[发明专利]一种片上微型电离真空传感器及其制造方法

说明书

本发明提供了一种片上微型电离真空传感器及其制造方法，包括片上微型电子源、第一绝缘层、第一收集极、第二绝缘层和第二收集极；片上微型电子源朝向第一绝缘层的一侧具有电子发射结构；第一绝缘层具有第一通孔，第一通孔贯穿第一绝缘层；第一收集极具有第一网孔，第一网孔贯穿第一收集极；第二绝缘层具有第二通孔，第二通孔贯穿第二绝缘层；第二收集极具有第二网孔，第二网孔贯穿第二收集极；第一通孔、第一网孔、第二通孔以及第二网孔相互贯通。本发明采用片上微型电子源代替了常规的灯丝，由于该片上微型电离真空传感器通过微纳加工工艺和键合工艺制备而成，尺寸小，因此，可以扩大电离真空传感器测量真空度的上限，即可以应用在中低真空领域。

技术领域

本发明涉及真空度测量技术领域，更具体地说，涉及一种片上微型电离真空传感器及其制造方法。

背景技术

目前，真空度的测量装置主要为电离真空传感器、电容薄膜真空传感器、热电偶真空传感器、电阻真空传感器以及压缩式真空传感器等。

电离真空传感器是目前较为常用的真空传感器，其测量原理是：具有一定能量的电子与真空中的气体分子碰撞，使其电离成离子，然后由离子收集极收集离子，产生离子电流，由电子收集极收集电子，产生电子电流，在一定压强范围内，离子电流和电子电流的比值i与真空中的压强P存在一定的线性关系，这种线性关系可以推算出真空度。

传统电离真空传感器由真空规管和测量电路两部分组成，真空规管主要由电子源、加速极和收集板构成。电子源作为阴极，用于发射电子，通常由灯丝制备；加速极通过电势差加速电子，使之具有更高的能量与空气分子碰撞，从而发生电离；收集板用于收集空气分子电离的离子，通过测量离子电流，进而确定真空度。传统电离真空传感器主要应用在高真空领域，测量范围通常在10^-1Pa以下，这是因为传统电离真空传感器尺寸大，有利于电子做往返运动或螺旋运动，增大与气体分子的碰撞次数，进而测量高真空下的离子电流。

如果真空度比较低，空气压强在10^-1Pa以上，此时灯丝极易烧断，而且需要缩小真空规管的尺寸，在实际生产中，由于热膨胀，很难缩小真空规管的尺寸，所以传统电离真空传感器很少应用在中低真空领域。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种片上微型电离真空传感器及其制造方法，以提供一种可应用在中低真空领域的电离真空传感器。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种片上微型电离真空传感器，包括片上微型电子源、依次设置在所述片上微型电子源一侧的第一绝缘层、第一收集极、第二绝缘层和第二收集极；

所述片上微型电子源朝向所述第一绝缘层的一侧具有电子发射结构；

所述第一绝缘层具有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一绝缘层；

所述第一收集极具有第一网孔，所述第一网孔贯穿所述第一收集极；

所述第二绝缘层具有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二绝缘层；

所述第二收集极具有第二网孔，所述第二网孔贯穿所述第二收集极；

所述第一通孔、所述第一网孔、所述第二通孔以及所述第二网孔相互贯通，以使所述电子发射结构发射的电子通过所述第一通孔和所述第一网孔并进入所述第二通孔后，与通过所述第二网孔进入所述第二通孔的气体分子碰撞，使气体分子电离成离子；

所述第一收集极用于收集电子，并产生电子电流；

所述第二收集极用于收集离子，并产生离子电流，以便根据所述电子电流和所述离子电流求出所述片上微型电离真空传感器所处环境的真空度。

可选地，所述片上微型电子源包括片上微型热发射电子源和片上微型隧穿发射电子源。