离子规历史

 

是根据Robert T. Bayard和Daniel Alpert在1950年代探索的原理设计的。Bayard-Alpert量规通常被称为BAG或BA量规，它是1900年代早期开发的三极管量规的发展。三极管规使用圆柱体作为离子收集器。它能够测量低至10^-8托，而较低的压力由于软X射线产生的光电流而增加，该光电流增加到实际测量中并且与实际测量没有区别。这一点称为X射线极限。

 

Bayard和Alpert将离子收集器从大圆柱体缩小为细金属丝，从而减小了与测量相关的光电流大小。这大大扩展了压力测量范围的下限，从而推进了UHV（超高真空）测量领域的状态。我们使用细而硬的电线，确保机械稳定性并达到3x10^-11 mBar 的X射线极限。

 

工作原理

 

Bayard-Alpert（BA）量规是一种热丝式电离规。之所以这样称呼是因为加热的灯丝（阴极）用于发射电子朝向栅极（阳极）。离子规通过使规规体积内的气体分子离子化来工作。

                                                                                                                                                                                                                      

        

 

 

然后将离子收集在称为收集器的细线上。形成的电流与压力成正比。BA压力表能够测量3x10^-11 mBar至1x10^-3 mBar范围内的压力。除上述收集器外，离子规还包括格栅和灯丝。灯丝被低压，高电流源加热，并在50 V左右偏置。电子从灯丝沸腾，由于两者之间的电势差而加速向栅极方向移动。栅极保持在约200 V的电势，并且150 eV的高能电子围绕该栅极旋转。该电流称为发射电流。离子电流控制器通过调节灯丝功率来严格调节发射电流。通常约为0.1 mA至10 mA。

 

这些电子在循环中遇到气体分子，使它们电离。这些离子被吸引到负偏置的集电极（保持在0 V）并形成一个小电流（通常在几皮安至几百微安之间）。该电流与压力成正比，根据P=Ic/(s*Ie)I，c是集电极电流（以安培为单位），s是敏感参数和Ie是发射电流。离子规控制器测量使用低噪音放大器（实质上是一个非常敏感的安培计）并将其转换为一个压力测量用于显示的集电极电流。期望减小发射电流，因为这使仪表的排气和功率消耗最小化。减小发射电流会导致需要测量的离子电流更小，因此需要灵敏的电流计。离子规控制器设计为仅在0.5 mA的发射电流下运行，仅需在最低压力下增加到5 mA。通过高度灵敏的静电计设计可以做到这一点。电极的碳氢化合物污染，因为受污染的表面会释放更多X射线轰击下的电子。这样污染物通常可以通过以下方式清除给电极除气。

 

BA Gauge通常有两种类型的材料：

 

灯丝种类：钨和铱。     两种类型的涂层：铑和氧化钇。

 

最常见的样式是有涂层的铱灯丝，因为它们的工作温度低于钨，因此反应性较低。铱涂层细丝在以下情况下也更耐疲劳通电时暴露于大气压上。钨丝会烧坏如果受到1 x 10-2的压力，立刻烧毁。然而若是化学实验，钨丝是使用时的最佳类型BA的发射电流量仪表要求正确操作取决于许多因素，例如：灯丝的类型，量规的大小或样式，其中的过程使用压力表，压力范围操作以及所需的灵敏度指示压力。发射电流为通常在25 µA至10 mA的范围内。

 

Bayard-Alpert压力表除气由于加热的灯丝，BA量规在比其他型号更高的温度下运行真空计。因此，挥发性污染物（气体或元素分子）的可能性较小积聚在表面上与其他类型的真空计。然而，收集的污染物可以通过以下方式去除使仪表“脱气”，从而驱动在内壁上聚集的分子真空计的表面又回到真空中可以将它们泵出的腔室系统。可以根据需要进行脱气或作为常规抽空程序的一部分。定期除气有助于防止污染物收集并允许量具提供更低且可重复的压力指示通过使压力表的压力接近与腔室平衡。水蒸气是一种污染物，

 

暴露于大气中-特别是在潮湿的气候下。溅射产生的蒸气或涂层操作也可能污染量规的表面。

 

不能用溶剂清洁压力表。但是，如果量规是被硅酮泵油污染，可能需要用溶剂除去油。确保量规已完全干燥后再使用将其重新安装到系统上并运行或脱气。脱气技术用的是电子轰击（EB）。EB通过增加阳极来完成脱气将电压和发射电流提高到足以提供足够数量的电子轰击足以将电网温度提高到几百度完成污染物的脱附。