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4 Betrieb
4.1 Messprinzip,
Messverhalten
Bayard-Alpert
Pirani
tina46d1-c
(2019-01)
BPG402.ga
Die BPG402-Sx-Messröhren enthalten zwei separate Messsysteme (Heißkatode
nach Bayard-Alpert (BA) und Pirani).
Das Heißkatoden–Messsystem besitzt ein Elektrodensystem nach Bayard-Alpert,
welches auf eine niedrige Röntgengrenze ausgelegt ist.
Das Messprinzip dieses Messsystems beruht auf der Gasionisation. Die vom akti-
ven Filament (F1 oder F2, → unten) emittierten Elektronen ionisieren eine dem
Druck im Messraum proportionale Anzahl Moleküle. Der Ionenauffänger (IC)
nimmt den dadurch erzeugten Ionenstrom I
verstärker des Messinstrumentes zu. Der Ionenstrom ist vom Emissionsstrom I
der Gasart und vom Gasdruck p abhängig gemäß folgender Beziehung:
+
I
= I
× p × C
e
Der Faktor C wird als Empfindlichkeit der Messröhre bezeichnet. Er wird meist für
N
angegeben.
2
Die untere Messgrenze liegt bei 5×10
mit Metalldichtung).
Damit der ganze Bereich 5×10
kann, wird im höheren Druckbereich (Feinvakuum) ein niedriger Emissionsstrom
und im Bereich niedrigen Drucks (Hochvakuum) ein hoher Emissionsstrom be-
nutzt. Die Emissionsstrom-Umschaltung geschieht bei abnehmendem Druck bei
-6
etwa 7.2×10
mbar, bei zunehmendem Druck bei etwa 3.0×10
schalten kann die BPG402-Sx kurzzeitig (<2 s) von der spezifizierten Genauigkeit
abweichen.
Aufbau des Bayard-Alpert-Messsystems
F1/F2 Heißkatoden (Filamente)
IC
Ionenauffänger (Kollektor)
EC
Anode (Elektronenauffänger)
FS
Filamentumschaltung
Innerhalb gewisser Grenzen ist die Wärmeleitfähigkeit von Gasen druckabhängig.
Diese physikalische Erscheinung wird im Wärmeleitungs-Vakuummeter nach
Pirani zur Druckmessung ausgenützt. Als Messschaltung wird eine selbstabglei-
chende Brückenschaltung verwendet (→ Prinzipschaltbild). Das eigentliche Mess-
element ist ein dünner Wolframdraht. Mit einer geeigneten Regelschaltung wird
der Widerstand des Drahtes und damit seine Temperatur konstant gehalten. Die
dem Draht zugeführte elektrische Leistung ist dann ein Maß für die durch Wärme-
leitung im Gas abgeführte Leistung und damit den Gasdruck. Das Grundprinzip
der verwendeten selbstabgleichenden Brückenschaltung zeigt folgendes Prinzip-
schaltbild:
+
auf und führt ihn dem Elektrometer-
-10
mbar (Vakuumanschluss der Messröhre
-10
-2
mbar ... 10
mbar sinnvoll abgedeckt werden
F 1
F 2
FS
+
–
40V
(Degas 2.5V)
F 1
,
e
-5
mbar. Beim Um-
IC
EC
–
+
200V
(Degas 250V)
EC
F 2
IC
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