[发明专利]一种宽量程电离真空计规管

说明书

本申请涉及真空测量技术领域，具体而言，涉及一种宽量程电离真空计规管，包括阴极、阳极、收集极、以及法兰组件，其中：阴极为侧置式阴极，位于阳极侧面；阳极为笼式半封闭栅网，收集极为细丝状收集极；阴极发射的电子经栅网进入栅网内部，在栅网内部多次振荡后，被收集极接收；法兰组件为宽量程电离真空计规管的真空系统的机械接口。本申请的宽量程电离真空计规管，既能够抑制电极漏放气的影响，还能具有较高灵敏度。

技术领域

本申请涉及真空测量技术领域，具体而言，涉及一种宽量程电离真空计规管。

背景技术

随着科学技术迅猛发展，高新技术领域对超高真空测量提出了更高的要求，尤其是航空航天、高能物理、半导体晶圆制造、表面镀膜等高新技术领域，对宽量程超高真空测量提出了更加迫切的要求。

电离规通常包括阴极、阳极及离子收集极三个基本的组成部分。电离规的工作原理是，电子从阴极发射出来，在阳极区域往返运动过程中对气体分子进行电离，电离产生的气相离子流I。被收集极接收并被探测，往返运动的电子最终被阳极接收形成阳极电流I+，以上参数和环境真空度p的关系为：

其中，S是电离规的灵敏度，灵敏度是电离规的固有性质，提高灵敏度是延伸真空测量下限的重要思路之一。其中，灵敏度计算公式为：

L表示电子运动轨迹长度，σ表示电离几率，k表示波尔兹曼常数，T表示热力学温度。

电离真空计规管通过电子碰撞电离气体分子间接测量离子，对于稀薄气体分子具有极高的灵敏度，但是，传统冷阴极电离真空计采用交叉电磁场作用，通过二次电子不断轰击电离气体分子，测量线性和准确性差，而热阴极电离真空计的原理相对成熟，但是电极结构和电压设计、工艺设计、材料选用与处理等因素会严重干扰测量范围。我国国内的真空计的测量下限普遍高于10^-8Pa，这取决于灵敏度、材料放气、电子激励电极脱附等多种效应，而国际上通过材料处理、电极结构屏蔽等设计，能够获得较高且较稳定的灵敏度。

保罗·C·阿诺德，保罗·M·拉特提出一种用于将电子源与气体分子相隔离的电离真空计(电离真空计，2005，ZL200580007960.X)，所述的电离真空计包括用于产生电子的电子源，用于收集由于电子和气体分子的撞击而形成的离子的收集电极，以及用于将电子源与气体分子相隔离的电子窗体。电离真空计带有限定极板空间的极板，以及可以将电子保留在极板区域内，电离真空计能够带有多个电子源和/或收集电极，收集电极能够被安置在极板空间的内部或极板空间的外部。这种结构复杂、材料放气大、灵敏度低，测量下限无法突破10^-8Pa。

因此，有必要提出一种电离真空计，既能够抑制电极漏放气的影响，还能具有较高灵敏度。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种宽量程电离真空计规管，以解决相关技术中放气大、灵敏度低的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种宽量程电离真空计规管。

根据本申请的宽量程电离真空计规管，其特征在于，包括阴极、阳极、收集极、以及法兰组件，其中：所述阴极为侧置式阴极，位于阳极侧面；阳极为笼式半封闭栅网，收集极为细丝状收集极；阴极发射的电子经栅网进入栅网内部，在栅网内部多次振荡后，被收集极接收；法兰组件为宽量程电离真空计规管的真空系统的机械接口。

进一步的，阴极为稀土氧化物阴极或者场发射阵列阴极。

进一步的，法兰组件为金属-陶瓷封接的不锈钢法兰。

进一步的，阴极为稀土氧化物阴极，工作温度低于1500K，可选用覆氧化钇铱丝或敷氧化钍铱丝。

进一步的，阴极为场发射阵列阴极，工作温度为室温，可选用碳纳米管阵列或Spindt金属锥尖阵列。