Способ измерения давления в области газового разряда

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение чувствительности измерений давления газа в области газового разряда. Для этого в область разряда вводят металлический зонд переменной площади в виде пластины, заземленный через сопротивление утечки. Регистрируют потенциал зонда в зависимости от утечки, изменяют площадь зонда до получения неизменного потенциала зонда, после чего перемещают зонд в области разряда до получения максимального потенциала и, следовательно, максимальной чувствительности. Затем снимают градуировочную зависимость потенциала зонда от давления, которая и используется для последующего определения давления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (я)5 G 01 (21/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 V (л)

О

О

ЬЭ (21) 4431943/24 (22) 25.05.88 (46) 30.08.91. Бюл. hh 32 (71) Московский физико-технический институт (72) В.А,Балтинский и А.Н.Ежков (53) 531. 787(088,8) (56) Е ser Е,, Ogilvie R,Е. Taylor

К.А. Meaucements of plasma discharge

characteristics for sputtering аррИса0опв,1,Vac.Scl Тесппо 1978, ч.15, М 7, р.199-202. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В

ОБЛАСТИ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышеИзобретение относится к вакуумной измерительной технике и может быть использовано при регулировке и стабилизации давления в объемах, в которых существует газовый разряд, например в установках с ионной бомбардировкой в разряде.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения давления.

На фиг,1 изображена схема устройства, реализующего предложенный способ измерения давлений; на фиг.2 — зависимость потенциала изолированной пластины, введенной в область газового разряда, от давления в объеме при различных площадях пластины (St:Sz:Яз = 1:0.5:0,25); на фиг.3— зависимость потенциала пластины от расстояния между пластиной и катодом при постоянной площади пластины для разных давлений (Рз:Рр:Р(= 1:0,83:0,7); на фиг.4— зависимость потенциала пластины отдавление чувствительности измерений давления газа в области газового разряда. Для этого в область разряда вводят металлический зонд переменной площади в виде пластины, заземленный через сопротивление утечки.

Регистрируют потенциал зонда в зависимости от утечки, изменяют площадь зонда до получения неизменного потенциала зонда, после чего перемещают зонд в области разряда до получения максимального потенциала, и, следовательно. максимальной чувствительности. Затем снимают градуировочную зависимость потенциала зонда от давления, которая и используется для последующего определения давления, ния при различных величинах сопротивления утечки R (Я1Я2:Кз = 1:0,2:0,1).

Устройство содержит (фиг,1) вакуумную камеру 1, отверстие откачки 2, натекатель 3, анод 4. катод 5, источник 6 постоянного напряжения, изолированную пластину (зонд)

7, крышку 8 анода, подвижные держатели

9,10, причем держатель 9 выполнен с отверстием, через которое проходит держатель

10, вращающий пластину 7 вокруг оси 11, Пластина 7 выполнена из двух частей 12 и 13, прижатых друг к другу и имеющих электрический контакт между собой, часть

12 пластины 7 укреплена на держателе 9, другая часть 13 укреплена на держателе 10, что позволяет изменять общую площадь пластины 7. Устройство содержит также регулируемое сопротивление утечки 14. вольтметр 15, вакуумметр 16, термопарный преобразователь давления 17, ионизационный преобразователь давления 18, держа1б73902 тель 19, перемещающий крышку 8 анода, и миллиамперметр 20, регистрирующий ток разряда.

При реализации способа измерения давлений проводят следующие операции.

Откачивают камеру 1 до предельного давления, проводят напуск рабочего газа в камеру 1 через натекатель 3 при одновременной откачке газа. Между крышкой 8 анода и катодом 5 создается электрическое поле, достаточное для зажигания тлеющего разряда. Вводят изолированную пластину 7 и регистрируют потенциал и ток утечки пластины 7 путем измерения давления напряжения на известном сопротивлении утечки 14 вольтметром 15 с известным входным сопротивлением. Фиксируют давление в камере с помощью натекания 3 и вакуумметра 16. Изменяют площадь пластины и измеряют потенциал пластины в зависимости от тока утечки. Ток утечки изменяют изменением величины сопротивления утечки 14.

При достижении насыщения потенциала пластины фиксируют ее площадь. Затем изменяют величину давления в камере 1, увеличивая или уменьшая поток рабочего газа через натекатель 3. При этом получают зависимости, изображенные на фиг.2, Изменяя положение пластины 7 в разрядном промежутке катод — анод с помощью держателя 9, получают зависимости, изображенные на фиг.3, где 1 — расстояние между пластиной и катодом. При этом можно изменять давление в камере 1.

При изменении сопротивления утечки

14 происходит перераспределение токов ионов и электронов, поступающих на пластину иэ области разряда, и изменение потенциала пластины, что определяет воэможность выбора оптимальной величины сопротивления утечки в зависимости от требуемой величины контролируемого давления. Семейство зависимостей потенциа5

40 ла пласти .ы i от давления при разных сопротивлеt«,ë.ñ угу ки 14 приведено на фиг.4.

С помо.. зависи чостей нэ фиг.2,3, и

4 для раба .: — . давления определяют и устанавливают афпг .млльные с точки зрения чувствительн0с и величины площади пластины, сопротивления утечки, положения пластины в разрядном промежутке и измеряют потенциал пластины, который соответствует этому рабочему давлению.

Контроль и регулирование давления в камере осуществляют по одной из градуировочных зависимостей, изображенных на фиг.2.

Чувствительность определения давления при этом составляет более 10 Па/В.

Формула изобретения

1. Способ измерения давления в области газового разряда путем введения зонда в область разряда, регистрации потенциала и тока зонда в диапазоне давлений, при которых горит разряд, и определение величин давления по грэдуировочной зависимости потенциала зонда от величины давления, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в качестве зонда используют изолированную пластину, соединяют ее через сопротивление утечки с заземленным электродом, регистрируют потенциал пластины в зависимости оттока утечки, изменяют площадь пластины до получения неизменного потенциала пластины при переменном токе утечки, затем при площади пластины, соответствующей неизменному потенциалу, снимают градуировочную зависимость потенциала пластины от величины давления.

2. Способ по п.1, о т л и ч э ю шийся тем, что после установки площади пластины, соответствующей неизменному потенциалу, изменяют положение пластины в1 области газового разряда до получения максимальной величины потенциала пластины.

1613902

f i

-V, отгМ !

О о,5

Р, 7а

1673902

1,0

10 E,юлмеЮ

g 75

ОХ

Фиг.4

Составитель В. Шестак

Редактор Т. Орловская Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2912 Тираж 332 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5