Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 88
Текст из файла (страница 88)
Вакуумные измерении приобретвют энергию 100 †2 эВ, достаточную для нонизацин молекул гззз по пути движения к коллектору электронов. Ионы газа притвгнваютси к плате ионного коллекторз нв дне колбы. Последний звэкрзнироввн кожухом от рентгеновского излучения с электронного коллектора. Заряженнви положительно металлическая сетка, расположенная нзпротнв коллектора, препятствует уходу положительных ионов в вакуумную систему, но не мешает выходу нейтральных частиц газа из системы. Зависимость ионного тока от давлении дли этого манометра линейка в рн- Юряилртля лая еяяля ггеягяяяялт яугггялмеггр Рнс.
554. Принциоиалаиаа схема ноннаациаиного маиаметрнческого датчнка Клоивера (5511. Рис. !Щ. Принцннмалвиаи схема ианилацн- ониоз манометрнческоз ламам Хелмера. тсрввле !О-з — 10-ы мм рт. ст. Мзноттетрическзн лампа Хелмерз, поквззннзв на рис. 1Об, построена по такому же принципу [352!. Ее катод н сетка устроены так же, как и в лампе Бззрдз — Альпертв, но ноны вытвгивэютси из внутрисеточного пространства через отверстие в заземленной опорной плате. Их дальнейшее движение определяется потенциаламн откчониющих плат. При этом траектории ионов отклоняется нз 90' без воздействия магнитного поля.
Супрессорнэн сетка перед коллектором отражает вторичные электроны, которые могут эмиттироввтьси прн бомбардировке ионами платы коллектора. Последняя расположена тзк, что рентгеновские лучи с сетки на нее попасть ие могут. На коллектор попадают дкшь рентгеновские фотоны, генерируемые при бомбардировке электро. нами или ионами отклоняющих плат. Однако интенсивность'этого излу. ченин приблизительно в 100 рвз меньше, чем в лампе Баярда †Альпер, э результирующий эмиссионный ток соответствует ионному дли взкуумз в 10-хз мм рт. ст. Чувствительность манометра при 1е = б мА равна 0,1 А ым рт.
ст-х. Третья возможность снижения рентгеновского порога заключаетсл н таком увеличении длины свободного пробега электронов, чтобы связанный с этим фактом рост числа ионизирующих столкновений дли кзждого электрона позволил резко уменьшить эмиссионный ток. Зто условие может быть осуществлено наложением магнитного поля, перпенднкулнриого Гл, 2. Техника высокого вакуума рнк.
1аа. Мкгнккркннкк нкнннетрнчккккк канна ЛаФерта с терннкктнянн 13331 1ктккккннкк кнквк нк ноккккнк). электрическому полю, ускоряющему электроны. Этот принцип был реализован Лафертн в манометрической лампе, представленной на рис. 106 1333), Электроны, эмиттированные расположенным по оси цилиндра катодом, двигаются по спиральным орбитам, радиус которых является функцией потенциала анода и напряженности магнитного поля. Если последяяя достаточна высока, то большая часть электронов по пути движения к аноду успевает совершить множество витков.
В результате вероятность ионизации намного увеличивается. Последняя увеличивается к тому же и за счет вторичной электронной эмиссии, так что манометр работает эффективно при эмиссионном токе с катода 1О-' — !О-' А. Генерируе- мые при столкновениях положнтель- б'р лрн нрР ные ионы двигаются по существу по /упрлкупум". 1 ранах бд-ккркг прямолинейным траекториям к кол. Д Штлк-~Я!,'У 1 лектору на торце манометрической лампы.
Чувствительность прибора близка к О,! А мм рт. ст.-'!343), а ,. Я 4П! рентгеновский порог существевио снижен приблизительно до 10-33 4лр31 мм рт, ст. за счет уменьшения ннтен- $ 1 б'''д~йтл снвностн электронной бомбардировки. Измерение ионного тока вблизи нижнего предела чувствительности я ° У лкб требует использования электроннын йуй умножителей )354].
В области высо! 3 ких давлений нарушение рабочего режима из.за появления области пространственного заряда наступает приблизительно при 1О-' мм рт. ст. 6) Ионнзацнонные манометры с ненакаливаемымн катодами. Идея использования тока тлеющего разряда в качестве индикатора давления газа впервые была осуществлена Пекнннгом в !03У г.
!1261. Принципиальная схема такого устройства показана на рнс, 10Т. Между кольцевым анодом и двумя катоднымн платами поддерживается постоянное напряжение 2 кВ. За счет неизбежно присутствующих космнчесних лучей и естественной радноактнвиостя материалов кэ катодов выбивается векоторое количество вторичных электронов, Оии ионнэируют несколько молекул газа, положительные ионы которых падают иа катоды с энергией, достаточной дли осуществления вторичной эмиссии, с последующей вонизацией всего газа. В результате зажигается самостоятельный тлеющий разряд.
Зарязкенные частицы удерживаются в межэлектродном пространстве с помощью магнитного поля напряженностью приблизительна 400 Э. Пад воздействием этого поля электроны до попаданяя на анод проходят очень большие расстояния по спиральным орбитам я ионнзнруюг на своем пути много газовых частиц. При таких условиях разряд может поддерживаться при давлениях приблизительно до 5 ° 1О-к мм рт. ст. На положительные ионы магнитное поле действует слаба, и их траекторнк практически прямолинейны. Лля измерения давления газа в манометре вспользуетсн общий так разряда, складывающийся из токов положительных ионов и электронов.
Принципиальным преимуществом пениингов. ского манометра является отсутствие накаленного катода. Простая и прочная конструкция делает его нечувствительным к экспозиция на воздухе. Но при низких давлениях часто возникают затруднения с зажиганием разряда, а соотношение между таком разряда и давлением стаковится нелинейным. Ьолее того, вследствие осцилляций в плазме часто ямеют место й. Вакуумные измерения кратковременные нестабильности раарядного тока.
По этим причинам манометры Пеннннга не столь точны, как лампы с термокатодом. Однако ек использование целесообразно для применений, в которых не требуется высокой точности. Например, они могут быть применены в качестве пускового элемента реле в схеме вакуумной блокировки течеискателей. Более совершенная конструкцяя ионнзацнонного манометра с иеиаиалнваеммм катодом, предложенная Рэдхедом, показана на рис. 108 ~356~. Катод выполнен в форме катушки, состоящей из небольшого центрального цилиндра н двух боковых дисков. Анод представляет собой цилиндр с множеством отверстий для доступа газа внутрь манометра.
Потенциалы электроаов н напряженность магнитного поля (около 2 кЭ) подбираются такими, что влектроны попадают в резонатор магнетронного типа. В процессе работы б баннаангнаа аанаангиднаниа ( гггйн) рее. 1Ф. Смена еевезеввееееа меемее. Рве. 1Ея. Иагветревемя еевееацееввьж еетречееееа замзы неееевге.. ееметречеееиа летчик Реаееае 1ам1. манометра ноны уходят н катоду, тогда как электроны либо вмходят па пОстоянную орбиту, либо по спирали постепенно смещаютсв к аноду. Пря попадани» на анод электрон может вызвать высвечивание рентгеновского кванта, но вероятность такого событяя пропорциональна плотности частиц н, следовательно, мала.
Таким образом, во всей области рабочих давленай величина вторично.эмиссионного тока остается малой по сравнению с током ионов, а рентгеновский порог манометра вРяД ли мо1Кет быть предсказан. ' Еще одно потенциальное ограничение рабочегц диапазона для магие. тронного манометра Рэдхеда удается преодолеть с помощью дополнятельиых катодов, экранирующих диска основных катодов от воздействяя силь'- ных электрических полей на их периферии.
В результате автоэмиссионный ток ие дает вклада в ток коллектора ионов, а просто уходит иа заземленные вспомогательные катоды. Было поназано, что такой манометрическнй датчин может быть использован в интервале давлений 10-з — 1О-'з мм рт. ст.
В втой области наблюдается слабая нелинейность характеристяк тяпа 11 сопз1 р", где и приблизительно равно 1,1. Воэможность применения прибора прн пониженных давлениях определяется прежде всего наличяем аппаратуры для измерения очень малых токов, поскольку его чувствительность по порядку величяны равна всего! А ° мм рт. ст.-1 Такие измерения приходится осуществлять с помощью электронных умножителей, в результате стоимасть оборудование стаиовитсв сравнимой со стоимостью анализатора остаточных газов, обычно применяемых для этой области давлений.
Гл. 2. Техимка высокого вакуума 71 Специфика измерений высоковакуумными манометрами. Обычно измерения глубины вакуума в области низких давлений проводятся с целью определения плотности потока молекул. падающих на определенную поверхность внутри вакуумной системы. Интересующий нас объект может быть тонкой пленкой, подложкой или каким-либо прибором.
Обычно предполагается, что измеряемое манометром давление газа соответствует условиям, одинаковым для всех точек данной вакуумной камеры. Это предположение, однако, является всего лишь аппроксимацией, поскольку в области очень низких давлений поведение газа определяется в основном взаимодействием молекул газа со стенками камеры, а не между собой. Следовательно, распределения самих частиц и их скоростей не являются однородными и отличаются от максвелловских. Для ионизационных манометров характерен еще ряд ограничений в измерении давления газа и большая часть источ.
ников ограничений не может быть устранена. Для уменьшения величины этих эффектов и оценки точности измерения в области малых давлений необходимо разобраться в механизмах, ответственных за эти эффекты.' Проблема неоднородности распределения газа в вакуумных системах рассматривалась Муром ~357). Он перечислил причины, которые могут приводить к изменению плотности газа. Причиной могут быть насосы, действующие как ловушки и кан источники направленного распространения газовых частиц. Эффект может быть связан с неупругим отражением па;.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
