189555. lajstromszámú szabadalom • Vákuumkamrás megszakító vákuumjelzővel
1 189 555 2 végén egy a nyomást jelző ionos mérőrendszer kapcsolható össze a 40 ellenállással és a 64 egyenirányító áramkörrel, amely alkalmas arra, hogy a 32 vákuum-kamrában lévő vákuum mértékét vagy jellegét kijelezze. Az ionos mérési elv lényegében azon alapszik, hogy meghatározott körülmények között az elektrosztatikus tér hatására (adott esetben a mágneses tér hatására is, ahogyan ez az eset a 78 mágnes alkalmazása esetén előáll) a hideg katód által emittált elektronok, amelyek bármelyik 70, 74 vagy 76 árnyékoló elemből szakadnak ki, a gázmolekulákkal összeütközve ionokat hoznak létre, amelyek valamelyik 70, 74 vagy 76 árnyékoló elemen becsapódnak és ezáltal áramot hoznak létre, amely mikroamper nagyságrendű áram a 68 árammérőn mérhető és a mért áram arányos lesz a 32 vákuum-kamrában lévő gáz mennyiségével. A 78 mágnes szerepe az, hogy minél tovább tartsa az elektronokat a körgyűrű alakú térben és így viszonylag kis mennyiségű gáz is kimutatható legyen. Azokban az esetekben, ahol a mágnesnek erre a hatására nincs szükség, a mágnes elhagyható, mivel úgy találták, hogy egy bizonyos nyomás fölött a vákuum minőségi jellemzőiről nyerhető információ az áram következtében fellépő parázs-fénykisüléskor, amely az árnyékoló elemek között következik be. Áram folyhat ugyanis például az 58 feszültségforrástól az 50 érintkező száron, a 44 zárólapon és a 74 árnyékoló elemen keresztül mint hidegkatódos kisülés, parázs-ívkisülés következhet be a 70 árnyékoló elemhez, az 56 gyűrűhöz 40 ellenálláson, a 64 egyenirányító áramkörön keresztül az 58 feszültségforrás másik pontjáig. A 6. ábrán példakénti áram-nyomás függvények láthatók. Az 5. ábrán a 70 árnyékoló elemnek egy része látható, valamint a 74 árnyékoló elemnek egy része. Az A' tartomány a 8. ábrán van jelölve. Az A' tartományban abban az időpontban, amikor a 74' árnyékoló elem pozitívabb, mint a 70' árnyékoló elem, az 58 feszültségforrás hatásaként létrejövő elektrosztatikus mező olyan, hogy a 70' árnyékoló elem az e~ elektronokat taszítja. A mágneses mező irányító hatása az elektronokra olyan, hogy azokat az eletrosztatikus mágneses mezőre merőleges irányba mozgatja el. Ez okozza végül is azt, hogy az eíetronok viszonylag hosszabb ideig maradnak a 70 és a 74 árnyékoló elemek között. Hasonlóképpen, ha egy gN gázmolekula egy elektronnal összeütközik, abból egy további elektron szakad le, vagyis egy semleges gN gázmolekula útján végül is két elektron és egy pozitív töltésű g+ gázmolekula keletkezik. Ha egy ilyen folyamat elindul, az lavinafolyamattá alakul és könnyen képződik akár 10+,° elektron cm3-enként. Ez az elektronszám már egy megbízható ionos mérést tesz lehetővé. Vagyis, ha A' tartományban a 70' és a 74' árnyékoló elemek között gáz is jelen van, az elektronok mindenképpen arra fognak törekedni, hogy a gázmolekulákkal ütközésbe lépjenek és ekkor hamar beáll a 10+10 elektron/cm3. À gázmolekulák az elektronokkal való ütközés után pozitív töltésűek lesznek. A pozitív töltésű g+ molekula a 70' árnyékoló elem irányába tart, hogy annak a felületéről elektront felvéve, ismét egy semleges gázmolekulává alakuljon át. Természetesen a 70' és a 74' árnyékoló elemek között olyan elektronok is lesznek, amelyek a 74' árnyékoló elem irányába tartanak. Ennek következtében egy kétirányú mozgás alakul ki a töltések áramlásakor, amely egy váltakozó áramot képez, amely áram nagysága a jelenlevő gáz mennyiségével lesz arányos. Látható tehát, a találmány szerinti elrendezés segítségével a ténylegesen jelenlevő gáz mennyisége kimutatható. Mivel az A' tartomány a 32 vagy a 32' vákuum-kamra végében van, a mérés mindenképpen kielégítő tájékoztatást ad a 80 és a 82 vagy a 80' és a 82' megszakító érintkezők környezetében lévő gáz mennyiségéről. A 6. ábrán az 5. ábrán jelölt A' tartományban folyó, mikroamper nagyságrendű áram és a nyomás függvénye látható különböző 58 hálózati feszültségértékeknél. A függvény négy különböző 58 hálózati feszültség esetében, mégpedig 2,9 kVe(r, 4,3 kV^fl-, 8 kVcff és 8,7 kVcfr értékeknél adja meg a nyomás és az áram közötti függvényt. Abban a tartományban, ahol a nyomás 10“6 és 10~2Torr (1,3 Pa) közötti értéken van, a nyomás az áram függvényében körülbelül lineárisan váltakozik. Ebben a tartományban olyan kevés gázmolekula van jelen, hogy az áram az I = C • dV/dt összefüggés alapján határozható meg, ahol C a 70' és 74' árnyékoló elemek közötti kapacitás, V pedig az árnyékoló elemek közötti feszültség értéke. Ez az áram mérhető a 64 egyenirányító áramkörben elhelyezett 68 árammérővel. Ebben a tartományban, ahol tehát a nyomás 1,3 Pa (102Torr) alatt van, a 64 egyenirányító áramkör csak félutas üzemmódban működik. Amikor a nyomás értéke eléri az 1,3 Pa (10_2Torr) értéket, sőt azt túl is lépi, olyan nagy mennyiségű gáz lesz jelen a térben, hogy a 70 és 74 árnyékoló elemek között parázsfény kisülés következik be, és ekkor már a 64 egyenirányító áramkörön keresztül mindkét irányban folyik áram. Az ábrán ezt a függvényben jelentkező ugrás mutatja. Szeretnénk azonban megjegyezni, hogy a függvény a közelítőleg lineáris tartomány 1,3 10 3 Pa (10'5 Torr) és 1,3 ■ 10'1 Pa (103 Torr) értékek között van és tulajdonképpen ez az a tartomány, ahol a vákuum értéke árammérő segítségével a legjobban meghatározható a függvény linearitása következtében. A függvény lineáris tartományában az ionos jelzőberendezések, amelyeket magnetronnak vagy Penningnek neveznek, tulajdonképpen szintén hasonlóan működnek, mint a félutas egyenirányítók, mivel áram ténylegesen csak egy irányba folyik. Ha azonban parázsfény kisülés következik be, akkor már mindkét irányban folyik áram és ez magyarázza a hirtelen áramnövekedést. Ekkor viszont már csak a félutas 64 egyenirányító áramkör segítségével lehet az áram tényleges értékét leolvasni és kimutatni. Ha azonban a kijelző rendszer egyutas egyenirányítóként működik, akkor az már nem tudja követni az áram ugrásszerű változását és a 6. ábrán 100 szaggatott vonallal jelzett kijelzést fogja adni. A 70 és 74 vagy a 70 és 76 árnyékoló elemeknek egyik nagy előnye az, hogy segítségükkel gyakorlatilag igen széles nyomástartományban, nevezetesen 1,3 • 10 4 Pa (10 6Torr)-tól egészen a légköri nyomásig kijelezhető a nyomás értéke. Ter5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
