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| その他の名前 | 熱陰極ゲージ ベアード・アルパートゲージ |
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| 用途 | 圧力測定 |
熱フィラメント電離真空計は、熱フィラメント真空計または熱陰極真空計とも呼ばれ、10 −3～ 10 −10 Torrの領域で最も広く使用されている低圧 (真空) 測定装置です。これは三極管で、フィラメントが陰極になっています。
注: 電子を生成するための粒子加速器の熱陰極イオン源の原理は、ほぼ同じです。
関数
加熱されたフィラメントから、調整された電子電流（通常 10 mA）が放出されます。電子は、約 +150 Vの DC 電位によって らせん状のグリッドに引き寄せられます。ほとんどの電子はグリッドを通過し、密閉された空間内のガス分子と衝突し、その一部がイオン化されます。電子衝突によって生成されたガスイオンは、コレクターの負の電圧（通常 -30 V）によって中央のイオンコレクターワイヤーに引き寄せられます。イオン電流は 1 mA/ Pa程度です。この電流は、高ゲイン差動増幅器/電位計によって増幅され、表示されます。
このイオン電流は、同じ圧力でもガスの種類によって異なるため、熱フィラメントイオン化ゲージは組成に依存します。ただし、分子密度の広い範囲では、一定の組成のガスからのイオン電流は、ゲージ内のガスの分子密度に正比例します。
工事
熱陰極電離真空計は主に3つの電極で構成され、すべて三極管として機能し、陰極はフィラメントです。3つの電極は、コレクターまたはプレート、フィラメント、およびグリッドです。コレクター電流は、電位計によってピコアンペア単位で測定されます。フィラメントの対地電圧は通常30ボルトの電位にあり、グリッド電圧は180～210ボルトDCですが、オプションの電子衝撃機能がない限りは、グリッドを加熱して約565ボルトの高電位になることがあります。最も一般的なイオンゲージは、グリッド内に小さなコレクターを備えた熱陰極ベヤード・アルパートゲージです。 [1]真空への開口部を備えたガラスエンベロープで電極を囲むこともできますが、通常はヌードゲージを真空チャンバーに直接挿入し、ピンをチャンバーの壁にあるセラミックプレートに通します。熱陰極ゲージは、高温の状態で大気圧や低真空にさらされると、損傷したり、校正が失われたりする可能性があります。
フィラメントから放出された電子は、グリッドの周りを数回往復運動した後、最終的にグリッドに入ります。この運動中に、一部の電子はガス分子と衝突してイオンと電子のペアを形成します（電子のイオン化）。これらのイオンの数は、ガス分子密度とフィラメントから放出された電子電流の積に比例し、これらのイオンがコレクターに流れ込み、イオン電流を形成します。ガス分子密度は圧力に比例するため、イオン電流を測定することで圧力を推定します。
熱陰極ゲージの低圧感度は光電効果によって制限される。グリッドに衝突する電子はX線を生成し、イオンコレクターで光電ノイズを生成する。このため、旧式の熱陰極ゲージの範囲は10 −8 Torr、ベヤード・アルパートゲージは約10 −10 Torrに制限される。イオンコレクターとグリッド間の視線に陰極電位の追加のワイヤを配置することで、この効果を防ぐことができる。抽出型では、イオンはワイヤではなく開いた円錐に引き寄せられる。イオンは円錐のどの部分に衝突するかを決めることができないため（これは何の説明にもならない不合理な擬人化である）、穴を通過してイオンビームを形成する。このイオンビームは、
- ファラデーカップ、
- ファラデーカップ付き四重極質量分析計、
- ファラデーカップ付きマイクロチャネルプレート検出器、
- マイクロチャネルプレート検出器付き四重極質量分析計ファラデーカップ、
- イオンレンズと加速電圧を組み合わせてターゲットに照射し、スパッタガンを形成します。この場合、バルブによってガスがグリッドケージ内に流入します。
種類
- ベヤード・アルパート法（密封管を使用）[2]
- ヌードゲージ（真空チャンバーを使用して完全な密閉を実現します）。
参照
参考文献
外部リンク
- イオンゲージはどのように機能しますか?
- イオンゲージにはどのようなフィラメント材料を使用すればよいですか?
- 熱フィラメント電離真空計
- 米国特許 4792763 - 熱陰極イオン化圧力計
- 米国特許 5373240 - 軸に沿って連続して互いに一定の距離を置いて配置された一連の電極を含む熱陰極イオン化圧力計