143010. lajstromszámú szabadalom • Rádiófrekvenciás lyukkereső (leakdetektor)
2 143.010 Egy katódból, (amely célszerűen izzókatód) kilépő elektronáram segítségévéi a katód és egy hozzáképest pozitív elektróda közötti térben elhelyezkedő gázt ionizáljuk. A pozitív elektródát a katódhoz képest negatív elektródák követik. Ezek közül egy vagy több elektródára rádiófrekvenciás feszültséget adunk. A negatív elektródákat a katódhoz képest egy vagy több pozitív elektróda követi, majd egy kollektor elektróda van a csőben elhelyezve. A pozitív feszültségű fékező elektródákon csak azok az ionok jutnak keresztül, amelyek a rádiófrekvenciás térből energiát nyernek, a többiek a fékezőrácsoktól visszafordulnak. így tehát a rádiófrekvencia periódusától és az iongyorsító feszültségtől függően csaik meghatározott tömegszámú gáz ionjai jutnak el a kollektor-elektródára. A kollektor-elektródán fellépő ionáram tehát annak a jele, hogy a vizsgált vákuumrendszerben, amelylyel az analizáló cső össze van kötve, a vizsgáló gáz megjelent. Minthogy lyukkeresésre ismert gázt használunk, ezért a rádiófrekvencia periódusszámát és az elektródafeszültségeket úgy állítjuk be, hogy a cső csak ezen vizsgálógázra legyen érzékeny. A találmányunk szerinti cső egy példaképpeni kiviteli alakját mutatja be az 1. ábra. Az (1) burában helyezkednek el a (2—8) elektródák. Ezek közül (2) jelöli a katódot, (3—7) jelölik a rácsokat és (8) jelöli a kollektor elektródát, A katód az elektronemisszió céljára használatos anyagok közül bármelyikből lehet. A rácsok sík vagy hengeres stb. felépítésűek lehetnek, a gyártási egyszerűség kedvéért célszerűen síkrácsokat alkalmaztunk. A rácsok egymástól szigetelten vannak elhelyezve. Kivezetésük történhet külön-külön, vagy egyesek belül lehetnek összekötve. A rácsok száma az 1. ábra szerint pl. 5, azonban nem korlátozzuk magunkat ezen számra, minthogy kevesebb és több rács is használható. Ha a rácsok számát növeljük, akkor az analizáló cső „szelektivitása" (egy meghatározott gázzal szemben tanúsított érzékenysége a többihez képest) növekszik. Általánosságban megieTezzük, hogy nem célszerű három rácsnáJ kevesebbet és 40 rácsnál többet alkalmazni. Egyik kísérleti csövünk adatai a következő: A katód anyaga wolfram, hossza 10 mm, átmérője 0,2 mm. A rácsok száma 5, távolságuk egymástól 6 mm, a rács-szita lyukbősége 0,32 mm, anyaga wolfram. A kollektor-elektróda és (7) elektróda közti távolság 3 mm. A mérőgáz tömegszáma és a cső geometriai adatai, illetve a tápfeszültségek között a következő összefüggés áll fenn: V -M == kik2 s2 f 2 ahol M — a mérőgáz tömegszáma, f — a rádiófrekvencia periódusa, V — az iongyorsító feszültség ki — fizikai konstansokból összetevődő állandó. k2 — az alkalmazott feszüiségektől, csőgeometriától,, rácsok számától függő tényező, , ... s — a rácsok egymástól mért távolsága. Ha első közelítésben elhanyagoljuk k2-nek a csőgeometria és a tápfeszültségek függvényében fellépő változását és csupán a rácsok számától való függését vesszük figyelembe, akkor ki k-i értéke hozzávetőlegesen 0,27 és 0,48 között változik, ha a rácsok számát 2-től végtelen felé növeljük. (V-t voltban, s-t cm-ben, és f-t MHz-ben kell helyettesíteni.) Egyik kísérleti csövünknél a következő beállítást használtuk: Lyukkeresőkkénti alkalmazásnál: az első rács (1. ábrán) (3) -f- 50 V feszültséget, a második (4), a harmadik (5) és a negyedik (6) húsz V negatív feszültséget, az ötödik (7)* negyven V pozitív feszültséget kap. A rádiófrekvenciát, amelynek feszülsége 6 V, az összekötött második. (4) és negyedik (6) rácsra adjuk rá. A rádiófrekvencia periódusa 4,4 MHz, a mérőgáz hidrogén. Ha a mérőgáznak argont használtunk, akkor a rádiófrekvencia periódusa 1,4 MHz. Ilyen beállításban lyukkeresésre 10 ~;i és 10 <> Hgtrim nyomástartományban volt használható; a berendezés érzékenységéneik jellemzésére az szolgálhat, hogy olyan méretű lyukmég kimutatható volt vele, amely a vákuumnak 10~( '~ről 10 4 -re történő leromlását kb. Va napi időtartam alatt okozta. Ionizációs manométerként történő beállításnál a cső mérési tartománya 10_s —10 ~ 7 Hgmm^ig terjed. Ilyenkor az első rács (3) 150 V pozitív feszültséget, sz összes többi 25 V negatív feszültsége»: kan. Megjegyezzük, hogy rács helyett más alkalmas elektródákat is használhatunk, így pl. elektrónlencséket, illetve lencsesorozatot, amellyel jó eredmények érhetők el. A rácsok, illetve azt helyettesítő elektródák kivezetése tetszés szerinti lehet. Megjegyezzük továbbá, hogy a rács, illetve az eltérítő elektródasorozatból egyes tagok kihagyhatok anélkül, hogy ez a működés rovására menne, továbbá, hogy a rádiófrekvenciát nem kell feltétlenül a kiviteli példában említett (4) és (8) számú rácsra vinni. A csőhöz tartozó elektronikus berendezést a 3. számú ábra mutatja. Ez a következő fő részekből áll: 1. Pozitív és negatív tápfeszültséget előállító egység. 2. Elektronáram-stabilizáló rész: feladata az elektronáram állandó értéken tartása, a hálózati feszültség ingadozásától és a gáznyomástól függetlenül. 3. A katód gázbetörés elleni védelmére szolgáló egység; ha a gáznyomás bizonyos érték felé emelkedik, a csövet kikapcsolja. 4. Az ionáram mérésére szolgáló egység. 5. Állandó frekvenciájú és amplitúdójú rádiófrekvencia előállítására szolgáló egység. Az elektronikus berendezés csak normál csöveket alkalmaz; az egyes főrészek kapcsolási megoldásai önmagukban ismertek és az előbbiekben leírt célokra számos változatuk alkalmazható. Az elektronáram stabilizáló rész működési elve a következő: Ha az elektronáram bármilyen oknál fogva megváltozik, akkor az ebből származó hibajel egy elektroncső vezérlőrácsára kerül, amely a cső fűtését, utána szabályozza úgy, hogy. az eredeti elektronáram visszaálljon. Ha a berendezést lyvimferesőkesrtt használjuk, akkor ugyanez gázbetörés felleni
