147550. lajstromszámú szabadalom • Villamos manométercső igen kis gáznyomások mérésére
Megjelent: 1960. október 1. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.550. SZÁM 42. k. 8—14. OSZTÁLY — WI—90. ALAPSZÁM Villamos manométercső igen kis gáznyomások mérésére Winter Ernő akadémikus, Budapest A bejelentés napja: 1959. június 9. A találmány villamos manométercső igen kis gáznyomásak, főleg az eddig ismeretes hasoncélú készülékkel már nem mérhető, azaz mintegy 10~10 —T-10 -1 ' Torrnál kisebb gáznyomások mérésére. Ismeretes, hogy a vákuumtechnikában nagyon kis gáznyomások mérésére kiterjedten használják az ionizációs manométereket. Ezek rendszerint izzókatódos triódák, melyeknél azonban a rács pozitív, az anódszerűen kialakított legkülső elektróda pedig a katódhoz képest negatív, pl. kb. — 20 volt, feszültséget kap. A rács pozitív feszültsége az izzókatódból elektronokat vonz, melyek nagy része átrepül a rácsnyílásokon, de ezek a negatív feszültségű külső elektróda előtt annak rájuk gyakorolt taszító hatása folytán újból a rács felé fordulnak vissza. Egy részüket ekkor a rács ismét felveszi, egy másik részük viszont újból, de ezúttal fordított irányban átrepül a rácsnyílásokon és ekkor a katód és rács közötti térbe jut. Ez a folyamat addig ismétlődik, míg a rács az összes elektronokat fel nem veszi. Az elektronok viszont útjukban a csőben jelenlevő gázmolekulák egy részét tudvalevőleg mindig ionizálják. Az így keletkezett pozitív gázionokat a ,,kollektor"-nak nevezett negatív külső elektróda vonzza magáihoz és veszi fel. Az ionok által szolgáltatott áram viszont a kollektor áramkörében mérhető és a vákuum mértékéül szolgálhat, azaz belőle a csőben uralkodó gáznyomás kiszámítható. A fent isimertetett ionizációs manométerrel 1CT7 legjobb esetben 10~8 Torr nagyságú vákuum mérhető. Ennél kisebb nyomások mérésének nem az ionáram kicsinysége szab határt, hanem az a tény, hogy a rácsba ütköző elektronok lágy röntgensugarakat gerjesztenek. Ezek a lágy röntgensugarak a kollektorból fotoelektronokat váltanak ki, és ezeket a kollektorhoz képest pozitív rács vonzza magához. Ennek az elektronáramnak ugyanolyan az iránya, mint a kollektorhoz tartó ionáramnak, és így a kollektor áramkörében levő műszer a fotóáram nagyságának megfelelő értékkel nagyobb áramot mutat, mint a valóságos ionáram. A fotóáram nagysága viszont a szóban forgó vákuumok mellett a csőben uralkodó gáznyo-mástól független, és így az ionizációs manometer kollektoráramkörébe kapcsolt műszer még az elérhető legjobb vákuum mellett — melynél tehát gázionok híján kollektoráramnak nem szabadna jelentkeznie — is jelez a fotóáram alkotta kollektoráramot. Ez a tünemény tehát megszabja az ionizációs mamonéterrel mérhető vákuum felső határát, mely kb. 10"7—1(T 8 Torr. A vákuummérési határ további kiterjesztését célozták az Alpert-féle ionizációs manometerek, melyek a fordított trióda elvén alapszanak. Ezeknél a manométercsöveknél a katód van az elektródarendszer legkülső oldalán, azaz a rácson kívül, míg a kollektor a rácson belül foglal helyet, és egy vékony wolfrámhuzalból áll. A kollektor felülete tehát az Alpert-manaméternél több nagyságrenddel kisebb mint a régieknél. A röntgensugarak által kiváltott fotoelektronok száma viszont tudvalevőleg a sugarak által ért felülettel arányosan csökken, és így ennél a mamoiméteresőnél a fotóáram csak jobb vákuumoknál éri el az ionáram nagyságát. Ezzel az ionizációs manométerrel a vákuummérési hatánt 10"~' °—10~* ' Torr-ig sikerült kiterjeszteni. A kollektor felületének csökkentése viszont bizonyos határokhoz van kötve és ezek túllépése esetén már nem vezet a mérési határ további kiterjesztésére, mert a kollektor felületének csökkentésével nemcsak a fotoelektronáram, hanem az ionáram is csökkein és mert az ionáram, részben a kollektor felületének csökentése, részben a kisebb nyomás miatt, annyira lecsökken, hogy közvetlenül már nem mérhető, hanem mérésére egyenáramú erősítőt kell alkalmazni, ami kényes és sok nehézséggel jár. A találmány szerint a manoimétercsövön kívüli egyenáramú erősítés alkalmazását egészen vagy túlnyoimórészben elkerülhetjük és a vákuummérési határokat fentieken túl is kiterjeszthetjük azzal, hogy lemondunk az ionáram akár erősítés nélküli, akár erősítéssel való közvetlen méréséről, mert a keletkező ionokat a kollektor helyett egy, a manométercsőben levő elektronsokszorozó rendszer első "dinódájára vezetjük, és az, ionok által ezen kiváltott elektronokat egymásután a kellő számú
