[发明专利]一种可用于强磁场环境下的对称式热阴极电离真空计

权利要求书

1.一种可用于强磁场环境下的对称式热阴极电离真空计，其特征包括有：发射阴极(1)、以发射阴极(1)为中心对称布置的控制极(2)、加速栅极(3)、收集极(4)以及绝缘接线柱(5)和底座(6)；

除发射阴极(1)为带有“环形”结构的灯丝外，所述控制极(2)、加速栅极(3)和收集极(4)均为平板状结构，各电极间平行布置，并通过绝缘接线柱(5)连接外部电路以控制每个电极的工作电势；当在磁场环境下工作时，真空计安装要求电极排布方向与磁场方向平行；

所述发射阴极(1)通过直流或交流电进行加热；控制极(2)为发射阴极(1)的热电子提供引出电场，并消除强磁场环境中严重的噪声；加速栅极(3)对热电子进行加速，使电子以较高能量进入电离区域；收集极(4)收集电子与气体分子碰撞电离出的正离子。

2.如权利要求1所述的对称式热阴极电离真空计，其特征在于：发射阴极(1)电位为75V，控制极(2)电位略高于发射阴极的电位，加速栅极(3)电位为310V。

3.如权利要求1所述的对称式热阴极电离真空计，其特征在于：所述发射阴极(1)为带有两个“环形”结构的灯丝；“环形”结构的作用是补偿阴极灯丝受热或在磁场环境下受力作用导致的变形。

4.如权利要求1所述的对称式热阴极电离真空计，其特征在于：所述加速栅极(3)在对应阴极发射面的部分开有阵列槽孔。

5.如权利要求1所述的对称式热阴极电离真空计，其特征在于：所述发射阴极(1)材料为掺杂LaB₆的粗钨丝；选择掺杂LaB₆的钨丝作为发射阴极(1)材料可将阴极所需加热电流从15～20A降至1～2A，有效降低了阴极灯丝在磁场环境下工作时受到的安培力。

6.如权利要求1所述的对称式热阴极电离真空计，其特征在于：所述控制极(2)、加速栅极(3)、收集极(4)与底座(6)材料为不锈钢,绝缘接线柱(5)材料为陶瓷，所有的电极均使用绝缘接线柱(5)进行绝缘，并通过钎焊固定在不锈钢底座(6)上。

7.如权利要求1所述的对称式热阴极电离真空计，其特征在于：所述发射阴极(1)直径约0.6mm，控制极(2)、加速栅极(3)、收集极(4)厚度约0.2mm；各功能电极的结构表面粗糙度为0.4、0.2、0.1或0.05。所述的控制极(2)与加速栅极(3)、加速栅极(3)与收集极(4)的平行度误差为0.005mm～0.02mm。

8.如权利要求1所述的对称式热阴极电离真空计，其特征在于：所述的电离真空计，通过调节各电极间距、加速栅网宽度及电极电压，可以有效的调变空间电场分布情况，影响空间中带电粒子运动，从而改变真空计的灵敏度；用COMSOL带电粒子追踪模块进行仿真优化的具体实现方式为：

使用COMSOL带电粒子追踪模块对电离真空计进行建模仿真，改变电极间距、加速栅网宽度及电极电压，分别计算空间电场分布情况和带电粒子运动轨迹，得到电离真空计灵敏度性能较佳时的规管结构参数与电学参数。真空计仿真性能为：发射阴极与控制极间距为1～2mm，控制极与加速栅极间距为2～3mm，加速栅极与收集极间距为8.5～9.5mm时，真空计灵敏度可提高至0.0163Pa^-1左右。