Granville-Phillps 274系列B-A型電離規(guī)管（GP 274型真空計(jì)）

真空測量解決方案

GP 274型真空計(jì)工作原理

B-A（熱陰極）規(guī)管(GP 274型真空計(jì))的壓力指示是基于氣體分子電離產(chǎn)生的連續(xù)電流。負(fù)電子由從加熱的陰極以控制良好的固定速率射出并朝著帶正電的柵極（陽極）加速運(yùn)動。電子進(jìn)入柵極和對地連接的收集空間內(nèi)。                  

在這個空間內(nèi)電子與真空系統(tǒng)中的氣體分子碰撞產(chǎn)生正離子。然后正離子被位于柱狀柵極中心軸處的接地的收集極收集。在固定的燈絲對柵極的電壓和電子發(fā)射電流下，壓力低于1x10^-3Torr時正離子形成率直接與分子密度（壓力）相關(guān)。離子流的強(qiáng)度在經(jīng)壓力單位調(diào)校的微安計(jì)上顯示出來。由于壓力指示是線性的，熱陰極BA規(guī)管通常在壓力低于1x10^-3Torr時被認(rèn)為進(jìn)行連續(xù)的壓力測量是精確的。

B-A規(guī)(GP 274型真空計(jì))的測量下限由這類型規(guī)管的X射線極限決定。X射線極限因不同規(guī)管設(shè)計(jì)而不同。陰極發(fā)射的電子與柵極及其支撐網(wǎng)碰撞產(chǎn)生X射線。由于B-A規(guī)(GP 274型真空計(jì))的幾何結(jié)構(gòu)原因，僅有一小部分發(fā)射的X射線會被收集極收集。當(dāng)X射線碰撞收集極絲時，收集極上會有光電子發(fā)射。X射線電流限制了測量壓力范圍，使其等效壓力下限到10-¹⁰或10^-11Torr范圍，取決于規(guī)管型號。早期的規(guī)管在柵極外有個柱狀收集極，這種結(jié)構(gòu)的規(guī)管(GP 274型真空計(jì))X射線極限大約在10^-8Torr。當(dāng)氣體非常稀薄且規(guī)管所獲得的電流輸出幾乎全部都來源于X射線光電發(fā)射時，X射線極限就決定了規(guī)管的zui小壓力測量值。

(GP 274型真空計(jì))電極被碳?xì)浠衔镂廴竞髸?/span>X射線極限增加，這是因?yàn)樵?/span>X射線轟擊下污染表面會放出更多的二次電子。這種污染通?？梢酝ㄟ^電極除氣來消除。

GP 274型真空計(jì)氣體種類影響

B-A電離規(guī)(GP 274型真空計(jì))因氣體種類不同會有不同的相對靈敏度。因此，其所提供的壓力讀值僅為所氣體（氮?dú)猓┑闹苯幼x值。叫做氮?dú)獾刃毫?。使用簡單的?shù)學(xué)轉(zhuǎn)換可以將直接的壓力讀數(shù)轉(zhuǎn)換成非標(biāo)準(zhǔn)氣體產(chǎn)生的壓力讀值。這種轉(zhuǎn)換要用到特定氣體的相對規(guī)管靈敏度。在Granville-phillips274系列(GP 274型真空計(jì))產(chǎn)品的使用說明書中有這些相關(guān)靈敏度的參考列表。

GP 274型真空計(jì)除氣

要將規(guī)管(GP 274型真空計(jì))放氣減少到可以忽略的程度，必須執(zhí)行除氣操作。玻璃規(guī)管要達(dá)到zui低壓力點(diǎn)需要在400⁰C下烘烤一小時。

(GP 274型真空計(jì))電極除氣要在烘烤后再進(jìn)行900⁰C的高溫加熱約15分鐘。

(GP 274型真空計(jì))電極加熱可以通過電子轟擊（EB）或通過柵極加低壓大電流（I²R）的方式來實(shí)現(xiàn)。通常，規(guī)管都裝有組合柵極，即鼠籠狀柵極或是柵極與多個相交元件焊接在一起，這是柵極除氣僅通過電子轟擊方式實(shí)現(xiàn)。收集極也可以僅通過電子轟擊方式來除氣。柵極包括單螺旋結(jié)構(gòu)和雙螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋結(jié)構(gòu)的兩端都有外部連接，可以通過大電流方式除氣。所有帶螺旋柵極的規(guī)管也可以通過電子轟擊方式進(jìn)行除氣。

(GP 274型真空計(jì))274022、274023、272041和274042規(guī)管使用的是鼠籠式柵極，所以必須使用電子轟擊除氣方式。為了使裸規(guī)更適用于I²R除氣方式，我們研發(fā)了274028和274043規(guī)管。

GP 274型真空計(jì)漏電

壓力測量精度取決于毫安表可以測量的電流有多低，同時也受漏電影響。漏電路徑分為內(nèi)部和外部。

內(nèi)部和外部漏電在BA規(guī)(GP 274型真空計(jì))的設(shè)計(jì)中將其控制在zui低可能值。規(guī)管收集極終端在柵蓋和陰極終端的相反端。

在底部或頭部引出收集極接腳的設(shè)計(jì)比焊接接管腳的設(shè)計(jì)更容易引起漏電問題。

內(nèi)部漏電通常是由于鎢或是氧化釷從陰極上蒸發(fā)出來造成的。

GP274型真空計(jì)抽氣作用

電離規(guī)(GP 274型真空計(jì))會表現(xiàn)出一定的抽氣作用。這主要是由于化學(xué)清除和電清除機(jī)理。通常，化學(xué)清除是由于各種清潔表面都有吸氣作用。當(dāng)表面趨于飽和，這種抽氣作用就會減弱并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在化學(xué)清楚過程中，常規(guī)玻璃管規(guī)的讀數(shù)會比正常值低百分之二十到五十。在1x10^-9Torr下抽氣作用可能會持續(xù)四個小時之久。在1x10^-9Torr下大約要3個月后電子或離子除氣才會飽和。zui常見的抽氣作用消除方法就是在規(guī)管和真空系統(tǒng)之間布置大通導(dǎo)連接。

在規(guī)管中的第三種抽氣機(jī)理是與熱陰極的化學(xué)反應(yīng)。很多氣體諸如氧、氮、水蒸氣、及氫都會與鎢中的碳發(fā)生反應(yīng)。這些反應(yīng)的比例取決于系統(tǒng)溫度，并且如果選用了大通導(dǎo)連接則測量誤差是非常低的甚至可以避免。然而，如果是在小系統(tǒng)中則這種氣體成分的改變會比較明顯。

許多種應(yīng)對抽氣作用的規(guī)管結(jié)構(gòu)可以選擇。

玻璃規(guī)管帶3/4英寸接管的結(jié)構(gòu)，例如274002，就有足夠的通導(dǎo)可以使用至10^-8Torr范圍。如果規(guī)管要用于10^-10Torr范圍的測量則可選1英寸接管（274015）。為了補(bǔ)償高速電清除作用，所有內(nèi)部屏蔽的規(guī)管都應(yīng)配置1英寸接管。

相對于劇烈的電離規(guī)抽氣問題裸規(guī)是*選擇。緣于裸規(guī)的外形，規(guī)管元件可以直接置于真空腔體內(nèi)，因此消除了管規(guī)相關(guān)的壓差問題。相對管規(guī)來說，裸規(guī)的系統(tǒng)響應(yīng)時間也大大減少了。

基于上述各種特定應(yīng)用要求的比較，可以根據(jù)使用目的來選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)管。

GP 274型真空計(jì)特性

電離管規(guī)特點(diǎn)：

非松陷的雙絲柵極

耐燒型陰極或雙鎢絲陰極

接管——3/4英寸或1英寸直徑，可伐、耐熱玻璃或法蘭可選

焦耳除氣或電子轟擊除氣

配有標(biāo)準(zhǔn)電氣接頭

電子轟擊除氣方式的電離裸規(guī)特點(diǎn)：

籠狀柵極

耐燒型陰極或雙鎢絲陰極

電子轟擊除氣

配有標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接

可更換陰極組件

焦耳除氣（I²R）或電子轟擊除氣（EB）方式的電離裸規(guī)特點(diǎn)：

非松陷的雙絲柵極

耐燒陰極

焦耳除氣或電子轟擊除氣

配有標(biāo)準(zhǔn)電氣接頭

可更換陰極組件