[发明专利]电离规

说明书

技术领域

本发明涉及一种电离规。

背景技术

当代科技发展迅猛，在许多高新技术领域都需要真空环境，如：宇宙空间的模拟，超导技术，核聚变反应，超低温和巨型粒子加速器技术等。而在超高真空领域，真空测量是其中必不可少的重要环节。电离规是测量气体压强即真空度的一种重要器件。

为进一步提供体积小、功耗小及结构简单的超高真空和极高真空测量的真空规管，以适用于太空科技、超低温和巨型粒子加速器等领域，清华大学电子工程系陈丕瑾和李幼哲在八十年代发展的微电离规(参见《真空技术的科学基础》，1987年，国防出版社)基础上发展了一种静电鞍场规。该静电鞍场规利用静电鞍场约束的电子振荡可以产生极长的电子路径因而可获得极高灵敏度。

1996年，陈丕瑾和齐京在中国专利第CN96209398.X号揭露一种具有极低吸放气率的高真空微电离规。该高真空微电离规由金属外壳、陶瓷芯柱、离子收集极、阳极环和电子发射体组成。金属外壳的一端与陶瓷芯柱相熔封，金属外壳另一端与待测器件相接，离子收集极与电子发射体组件相对阳极环同轴非对称安装于金属外壳内。电子发射体组件包括钨灯丝与反射极。由于该高真空微电离规内电子发射体和收集极相对阳极环同轴非对称设置，所以灵敏度降低，并且采用热阴极发射体，工作温度较高，功耗较大。另外，该高真空微电离规包括一金属外壳，结构较复杂，所以限制了其应用领域。

而且，现有技术中利用静电鞍场约束的电子振荡原理的电离规，为了得到稳定的鞍形电场，电离规结构中一般包括外壳，外壳可为金属外壳或玻璃外壳。当为玻璃外壳时，需要在壳内壁镀上一层导电膜，并在其上加偏置电压或屏蔽电压，以保证外壳上的电势稳定。所以，现有技术中的上述电离规电极较多，结构比较复杂，成本较高，而且电离规的重量较大，在一些实际应用时存在一定的限制。

发明内容

因此，确有必要提供一种具有较低的真空压强测量下限，结构简单，灵敏度高，极低吸放气率，极低功耗，且质量较小的电离规。

一种电离规，用于测量具有导体外壳的真空系统的真空度，该电离规包括阴极装置、阳极装置和离子收集装置，所述阴极装置与所述离子收集装置设置于所述阳极装置的两侧并与所述阳极装置间隔设置，所述阴极装置进一步包括电子发射体，所述电子发射体延伸向所述阳装置并与所述阳极装置间隔设置，其中，所述电子发射体包括至少一个碳纳米管线，所述电离规直接设置在待测真空系统的导体外壳中。

本发明所提供的电离规可用于测量导体真空系统的真空度，相对于现有技术，所述电离规具有以下优点：其一，电子发射体采用碳纳米管线，由于碳纳米管线具有较大的电场增强效应，故可在不需要栅极电极的情况下，直接由阳极拉出足够的电子，最大程度保证了电场分布的对称性，提高了电离规的灵敏度；其二，由于采用碳纳米管线冷阴极发射，电离规工作时自身的吸放气很少，可进一步提高其灵敏度，并且功耗非常低；其三，由于利用了导体真空系统的导体外壳的屏蔽作用，此电离规不需要外壳，电极较少，因此所述电离规结构简单，质量较轻，成本较低，并且操作方便。

附图说明

图1为本发明第一实施例所提供的电离规的结构示意图；

图2为本发明第一实施例所提供的电离规采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图3为本发明第一实施例所提供的电离规采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片；

图4是本发明第一实施例所提供的电离规采用碳纳米管线作为电子发射体的电子发射端放大示意图。

图5是本发明第一实施例所提供的电离规采用碳纳米管线作为电子发射体的电子发射端的扫描电镜照片。

图6是本发明第一实施例所提供的电离规采用碳纳米管线作为电子发射体的场发射尖端的透射电镜照片。

图7为本发明第二实施例所提供的电离规的结构示意图。

主要元件符号说明