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Massenspektrometer - Das Vakuumsystem

Kaltkathoden-Vakuummeter

Das Kaltkathoden-Vakuummeter (Penning-Messkopf) gehört zu den Ionisations-Vakuummetern. Bei diesen Geräten wird ein Teil des Restgases im Messraum durch Elektronenstoß ionisiert. Die erzeugten Spezies geben ihre Ladung an eine Mess-Elektrode des Systems ab. Der so erzeugte Ionenstrom ist ein Maß für den Druck. Da diese Geräte den Druck über die Teilchenanzahldichte bestimmen, erhält man eine gasartabhängige Druckanzeige.

Abb.1
Kaltkathoden-Vakuummeter

Bei den Kaltkathoden-Ionisationsvakuummetern erfolgt die Bildung der Ionen durch kalte Entladung. Eine Penning-Messzelle besteht aus zwei nicht beheizten Elektroden, einer zylinderförmigen Kathode und einer stabförmigen Anode. Zwischen den Elektroden wird ein Potenzial von einigen kV angelegt. In diesem starken elektrischen Feld wird eine kalte Entladung gezündet und aufrechterhalten. Dabei entstehen aus dem Restgas Elektronen und positive Ionen.

Diese Ladungsträger wandern zu den entsprechenden Elektroden und bilden den druckabhängigen Entladungsstrom, der angezeigt wird. Zusätzlich wird um die Kathode herum ein Magnetfeld (ca. 0,1 T) so angeordnet, dass die magnetischen Kraftlinien den elektrischen Kraftlinien überlagert sind. Dadurch werden die Elektronen auf ihrem Weg zur Kathode auf eine schraubenförmige Bahn gezwungen. Man erreicht, dass die Wahrscheinlichkeit des Zusammenstoßes mit den Gasmolekülen erhöht wird.

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