B-A型電離規管GP274真空計

Granville-Phillps 274系列B-A型電離規管（GP 274型真空計）

真空測量解決方案

GP 274型真空計工作原理

B-A（熱陰極）規管(GP 274型真空計)的壓力指示是基于氣體分子電離產生的連續電流。負電子由從加熱的陰極以控制良好的固定速率射出并朝著帶正電的柵極（陽極）加速運動。電子進入柵極和對地連接的收集空間內。                  

在這個空間內電子與真空系統中的氣體分子碰撞產生正離子。然后正離子被位于柱狀柵極中心軸處的接地的收集極收集。在固定的燈絲對柵極的電壓和電子發射電流下，壓力低于1x10^-3Torr時正離子形成率直接與分子密度（壓力）相關。離子流的強度在經壓力單位調校的微安計上顯示出來。由于壓力指示是線性的，熱陰極BA規管通常在壓力低于1x10^-3Torr時被認為進行連續的壓力測量是精確的。

B-A規(GP 274型真空計)的測量下限由這類型規管的X射線極限決定。X射線極限因不同規管設計而不同。陰極發射的電子與柵極及其支撐網碰撞產生X射線。由于B-A規(GP 274型真空計)的幾何結構原因，僅有一小部分發射的X射線會被收集極收集。當X射線碰撞收集極絲時，收集極上會有光電子發射。X射線電流限制了測量壓力范圍，使其等效壓力下限到10-¹⁰或10^-11Torr范圍，取決于規管型號。早期的規管在柵極外有個柱狀收集極，這種結構的規管(GP 274型真空計)X射線極限大約在10^-8Torr。當氣體非常稀薄且規管所獲得的電流輸出幾乎全部都來源于X射線光電發射時，X射線極限就決定了規管的zui小壓力測量值。

(GP 274型真空計)電極被碳氫化合物污染后會使X射線極限增加，這是因為在X射線轟擊下污染表面會放出更多的二次電子。這種污染通常可以通過電極除氣來消除。

GP 274型真空計氣體種類影響

B-A電離規(GP 274型真空計)因氣體種類不同會有不同的相對靈敏度。因此，其所提供的壓力讀值僅為所氣體（氮氣）的直接讀值。叫做氮氣等效壓力。使用簡單的數學轉換可以將直接的壓力讀數轉換成非標準氣體產生的壓力讀值。這種轉換要用到特定氣體的相對規管靈敏度。在Granville-phillips274系列(GP 274型真空計)產品的使用說明書中有這些相關靈敏度的參考列表。

GP 274型真空計除氣

要將規管(GP 274型真空計)放氣減少到可以忽略的程度，必須執行除氣操作。玻璃規管要達到zui低壓力點需要在400⁰C下烘烤一小時。

(GP 274型真空計)電極除氣要在烘烤后再進行900⁰C的高溫加熱約15分鐘。

(GP 274型真空計)電極加熱可以通過電子轟擊（EB）或通過柵極加低壓大電流（I²R）的方式來實現。通常，規管都裝有組合柵極，即鼠籠狀柵極或是柵極與多個相交元件焊接在一起，這是柵極除氣僅通過電子轟擊方式實現。收集極也可以僅通過電子轟擊方式來除氣。柵極包括單螺旋結構和雙螺旋結構，螺旋結構的兩端都有外部連接，可以通過大電流方式除氣。所有帶螺旋柵極的規管也可以通過電子轟擊方式進行除氣。

(GP 274型真空計)274022、274023、272041和274042規管使用的是鼠籠式柵極，所以必須使用電子轟擊除氣方式。為了使裸規更適用于I²R除氣方式，我們研發了274028和274043規管。

GP 274型真空計漏電

壓力測量精度取決于毫安表可以測量的電流有多低，同時也受漏電影響。漏電路徑分為內部和外部。

內部和外部漏電在BA規(GP 274型真空計)的設計中將其控制在zui低可能值。規管收集極終端在柵蓋和陰極終端的相反端。

在底部或頭部引出收集極接腳的設計比焊接接管腳的設計更容易引起漏電問題。

內部漏電通常是由于鎢或是氧化釷從陰極上蒸發出來造成的。

GP274型真空計抽氣作用

電離規(GP 274型真空計)會表現出一定的抽氣作用。這主要是由于化學清除和電清除機理。通常，化學清除是由于各種清潔表面都有吸氣作用。當表面趨于飽和，這種抽氣作用就會減弱并達到穩定狀態。在化學清楚過程中，常規玻璃管規的讀數會比正常值低百分之二十到五十。在1x10^-9Torr下抽氣作用可能會持續四個小時之久。在1x10^-9Torr下大約要3個月后電子或離子除氣才會飽和。zui常見的抽氣作用消除方法就是在規管和真空系統之間布置大通導連接。

在規管中的第三種抽氣機理是與熱陰極的化學反應。很多氣體諸如氧、氮、水蒸氣、及氫都會與鎢中的碳發生反應。這些反應的比例取決于系統溫度，并且如果選用了大通導連接則測量誤差是非常低的甚至可以避免。然而，如果是在小系統中則這種氣體成分的改變會比較明顯。

許多種應對抽氣作用的規管結構可以選擇。

玻璃規管帶3/4英寸接管的結構，例如274002，就有足夠的通導可以使用至10^-8Torr范圍。如果規管要用于10^-10Torr范圍的測量則可選1英寸接管（274015）。為了補償高速電清除作用，所有內部屏蔽的規管都應配置1英寸接管。

相對于劇烈的電離規抽氣問題裸規是*選擇。緣于裸規的外形，規管元件可以直接置于真空腔體內，因此消除了管規相關的壓差問題。相對管規來說，裸規的系統響應時間也大大減少了。

基于上述各種特定應用要求的比較，可以根據使用目的來選擇恰當的規管。

GP 274型真空計特性

電離管規特點：

非松陷的雙絲柵極

耐燒型陰極或雙鎢絲陰極

接管——3/4英寸或1英寸直徑，可伐、耐熱玻璃或法蘭可選

焦耳除氣或電子轟擊除氣

配有標準電氣接頭

電子轟擊除氣方式的電離裸規特點：

籠狀柵極

耐燒型陰極或雙鎢絲陰極

電子轟擊除氣

配有標準法蘭連接

可更換陰極組件

焦耳除氣（I²R）或電子轟擊除氣（EB）方式的電離裸規特點：

非松陷的雙絲柵極

耐燒陰極

焦耳除氣或電子轟擊除氣

配有標準電氣接頭

可更換陰極組件