Een ionisatievacuümmeter is een kerncomponent voor het meten van hoogvacuüm. Het bepaalt het vacuümniveau door gasmoleculen te ioniseren en de resulterende ionenstroom te meten. Op basis van de verschillende ionisatiemethoden wordt het hoofdzakelijk onderverdeeld in de volgende twee categorieën:
Een. Vacuümmeter voor hete kathode-ionisatie
Werkingsprincipe: Een verwarmde gloeidraad (kathode) zendt thermionische elektronen uit. Deze elektronen krijgen voldoende energie als ze naar het anoderooster vliegen, waarbij ze in botsing komen met gasmoleculen en deze ioniseren. De resulterende ionenstroom wordt gemeten bij de verzamelelektrode; deze stroom is evenredig met de gasdruk.
Voordelen:Nauwkeurige meting, goede stabiliteit en uitstekende lineariteit; het is de reguliere keuze voor hoogvacuümmetingen.
Nadelen:
Röntgeneffect: elektronen die het anoderooster raken, genereren zachte röntgen-stralen, die de collectorelektrode bestralen, waardoor de emissie van foto-elektronen wordt geactiveerd en een druk-onafhankelijke 'achtergrondstroom' ontstaat. Dit zorgt ervoor dat de gemeten druk afwijkt van de werkelijke druk onder ultra-hoog vacuüm (ongeveer<10⁻⁸ Pa).
Chemische verwijdering: De hoge temperatuur van het filament zorgt ervoor dat reactieve gasmoleculen (zoals zuurstof) dissociëren en worden geadsorbeerd, waardoor een "vacuümeffect" ontstaat dat de werkelijke druk beïnvloedt.
Filament burnout risk: Under higher pressures (e.g., >10⁻² Pa) of plotselinge blootstelling aan de atmosfeer, is de gloeidraad gevoelig voor oxidatie en doorbranden.
Twee. Koude kathode ionisatie vacuümmeter
Werkingsprincipe: gebruik maken van een elektrisch veld met hoge- spanning om ontlading in een vacuüm te induceren (de koude kathode is onverwarmd) en het aanleggen van een extern magnetisch veld. Elektronen ondergaan, onder de gecombineerde invloed van de elektrische en magnetische velden (Lorentzkracht), een spiraalvormige beweging, waardoor de kans op ionisatie door botsingen met gasmoleculen aanzienlijk toeneemt, waardoor een zichzelf in stand houdende plasma-ontlading wordt gevormd. De ionenstroom is evenredig met de druk.
Voordelen:Robuuste structuur, geen hete gloeidraad, bestand tegen atmosferische invloeden, lange levensduur.
Geen beperking van de röntgenachtergrondstroom, waardoor hogere vacuümniveaus kunnen worden gemeten (doorgaans in de orde van 10⁻¹² Pa).
Nadelen:
Ontladingsstabiliteit: De ontlading kan onstabiel zijn bij lage drukken en kan zelfs "ontladingsvertraging" of "vlamuitbarstingen" vertonen.
Gevoeligheid voor verontreiniging: Verontreiniging van het kathodeoppervlak kan de elektronenemissie ernstig beïnvloeden, wat tot onnauwkeurige metingen kan leiden.
Sterke magnetische veldinterferentie: Het sterke magnetische veld van de vacuümmeter zelf kan interfereren met omringende apparatuur (zoals ionenbronnen); installatielocatie vereist zorgvuldige overweging.
