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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung, die zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Niederdruckeinrichtung, insbesondere eine Teilchenbeschleunigereinrichtung und/oder eine Teilchenstrahlführungseinrichtung.
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Insbesondere für den Betrieb, die Ansteuerung und die Überwachung technischer Anlagen ist die Messung einer zum Teil großen Anzahl unterschiedlichster technischer Betriebsparameter erforderlich. Eine derartige Messung von unterschiedlichsten physikalischen Parametern kann sich natürlich auch in anderen Zusammenhängen als sinnvoll/erforderlich erweisen. Je nach konkret zu ermittelndem physikalischen Parameter, der dabei erforderlichen Genauigkeit sowie dem Größenbereich, in dem die Messung erfolgt, ist es dabei erforderlich unterschiedliche Messprinzipien und/oder unterschiedliche Messsysteme zu verwenden.
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Ein Beispiel unter vielen ist dabei die Messung von Drücken, insbesondere die Messung von Drücken gasförmiger Substanzen. Das bekannteste, in diesem Zusammenhang verwendete Messprinzip, beruht dabei darauf, dass der Druck über die Kraft gemessen wird, die der Druck auf eine bestimmte Fläche ausübt. Bekannt sind in diesem Zusammenhang beispielsweise Luft-druck-Barometer, bei denen der umgebende Luftdruck im Verhältnis zum in einer verformbaren, geschlossenen Dose befindlichen Gasdruck (oftmals ein Vakuum), über die mechanische Verformung der Dose gemessen wird. Auch Druckmessgeräte, welche beispielsweise den Druck von technischen Gasen (beispielsweise Gasdruck in einer zylindrischen Vorratsflasche, Gasdrücke bei technischen Anlagen und dergleichen) und/oder von Dampf (beispielsweise bei Kraftwerken und dergleichen) messen, beruhen auf diesem Messprinzip. Druckmessgeräte, bei denen „technisch erzeugte” Drücke gemessen werden, werden dabei üblicherweise als Manometer bezeichnet.
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Eine Messung von Drücken durch Messung einer Kraftausübung auf eine Fläche ist jedoch nur in bestimmten Messbereichen möglich. Müssen dagegen beispielsweise extrem hohe Drücke oder umgekehrt extrem niedrige Drücke gemessen werden, so ist es oftmals erforderlich, auf anders geartete Messprinzipien zurückgreifen zu müssen. Entsprechendes gilt auch für Messungen in aggressiven Umgebungen, bei extrem hohen oder niedrigen Temperaturen und dergleichen.
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Ein Beispiel hierfür ist die Messung extrem niedriger Drücke bei technischen Anlagen, bei denen Bereiche mit extrem niedrigen Gasdrücken (beispielsweise Feinvakuumbereich (FV), Hochvakuumbereich (HV), Ultrahochvakuumbereich (UHV), Extremhochvakuum (XHV)) vorhanden sind, die gemessen werden müssen. Hier liefern Manometer mit einer „klassischen Bauweise” in aller Regel keine brauchbaren Ergebnisse. Weiterhin können „klassische” Manometer auch deshalb ungeeignet sein, weil speziell im Ultrahochvakuumbereich (und bei noch niedrigeren Drücken) die zu verwendenden Gerätschaften bestimmte Randbedingungen erfüllen müssen, die von „klassischen” Manometern oftmals nicht erfüllt werden können. Beispielhaft ist hierbei die Fähigkeit zum Ausheizen zu nennen, die Fähigkeit bei extrem niedrigen Temperaturen betrieben werden zu können (zusätzliche Pumpwirkung durch kryostatisches Festfrieren von Restgas an den Behälterwänden), sowie eine besonders geringe Durchlässigkeit gegenüber Gasen (niedrige Gasdiffusion).
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Aus diesen Gründen wird daher bei Anlagen, die bei derartig niedrigen Drücken (bzw. bei derartig guten Vakua) betrieben werden, in der Regel auf anders geartete Messprinzipien zurückgegriffen. Ein üblicherweise hierzu verwendetes Messprinzip liegt in Form von sogenannten „Ionisationsmanometern” vor. Ein typischer Aufbau derartiger Ionisationsmanometer sieht vor, dass mit Hilfe einer Glühkathode Elektronen in den freien Raum (in das Vakuum) abgegeben werden. Die so erzeugten freien Elektronen wandern zu einer (positiv geladenen) Elektrode, wo sie der Anlage wieder entzogen werden. Aufgrund der zwischen der Glühkathode und der positiv geladenen Elektrode (= Anode) angelegten Spannung werden die Elektronen auf ihrem Weg auf eine zur Spannung korrespondierende Geschwindigkeit beschleunigt. Treffen die Elektronen dabei auf ein verbliebenes Restgas-Atom (beziehungsweise Restgas-Molekül), so kann dies mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit durch einen Elektronenstoß zu einem Ion ionisiert werden. Das so erzeugte Ion (in aller Regel ein positiv gelades Ion) wandert zu einer gesondert ausgebildeten Kathode, dem sogenannten Ionenkollektor. Der am Ionenkollektor gemessene, durch die dort auftreffenden Ionen bewirkte Strom ist ein Maß für die im System verbliebene Restgaskonzentration – mit anderen Worten für den Gasdruck.
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Problematisch sind derartige Ionisationsmanometer vom Glühkathodentyp jedoch insbesondere dann, wenn diese in Kombination mit Tiefsttemperaturanwendungen (kryostatischen Anlagen bzw. kryostatischen Anlagenteilen) betrieben werden müssen. Derartige Einrichtungen sind insbesondere bei Anlagen, die bei Vakua hoher Güte und/oder bei Verwendung supraleitender Magnete betrieben werden, eher die Regel als die Ausnahme. So werden tiefe Temperaturen bei einer großen Anzahl von Detektoren verwendet. Beispielsweise werden niedrige Temperaturen dazu genutzt, um das (elektrische) Eigenrauschen der Detektoren zu verringern und auf diese Weise die Messgenauigkeit zu erhöhen. Zum Teil werden jedoch auch niedrige Temperaturen zu Pumpzwecken verwendet, um das Vakuum weiter zu verbessern. Dies rührt daher, dass die verbliebenen Restgasteilchen auf sehr kalten Oberflächen festfrieren und somit de facto aus dem System gepumpt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Kryopumpen.
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Es ist leicht einsichtig, dass die Kombination von Tieftemperatur-Anlagen und einer Glühkathode, die bei einer hohen Temperatur betrieben werden muss, zwangsläufig zu Problemen führt. Insbesondere die an der Glühkathode frei werdende Strahlungsenergie erweist sich dabei als problematisch. Zur Lösung des Problems wurde bereits vorgeschlagen, Glühkathoden-Ionisationsmanometer räumlich weit von Tieftemperaturbereichen beabstandet anzuordnen. So existieren z. Bsp. Bauformen, bei denen das Glühkathoden-Ionisationsmanometer über ein längeres Rohr (beispielsweise 1 m Länge) räumlich beabstandet angeordnet ist, jedoch fluidisch mit dem zu messenden Anlagenbereich (beispielsweise der Beam-Line) in Verbindung steht. Grundsätzlich löst ein derartiger Aufbau einen Teil der vorhandenen Probleme. Andererseits entstehen jedoch durch einen solchen Aufbau in der Regel neue Probleme. Ein insbesondere durch einen derartigen Aufbau entstehendes Problem ist die Verschlechterung der Messgenauigkeit. Gerade bei extrem niedrigen Drücken können lokal stark schwankende Drücke auftreten. Wenn also im Bereich des Glühkathoden-Ionisationsmanometers ein bestimmter Druck gemessen wird, so muss dieser Druck nicht notwendigerweise in der beabstandet liegenden Beam-Line vorliegen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass sich zwischen den kryostatischen Anlagenteilen und dem Glühkathoden-Ionisationsmanometer die Temperatur stark ändert. Dementsprechend erhöht sich entlang der Verbindungsstrecke auch die Temperatur der Restgas-Atome (Restgas-Moleküle). Diese Temperaturänderung kann ebenfalls zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer sogenannten „thermischen Transpiration”.
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Um die durch die Verwendung durch Glühkathoden entstehenden Probleme zu vermeiden wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, sogenannte Kaltkathoden zu verwenden. Bei derartigen Kaltkathoden wird der Entladungsstrom einer selbständigen, magnetfeldgestützten Gasentladung zur Druckmessung herangezogen. Derartige Kaltkathoden-Ionisationsmanometer vermeiden zwar die Probleme von Glühkathoden-Ionisationsmanometern zum großen Teil. Problematisch ist bei diesen jedoch, dass insbesondere bei sehr niedrigen Temperaturen die Entladung im Inneren der Röhre nicht mehr stabil brennt, und mitunter sogar verlöschen kann. In der Folge ist die Messgenauigkeit von Kaltkathoden-Ionisationsmanometern stark eingeschränkt oder sogar unbrauchbar.
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Der grundsätzliche Aufbau von Glühkathoden-Ionisationsmanometern sowie von Kaltkathoden-Ionisationsmanometern an sich ist bekannt und beispielsweise im Buch „Vakuumphysik” von C. Edelmann, Spektrum Akademie Verlag Berlin, 1998 ausführlich beschrieben. Die Probleme speziell von Kaltkathoden-Ionisationsmanometern sind insbesondere in der Veröffentlichung von M. G. Rao, „Sensitive helium leak detection in cryogenic vacuum systems” Advances of Cryogenic Engineering 41, Jahrgang 1996, Seite 1783 bis 1788 beschrieben.
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Im japanischen Patent Abstract
JP 07099034 A ist ein Ionisationsmanometer beschrieben, mit dem man auf einfache Weise den Druck in einem Ultrahochvakuum- bis Extrahochvakuum-Bereich mit hoher Genauigkeit messen kann. Hierzu ist ein zylindrisches Gitter vorgesehen. An einer Seite des zylindrischen Gitters befinden sich Elektronenkanonen, die beschleunigte Elektronen in das Gitter hineinschießen. Am anderen Ende des zylindrischen Gitters befindet sich mittig angeordnet eine Ionen-Sammelelektrode, die positive Ionen sammelt, welche von Elektronen, die durch das Gitter hindurch fliegen, erzeugt werden. Weiterhin befinden sich an der den Elektronenkanonen gegenüberliegenden Seite des Gitters Elektronen-Sammelelektroden, mit denen verbleibende Elektronen, die zur Erzeugung von Ionen dienen, gesammelt werden. Dabei sind die Elektronen-Sammlerelektroden Doughnutartig um die Ionen-Sammelelektrode herum angeordnet, wobei die Elektronen-Sammelelektroden und die Ionen-Sammelelektrode durch Abschirmelemente voneinander separiert sind.
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Im
US-Patent US 4,833,921 ist eine Vorrichtung zur Messung des Gasdrucks in Vakuumapparaturen beschrieben, wobei die Vorrichtung ein längliches Hohlrohr mit negativ vorgespannten Elektroden an beiden Enden aufweist. In der Kammer wird ein axiales Magnetfeld erzeugt und Elektronen werden derart in die Kammer eingebracht, dass sie als begrenzter Strahl im Wesentlichen in Längsrichtung zwischen den beiden Elektroden fliegen. Die Elektronen treffen zufällig auf in der Kammer befindliche Gasmoleküle und werden schrittweise nach außen zur Röhrenwand hin abgelenkt. Elektronen, die auf die Rohrwand auftreffen, erzeugen einen elektrischen Strom, der vom Gasdruck innerhalb der Kammer abhängt. Ein Strommessgerät, welches mit dem Rohr verbunden ist, ist derart kalibriert, dass es den Gasdruck anzeigt.
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Es besteht daher nach wie vor ein großes Interesse an Messvorrichtungen, mit denen insbesondere besonders niedrige Drücke im Vergleich zu bekannten Messvorrichtungen besser und unproblematischer gemessen werden können.
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Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem.
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Es wird vorgeschlagen, eine Messvorrichtung, die zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung aufweist, derart auszubilden, dass bei der Messvorrichtung die zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie die zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung zumindest bereichsweise durch zumindest eine thermische Isolationseinrichtung voneinander getrennt angeordnet sind. Insbesondere können die zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie die zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung zumindest bereichsweise durch die zumindest eine thermische Isolationseinrichtung räumlich voneinander getrennt ausgebildet und angeordnet sein. Dies ist auch zumindest zeitweise möglich. Auf diese Weise ist es möglich, dass bei der Messvorrichtung die eigentliche Messstrecke (beziehungsweise der eigentliche Messort) unabhängig von der zumindest einen Elektronenfreisetzungsvorrichtung und/oder der zumindest einen Elektronenaufnahmevorrichtung ausgebildet ist. Dies ermöglicht es beispielsweise, dass bei der Größe, der Anordnung, der Ausbildungsform, dem Messprinzip und dergleichen der Elektronenaufnahmevorrichtung und/oder der Elektronenfreisetzungsvorrichtung eine deutlich geringere Rücksichtnahme auf den eigentlichen Messort bzw. sogar eine im Wesentlichen vom eigentlichen Messort unabhängige Ausbildung ermöglicht wird. Dadurch wird es beispielsweise möglich, dass auch im Zusammenhang mit kryostatischen Anlagen eine Glühkathode verwendet werden kann, da aufgrund der räumlich beabstandeten Ausbildung der Wärmeeintrag in den eigentlichen Messort hinein recht gering gehalten werden kann. Natürlich kann die vorgeschlagene Messvorrichtung auch derart ausgeführt werden, dass zusätzlich oder alternativ ein Wärmeeintrag in sonstige Komponenten vergleichsweise gering gehalten werden kann, wie insbesondere ein Wärmeeintrag in kryostatische Komponenten, wie beispielsweise Kryopumpen oder Kältefallen. Dass eine geringere Rücksichtnahme erfolgen muss, gilt im Übrigen nicht nur für die Elektronenfreisetzungsvorrichtung, sondern insbesondere auch für die Elektronenaufnahmevorrichtung. So wird es durch die gegebenenfalls erfolgende räumlich getrennte Ausbildung von Elektronenaufnahmevorrichtung und dem eigentlichen Messort beispielsweise möglich, dass für die Elektronenaufnahmevorrichtung unterschiedlichste Arten von messverstärkenden Bauformen und/oder Prinzipien verwendet werden können, ohne dass das Messergebnis notwendigerweise nachteilig beeinflusst werden muss. Selbstverständlich sind zusätzlich oder alternativ (gegebenenfalls auch an anderen als den genannten Positionen) auch sonstige messverstärkende Bauformen und/oder Prinzipien nutzbar. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang an so genannte „Micro Channel Plates” und/oder „Channeltrons” zu denken. Derartige Bauteile dienen in der Regel als eine Art Photomultiplier, wobei üblicherweise jedoch nicht Photonen, sondern Ionen in eine Elektronenlawine „umgewandelt” werden. Umgekehrt werden auch die Art, die Größe, die Rahmenbedingungen usw. des eigentlichen Messorts in der Regel flexibler. Beispielsweise ist es möglich, den eigentlichen Messort auch an sehr „verwinkelten” und schwer zugänglichen Stellen vorsehen zu können, da der von der Messvorrichtung genutzte Elektronenstrahl (zwischen Elektronenfreisetzungsvorrichtung und Elektronenaufnahmevorrichtung) beispielsweise durch unterschiedliche strahlablenkende Maßnahmen oder dergleichen an einen im Wesentlichen beliebigen Ort geführt und von dort wieder weggeführt werden kann. Rein grundsätzlich können sowohl (zumindest eine) Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie (zumindest eine) Elektronenaufnahmevorrichtung am Messort, unmittelbar benachbart zum Messort, unter Zwischenschaltung einer oder gegebenenfalls mehrerer zusätzlicher Komponenten (beispielsweise thermische Isolationseinrichtung) benachbart zum Messort und/oder beabstandet zum Messort angeordnet sein. Eine weitere üblicherweise auftretende, besonders vorteilhafte Eigenschaft der vorgeschlagenen Messvorrichtung besteht darüber hinaus darin, dass die „baulichen” Vorteile üblicherweise nicht mit einer (wesentlich) verschlechterten Messgenauigkeit oder ähnlichem einhergehen. Üblicherweise können dank der Optimierung einzelner Elemente der Messvorrichtung sogar ganz im Gegenteil verbesserte Messgenauigkeiten, verbesserte Messgeschwindigkeiten und/oder geeignetere Messorte zur Messung genutzt werden. Noch ein Vorteil der vorgeschlagenen Messvorrichtung besteht darin, dass üblicherweise chemische Prozesse, die an einer bislang in der Regel verwendeten heißen Glühkathode auftreten können, meist im Wesentlichen verhindert, zumindest jedoch in aller Regel deutlich reduziert werden können. Bei derartigen chemischen Prozessen kann es sich beispielsweise um die Aufspaltung von Kohlenwasserstoffmolekülen (beispielsweise langkettige Kohlenwasserstoffmoleküle, die durch technische Öl oder dergleichen vorhanden sind) oder von Wasser handeln.
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Dadurch, dass bei der Messvorrichtung die zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung und die zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung zumindest bereichsweise durch zumindest eine thermische Isolationseinrichtung voneinander getrennt sind, insbesondere räumlich voneinander getrennt sind, ist es möglich, dass eine gegebenenfalls aufgrund der Bauart beziehungsweise Bauausführung erfolgende Wärmefreisetzung von Elektronenaufnahmevorrichtung und/oder Elektronenfreisetzungsvorrichtung nicht oder lediglich in (deutlich) verringertem Umfang in den eigentlichen Messort eingetragen wird. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass im bzw. in der Nähe des Messorts kryostatische Vorrichtungen vorgesehen werden können und/oder zumindest Bereiche des Messorts als kryostatische Komponenten ausgebildet werden können. Dies kann beispielsweise zu einer nochmaligen Erhöhung der Messgenauigkeit der resultierenden Messvorrichtung führen. Insbesondere können mit der vorgeschlagenen, speziellen Ausbildung der Messvorrichtung Messfehler durch „thermisches Schwitzen” (vorab bereits erläutert) üblicherweise vermieden werden. Vakuumdichte, insbesondere hochvakuumdichte thermische Übergangselemente sind als solche bekannt und verfügbar. Diese sind typischerweise nach Art eines Wellenschlauchs aus entsprechend vakuumdichtem Material ausgebildet.
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Besonders vorteilhaft kann es insbesondere im vorab beschriebenen Zusammenhang sein, wenn die Messvorrichtung zumindest bereichsweise vakuumdicht ausgeführt ist. Dies ist auch zumindest zeitweise möglich. Messverfahren, welche zumindest einer Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie zumindest einer Elektronenaufnahmevorrichtung bedürfen, werden oftmals im Zusammenhang mit unter Vakuum betriebenen Anlagen bzw. Anlagenteilen verwendet. Die Vakuumdichtigkeit kann beispielsweise ein Vakuum garantieren, dass zum Betrieb der Messvorrichtung und/oder von sonstigen Anlagenteilen erforderlich ist. Unter Vakuum ist in diesem Zusammenhang jegliche Form von Vakuum zu verstehen, insbesondere ein Grobvakuum (GV; typischerweise zwischen 3·104 Pa und 1·102 Pa), ein Feinvakuum (FV; typischerweise zwischen 1·102 Pa und 1·10–1 Pa), ein Hochvakuum (HV; typischerweise zwischen 1·10–1 Pa und 1·10–5 Pa), ein Ultrahochvakuum (UHV; typischerweise zwischen 1·10–5 Pa und 1·10–10 Pa) sowie ein Extremhochvakuum (XHV; typischerweise weniger als 1·10–10 Pa) zu verstehen. Darüber hinaus werden derartige, unterschiedliche vakuabetriebene Anlagen und/oder Anlagenteile oftmals im Zusammenhang mit kryostatischen Anlagen bzw. Anlagenteilen ausgebildet (bzw. sind selbst zumindest bereichsweise als solche ausgebildet).
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Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Messvorrichtung zumindest teilweise als Ionisationsmessvorrichtung und/oder als Druckmessvorrichtung ausgebildet ist. Dies ist auch zumindest zeitweise möglich. Beispielsweise kann es sich um eine typischerweise als Ionisationsmanometer bezeichnete Vorrichtung zur Messung insbesondere niedriger Drücke handeln. Insbesondere ist es möglich, dass die Messvorrichtung als Niederdruckmessvorrichtung, bevorzugt als Druckmessvorrichtung für Grobvakuum, Feinvakuum, Hochvakuum, Ultrahochvakuum, Extremhochvakuum und/oder für Tieftemperaturumgebungen ausgebildet ist. Gerade für Druckmessungen bei niedrigen Drücken haben sich speziell Messvorrichtungen, die zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung aufweisen, und den im System verbliebenen Restdruck über die Ionisationswirkung eines Elektronenstrahls an im System verbliebenen Restatomen/Restmolekülen ermitteln, als besonders vorteilhaft und messgenau erwiesen. Insbesondere ist bei derart niedrigen Drücken die Verwendung anderer Messverfahren, insbesondere des „klassischen” Messverfahrens, bei dem die Krafteinwirkung auf eine definierte Fläche gemessen wird, nicht mehr möglich, bzw. nicht ausreichend genau. Insofern sind andere Messprinzipien anzuwenden, von denen sich das vorab beschriebene Messprinzip als besonders geeignet erweist.
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Vorgeschlagen wird weiterhin, dass bei der Messvorrichtung zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung zumindest teilweise als Glühkathodeneinrichtung, als Kaltkathodeneinrichtung, als kalte Feldemittervorrichtung und/oder als Elektronenkanoneneinrichtung ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung zumindest teilweise als eine Auffangelektrodeneinrichtung ausgebildet ist. Derartige Vorrichtungen haben sich für die jeweiligen Zwecke (also für die Elektronenfreisetzung und/oder die Elektronenaufnahme) als besonders geeignet erwiesen. Unter einer ”Auffangelektrodeneinrichtung” sind dabei insbesondere Elektrodeneinrichtungen bzw. Teile von Elektrodeneinrichtungen zu verstehen, welche baulich und/oder von ihrer Beschaltung her dahingehend optimiert sind, dass sie besonders gut Elektronen einfangen können. Rein beispielhaft sind in diesem Zusammenhang Drahtelektroden (insbesondere solche, die nach dem so genannten Bayard-Albert-Prinzip arbeiten und/oder die gegebenenfalls mit gitterartig ausgebildeten Zylinderkäfigen versehen sind) und/oder so genannte Faraday-Cups bzw. Faraday-Extraktoren zu nennen. Auch im vorliegenden Zusammenhang weisen die genannten Einrichtungen Vorteile auf, die gegebenenfalls zu einer besonders geeigneten Messvorrichtung führen können. Speziell im Zusammenhang mit der Elektronenaufnahmevorrichtung kann auch an eine (insbesondere zusätzlich vorzusehende) Sekundärelektronenvervielfachereinrichtung gedacht werden. Insbesondere durch letztere Maßnahme kann die Messgenauigkeit und/oder die Messempfindlichkeit der Messvorrichtung nochmals gegebenenfalls deutlich auch gesteigert werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, die Messvorrichtung mit zumindest einer Elektronenbeschleunigungseinrichtung, mit zumindest einer Elektronenfokussiereinrichtung, mit zumindest einer Elektronenablenkeinrichtung, mit zumindest einer Elektronenabbremseinrichtung und/oder mit zumindest einer Elektronendefokussierungseinrichtung zu versehen. Durch die genannten Einrichtungen (die sowohl einzeln, als auch in Kombination vorgesehen werden können, wobei es durchaus auch möglich ist, dass einzelne oder mehrere Einrichtungen auch mehrfach vorgesehen werden) ist es insbesondere möglich, dass der Elektronenstrahl in besonders geeigneter Weise auf die jeweils durchzuführende Messaufgabe angepasst wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass der Messort so gelegt werden kann, dass eine Restgasdruckmessung in Bereichen möglich wird, die ansonsten bestenfalls nur mit Einschränkungen einer Messung zugänglich sind. Auch kann zusätzlich oder alternativ die Messgenauigkeit, die Messempfindlichkeit, die Sensitivität gegenüber bestimmten Atomen (bzw. Molekülen) und dergleichen erhöht oder ganz im Gegenteil gezielt verringert werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich insbesondere im letztgenannten Fall erwiesen, wenn die Messvorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass in einem Betriebszustand der Messvorrichtung in zumindest einem Messbereich zumindest ein Teil der Elektronen eine Teilchenenergie zwischen 20 eV und 500 eV, bevorzugt zwischen 50 eV und 400 eV, besonders bevorzugt zwischen 80 eV und 300 eV, insbesondere zwischen 100 eV und 200 eV aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Messvorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass in einem Betriebszustand der Messvorrichtung in zumindest einem Messbereich ein Elektronenstrom mit einer Stromstärke von ≥ 0,2 mA, bevorzugt von ≥ 0,5 mA, besonders bevorzugt ≥ 0,8 mA, insbesondere von ≥ 1 mA vorhanden ist. Dies ist jeweils auch zumindest zeitweise möglich. Unter einem Messbereich ist insbesondere ein Messort (mit einem bestimmten Volumen) zu verstehen, an dem die Messung bzw. ein üblicherweise besonders großer Anteil der Messung erfolgt. Dies hat üblicherweise zur Folge, dass ein Großteil des Messergebnisses durch die in diesem Bereich erfolgende Messung bestimmt ist. Insbesondere kann es sich um einen Bereich handeln, in dem ein vorzugsweise besonders großer Anteil an Interaktion zwischen Restgasatomen (Restgasmolekülen) und Elektronen stattfindet. Die genannten Wertebereiche haben sich als in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere führen die vorab vorgeschlagenen Energiebereiche mit einer in Relation gesehen besonders hohen Wahrscheinlichkeit zu einer Ionisierung eines von einem Elektron des Elektronenstrahls getroffenen Restgasatoms bzw. Restgasmoleküls. Bei Verwendung der vorab vorgeschlagenen Stromstärke ist es darüber hinaus möglich, dass es mit einer ausreichenden Wahrscheinlichkeit zu einer ausreichenden Anzahl von Wechselwirkungen pro Zeiteinheit kommt, derart, dass ein „vernünftig großes” Signal insbesondere an der üblicherweise vorhandenen Ionenauffangkathode (Ionenkollektor) erzeugt wird. Insbesondere ist der gemessene Ionenstrom dann üblicherweise gut messtechnisch erfassbar und die dort auftretenden statistischen Schwankungen halten sich üblicherweise in vertretbaren Grenzen.
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Besonders vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn die Messvorrichtung zumindest ein Vakuumerzeugungsmittel, zumindest ein Abkühlmittel und/oder zumindest eine Gasabsperreinrichtung aufweist. Mit Hilfe der Gasabsperreinrichtung ist es möglich, dass die Messvorrichtung nach Belieben fluidisch mit einer Vakuumeinrichtung verbunden werden kann, bzw. von dieser getrennt werden kann. Dadurch wird es beispielsweise möglich, dass die Messvorrichtung montiert, demontiert und/oder gewartet werden kann, ohne dass es notwendigerweise zu einer (übermäßigen) Verschlechterung des Vakuums in der Vakuumapparatur kommen muss. Dadurch kann die Messvorrichtung besonders flexibel sein. Speziell wenn zusätzlich oder alternativ noch zumindest ein Vakuumerzeugungsmittel und/oder zumindest ein Abkühlmittel vorgesehen sind, kann die beschriebene Flexibilität (nochmals) erhöht werden. Bei einem Vakuumerzeugungsmittel kann es sich insbesondere um eine Drehschieberpumpe, eine Turbomolekularpumpe, eine Diffusionspumpe, eine Absorptionspumpe, eine Kryopumpe und/oder eine andersartig ausgebildete Pumpeinrichtung handeln.
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Es ist möglich, die Messvorrichtung mit zumindest einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung und/oder mit zumindest einer elektrisches-Feld-Erzeugungsvorrichtung zu versehen. Die zumindest eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung bzw. die zumindest eine elektrisches-Feld-Erzeugungsvorrichtung kann dabei zumindest teilweise als Teilchenführungsvorrichtung und/oder zumindest teilweise als Teilchenaufspiralungseinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, dass Ionen (insbesondere ionisierte Restgasmoleküle) durch die elektrischen und/oder magnetischen Felder in Richtung bestimmter Bereiche der Messvorrichtung gelenkt werden, wie insbesondere in Richtung zumindest einer Elektronenaufnahmevorrichtung bzw. einer Auffangelektrodeneinrichtung. Weiterhin ist es möglich, dass Elektronen auf bestimmte Bahnen gezwungen werden, insbesondere derart, dass sie einen längeren Weg zurücklegen und/oder dass sie dadurch Energie verlieren (um auf diese Weise beispielsweise die Wahrscheinlichkeit einer Interaktion bzw. eines Stoßes zu erhöhen).
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Besonders vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn die Messvorrichtung zumindest bereichsweise und/oder zumindest teilweise als Partialdruckmessvorrichtung ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Messvorrichtung zumindest eine Massenspektrometereinrichtung aufweisen. Insbesondere kann dabei zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung zumindest bereichsweise und/oder zumindest teilweise nach Art einer Massenspektrometereinrichtung ausgebildet sein. Durch die vorgeschlagene Trennung von (in der Regel heißer) Elektronenfreisetzungsvorrichtung und Elektronenaufnahmevorrichtung ist es möglich, dass die Elektronenaufnahmevorrichtung besonders vorteilhaft als Massenspektrometereinrichtung ausgebildet werden kann bzw. dass insbesondere mithilfe der Elektronenaufnahmevorrichtung auch Partialdruckmessungen ermöglicht werden. Insbesondere kann eine Beeinträchtigung von Partialdruckmessungen bzw. von massenspektroskopischen Messungen durch chemische Reaktionen, wie sie benachbart zu einer heißen Elektronenfreisetzungsvorrichtung ohne weiteres auftreten können (was auch bereits vorab beschrieben wurde), vorteilhaft vermieden werden.
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Im Übrigen ist es möglich, dass die Messvorrichtung als einteilige Vorrichtung ausgebildet ist, die beispielsweise mit Hilfe eines einzigen Flanschs mit einer Vakuumapparatur verbunden werden kann und die auch als separate, eigenständige Anordnung vorliegen kann. Ebenso ist es auch möglich, dass die Messvorrichtung mehrteilig ausgebildet ist, derart, dass beispielsweise zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung und/oder zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung als eigenständige, separate Untereinheit gehandhabt werden können. Eine derartige getrennte Vorrichtung wird dann erst durch Zusammenfügen der Einzelkomponenten zu einer vollwertigen, vollständig funktionsfähigen Messvorrichtung. Insbesondere soll es möglich sein, dass für die Einzelkomponenten (insbesondere für die Elektronenfreisetzungsvorrichtung und/oder für die Elektronenaufnahmevorrichtung) jeweils alleine, als auch in deren (teilweiser) Kombination Schutz beansprucht werden kann. Darüber hinaus soll für einen „Bausatz”, der zumindest eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung sowie zumindest eine Elektronenaufnahmevorrichtung umfasst und zu einer Messvorrichtung vom vorgeschlagenen Typ zusammengefügt werden kann (gegebenenfalls unter Hinzufügung weiterer Bauelemente, wie beispielsweise einer Beam-Pipe, einer Vakuumanlage usw.) Schutz beansprucht werden können. Im Übrigen ist es auch möglich, dass bereits ein derartiger „Bausatz” als Messvorrichtung im Sinne der vorab abgegebenen Beschreibung und/oder der folgenden Patentansprüche aufgefasst werden kann.
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Weiterhin wird eine Niederdruckeinrichtung vorgeschlagen, die zumindest eine Messvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau aufweist. Bei der Niederdruckeinrichtung kann es sich insbesondere um eine Teilchenbeschleunigereinrichtung (beispielsweise Linearbeschleuniger, Synchotron, Speicherring, Zyklotron und dergleichen) und/oder um eine Teilchenstrahlführungseinrichtung (beispielsweise um ein Strahlrohr zum Transport eines Teilchenstrahls zu einer Experimentieranordnung, zu einem Behandlungsplatz, zu einer Bestrahlungsanlage, um eine Ionenquelle, einschließlich der dazugehörigen Teilchentransportstrecken und dergleichen) handeln. Eine derartige Niederdruckeinrichtung weist die bereits vorab beschriebenen Vorteile und Eigenschaften der Messvorrichtung in analoger Weise auf. Auch ist es möglich, die Niederdruckeinrichtung im Sinne der vorab abgegebenen Beschreibung fortzuentwickeln.
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Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang möglich, dass die Niederdruckeinrichtung zumindest ein Abkühlmittel, insbesondere ein kryostatisches Abkühlmittel aufweist. Hierbei kann es sich um an sich beliebige Vorrichtungen handeln, die beispielsweise mit Hilfe von Peltier-Elementen, von Kühlmittelkreisläufen, oder von verflüssigten Gasen (insbesondere flüssigem Stickstoff und/oder flüssigem Helium) gekühlt werden, handeln. Die Abkühlmittel können insbesondere zur Kühlung von Detektoren (speziell zur Verbesserung von deren Messgenauigkeit bzw. der Verminderung von deren Eigenrauschen) genutzt werden und/oder zum kryostatischen Pumpen einer Vakuumapparatur.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1: ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Ionisationsmanometer in einer schematischen Prinzipdarstellung;
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2: ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Ionisationsmanometer in einer schematischen Prinzipansicht;
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3: ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Ionisationsmanometer in einer schematischen Prinzipdarstellung.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Ionisationsmanometer 1 dargestellt, bei dem ein Elektronenerzeugungsmittel (eine Elektronenfreisetzungsvorrichtung) in Form einer Elektronenkanone 2 getrennt von einem als Messröhre 3 ausgebildeten Elektronenaufnahmemittel (Elektronenaufnahmevorrichtung) ausgebildet ist. Das Ionisationsmanometer 1 dient zur Messung des Restgasdrucks innerhalb einer Vakuumkammer 4. Bei der Vakuumkammer 4 kann es sich beispielsweise um die Beam-Pipe eines Teilchenbeschleunigersynchotrons oder dergleichen handeln. Die Vakuumkammer 4 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel kryostatisch gekühlt, das heißt, die Begrenzungswände 5 sind beispielsweise durch flüssiges Helium stark abgekühlt. Aufgrund der niedrigen Temperaturen der Begrenzungswände 5 wirken diese als kryostatische Pumpe, sodass innerhalb der Vakuumkammer 4 ein Vakuum im Hochvakuumbereich (beispielsweise zwischen 1·10–1 Pa und 1·10–5 Pa) erreicht werden kann. Ein derartiges Hochvakuum (oder ein noch besseres Vakuum) ist z. Bsp. für Teilchenbeschleunigersynchotrons essentiell, da es ansonsten zu einer zu großen Interaktionsrate zwischen im Synchotron umlaufenden beschleunigten (bzw. zu beschleunigenden) Teilchen und verbliebenen Restgasmolekülen kommen würde. Dies hätte eine Verschlechterung der Teilchenausbeute bis hin zur Unbrauchbarkeit des Synchotrons zur Folge.
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Wie man 1 entnehmen kann, sind sowohl die Elektronenkanone 2, als auch die Messröhre 3 als voneinander separat handhabbare Baugruppen ausgebildet. Die Baugruppen sind jeweils über Flanschverbindungen 6 mit den Begrenzungswänden 5 der Vakuumkammer 4 vakuumdicht verbunden (z. Bsp. über metallische Hochvakuumdichtungsringe).
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Die Messröhre 3 befindet sich dabei auf einer niedrigen Temperatur, die der Temperatur der Vakuumkammer 4 (bzw. der Temperatur von deren Begrenzungswänden 5) angenähert ist.
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Die Elektronenkanone 2 ist dagegen über eine thermische Isolationsanordnung 7 mit der Vakuumkammer 4 verbunden. Die thermische Isolationsanordnung 7 ist dabei derart ausgeführt, dass der Wärmeeintrag über die thermische Isolationsanordnung 7 von der beispielsweise auf Raumtemperatur befindlichen Elektronenkanone 2 in die Vakuumkammer 4 vergleichsweise gering ist, aber dennoch ein Elektronenstrahl 8 von der Elektronenkanone 2 ausgehend durch die thermische Isolationsvorrichtung 7 hindurchgehend in die Vakuumkammer 4 eintreten kann. Elektronenkanone 2 und Messröhre 3 sind im Übrigen derart angeordnet, dass der Elektronenstrahl 8 von der Vakuumkammer 4 weiter in die Messröhre 3 hinein gelangen kann.
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Die thermische Isolationsanordnung 7 stellt beispielsweise einen Warm-Kalt-Übergang bereit, z. Bsp. von Zimmertemperatur auf die Temperatur von flüssigem Helium. Dazu weist die thermische Isolationsanordnung 7 in an sich bekannter Weise thermisch isolierend ausgeführte Wellrohre 9 auf. Zusätzlich ist ein sogenanntes 77 K-Wärmeschild 10 vorgesehen, das mit Hilfe von flüssigem Stickstoff auf eine Temperatur von 77 K abgekühlt ist. Somit wird der Bedarf an flüssigem Helium zur Abkühlung der Vakuumkammer 4 vermindert.
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Die Elektronenkanone 2 weist eine Glühkathode 11 auf, welche Elektronen in den sie umgebenden Raum freisetzt. Die freigesetzten Elektronen werden von einer Beschleunigungsanode 12 auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt. In der Beschleunigungsanode 12 ist ein mittig angeordnetes Durchgangsloch 13 angeordnet, aus dem ein Strahl 8 aus beschleunigten Elektronen austritt. Normalerweise wäre der von der Glühkathode 11 der Elektronenkanone 2 unvermeidbar erzeugte Wärmeaustrag (bzw. Wärmeeintrag in die Vakuumkammer 4 hinein) unzulässig hoch, wenn die Elektronenkanone 2 – wie bei im Stand der Technik bekannten Ionisationsmanometern vom Glühkathodentyp – integral mit der Messröhre 3 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Vakuumkammer 4 angeordnet wäre. Aufgrund der getrennten Ausführung von Elektronenkanone 2 und Messröhre 3, insbesondere dank der thermischen Isolationsanordnung 7 zwischen Elektronenkanone 2 und Vakuumkammer 4, ist jedoch der Wärmeaustrag (bzw. Wärmeeintrag) auf ein tolerables Maß reduziert.
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Somit ist es möglich, dass auch bei kryostatischen Anlagen weiterhin Glühkathoden 11 verwendet werden können. Glühkathoden 11 sind deshalb von Vorteil, weil diese ein besonders gutes Langzeitverhalten aufweisen. Das heißt, dass diese über einen langen Zeitraum hinweg eine große Menge an Elektronen emittieren können, die zu Messzwecken verwendet werden können. Darüber hinaus ist die Elektronenabgabe von Glühkathoden 11 auch relativ konstant (insbesondere wenn diese mit einem gleichmäßigen Heizstrom beaufschlagt werden).
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Da der Elektronenstrahl 8 beim in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Ionisationsmanometers 1 eine relativ hohe Energie aufweist (beispielsweise im Bereich von 1.000 eV), ist die Wechselwirkungsrate zwischen den Elektronen des Elektronenstrahls 8 und dem Atomen bzw. Molekülen des in der Vakuumkammer 4 verbliebenen Restgases relativ gering. Daher werden für praktische Messaufgaben üblicherweise zu wenige Gasionen erzeugt, sodass direkt in der Vakuumkammer 4 keine sinnvolle Gasdruckmessung möglich ist. Die Messröhre 3 ist jedoch unmittelbar benachbart zur Vakuumkammer 4 ausgebildet. Die Flanschverbindung 6 zwischen Messröhre 3 und Vakuumkammer 4 weist einen solchen Querschnitt auf, dass der Restgasdruck innerhalb der Messröhre 3 im Wesentlichen der gleiche wie in der Vakuumkammer 4 ist. Da die Temperatur der Messröhre 3 auf einem ähnlichen Niveau wie innerhalb der Vakuumkammer 4 ist, treten auch keine die Messergebnisse verfälschenden Temperatureffekte auf, wie insbesondere das sogenannte thermische Transpirieren sowie eine durch eine Temperaturerhöhung erfolgende Druckerhöhung des Restgases.
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Die im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel benutzte Messröhre 3 weist auf ihrer Eingangsseite 14 zunächst ein Abbremsgitter 15 sowie ein Defokussierungsgitter 16 auf. Das Abbremsgitter 15 verlangsamt die in die Messröhre 3 eintretenden Elektronen auf einen Geschwindigkeitsbereich von typischerweise 100 eV bis 200 eV. In diesem Energiebereich ist die Wechselwirkungsrate (spezifischer Ionisierungsquerschnitt) zwischen Elektronen und Atomen/Molekülen des Restgases für im Wesentlichen alle vakuumtechnisch relevanten Gase geeignet groß. Bereits durch diese Maßnahme wird die Messgenauigkeit und Nachweisempfindlichkeit der Messröhre 3 deutlich erhöht.
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Eine weitere Erhöhung von Messgenauigkeit der Nachweisempfindlichkeit erfolgt durch das Defokussierungsgitter 16. Das Defokussierungsgitter 16 verteilt die in Form eines gebündelten Elektronenstrahls 8 eintreffenden Elektronen auf eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Elektronenbahnen 17, derart, dass diese auf langgestreckten Bahnkurven um die mittig angeordnete, zylindrisch ausgebildete Anode 18 herum laufen. Durch die dadurch bewirkte Verlängerung der Wechselwirkungs-Wegstrecke steigt die Wahrscheinlichkeit für eine Interaktion zwischen einem Elektron und einem Restgasatom/Restgasmolekül nochmals. Schlussendlich werden die einzelnen Elektronen 17 von der Anode 18 aufgenommen. Haben die Elektronen auf ihrem Weg (insbesondere innerhalb der Messröhre 3) ein Restgasatom/Restgasmolekül ionisiert, so werden diese vom Ionenkollektor (Ionenkollektorkathode) angezogen. Als Ionenkollektor dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein zum Beispiel geeignet negativ elektrisch vorgespannter Draht (Drahtelektrode) 29 (zum Beispiel nach dem Bayard-Albert-Prinzip), der innerhalb der Messröhre 3 angeordnet ist. Vorteilhaft ist es, wenn der elektrisch vorgespannte Draht 29 von einem gitterartig ausgebildeten Zylinderkäfig 28 (bzw. Zylindermantelkäfig) umgeben ist. Dieser Zylinderkäfig 28 kann als Gegenelektrode zur Drahtelektrode 29 dienen. Die Höhe des vom Ionenkollektor gesammelten Stromes (der sogenannte Ionenstrom) wird von einem Strommessgerät 21 (in 1 schematisch angedeutet) gemessen und ist ein Maß für den Restgasdruck in der Vakuumkammer 4.
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Von Vorteil kann es auch sein, wenn zusätzlich oder alternativ zur Drahtelektrode 29 und/oder zum gitterartig ausgebildeten Zylinderkäfig 28 eine so genannte Faraday-Cup vorgesehen wird, die zusammen mit geeignet ausgebildeten und angeordneten elektrischen und/oder magnetischen Feldern verwendet wird, so dass diese als Extraktor wirken. Das Extraktionsprinzip unter Verwendung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern bewirkt dabei, dass elektrisch geladene Teilchen (insbesondere nachzuweisende Elektronen) durch eine Art ”Loch” in einem ”Bodenteil” einer beispielsweise becherartig ausgebildeten Elektrode bzw. ein gitterartig ausgebildeter Zylinderkäfig aus dem ”Becher” herausgeführt werden und extern durch eine weitere Elektrode (beispielsweise eine Faraday-Cup) aufgefangen werden. Insbesondere kann in letzterem Fall meist die Messgenauigkeit nochmals erhöht werden.
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Die genannten vorteilhaften Ausbildungen unter Verwendung von Faraday-Cups, Extraktoren, Drahtelektroden 29 und/oder Zylinderkäfigen 28 können selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den weiteren noch beschriebenen (und auch sonstigen) Ausführungsbeispielen verwendet werden.
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Die Innenseiten 19 der Gehäusewände 20 der Messwerte 3 werden sinnvollerweise elektrisch leitfähig beschichtet (wobei eine vergleichsweise schlechte elektrische Leitfähigkeit ausreichend ist) und geerdet. Dadurch können statische Aufladungen, die eine Verfälschung des Messergebnisses zur Folge haben können, vermieden werden.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass anstelle einer Glühkathode 11 beispielsweise eine Kaltkathode oder eine sonstige Elektronenerzeugungsvorrichtung verwendet wird. Da die Elektronenkanone 2 beispielsweise auf Zimmertemperatur gehalten werden kann, sind insbesondere auch Kaltkathoden bzw. kalte Feldemitter betriebssicher verwendbar. Bei Zimmertemperatur zünden diese nämlich noch zuverlässig. Bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff, zumindest jedoch bei der Temperatur von flüssigem Helium kann es dagegen zu einem Abbruch der Feldemission der Kaltkathode (bzw. des kalten Feldemitters) kommen, da die Feldemissionszentren bei hinreichend niedrigen Temperaturen durch Restgas bedeckt werden können. Somit kann das in 1 dargestellte Ionisationsmanometer 1 auch vorteilhaft mit einer Kaltkathode (einem kalten Feldemitter) verwendet werden.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ionisationsmanometers 22, ebenfalls in schematischer Prinzipdarstellung dargestellt. Der Aufbau des vorliegend dargestellten Ionisationsmanometers 22 ähnelt in weiten Bereichen dem unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Ionisationsmanometer 1. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen sind daher ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das heißt jedoch nicht notwendigerweise, dass es sich zwangsläufig um identische Bauteile handeln muss, wenn die gleichen Bezugsziffern verwendet werden. Umgedreht schließt auch die Verwendung unterschiedlicher Bezugsziffern nicht zwangsläufig die Verwendung identischer Bauteile aus.
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Auch bei vorliegend dargestellten Ionisationsmanometer 22 wird ein beschleunigter, fokussierter Elektronenstrahl 8 von einer Elektronenkanone 2 erzeugt. Die Elektronenkanone 2 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls vom Glühkathodentyp 11. Der erzeugte Elektronenstrahl 8 verläuft – ebenfalls analog zum in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel – durch eine kryostatische Vakuumkammer 4 (mit kryostatisch gekühlten Begrenzungswänden 5) hindurch und tritt in eine Messröhre 3 ein, die vom gleichen Typ sein kann, wie die unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Messröhre 3.
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Beim vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel des Ionisationsmanometers 22 ist jedoch die Längsachse der Elektronenkanone aus Bauraumgründen um 90° zur Längsachse der Messröhre 3 versetzt angeordnet (selbstverständlich können auch andere Winkel genutzt werden). Von daher ist zwischen der Elektronenkanone 3 bzw. der daran angrenzenden thermischen Isolationsanordnung 7 und der Vakuumkammer 4 eine Ablenkeinrichtung 24 vorgesehen, die die Richtung des Elektronenstrahls 8 um (vorliegend) ebenfalls 90° ablenkt. Im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden für die Ablenkeinrichtung 24 zwei elektrostatisch geladene Platten 23 verwendet. Zusätzlich oder alternativ können selbstverständlich auch Magnetfelder zur Ablenkung genutzt werden (welche beispielsweise durch Magnetfeldspulen erzeugt werden können).
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In 3 ist ein weiteres denkbares, drittes Ausführungsbeispiel eines Ionisationsmanometers 25, ebenfalls in einer schematischen Prinzipdarstellung dargestellt. Das dritte Ausführungsbeispiel eines Ionisationsmanometers 25 ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel eines Ionisationsmanometers 1.
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Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel eines Ionisationsmanometers 25 sind jedoch das Abbremsgitter 15 sowie das Defokussierungsgitter 16 im Eingangsbereich der Vakuumkammer 4 (in Bezug auf den Elektronenstrahl 8) angeordnet. Mit anderen Worten sind das Abbremsgitter 15 und das Defokussierungsgitter 16 in einem Flanschbereich 6 der Vakuumkammer 4 angeordnet, der sich benachbart zur Elektronenkanone 2 befindet. Dadurch liegt innerhalb der Vakuumkammer 4 anstelle eines scharf gebündelten, schnellen Elektronenstrahls 8 (der typischerweise eine Energie aufweist, die zu hoch ist um einen hohen Wechselwirkungsquerschnitt mit den Atomen/Molekülen des Restgases zu haben) eine Vielzahl von einzelnen Elektronen vor, die auf individuellen Elektronenbahnen 17 mit einer vorteilhaften Geschwindigkeit von beispielsweise etwa 150 eV (relativ gesehen sehr hoher Wechselwirkungsquerschnitt mit Restgasatomen/Restgasmolekülen) durch die Vakuumkammer 4 wandern, ehe sie in die Messröhre 27 eintreten. Um die einzelnen Elektronen auf Bahnen 17 zu halten, so dass diese in Richtung der Anode 18 innerhalb der Messröhre 27 wandern, können beispielsweise leichte magnetische und/oder elektrische Felder vorgesehen werden. Aufgrund der größeren Messstreckenlänge und der geeigneteren Geschwindigkeit der Elektronen kommt es zu einer deutlich größeren Anzahl an Interaktionen mit Atomen/Molekülen. Dadurch werden deutlich mehr Ionen erzeugt, die nachgewiesen werden können. Dabei dienen im vorliegenden Fall als Ionenkollektor die Wände 26 der Messröhre 27, sowie Teile der Begrenzungswände 5 der Vakuumkammer.
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Weitere Details und Informationen finden sich in der Patentanmeldung, welche taggleich unter dem anmelderseitigen Aktenzeichen P408 vom gleichen Anmelder beim gleichen Patentamt hinterlegt wurde. Der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung wird durch diesen Verweis vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen.
