DL7(ZJ12)型石英真空计的研制.docx

DL-7(ZJ-12)型电离规管的研制
王逊何焕玮张宛予孙瑞芬
原载真空,2,24(1983)
本文介绍北大无线电系与无线电工厂研制的DL-7(ZJ-12) 型宽量程超高真空电离计管,采用B-A式结构,玻璃外壳,测量范围为10-2—5×10-10Toor。
引言
越来越多的真空设备要求测量的压强范围很宽。例如:真空镀膜机,无油机组等,都希望配有能从低真空一直到超高真空的规管。而且前国内还是采用复合计的形式来解决这个问题。DL-7型电离规的研制就是试图采用一只规管来满足宽量程的要求。
由于B-A计有较低的下限,用扩展B-A计的上线的犯法开设计宽量程电离计引起很多人的注意。扩展B-A计的上限有两条途径:一时在B—A计中增加电极,在高压强是使用[1-3],或在玻壳上涂敷氧化亚锡导电层,在高压强时作电子加速极[4],而在高真空时,仍按B-A计接法使用。另一用途是不增加任何电极,只是把阴极换成抗氧化能力强的材料,在高压强时采用较小的发射电流即可扩展上限[5,6]。DL-7型电离规再用用后一种方案。国外用B-A计能测试较高压强的产品如图一所示[5,6]。
一般B-A计在压强高于5×10-4Torr时,已开始偏离现行,而表1所列B-A计能测量高达1×10-2Torr或1×10-1Torr 的压强。
二、DL-7型规管的结构与参量
作为B-A计,不同的几何尺寸有不同的灵敏度,表2列出一个B-A集的尺寸与灵敏度的数值[7]。
表2
电子加速极
Alpert
织田()
Redhead-Mcnarry
(1954)
直径(mm)
19
15

长(mm)
38
30
38
线径(mm)



上下端
开口
开口
封闭
收集极
线径(mm)



长(mm)
38
35
35
灵敏度(Torr1-)
16-18

50
除气功率



由表2可见,B-A计的灵敏度一般在10Torr-1—50Torr-1之间。要得到高的灵敏度,尺寸就要做到很大。而且结构复杂。例如:栅极要封闭,但是灵敏度的增加也有限。DL—7型电离计采用较小的尺寸,叫简单的结构,如图1所示。灵敏度选择10Torr-1。它的结构材料与尺寸如图3所示。该规管电参量列于表4。
D类—7型规管作为B—A计,它的本低压强显示值为5×10-11Torr,与一般B—A计是一致的。如何延伸上限,使我们工作的重点,下面将较详细地讨论这个问题。
三、DL—7的上限
B-A计的上限由以下诸因素决定:
离子的空间电荷。当压强增大时,离子流增大,因此离子的空间电荷增大,使离子不易打到收集极上,因为规管的灵敏度下降。为了克服离子的空间电荷的影响,在测量高压强时,减小发射电流,使在高压强时离子流减小。因此DL—7在10-2-10-4Torr范围测量时,发射电流选择低于100μA。
电子由于与气体分子碰撞频繁,将会失去能量。这些电子的电离几率下降。电子流岁压强的增加将达到峰值,然后下降。这是由于随着压强的增加,电子将损失更多的能量,因而电离几率下降的缘故。对B—A计,离子流额度峰值大约出现在大于10-1Torr处。