Grundlagenuntersuchungen zum Betriebsverhalten eines „Stabil Ion Gauge”︁
Abstract
deZusammenfassung Für ein kommerzielles Glühkatodenionisationsmanometer „Stabil Ion Gauge”︁ [1] wurden die grundlegenden Kennlinien bestimmt und ausgewertet, wobei sich ein recht eigentümlicher Verlauf der Diodenkennlinien zeigte. Durch zweidimensionale Berechnungen des elektrischen Feldes mit dem Programm „SIMION”︁ [2] konnte eine Elektronenemission von der Rückseite der Katode als Ursache gefunden werden. Die Übereinstimmung der Feldberechnungen und der experimentellen Ergebnisse beweist nahezu zweifelsfrei, daß es sich tatsächlich um diesen Effekt handelt. Die Kennlinie von Empfindlichkeit gegen Elektronenstrom weist eine leicht fallende Tendenz auf, was sich mit der Ausbildung einer Elektronenraumladung im Gitter mit steigendem Elektronenstrom erklären läßt. Dieser Effekt wird durch den gerichteten Elektronenstrahl noch verstärkt. Die Röntgengrenze wurde mit der Alpertmethode zu 1,9.10−10 mbar und mit der Vergleichsmethode zu 1,8.10−10 mbar bestimmt. Das „Stabil Ion Gauge”︁ weist deutlich stärkere Desorptionseffekte als die beim Vergleich benutzte Meßröhre IE 414 auf. Dies war wegen der Verwendung einer massiven Abschirmelektrode auch nicht anders zu erwarten. Der Effekt ist — in Übereinstimmung mit der Erfahrung — für Sauerstoff am größten und für Argon und Stickstoff am kleinsten. Somit erscheinen die im Hinblick auf Stabilität und Reproduzierbarkeit der Empfindlichkeit günstigen konstanten Potentialverhältnisse mit einem recht störenden Einfluß von Desorbaten an der unteren Meßgrenze sowie einer erhöhten Röntgengrenze erkauft.
Abstract
enSummary The fundamental characteristics of a commercial “Stabil Ion Gauge” [1] as well as its x-ray limit and the influence of desorption effects on the collector current at the lower limit of pressure measurement were investigated. A strange shape of the diode characteristics of the gauge was observed. By means of two-dimensional calculations of the electrical field with the simulation program “SIMION” [2] an emission of the backside of the ribbon cathodes was determined to be the reason for that behaviour. The agreement of these calculations and the experimentally observed curves supports this thesis. The decreasing tendency of the sensitivity vs electron space charge within the anode volume with increasing electron current. This effect is intensified by the directed electron beam which originates from the ribbon cathodes. The x-ray limit was determined by the Alpert-method to 1.9.10−10 mbar and by the comparison method to 1.8.10−10 mbar. The test gauge showed larger desorption effects than the reference gauge IE414 (Leybold) which is due to the installation of a big grounded shield surrounding the whole electrode structure. In agreement with experiences the desorption effects were largest for chemical active gases like oxygen and hydrogen. Summarizing one can state that the constant potential relations within the “Stabil Ion Gauge” which are essential for stability and reproducibility of the sensitivity of ionization gauges have been achieved at the costs of a disturbing desorption effects at lower pressures and a relatively high x-ray limit.
