[发明专利]一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计

说明书

本发明涉及一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，解决目前常规的热阴离子真空计无法用于高腐蚀性蒸气压的实时监测的问题。本装置包括热阴极电离规管和测量电路，其特征在于：所述热阴极电离规管包括螺旋状的栅极，螺旋状的栅极的内侧设置有沿栅极螺旋轴线方向延伸的收集极，栅极外侧的一方或多方设置有热阴极灯丝，热阴极灯丝在栅极外侧多方设置时、各热阴极灯丝环绕栅极均匀设置，所述热阴极电离规管的外侧绕设有电加热装置，电加热装置上设置有热电偶。本发明在真空腔达到较高真空度后的高温、高腐蚀环境下持续、稳定监测蒸气压；且在真空腔停止工作升压、降温的状态下，利用电加热装置避免硒蒸气沉积到热阴极电离规管表面。

技术领域

本发明属于太阳能电池片生产领域，涉及一种真空镀膜设备用监控装置，特别涉及一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计。

背景技术

柔性太阳能电池片是在柔性可卷绕的基底上形成太阳能光伏材料镀层。铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池是一种质量功率比高、稳定性好的太阳能光伏材料，被普遍认为是最具发展前景的柔性太阳能电池材料。多元共蒸法是最广泛应用的CIGS镀膜方法，在真空环境下完成镀膜，利用铜、铟、镓、硒各元素共蒸，在基底表面反应形成多晶镀层。蒸汽镀膜的方式无法直接干预，只能通过蒸发气体的控制来间接控制镀膜层的质量。因此，在蒸汽镀膜过程中，必须对蒸汽的温度、蒸气压进行实时监控。

在现有真空镀膜设备制造行业中，皮那尼和薄膜复合真空计是主要的真空计选型，此类真空计在一些有特殊工作环境下有使用的缺点：一、镀膜时真空计检测温度超过150度时，真空计的材质会出现形变，真空值会出现异常；二、镀膜工况中出现钨、硒等有腐蚀性气体分子时，会对现有薄膜真空计有严重破坏性，降低使用寿命。

也有一种热阴极离子真空计可以用于高真空度的测量，热阴极离子真空计由热阴极电离规管和测量电路组成。测量电路由规管工作电源、发射电流稳压器、离子流测量放大器等部分组成。热阴极电离规管与被测真空系统相通。热阴极电离规管是一个三极管，管内有阴极、栅极和收集极。其工作原理为：收集极电位相对于阴极为负电位；栅极相对于阴极为正电位。阴极采用热阴极灯丝，当热阴极灯丝加热后，热阴极灯丝发射电子，在电子到达栅极的过程中，与气体分子碰撞而产生正离子和电子的电离现象。当发射电流一定时，正离子数目与被测气体压强成正比。正离子被收集极收集后，经测量电路放大，即可读出所要测量的真空值。

常规的热阴极离子真空计通常用于极限真空度的瞬时测量，如果真空度较低时使用，会对灯丝造成损伤，且常规的热阴极离子真空计多采用钨丝作为热阴极灯丝，在高腐蚀环境下无法保证长时间稳定灯丝的电子放射。且铜、铟、镓、硒各元素多元共蒸法中的蒸气压监测，由于上述各元素的蒸发温度高，在每次生产结束时，腐蚀性气体的蒸发量由于其它蒸发源减少，会有明显的反应不足导致的残留，环境压力值会明显的增加，此时热阴极离子真空计电源需要及时关闭以保护热阴极灯丝。这个过程中腐蚀性气体会有明显的团簇现象，腐蚀性蒸汽会在热阴极电离规管表面冷却沉积附着，对热阴极电离规管的配件持续腐蚀，且沉积的材料形成表面镀层，会影响热阴极灯丝的电子发射，也影响收集极对正离子的收集。

而且传统的热阴极离子真空计中的热阴极电离规管，其热阴极灯丝采用极细的钨丝作为电子放射，在高腐蚀性的气体环境中，无法保证热阴极灯丝放射时间，导致收集极数据显示异常。

发明内容

本发明的目的在于解决目前常规的热阴极离子真空计无法用于高腐蚀性蒸气压监测，且在生产结束阶段中腐蚀性蒸汽会在热阴极电离规管表面冷却沉积附着，形成持续腐蚀并影响热阴极离子真空计正常使用的问题，提供一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计。