[實用新型]一種放電氣體環(huán)境離子真空規(guī)管輔助儀器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720074626.2
• 申請日: 2007-09-13
• 公開（公告）號: CN201075049Y
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐旭;李林森;周前紅;梁榮慶
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: G01L21/30
• 分類號: G01L21/30
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于真空測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高電離真空規(guī)管在放電氣體環(huán)境中測量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度的儀器，同時該儀器配合離子真空規(guī)管使用，可以測量放電氣體的電離度。

背景技術(shù)

在真空科學(xué)中，真空的含義是指在給定的空間內(nèi)低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài)。人們通常把這種稀薄的氣體狀態(tài)稱為真空狀況。隨著現(xiàn)代工業(yè)水平的提供，真空設(shè)施廣泛應(yīng)用于金屬材料工業(yè)、核能工業(yè)、汽車工業(yè)、食品工業(yè)和建筑工業(yè)等，同時近年來真空技術(shù)已從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體、平板顯示(LCD、PDP)、納米科技、精細(xì)化工等高端產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。真空區(qū)域的劃分，根據(jù)我國GB3163-82的規(guī)定：低真空10⁵～10²Pa；中真空10²～10^-1Pa；高真空10^-1～10^-5Pa；超高真空＜10^-5Pa。真空測量包括全壓力測量、分壓力測量和真空計校準(zhǔn)三個部分，人們通常使用間接測量壓力的真空計在各對應(yīng)真空量程范圍內(nèi)進行測量，如使用電阻真空規(guī)管(又名皮拉尼真空計)測量10⁵～10^-1Pa中低真空壓力，使用普通型電離真空規(guī)管測量10^-1～10^-5Pa高真空壓力。

電離真空規(guī)管的工作原理：產(chǎn)生的電子從電場獲得能量，若與氣體分子碰撞，將使氣體分子以一定幾率發(fā)生電離，產(chǎn)生正離子和次級電子。其電離幾率與電子能量有關(guān)。電子在飛行路途中產(chǎn)生的正離子數(shù)，正比于氣體密度n，在一定溫度下正比于氣體的壓力p，可根據(jù)離子電流的大小指示真空度。

量程為10^-1～10^-5Pa的電離真空規(guī)管在測量高真空中廣為采用，電離真空規(guī)管是通過電離真空中的氣體，利用氣體在不同氣壓下的電學(xué)特性來測量真空，它處理的是傳統(tǒng)條件下表現(xiàn)為絕緣性的氣體，沒有額外的電離源，不呈現(xiàn)等離子體狀態(tài)。但是現(xiàn)在生產(chǎn)科研中很多裝置自身電源系統(tǒng)會電離氣體，如微電子工業(yè)、金屬改性、軍工生產(chǎn)等。這類裝置自身可以電離氣體，增加氣體中的電子離子數(shù)量，從而改變了電離真空規(guī)管所利用的氣體電學(xué)特性，這是原先的電離真空規(guī)管設(shè)計沒有考慮到的，如果這種等離子體狀態(tài)下使用電離真空規(guī)管，會使測量產(chǎn)生誤差，甚至出現(xiàn)電流過流，電離真空規(guī)管不能工作的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型在研究真空裝置中的放電氣體的等離子體特性和電離真空規(guī)管工作原理的基礎(chǔ)上，提出一種伴隨電離真空規(guī)管使用，提高電離真空規(guī)管在放電氣體環(huán)境中的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性的新型儀器，同時該儀器配合離子真空規(guī)管使用，可以測量放電氣體的電離度，我們稱之為新型放電氣體環(huán)境離子真空規(guī)管輔助儀器。

電離真空規(guī)管的量程為10^-1～10^-5Pa，而在這個壓強區(qū)間內(nèi)，產(chǎn)生的等離子體特別易于擴散，會分布在整個裝置空間內(nèi)，就會有一些等離子體中的電子離子擴散進電離真空規(guī)管和腔體的連接口內(nèi)，在電離真空規(guī)管所產(chǎn)生的電場作用下，被收集極接收，而此時的離子電流和原來電離真空規(guī)管已經(jīng)標(biāo)定好的和壓強一一對應(yīng)的離子電流已有出入，測量準(zhǔn)確度就會降低，若進入電離真空規(guī)管中的電子和離子太多，還有可能使電離真空規(guī)管出現(xiàn)電流過流不能工作，甚至損壞。我們基于提高真空材料相容性、減少系統(tǒng)雜質(zhì)、不影響電離真空規(guī)管接口處流導(dǎo)的考慮下，設(shè)計出如圖1所示的電離真空規(guī)管輔助儀器。該輔助儀器包括如下結(jié)構(gòu)單元：

一個金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的離子屏蔽電極1；一個與金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的離子屏蔽電極平行設(shè)置的金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的電子屏蔽電極2；離子屏蔽電極1和電子屏蔽電極2兩者構(gòu)成第一級離子屏蔽，電子屏蔽電極2與真空室器壁3之間構(gòu)成第二級電子屏蔽；

兩個絕緣支柱7和6分別設(shè)置于離子屏蔽電極1和電子屏蔽電極2以及電子屏蔽電極2與真空室器壁3之間，使三者相互絕緣；

一個儀器安裝接口5設(shè)置于電子屏蔽電極2外側(cè)用于與真空室電離真空規(guī)管接口4對接；

在離子屏蔽電極1和電子屏蔽電極2之間施加電壓V1，在電子屏蔽電極2與真空室器壁3之間施加電壓V2。

本實用新型中，第二級電子屏蔽的空間距離L2為第一級離子屏蔽的空間距離L1的1.5-3倍。離子屏蔽電極1和電子屏蔽電極2的長度尺寸D1為真空室電離真空規(guī)管接口尺寸D2的2-4倍。