[发明专利]一种磁铁型冷阴极真空电离规管

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁铁型冷阴极真空规管及包含所述磁铁型冷阴极真空规管的真空测量系统。

背景技术

    离子真空规管及包含离子真空规管的真空测量系统通常在测量高真空度时使用，而冷阴极离子真空规管往往被用来测量超低真空。有三种冷阴极离子真空规管广为人知：顺极磁铁型离子真空规管，反磁式离子真空规管，菲利浦管。所述的离子真空规管普遍采用了一个磁场，这个磁场使离子在传输过程中增加与气体分子对撞的机率。而两个极间的电流是压强的函数，于是就可以通过测量极间电流从而得到被测真空的压强。而目前所述的离子真空规管采用的磁场，存在磁力线的大量外泄，进而对管外电路产生影响，导致测量精度降低，测压范围小等缺点。

发明内容

本发明针对上述离子真空规管的不足，提供一种磁铁型冷阴极电离真空规管及包含所述磁铁型冷阴极真空规管的真空测量系统，其特征在于，所述磁铁型冷阴极真空电离规管包括电极、磁系统；所述一个电极是所述磁铁型冷阴极真空电离规管的金属外壳，所述金属外壳围成的内部空间与金属外壳外部被测空间相连通，另一个电极为呈棒状结构的电极，所述呈棒状结构电极置于所述金属外壳围成的内部空间中；所述磁系统为多个同性磁极相邻的方式置于磁铁型冷阴极真空电离规管的金属外壳表面的磁铁，所述磁系统能提供与棒状结构的电极的轴向一致的磁场。

所述的磁铁型冷阴极真空电离规管，所述相邻磁铁之间设有铁磁性金属。

所述的磁铁型冷阴极真空电离规管，所述相邻磁铁之间的铁磁性金属是电子纯铁DT4或DT4A或DT8A。

所述的磁铁型冷阴极真空电离规管，所述金属外壳呈圆柱状，所述金属外壳的一端设有开口，所述金属外壳另一端为封闭端，所述金属外壳封闭端轴心位置设有呈棒状结构的电极，所述呈棒状结构的电极与金属外壳连接处绝缘连接，所述呈棒状结构的电极与所述金属外壳的中轴线同轴。

所述的磁铁型冷阴极真空电离规管，其特征在于，所述磁铁是沿所述金属外壳外表面轴向设置并与所述金属外壳同轴的环形磁铁。

所述的磁铁型冷阴极真空电离规管，所述环形磁铁可以是非封闭的或封闭的。

所述的磁铁型冷阴极真空电离规管，所述一个电极是阳极，阳极是所述磁铁型冷阴极真空电离规管的金属外壳。

所述的磁铁型冷阴极真空电离规管的真空测量系统，所述真空测量系统包括高压电源和测量电路。

所述的真空测量系统，所述磁铁型冷阴极真空电离规管的两个电极分别与高压电源相连，所述高压电源提供被测空间气体电离所需电压，所述测量电路用来测量被测空间气体放电所产生的、通过所述两个电极的极间电流。

所述的真空测量系统，所述磁铁型冷阴极真空电离规管的高压电源是直流高压电源。

图3中所示的是磁铁型冷阴极真空电离规管及包含所述磁铁型冷阴极真空电离规管的真空测量系统中的电子从电极中在磁场和电场的作用下移向另外一个电极的一个典型的径迹。由真空电离规管的磁系统产生的磁场导致电子在受到电场力从呈棒状结构的电极向外移动时呈螺旋状行进。这种加长的电子行程增加了电子与管子中残留气体分子碰撞的机率，于是增加了正离子的产量，许多的这些离子的移动在宏观上体现出一个电流。根据真空物理学，电流的大小与气体分子密度呈正比关系，                                               （其中I是电子从阳极到阴极的电流大小，单位是安培，P为毫米汞柱）于是通过该电流的大小可以被用来测量气体压强的大小。

为了讨论所述真空电离规管的测量精度，取真空电离规管的横切面，为了简化计算，可假设真空电离规管半径为R，中间电极的粗细可以忽略，设磁场为匀强磁场B；

由随着磁场B的变化的函数关系可以看出来，磁场的增大会增大电子在管中运动的路程，进而增加了与气体分子碰撞的几率，于是电离的分子会增多，电流也会随着增大，电流测量精度与正比于。而又由，即压强与电流呈正比，所以压强测量精度也会随着增大。采用同极相对的磁铁排列后，管内磁场强度会比采用一块磁铁大增大，于是会极大提高测量的精度。