对阳极同轴对称设置在玻璃壳体内；金属膜电极附着在玻璃壳内壁上。
2.如权利要求1所述的电离规，其特征在于其中所述的电子发射体为Spindt型场致发射源。
3.如权利要求1所述的电离规，其特征在于其中所述的离子收集极为一钨丝编织网，网的透明度大于90%。
全文摘要
本发明涉及一种宽量程微型电离规，主要用于10
文档编号G01L21/32GK1095159SQ9410065
公开日1994年11月16日 申请日期1994年1月21日 优先权日1994年1月21日
发明者陈丕谨, 李幼哲, 齐京 申请人:清华大学