專利名稱：氦傳感器的制作方法
氦傳感器本發(fā)明涉及一種氦傳感器，具有檢測室，其具有對于測試氣體可選擇性透過的 壁；離子吸氣泵，其帶有至少一個陰極和至少一個陽極，它們連接到電源上；以及磁場生成 器，其產(chǎn)生橫越檢測室的磁場。這種氦傳感器在DE 100 31 882 Al (Leybold Vacuum GmbH)中進(jìn)行了描述。檢測 室由玻璃構(gòu)成并且對于測試氣體可選擇性透過的壁是硅片，該硅片設(shè)置有通孔，這些通孔 分別用薄的石英膜封閉并且具有特殊的加熱裝置。這種氣體傳感器由于可選擇性透過的壁 的特性也稱為石英窗傳感器。穿過可選擇性透過的壁的氣體原子在檢測室中被離子化并且 通過電場引導(dǎo)至陰極并且在那里結(jié)合。類似的氣體傳感器在DE 10 2004 034 381 Al (Inficon GmbH)中進(jìn)行了描述。在這里討論的類型的氣體傳感器的情況下，通過如下方式進(jìn)行測試氣體檢測在 離子化的氣體原子放電并且在陰極中吸收時，在電流回路中產(chǎn)生電流，該電流可以被檢測 到?；谑⒋凹夹g(shù)的氦傳感器的探測極限由于存在具有漂移和噪聲形式的不穩(wěn)定性的 基本電流而受限。噪聲通過在冷陰極系統(tǒng)的陰極上的吸附_脫附過程而形成，因為不能保 證過去吸附的粒子被持久地抓住。根據(jù)陰極溫度和入射的原子的作用，粒子也會又離開陰 極并且產(chǎn)生基本電流的一定的不穩(wěn)定性，并且因此產(chǎn)生噪聲。漂移基本上與溫度有關(guān)地通 過如下方式形成在溫度改變時由于不充分的結(jié)合力在陰極材料中形成覆蓋和分解的新平本發(fā)明基于的任務(wù)是提出一種開頭所述類型的具有改進(jìn)的探測極限的氦傳感器。本發(fā)明的氦傳感器通過權(quán)利要求1來限定。其特征在于，冷陰極系統(tǒng)的至少一個 陰極包含鈹。在現(xiàn)有技術(shù)中，冷陰極系統(tǒng)的陰極由鈦或者鉭構(gòu)成。鈦具有48amu的原子量而鉭 具有181amu的原子量。氦的原子量為4amu?！癮mu”表示核原子質(zhì)量(atomar mass unit, 原子質(zhì)量單位)。本發(fā)明基于如下思想在陰極材料的高原子量的情況下，碰到陰極的輕的 氦原子以高的能量作為中性粒子被反射。當(dāng)將具有類似氦原子量的原子量的金屬用作陰極 材料時，可以實現(xiàn)更好地將氦原子結(jié)合進(jìn)陰極中?？梢员容^良好地以工業(yè)方式處理的最輕 的金屬是具有9amu的原子量的鈹。本發(fā)明提出了完全或者部分由鈹制造冷陰極系統(tǒng)的至 少一個陰極。通過本發(fā)明，實現(xiàn)了不僅降低了電信號的噪聲不穩(wěn)定性，而且將說明氦剩余壓力 的基本電流降低一到兩個數(shù)量級，因為明顯的是所抽吸的氦原子明顯更好地持久結(jié)合。通 過低的基本電流也將熱漂移降低相同的量，因為其按百分比與基本電流有關(guān)。這種傳感器的定義為偏移(每分鐘)和噪聲(峰值_峰值)之和的探測極限于是 相應(yīng)地被改進(jìn)。在根據(jù)本發(fā)明的氦傳感器的情況下，冷陰極系統(tǒng)可以以潘寧(Perming)幾何結(jié)構(gòu) 來實施或者磁控管幾何結(jié)構(gòu)來實施。兩種幾何結(jié)構(gòu)都在DE 100 31 882 Al中進(jìn)行了描述， 其內(nèi)容通過引用結(jié)合于本說明書中。以下參照唯一的附圖
更為詳細(xì)地闡述了本發(fā)明的實施例。
該圖示意性地示出了石英窗氦傳感器的結(jié)構(gòu)。氦傳感器具有由玻璃構(gòu)成的殼體10，該殼體包圍被排空的檢測室11。殼體10形 成了具有封閉的底部壁的方形或者圓柱形的本體。與底部壁對置的開口用可選擇性透過的 壁12封閉。壁12由石英窗膜構(gòu)成，如其在DE 100 31 882 Al中所描述的那樣。殼體10 的壁對于氣體是不可透過的，而壁12對于測試氣體(在此為氦氣)是可選擇性透過的。檢測室11包含離子吸氣泵13。該離子吸氣泵在潘寧幾何結(jié)構(gòu)中具有環(huán)形的陽極 14和帶有兩個平行的陰極腿部15a、15b的陰極15。陽極14環(huán)形地構(gòu)建，其中環(huán)平面平行于 陰極腿部15a、15b的平面走向，陽極設(shè)置在陰極腿部之間。磁場16與該平面正交地走向，該 磁場通過設(shè)置在殼體10外部的(未示出的)磁場生成器生成。在此其例如是永磁體?？?替選地，該布置也可以以磁控管幾何結(jié)構(gòu)來實施，其中陰極(在反磁控管的情況下為陽極) 棒狀地設(shè)置在管的中軸線中。該管在磁控管的情況下形成陽極(在反磁控管的情況下為陰 極)，磁場在管中軸向地走向并且通過環(huán)形磁體在管外部以已知的方式生成。在陽極14和陰極15之間施加大約3000V的高電壓，其由電源20產(chǎn)生。電源20 設(shè)置在殼體10外部并且通過穿過殼體壁的電流穿通引導(dǎo)部與陽極和陰極相連。電路包含 電流測量器21，其測量陰極電流并且其測量值形成對通過壁12的氦的量的定量的尺度。在附圖中所示的離子吸氣泵的幾何結(jié)構(gòu)是潘寧幾何結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，陰極15的腿部15a由鈹構(gòu)成。陰極的對置的腿部15b由鈦或者其他 重金屬(例如鉭)構(gòu)成，如連接兩個腿部15a和15b的陰極板15c那樣。具有帶有由鈹構(gòu) 成的陰極的磁控管幾何結(jié)構(gòu)或者兩個陰極腿部的實施形式也具有相同效果，如測量所顯示 的那樣。在氦原子進(jìn)入檢測室11時，氦原子被離子化并且通過電場朝著陰極15的方向加 速。在此，氦離子嵌入并且結(jié)合到鈹陰極的重量輕的結(jié)構(gòu)中。當(dāng)兩個陰極腿部之一由“重” 金屬構(gòu)成時，中性化的離子作為中性粒子被反射并且由此可以容易地侵入由“輕”金屬構(gòu)成 的對置的陰極中并且被吸附。結(jié)果，所反射的或者未被結(jié)合的氦離子的部分被減少。由此， 基本電流(通過中性化“被抽吸的”離子)被降低并且改進(jìn)了噪聲信號。由于降低的基本 電流，該電流的漂移也相應(yīng)地更小。結(jié)果是改進(jìn)了探測極限，即改進(jìn)了最小可探測的氦部分 壓力(其由漂移和噪聲之和得到)。
權(quán)利要求
一種氦傳感器，具有檢測室(11)，其具有對于氦氣可選擇性透過的壁(12)；離子吸氣泵(13)，其帶有至少一個陰極(15)和至少一個陽極(14)，它們連接到電源(20)上；以及磁場生成器，其產(chǎn)生橫越檢測室的磁場(16)，其特征在于，至少一個陰極(15)包含鈹。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦傳感器，其特征在于，在具有兩個陰極腿部(15a、15b)的 離子吸氣泵(13)的情況下，其中一個陰極腿部(15a)包含鈹而另一陰極腿部包含重金屬如 Ta或者Ti，其中在所述兩個陰極腿部之間設(shè)置有陽極(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氦傳感器，其特征在于，所述至少一個陰極在其朝著陽極 的側(cè)上完全由鈹構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的氦傳感器，其特征在于，離子吸氣泵以潘寧幾何結(jié)構(gòu) 實施。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的氦傳感器，其特征在于，離子吸氣泵以磁控管幾何結(jié) 構(gòu)或者反磁控管幾何結(jié)構(gòu)來實施。
全文摘要
氦傳感器具有殼體(10)，該殼體包圍檢測室(11)。殼體的一側(cè)用對于氦氣可選擇性透過的壁(12)封閉。在檢測室(11)中存在離子吸氣泵，其帶有陽極(14)、陰極(15)和磁場(16)。根據(jù)本發(fā)明，陰極(15)或者陰極腿部(15a)由鈹構(gòu)成。鈹具有小的原子量，由此更好地將同樣重量輕的氦離子結(jié)合進(jìn)陰極材料中。
文檔編號G01N33/00GK101960278SQ200980106807
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者丹尼爾·韋齊希, 維爾納·格羅塞布萊 申請人:因菲康有限公司