автореферат диссертации по электронике, 05.27.07, диссертация на тему:Теоретические и экспериментальные исследования ионизационных преобразователей давления с целью расширения диапазона измерения и создания нового поколения высоковакуумных и сверхвысоковакуумных ионизационных преобразователей давления общего и специального назначения

На правах рукописи

Коган Иосиф Леонидович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИОНИЗАЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ РАСШИРЕНИЯ ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ И СОЗДАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ВЫСОКОВАКУУМНЫХ И СВЕРХВЫСОКО-ВАКУУМНЫХ ИОНИЗАЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Р Г Б ОД

Специальность: 05.27.07 - оборудование производства

электронной техники.

2 1 ДПР 2003

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1999

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском институте вакуумной техники им. С. А. Вемшшского.

Научшй руководитель -

кандидат технических наук, старпшй научный сотрудник

Творогов Игорь Викторович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, старший научный сотрудник

Дмитриев Александр Борисович;

кандидат технических наук

Папко Зильямс Михайлович.

Ведущая организация - Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана.

Защита состоится " 03 2000 г. в Х^час. на заседании диссертационного совета Д 053.68.02 в Московском государственном институте электроники и математики.

Адрес института: 109028, Москва, Б. Трехсзятительский пер., 3/12, ШШ.

С диссертации можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " <2- " б А* 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

В.И. Жуков.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теш. Развитие современных технологических процессов, превде всего в твердотельной электронике, получение сверхчистых материалов, экспериментальное исследование фундаментальных физических явлений 2' косшческого пространства неразрывно связано с вакуумными измерениями.

Наиболее распространенными средствами измерений низких абсолютных давлений является ионизационные вакуумметры, основу которых составляют ионизационные преобразователи давления (ионизационные преобразователи). Принцип действия этих преобразователей основан на ионизации молекул или атомов газовой среда электронами, зштта-ровашзнш с катода за счет термоэлектронной или иного вида эмиссии, контролирующейся в процессе работы. Измеряемый ионный ток на коллекторе является мерой давления. Диапазон измерения с помощью ионизационных преобразователей чрезвычайно широк: от сверхнизкого дав-

•10 I 3

дения ~ 10 Ла до сравнительно высокого 10 - 10 Па. Ввиду различия требований к конструкциям ионизационных преобразователей для измерения сверхвысокого и среднего вакуума универсального преобразователя, охватывающего весь указанный диапазон, не существует. Достигнутый нижний предел измерения с помощью отечественных ионизацион-

них преобразователей составляет 7.10 Па (ПМИ-39-2), а максимальный

-8

диапазон, перекрываемый одним преобразователем, - Б.ГО - 10 Ла (Ш0-27).

Совершенствование высоких вакуумных технологий, эклшавдих использование фнзико-аналитичесних методов для исследования состава и структуры поверхности твердого тела, в частности процессы моле-

кудярно-лучевой эпитаксии, требует вакуумметрическое обеспечение

-по

сверхнизких давлений вплоть до 5.10 Па. В настоящее время для измерений таких давлений в нашей стране использузтся исключительно магнитные электроразрядные вакуумметры. Наличие постоянного магнита,

вносящего искажения в траектории заряженных 4301114, бывает крайне нежелательно. Поэтому весьма актуальна постановка задачи по разработке сверхвысоковакуумеого безмагнитного ионизационного преобра-

-м

зователя с никним пределом измерения ^10 Па.

Другой не менее.ватагой вагууиаетрической задачей является создание современного шрокодиапазонкого ионизационного дреобразова-

-6

теля на диалазон измерения не уже 10 ~ I Па. Преобразователь ШИ-27, построенный на сочетании в конструкции двух электродных систем, не имеет нормированной погрешности измерения и может использоваться лишь как индикатор. Внедрение нового вшрокодианазоняого преобразователя позволит не только полностью охватить основные высоковакуумные технологические процессы: ионно-лучевое осадцение, ионную имплантацию, электронную, ионную и рентгеновскую литографию, но и создаст метрологическую основу как по их сдвигу в сторону более .низких давлений, так м по разработке новых технологий.

В качестве эмиттера электронов в подавляющем большинстве случаях для конструкций ионизационных преобразователей используется термоэлектронный катод. Наличие накаленного катода с температурой, превышающей 1500 К, и потребляющего несколько ватт ограничивает применение ионизационного преобразователя в вакуумных системах с криогенными средствами откачки и может являться причиной необъективности измерения давления. Высокотемпературный катод является источником ионов и паров металла, которые могут быть ионизированы. Кроме того, взаимодействие накаленного катода с газовой средой изменяет ее количественный и качественный состав, что недопустимо при измерениях давления в небольших объемах, изолированных от от-качннх систем. Поэтому одним из перспективных направлений в вакуум-метрни является использование в ионизационных преобразователях не-накалнваемых эмиттеров электронов.

Цель и задачи работа. Целью работы является разработка, обоснование г выбор методов, способствующих расширению как верхнего л нашего пределов измерения, так и диапазона измерения, перекрываемого одним преобразователем. При этом необходимо решать следующие основные задачи:

- провести анализ современного состояния теории и практики создания ионизационных преобразователей, £а основании которого шбрать направления теоретических и экспериментальных исследований;

- провесзи теоретические и экспериментальные исследования ионизационных преобразователей, в т.ч. предназначенных для работы з верхних слоях атмосферы и космическом пространстве;

- исследовать возможность разработки ионизационного преобразователя с ненакаливаемнм эшттероы электронов на основе использования тонкошганочных структур;

- на основании проведенных исследований разработать конструкции:

сверхвысоковакууззЕОга преобразователя без использования постоянного

-»0

магнита с нижним пределом измерения Па, широкодиапазонного преобразователя с областью измерения 10 - 10 Па, комплекта преобразователей для измерения в верхних слоях атмосферы и космосе.

Метода исследований. Для решения указанных задач использовалось математическое моделирование физических процессов, связанных с работой ионизационных преобразователей, проведение большого объема экспериментальных работ по определена» влияния параметров режима электропитания и геометрии электродных систем на чувствительность и диапазон измерения.

Научная новизна.

I. Разработана теория верхнего предела измерения ионизационного преобразователя, основанная на теории ионизационного усиления Таун-сенда, в которой указывается связь между характером зависимости ионного тона от давления, распределением электрического поля в меж-

электродном пространстве и способом стабилизации тока эмиссии.

Теория дозволяет:

- объяснить преимущество использования для расширения верхнего предела измерения стабилизация тока эмиссии в катодной цепи питания по сравнению со стабилизацией в анодной цепи;

- обосновать возможность управления ходом зависимости ионного тока от давления путем изменения величины тока эмиссии, при этом, исходя из распределения электрического поля в области ионизации, можно прогнозировать характер влияния тока эмиссии на эту зависимость;

- дополнить концепцию построения электродной системы преобразователя для измерения более высоких давлений - с целью снижения влияния фактора ионизационного усиления распределение потенциалов в области ионизации додано представлять выпуклую вверх зависимость.

2. Предложено развитие теории методов модуляции ионного тока, включающее:

- классификаций, позволяющую большое разнообразие методов свести в соответствии с характером воздействия на формирование модулированного сигнала ионного тока к двум основным грушам: разностный (дискретный) метод и метод амплитудной (ашлитудно-ншульсной) модуляции;

- общие соотношения разностного метода модуляции для оценки статической погрешности и нижнего предела измерения, а такке переходного тока, вызванного переключением режима питания;

- формулировку условий и корректное доказательство возмокности реализации метода амплитудной модуляции, при котором устраняется не только рентгеновский фон преобразователя, но и фон, вызванный. электронно-стимулированной десорбцией ионов.

3. Проведенные экспериментальные исследования различных конструкций преобразователей Байарда-Альперта и с цилиндрическим внеш-

ним коллектором выявили:

- для обоих типов преобразователей существует оптимальное значение тока эмиссии, при котором характеристика преобразования линейна до более высокого давления;

- оптимальное значение тока эмиссии индивидуально для каздой конструкции и определяется ее геометрией и режимом напряжений питания;

- характер влияния величины тока эмиссии на линейность характеристики связан с формой распределения электрического поля в области ионизации и находится в соответствии с предложенной теорией верхнего предела измерения.

Практическая ценность. В результате работы расширен нижний пре-

-9

дел измерения отечественных ионизационных преобразователей с 7Л0 -ю

до 2.10 Па, при этом обеспечено измерение сверхнизких давлений ионизационным преобразователем без использования постоянного' магнита. Разработаны: сверхвысоковакуумный преобразователь с применением подавления тока фотоэлектронной эмиссии с коллектора ионов, преобразователи Байарда-Альперта с расширенным диапазоном измерения, преобразователи для измерения давления в верхних слоях атмосферы и космосе, преобразователь с ненакаливаемым катодом на основе тонкопленочной структуры меташг-диэлектрик-металш. Полученные теоретические и экспериментальные результаты создают базу для дальнейшего совершенствования и создания новых типов ионизационных преобразователей.

.Апробация работа. Результаты работы докладывались и обсуздались на 5- Всесоюзном совещании ло исследованию динамических, процессов в верхней атмосфере (1985г., Москва), конференции "Физика и техника высокого вакуума" {1985г., Ленинград), Всесоюзной научно-технической конференции "Вакуумметрия и метрология в вакуумном приборостроении" (1991г., Севастополь), Всероссийской научно-технической конференции -"Вакуумная наука и техника" (1994г., Гурзуф).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 статьях, авторском свидетельстве на изобретение, 6 отчетах проведенных ШР и ОКР, .3 тезисах докладов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, включающих 7 разделов, заключения, списка литературы и содержит 177 страниц, в т.ч. 58 иллюстраций и II таблиц. Ваблиогр. 100 назв.

На защиту выносятся:

1. Основные положения предложенной теории верхнего предела измерения ионизационного преобразователя, основанной на теории ионизационного усиления Таунсенда.

2. Результаты экспериментальных исследований различных конструкций преобразователей БаГтярда-Альперта и с цилиндрическим внешним коллектором в области верхнего предела измерения.

3. Результаты анализа существующих методов расширения нижнего предела измерения ионизационного преобразователя и конструкций, реализующих эти методы.

4. Основные положения предложенной теории методов модуляции ионного тока и обоснование целесообразности измерения низких предельных давлений с учетом нормированного значения фонового тока.

5. Конструкция шрокодиадазонного преобразователя Байарда-Аль-перта ЦЩ-59 (5.10"~ I Па).

6. Конструкция сверхвнсоковакуушого преобразователя ЦЩ-57 (2.10 ~ 1.10~3Ца).

7. Конструкции преобразователей для измерений в верхних слоях

атмосфера я космосе ПШ-45 (5.IQ* - I Па) и Ш-47 (5ЛО - I.IO Па) 8. Конструкция ионизационного* преобразователя с ненакаливаемш катодом на основе тонкопленочной структуры метаял-диэлекзрик-ие-тадл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дана классификация ионизационных преобразователей, обоснована актуальность работы, в виде аннотации излагается содер-гание диссертации.

В главе I проведен анализ современного состояния теории а практика создания ионизационных преобразователей» Глава заканчивается обоснованием направленна исследований и выбором построения электродной системы сверхвнсоковакууыного преобразователя с нижним пре-•о

делом измерения ~ID Па.

В главе 2 представлены результаты разработанных теоретических положении, направленных на расширение диапазона измерения ионизационных преобразователей» Глава разбита на три раздела.

В первом -разделе рассматривается теория верхнего предела измерения, основанная на теории ионизационного усиления Таунсенда. В этом случае ионизирующая способность электрона определяется ионизационным коэффициентом d, - число ионизаций, совершаешь электроном на единичном пути в направления поля. Для анализа использована эмпирическая формула Таунсенда

<А=АРехр(-ВР/Е) , CI)

где Р- давление, fl и В - постоянные газовой среда, £ - напряженность электрического ноля»

Яри упрощашщх допущениях неизменности траекторий электронов а ионов, стационарности распределения электрического поля выводятся уравнения для тока электронной: эмиссии с катода, электронного тока х ансдгой цесз яатаэия х ионного тока. Рассмотрена случая стабили-

зации тога эгшссии в катодной и анодной цепях питания. Подученные выражения являются монотонными функциями от величины интеграла

, (2)

и

выражающего число ионизационных столкновений, испытываемых электроном на пути ¿ от катода к аноду.

Для определения условия минимизации ионизационного усиления, определяемого интегралом (2), исходя из (I) и выражения напряженности электрического поля через потенциал, рассматривается вариационная задача

а

( 3((р(х)) = А р$ехр(- ВРМхШх =ех{г , в ч

^ •с ■ СЗ;

[ Ю*о ; ¥(({)=и.

Решением этой задача является линейная функция

Ч>„(Х)ФМ)Х , (4)

которая яри условии

7 -ВРс(/и 42, (5)

определяет иаксиыун функционала (3).

Отсвда следует, что для уменьшения ионизационного усиления необходимо, чтобы распределение электрического ноля в области ионизации (в класое гладких санкций) существенно отличалось от линейной зависимости. В качестве иллюстрации приводятся выражения и графики зависимости. ССУС-Х)) от ^ ПР2 линейном, квадратичном и логарифмическом распределении Ц>(Х).

Отдельно затрагивается вопрос, связанный с влиянием пространственного заряда носителей тока на распределение электрического поля в области ионазацяи. Анализируется плоская модель биполярного тока в режиме подвижности. Полученные результаты обобщаются на нелинейные поля. Ваделено два типа нелинейности распределения электрического поля в отсутствии пространственного заряда: первнЯ -

зависимость распределения потенциала имеет вид выпуклой вверх кривой, второй - выпуклой вниз. Проведенный анализ показывает, что для снижения влияния фактора ионизационного усиления распределение потенциалов в области ионизации должно представлять первый тип нелинейности.. Другой полученный важный результат - это возможность управления ходои зависимости ионного тока от давленая с помощью изменения величины тока эмиссии. Если рассматривать зависимость ионного тока, образованного в областях с наделенной нели-нейностьэ электрического поля, от величина давления при фиксированном параметре - значении тока эмиссии с катода, то с увеличением этого параметра при распределении электрического поля первого типа с ростом давления происходит уменьшение крутизны зависимости ионного тока от давления, а при распределении электрическо-иого доля второго типа - увеличение этой крутизны.

Во втором разделе рассматриваются теоретические вопросы, связанные с компенсацией фонового тона при измерениях. Это определение давления с учетом нормированного значения фонового тока (фонового давления) и методы модуляции ионного тока.

В случае введения нормированного значения фонового тока (фонового давления) значение давления в области нижнего предела измерения определяется из формулы

p=a-u/s~i/s-p0> (в)

где Р0 - нормированные значения фонового тока и фонового давления { % ~I0/$); S - чувствительность; / - коллекторный ток. Учитывая разброс фонового тока между отдельны}.® преобразователями, а также временной дрейф в процессе эксплуатации истинный фоновый ток в момент измерения может быть представлен в виде суммы70 и, соответственно, -фоновое давление определяется как . С

помощью введения параметра G , связывающего низший предел измерения Рн и фоновое давление

- Рн ~ аР0 , (?)

показывается, что относительная погрешность измерения величины

, вызванная случайным отклонением фонового тока (фонового давления) от номинального значения

дРи/Рн*-СГ'А1Л =-сС'йР./Ро . Ш

Из этого выражения следует, что при £7= 5 случайная логреш-ность, вызванная фоноьда током, не будет превышать ± 10$ даже при разбросе А 1Да в пределах +50^. Таким образом, учет фонового тока позволяет не менее, чем на полпорядка расширить нижний предел ! измерения.

Предлагается новый подход к построении методов модуляции ионно,-го тока, состояций в том, что большое разнообразие существущих методов ЕлассЕфщируотся в соотвегствии с дискретным или непрерывным характером воздействия на формирование модулированного сигнала ионного тока на две основные группы: разностный (дискретный) 1 метод и метод амплитудной иодудяцда.

Для разностного метода давление определяется по разности значе- ! ний коллекторного тока, соответствующих двум переключающимся режи- | мам питания. Это возможно, если известен коэффициент модуляции фо~ '. нового тока или модуляцией этого тока можно пренебречь. В простейшем варианте

Р=(1г[г)/т5, (9) |

где Ц и - значения коллекторного тока для основного и ведомо- | гательного режима питания; 5 - чувствительность в основном ретае; М - коэффициент модуляции ионного тока..

Показано, что при использовании этой формулы метод позволяет, , без учета погрешности измерения токов, расширить нижний предел измерения в т/е * раз, где £ - коэффициент модуляции фонового тока (Е Ф 0). При £ 0 предложена оценка минимально регистрируемого

давления

(20т - I)Р0 С т > з.ю". (ю)

где Ро - фоновое давление без использования модуляции.

Выделено два способа реализации метода: с помощью* модулятора и без введения дополнительного электрода (принцип самомодудяют). Определена статическая погрешность измерения и рассмотрены переходные процессы, вызванные переключением режимов питания. Полученное выражение кш статической погрешности

бгН^^ё^г^ , (II)

где Ьр^лР/Р'Л^а^Д;, б^луг/, и р изменя-

ются от 20 и 19 при Р*Рт!п ДО 1/Ш И (I -т)/т , когда показывает, что при разностной методе погрешность измерения коллекторного тока существенно влияет на общув погрешность измерения. Для уменьшения этого влияния и, соответственно, расширения нижнего предела измерения нуяно стремиться к увеличению значения коэффициента модуляции ионного тока. Расчет переходных процессов выполнен с помощь» преобразования Лапласа на основании эквивалентных схем. Показано, что для выделенных способов реализации эти с хеш практически полностьв идентичны. Рассматриваются случаи подачи на модулятор и коллектор ионов при самоыодуляпди прямоугольного скачка напряжения и прямоугольной последовательности импульсов сквакенностя 2 и длительности Т . Переходной ток для указанных случаев имеет вид:

¿гСв'-щ^^мрЫ/ЩСн+Ц] ; «2)

В этих формулах им~ величина скачка напряжения, Сн- емкость

модулятор-коллектор ионов ила коллектор ионов-корпус при самомодуляции, Кд.л Сд - входное сопротивление и емкость измерительного устройства. В работе приводится графики переходных процессов, представленные выражения (12), (13). позволяв? определить как факторы, влияющие на установление показаний, так и длительность переходных процессов,, что-необходимо для автоматизации измерений.

Метод амплитудной модуляции заключается в авшнтудаой (амшш-тудно-иицульсной) модуляции полезного сигнала - ионного тока, образованного за счет ионизация в газовой среде, с последующим его ввделзннеы в измерительном устройстве. Рассмотрен наиболее важный для измерения сверхвысокого вакуума способ при расположении модулятора перед коллектором ионов, ковда оба этих электрода вынесены из области ионизации. Доказано, что в этом случае возможно устранить не только рентгеновский фон преобразователя, но и фон, вызванный электронно-стимулированной десорбцией ионРв с анода ионного источника, (фон ЭДЮ„ Возможность устранения фона ЭДД основана на различии распределений энергии ионов в зависимости от природы их образования. Сформулированы условия независимости показаний от этого фона. Обосновано определение наиболее возможной рабочей области статической модуляционной характеристика. Это область значений напряжения на модуляторе, ограниченных анодным, для которой ионный ток в цепи модулятора равен нулю. В такой области статячес-кая модуляционная характеристика близка к интегральной функции распределения ионов источника по энергиям и представляет строго убывающую зависимость. При выборе напряжения смещения на модуляторе (рабочей точки) в этой области и работе преобразователя в однородной газовой среде крутизна модуляционной характеристики и, следовательно, показания не зависят от компоненты ионного тока, обусловленной эффектом ЭДИ.

В третьем разделе приводится теория электростатических ловушек типа цилиндрического конденсатора, используемых для защиты элект-

родных систем преобразователей, работающих в условиях космоса, от попадания заряженных частиц тепловых энергий. Рассматривается случай, кохда на внутренний цилиндр (стержень) подается положительный потенциал <Ja относительно внешнего, сооеного с ниш цилиндра. При обратной полярности прикладываемого к ловуике напряжения все формулы, относящиеся к зарякетшм частицам одного знака, без изменений переносятся на частицы, имеющие противоположный заряд. Рассчитывается наиболее неблагоприятный для улавливания вариант, когда почти вся энергия частицы сосредоточена в осевом направлении, а ее начальная цеетробезшая энергия не превышает тепловую, соответствующую Т « 423 К.

Основные подученные соотношения для расчета улавливания подо-нательннх ионов.

Максимальное вреда пролета в поле ловушки определяется из формулы

ггЧ<у(гМ/с , (14)

где f(%/Z,) - ¿n(lj/l){¿'/г(%/ъ,)Ух ; (15)

а

С=ЩТЩГ%. (16)

Здесь *lt а - радиусы внутреннего и внешнего цилиндра, £ и tri - заряд и масса иона. График функции УЧ^Д) приведен на рис. 1а. Для расчета интеграла в (15) яолользована квадратурная формула Гаусса-Кристсйфеля для весовой функции X ^

Максимальная энергия улавливаемого иона в осевом направлении

w^zux/'i^p'iijt,), (I?)

где Z = , 6 - элементарный заряд, L - длина ловушки.

Основные полученные соотношения для расчета улавливания отрицательных ионов и электронов.

Время пролета в поле ловуики без учета кинетического момента

относительно осевого направления у

где у(гг/1,у-$хЬг/1,)Хс1х. с

График функции ' праведен на рисДб.

(18) (19)

Щ) 60

40

го а

/ /

у /

У /

V

о 2п чо а

/

о го чо хг/х, 6

Рис Л. рафики Зржвдй: а - р(г£/г,) ; б - У>(гг/г<). Энергия улавливаемой отрицательно заряженной частицы в осевок

направлении для времени пролета в поде ловушки X,

IV - гиЛУг^Йг^).

(20)

Яри учете кинетического момента относительно осевого направления время пролета для отрицательно заряженной часа-оды будет бодь-ше, чем рассчитанное по формулам (18), (19). Однако, ограничиваясь заданной температурой, ошибка составит' не более 2%. В работе выведены. формулы, учитывающие значение указанного кинетического момента. Эти формула нмают существенно более громоздкий вид.

В приложении к разделу приведена параметры ловушек, иснользуе-шх в преобразователях Щй-45 и ЩЙ-47.

Глава3; посвядена экспериментальным исследованиям ионизационных преобразователей. Глава разбита на четыре раздела.

В первом разделе представлены результаты исследований разработанного сверхвысоковакуумного преобразователя ЦЦй-57 на диапазон измерения 2.10 - Х;Ю Па. Схема электродной; системы этого преобразователя показана "на рас.2. За основу конструкции взято построение

электродной системы преобразователя с экстракцией ионов, в котором образующиеся в области анода ионы вытягиваются на коллектор конов, вынесенный за пределы этой области н частично экранированный от 1 попадания прямого рентгеновского излучения. Для радикального снижения рентгеновского фона использован принцип подавления фотоэлектронной эмиссии с коллектора ионов путем создания у его поверхности тормозящего электрического поля. Это поле создается с помощью кольцевого супрессора, на который подается отрицательно потенциал относительно коллектора ионов. С целы) уменьшения фотоэлектронного тока с супрессора на коллектор ионов (эффекта обратного рентгеновского излучения) супрессор защищен от'попадания не только прямого рентгеновского излучения с анода, но и в значительной мера от отраженного с поверхности коллектора ионов, что показано на рис.2 пунктирной линией. '

тц^

Условные обозначения: I - катод; 2 - анод; 3 - экстрактор; 4 - супрессор; 5 - экран; 6 - коллектор ионов

Рис.2. Схема электродной системы преобразователя ЦДЙ-57.

Особенностью конструкции является применение закрытой анодной сетки более мелкой структуры, что способствует получении приемлемой приведенной чувствительности 0,1 Па'при снижении ускоряющего напряжения до 70 В. Уменьшение этого напряжения снижает интегральную интенсивность, а также граничную частоту тормозного рентгеновского излучения и, тем самим, поток и энергию эмиттированных фотоэлектронов. Указанные керн, вклотающяе минимизации эффекта обратного рентгеновского излучения, позволили почти полностью устранить рентгеновский фон и обеспечить требуемую величину нижнего предела измерения.

Электродная система ВДй-57 смонтирована на стандартном фланце Ду40 (DN35CF). Внешним заземленным экраном для преобразователя является внутренняя поверхность патрубка присоединительного фланца диаметром 35 мм.

Приводимые экспериментальные результаты включают выбор элект- ¡ рического режима работы, проверку подавления тока фотоэлектронной эмиссии с коллектора ионов, определение диапазона измерения.

Во втором разделе приводятся результаты экспериментальных иссле- i

i

дований внсоковзнуумных преобразователей в области верхнего преде- j ла измерения» Для экспериментов были взяты практически все промышленные образца отечественных преобразователей Байарда-Альперта: ШИ-12-8, Шй-27, ЛЩ-39-2, а также макетный образец этой конструк- i цил с электродной системой, близкой к предложенной фирмой "l/atiart" | (патент 13839655, кл.313-7, (Ж). Одновременно рассматривался пре- j образователь с цялщцряческш тешат коллектором ЛШ-3-2, Совмест- | ное исследование этих типов преобразователей, имеющие инверсные по ¡ отношении друт к другу построения электродных систем и различный i характер выпуклости распределения электрического поля в области ионизации анод-коллектор ионов, позволяет выявить общие закономерности. Основное внимание в исследованиях уделено фактору величины тока эмиссии. В качестве напряжений питания использовались наиболее распространенные ренины отечественных вакуумметров при ускоряющем напряжения 200 В и напряжении катод-корпус UK= 50 В и 100 В.

Полученные результаты влияния тока эмиссии на линейность характеристик представлены на рис.З. Для ПШ-12-8 эти характеристики оп- • ределены в региме питания при Ц,- 50 В, для остальных преобразователей - 100 В. Из вида характеристик прослеживается зависимость их формы от величина тока эмиссии. Для обоих типов преобразователей-можно определить оптимальное значение тока эмиссии Iíe/jr, при котором характеристика линейна до более высокого давления. С увеличением тока эмиссии от I верхняя граница линейного участка сдвигает-

ся з область более низких давлений и появляющаяся нелинейность для преобразователей Байарда-Альперта приобретает вид уменьшения чувствительности - 5 (Р) - убывающая зависимость), а для ВШ-3-2 -аР

увеличения чувствительности (3(Р) - возрастающая зависимость). При снижения тока эмиссии от 1}Впт также происходит уменьшение верхней границы линейного участка, но появляющаяся нелинейность для преобразователей Байарда-Альперта имеет вид увеличения чувствительности, а для ВШ-3-2 - уменьшения чувствительности. Для найденных значений 7

рацов превышает номинальные значения.

'зепг веР2ни^ предел измерения исследованных промышленных об-

10' ю 'ю'110° 10*

Л'.А

1,/М Ю~

/а «Г 10* ¡0

ю1 0

Р5яА

ю*ю*/о" 10' ю'ю' 5 №

а/мл

Ы*Ю'*Ю''Ю° 10' 10гР,Па

а

101Ю''<!Г,Ш' ю' Ш* Р.Пх

Рис.3. Градуировочные характеристики преобразователей Байарда-Альперта (а - г) и с цилиндрическим внешним коллектором ШЙ-3-2 (д) при разных значениях тока эмиссии: а - ИИ-12-8; б - БШ-27;

в - ДЖ-39-2; г - макетный образец;-график характеристики;

- линейная зависимость.

Из данных рнс.З слезет вакяый зызод дая преобразователей Байарда-Альперта о влиянии тока эмиссии на величину давления, при которой характеристика достигает максимума: с уменьшенаэм значения токг эмиссии лолоаение максимума сдвигается в область больших давлений.

Отдельно для этого типа преобразователя исследовано влияние диаметра цилиндрического экрана, охватывающего электродную систему, и расстояния меяду катодом и анодом на чувствительность и верхний предел измерения, в т.ч. рассмотрены зависимости ионного тока на экране от давления.

В обсуждении экспериментальных результатов с помощью предложенной теории верхнего предела измерения дается объяснение особенностям влияния величины тока эмиссии на линейность характеристик рассмотренных двух типов преобразователей, а также зависимостей ионного тока на экране от давления преобразователей Байарда-Альперта. Полученные данные позволяют определить подход к выбору значения тока эмиссии для расширения верхнего предела измерения и сформулировать концепцию оптимизации электродной системы преобразователя Байарда-Альперта, позволяющую увеличить диапазон измерения.

В третьем разделе представлены результаты исследований широкоди-апазокного преобразователя Байарда-Альперта ЦДЙ-59 (5.10 - I Па), в конструкции которого реализованы предложенные принципы по оптимизации электродной системы. Это использование закрытой с торцов анодной сетка относительно большого диаметра 20 мм, имеющую более мелкую структуру при сохранении высокой прозрачности, и рациональное соотношение между диаметрами экрана и анода, при котором площадь поперечного сечения области ионизации между экраном и анодом не превышает аналогичную площадь внутри анода. В преобразователе применяются два катода, расположенные симметрично относительно коллектора ионов и образующие с ним одну плоскость. Наличие дополнительного катода увеличивает надежность, а симметрия в построении электродной системы уменьшает разброс и повышает стабильность мет-рологичесгсах характеристик.Нагний предел измерения достигается благодаря снижению рентгеновского фона за счет получения высокой приведенной чувствительности 0,22 Па'при уменьшении ускоряющего напряжения до ICO В и использованию нормированного значения фонового

давления, верхний предел измерения - с помощью проведения подбора тока эмиссии.

Электродная система 1Щ-59 смонтирована на стандартном фттаттдн Ду40. Внешним заземленным экраном для преобразователя является внутренняя поверхность патрубка присоединительного фланца диаметром 35 мм.

Рассматривается поэтапный подход к определению параметров электрического режима работы. Для; определения нижнего предела измерения использован сверхвысоковакуумный преобразователь ЦВД-57о

Четвертый раздел посвящен исследованиям преобразователей специального назначения. Рассматриваются конструкции и характеристики преобразователей для измерения давления в верхних слоях атмосферы и космосе (космических преобразователей), а таете ионизационный преобразователь с ненакаливаешм катодом на основе тонкопленочной структуры металл-диэлектрик-ыеталл;(МДМ- катодом).

Условия применения налагают на космические преобразователи дополнительные требования. К нем прежде всего следует отнести наличие защиты от попадания в электродную систему посторонних заряженных частиц тепловых энергий, повышенную механическую прочность, обеспечение измерений без использования режима предварительного обезгажи-ваяия, ограничения на потребляемую мощность, а также по габаритам и массе. Конструктивно эти преобразователи поставляются запаянными с обезгаженной. электродной системой, вскрытие которой осуществляется непосредственно перед измерениями.

По диапазону измерения преобразователи делятся на две конструк-

-5

ции: ШИ-45 (5.10 - I Па) для измерений, главным образом,в верхних

-8 -г „

слоях атмосферы и ШИ-47 (5.10 - 10 Ла) для измерений в космическом пространстве.

За основу построения электродной системы ШИ-45 взята конструкция стержневого преобразователя, в которой ааод и коллектор ионоз

представляют проволочные раыки. Отказ от использования анода в виде сетки значительно повышает механическую прочность преобразователя, а малая металлоемкость анода снижает фон, вызванный электронно-стимулированной десорбцией ионов. Кроме того, небольшая поверхность коллектора ионов позволяет уменьшить рентгеновский фон по сравнению с традиционной для этого диапазона измерения конструкцией преобразователя с цилиндрическим внешним коллектором. Преобразователь ШИ-47 представляет конструкции Байарда-Альперта, являющуюся наиболее простой для измерений в области высокого вакуума.

В ионизационном преобразователе с ненакаливаемым катодом использована конструкция МДМ- катода типа "сэндвич" с относительно толстым слоем диэлектрика оксинитрида кремния - 20-40 нм. Рассматривается принцип построения электродной системы, в которой учтены эксплуатационные особенности используемого катода. Это малый уровень -5

тока эмиссии 10 А в импульсе), практическая безинерционность, предпочтение использования режима напряжения питания катода с че-редупцейся полярностью, позволяющего увеличить ресурс работы, небольшая теплопрочность. Описывается конструкция и характеристика преобразователя на диапазон измерения 10 - I Па, в котором реализован рассмотренный принцип.

Представленные экспериментальные результаты кроме определения зависимости чувствительности от параметров режима электропитания и диапазона измерения вкличают специальные вопросы. Для космических преобразователей это влияние электронно-стимулированной десорбции ионов на погрешность измерения низких давлений при быстром изменении давления от большего значения к меньшему, а для преобразователя с ЭДЩ- катодом - определение выделяемой мощности катода. Показано, что преобразователь с ВДМ- катодом не вносит искажений в измеряемую газовую среду.

В заключении дана характеристика полученных теоретических и прикладных результатов, приведены сведения о их внедрении и апробации.

Перечень основных публикаций до материалам диссертации

1. Коган И. Л. Теоретический анализ верхнего предела измерения ионизационного преобразователя давления.- Вакуумная техника и технология, 1996, т.6, И, с.3-8.

2. Коган И. Л. Теоретические аспекты методов модуляции ионного тока в ионизационных преобразователях давления.- Вакуумная техника и тешология, 1996, т.8, Ш, с.25-30.

Зо Коган ИМ. Работа высокозакуумных ионизационных преобразователей в области верхнего предела измерения.- Вакуумная техника и технология, 1996, т.6, №3, с.16-52.

4. Коган И. Л. Вопросы расширения верхнего предела измерения ионизационных преобразователей давления,- Сборник тезисов докладов "Вакуумная наука и техника", Гурзуф,. 1994, с. 114.

5. Коган И.Л., Ничзпорович Г.А. Ионизационный преобразователь

-ю

давления с нижним пределом измерения 10 Па.- Еакуушая техника и технология, 1992, тг2, №2, с.5-9.

6. Коган ИД. Ионизационный преобразователь давления с диапазоном измерения 5Я0 - Г Па.- Вакуумная техника и технология, 1997, т.7, №3, с.12-17.

7. Коган И.Л. Ионизационный преобразователь давления на диапа-

-8

зон измерения хО - I Па.- Сборник тезисов докладов "Вакуумная наука и техника", Гурзуф, 1994, с.107.

8. Бочевский В.В., Донской ¡I.A., Коган И.Л. и др. Автоматический цифровой вакуумметр с безнакальным ионизационным преобразователем.- ШЭ, 1988, М, с. 126-128.

9. Донской И.А., Коган И.Л. и др. Электронный ионизационный преобразователь давления.- A.c. Й1452130, 1988.

10. Коган И.Л. и др. Исследование верхнего предела измерения давления ионизационных преобразователей Еа$?рда-Альперта.- Тезисы докладов конференции "Физика и техника высокого вакуума"» Ленинград, 1985 (часть 2), с.173.

II. Алексеев М.К. и др., Коган И.Л. Аппаратура для измерения термобаршеских параметров верхней атаюсфера земли,- Труда 5-Бсесоюзного совещания по исследованию динамических процессов в верхней атмосфере, Москва, 1985, с.258-261.

Введение

Глава I. Анализ теории и практики создания высоковакуумных и сверхвысоковакуумных ионизационных преобразователей

101. Общие положения.

1о2о Теоретические вопросы определения чувствительности

1в30 Стабильность чувствительности . .».

1.4, Нижний предел измерения

1р5. Развитие теоретических представлений о верхнем пределе измерения

1.6с. Обзор конструкций и методов измерения.

Выводы к главе I.^.

Глава 2о Теоретические аспекты разработки ионизационных преобразователей

Раздел 2.1. Развитие теории верхнего предела измерения

§ I. Основные положения

§ 2С Работа преобразователя при стабилизации тока эмиссии в катодной и анодной цепях питания

§.3. Влияние формы распределения потенциала электрическо-) поля на величину J-$<Aolx .* . « . о . » „

§ 4о Влияние пространственного заряда в „ . 0 0 . 0 « « . 75 Резюме ооооооо«. . «о. « « о о а « о

Раздел 202о Теоретические вопросы, связанные с компенса-лей фонового тока при измерениях

§ I. Введение, измерения с учетом нормированного значения энового тока „ » о » » .«.».

§ 2. Разностный метод модуляции ионного тока 0 0 0 о »

§ 3. Метод амплитудной модуляции .ооооооо.

ЗРбЗЮМб ооооооо»о*о»»«****о«оа««*

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

В ходе проведения работы получены новые теоретические и прикладные результаты.

1. Разработана теория верхнего предела измерения ионизационного преобразователя, основанная на теории ионизационного усиления Таун-сенда, в которой указывается связь м&жду характером зависимости ионного тока от давления, распределением электрического поля в межэлектродном пространстве и способом стабилизации тока эмиссии.

Теория позволяет:

- объяснить преимущество использования для расширения верхнего предела измерения стабилизации тока эмиссии в катодной цепи питания по сравнению со стабилизацией в анодной цепи;

- обосновать возможность управления ходом зависимости ионного тока от давления путем изменения величины тока эмиссии, при этом, исходя из распределения электрического поля в области ионизации, можно прогнозировать характер влияния тока эмиссии на эту зависимость;

- дополнить концепцию построения электродной системы преобразователя для измерения более высоких давлений - с целью снижения влияния фактора ионизационного усиления распределение потенциала в области ионизации должно представлять выпуклую вверх зависимость.

2. Предложено развитие теории методов модуляции ионного тока, включающее:

- классификацию, позволяющую большое разнообразие методов свести в соответствии с характером воздействия на формирование модулированного сигнала ионного тока к двум основным группам: разностный (дискретный) метод и метод амплитудной (амплитудно- импульсной) модуляции;

- общие соотношения разностного метода модуляции для оценки статической погрешности и нижнего предела измерения, а также переходного тока, вызванного переключением режима питания;

- формулировку условий и корректное доказательство возможности реализации метода амплитудной модуляции, при котором устраняется не только рентгеновский фон преобразователя, но и фон, вызванный электронно-стимулированной десорбцией ионов.

3. Проведенные экспериментальные исследования различных конструкций преобразователей Байарда-Альперта и с цилиндрическим внешним коллектором выявили:

- для обоих типов преобразователей существует оптимальное значение тока эмиссии, при котором характеристика преобразования линейна до более высокого давления;

- оптимальное значение тока эмиссии индивидуально для каждой конструкции к определяется ее геометрией и режимом напряжений питания;

- характер влияния величины тока эмиссии на линейность характеристики связан с формой распределения электрического поля в области ионизации и находится в соответствии с предложенной теорией верхнего предела измерения.

Научно-технические результаты работы. а. Впервые создан отечественный безмагнитный ионизационный пре

-\0 образователь, имеющий нижний предел измерения 2 ДО Па. б. На основании экспериментальных исследований преобразователей Байарда-Альперта и с цилиндрическим внешним коллектором:

- выработан подход к определению режима работы, позволяющий расширить верхний предел измерения;

- определены режимы работы ранее разработанных преобразователей, при которых их верхние пределы измерения превышают номинальные значения;

- найден путь оптимизации конструкции Байарда-Альперта, позволяющий без использования дополнительного электрода расширить диапазон измерения.

Во Обоснована целесообразность определения низких предельных давлений с учетом нормированного значения фонового тока или фонового давления. Из полученной зависимости между нижним пределом измерения, нормированным значением и возможным разбросом фонового тока (фонового давления) следует, что введение одной из указанных нормированных величин позволяет более чем на полпорядка расширить нижний предел измерения. г. Показана возможность использования в ионизационном преобразователе ненакаливаемого катода на основе тонкопленочной системы металл-диэлектрик-металл с диэлектриком из оксинитрида кремния. Предложен оригинальный принцип построения электродной системы, учитывающШ особенности этого катода. д. Получены формулы и универсальные графики для расчета электростатических ловушек типа цилиндрического конденсатора, используемых для защиты электродных систем преобразователей от попадания заряженных частиц тепловых энергий при работе в космическом пространстве. е. Разработаны и изготовлены:

Ю- ВДЙ-57 (2о 10 - 1.10 Па) - сверхвысоковакуумный преобразователь экстракторной конструкции с использованием подавления тока фотоэлектронной эмиссии с коллектора ионов, ОКР принята Госкомиссией, преобразователь рекомендован к производству;

-9

- ДМЙ-55 (7.10 - I Па) - широкодиапазонный преобразователь Бай-арда-Альперта с модулятором (модификация ПШ-39-2), преобразователь включен в Госреестр средств измерения, документация передана на серийный завод-изготовитель;

-9

- ЦЦЙ-59 (5оЮ - I Па) - широко диапазонный преобразователь Бай-арда-Альперта без использования модулятора, испытаны опытные образцы;

170

-5

- ПШ-45 (5.10 - I Па) -.преобразователь стержневой конструкции для измерения давления в верхних слоях атмосферы и космосе, выпускается мелкими партиями, используется в геофизических исследованиях, установлен на орбитальной космической станции "Мир";

-8 -г

- ПМЙ-47 (5.10 - 1.10 Па) - преобразователь Байарда-Альперта для измерения давления в космосе, ОКР принята заказчиком, образцы переданы для проведения экспериментов;

-ц

- преобразователь с ненакаливаемым ЩМ- катодом (1.10 - I Па) оригинальной конструкции, опытная партия прошла технические испытания в ИСЭ СО РАН, используется для контроля давления в камерах ускорителей.

Проведенный анализ физических принципов работы, существующих конструкций и методов измерения, разработанные новые теоретические положения и экспериментальные исследования, включающие использование новых ненакаливаемых тонкопленочных катодов, позволили не только разработать современные высоковакуумные и еверхвысоковакуум-ные преобразователи общего и специального назначения, но и создают основу для дальнейшего развития этого направления вакуумметрии.

1. Кузьмин В.В., Творогов И.В., Левина Л.Е. Вакуумметрическая аппаратура техники высокого вакуума и течеискания. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 240с.

2. Redhead Р.А. The Sensitivity of Bayard-Alpert Gauges. J. Vac. Sci. Techn., 1969, v.6, №5, p.56-62.

3. Redhead P.A. New Hot-Filament Ionization Gauge with Low Residual Current. J. Vac. Sci. Techn., 1966, v.3. №4, p.173-180.

4. Pittaway L.G. Methode de conception des jauges a extraction a I'aide de I'ordinateur. Le Vide, 1970, №147, p.146-154.

5. Грошковский Я. Техника высокого вакуума: Пер.с польск. М.: Мир, 1975.-622с.

6. Close K.J., Yarwood J. A precision electron emission regulator. Vacuum, 1972, v.22, №2, p.45,46.

7. Моргулис Н.Д. Теория ионизационного манометра. ЖТФ, 1931, т.1, №1,с.51-63.

8. Моргулис Н.Д. К теории ионизационного манометра. ЖТФ, 1933, т.З, №8, с. 1276-1281.

9. Хавкин Л.П. К теории ионизационного манометра. ЖТФ, 1956, т.26, №10, с.2356-2360.

10. Мак-Даниэль И. Процессы столкновений в ионизационных газах: Пер. с англ. М.: Мир, 1967. - 832с.

11. Хастед Дж. Физика атомных столкновений: Пер. с англ. М.: Мир, 1965.-710с.

12. Pittaway L.G. Electron trajectories in ionization gauges. J. of Physics D: Appl. Phys, 1970, v.3, №7, p.1113-1121.

13. Blechschmidt D. A miniature extractor gauge for the UHV. J. Vac. Sci. Techn., 1974, v.11, №16, p.1160-1165.

14. Watanabe F. Point collector ionization gauge with spherical grid for measuring pressures below 10"11 Pa. J. Vac. Sci. Techn. A, 1987, v.5, №2, p.242-248.

15. Wood S.D., Tilford C.R. Long-term stability of two types of hot cathode ionization gauges. J. Vac. Sci. Techn. A, 1985, v.3, №3, p.542-545.

16. Poulter K.F., Sutton C.M. Long term behaviour of ionization gauges. Vacuum, 1981, v.31, №3, p.147-150.

17. Jousten К., Röhe P. Instability of the spatial electron current distribution in hot cathode ionization gauges as a source of sensitivity changes. J. Vac. Sei. Techn. A, 1995, v.13, №4, p.2266-2270.

18. Лекк Дж. Измерение давления в вакуумных системах: Пер. с англ. М.: Мир, 1966, 208с.

19. Edelmann Chr. Glühkathoden-Ionisationsmanometer für hohe Drücke im Vakuumbereich. Vakuum in der Praxis, 1991, №4, s.290-296.

20. Гапонов В.И. Электроника. Часть I. M.: Физматгиз, 1960,516с.

21. Grosse G., Harten U„ Jitschin W., Gentsch H. Secondary electrons in ion gauges. J. Vac. Sei. Techn. A, 1987, v.5, №5, p.3242-3243.

22. Harten U., Grosse G., Jitschin W., Gentsch H. Surface effects on the stability of hot cathode ionization gauges. Vacuum, 1988, v.38, №3, p.167-169.

23. Tilford C.R. Sensitivity of hot cathode ionization gages. J. Vac. Sei. Techn. A, 1985, v.3, №3, p.546-550.

24. Рентгеновские лучи: Пер. с нем. М.: Инострлитература, 1960.-468с,

25. Мишетт А. Оптика мягкого рентгеновского излучения: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 352с.

26. Redhead P.A., Hobson J.P. Total pressure measurements below 10"10 torr with non-magnetic ionization gauges. Brit. J. Appl. phys., 1965, v. 16, p. 1555-1566.

27. Pittaway L.G. The design and operation of a new extractor gauge for UHV pressure mesurements. Vacuum, 1974, v.24, №7, p.301-305.

28. Schütze H.J., Ehlbeck H.W. The X-ray Limit in Ionization Gauges. Trans, of the EIGHTH Nat. Vac. Symp., 1961, Pergamon press, v. 1, p.451-459.

29. Naler L. Proc. 7-th Intern. Vac. Congr. and 3rd Intern. Conference of Solid Surfaces, Vienna, 1977, p.199.

30. Соммер А. Фотоэмиссионные материалы: Пер. с англ. М.: Энергия, 1973. - 176с.

31. Gentsch Н. Inertes lonisationsvakuummeter mit extrahierendem Kollector (EXKOLL). Vakuum-Techn., 1987, Bd36, H.3, s.67-74.

32. Redhead P.A. Ultrahigh vacuum pressure measurements: Limiting processes. J. Vac. Sei. Techn. A, 1987, v.5, №5, p.3215-3223.

33. Edelmann Chr. Über den Einfluß von Elementarprozessen an Festkörperoberflächen auf die Druckanzeige von Glühkatoden-lonisationsmanometem. Wiss. Z. Techn. Univers. Dresden, 1978, Bd27, H.2, s.309-314.

34. Han S.W., Jitschin W., Röhl P., Grosse G. Performance of the bent beam ionization gauge in ultrahigh vacuum measurements. Vacuum, 1988, v.38, №12, p.1079-1082.

35. Hseuh H.C., Lanni C. Summary Abstract: A thin-collector Bayard-Alpert gauge for 10"12 Torr vacuum. J. Vac. Sei. Techn. A, 1987, v.5, №5, p.3244-3246.

36. Schylz G.J. Characteristics of the Bayard-Alpert Ionization Gauge at Pressures abobe 10^ mm Hg. J. Appl. Phys., 1957, v.28, №10, p.1149-1152.

37. Schylz G.J., Phelps A.V. Ionization Gauges Measuring Pressures up to the Millimeter Range. Rev. Sei. Instr., 1957, v.28, № 12, p.1051-1055.

38. Peacock R.N., Peacock N.T. Sensitivity variation of Bayard-Alpert gauges with and without closed grids from 10'+ to 1 Pa. J. Vac. Sei. Techn. A, 1990, v.8, №4, p.3341-3344.

39. Peacock R.N., Peacock N.T. The effects of closed grid ends and emission current on the sensitivity of B-A gauges in the range 1CTV to 1 Pa. -Vacuum, 1990, v.41, №7-9, p.2139.

40. Reich G, Schulz W. Probleme bei Verwendung von lonisationsvakuummetern im Druckbereich oberhalb 10"* Torr. Proc. 4 -Intern. Vac. Congr., Manchester, 1968, p.661-665.

41. Энгель А. Ионизованные газы: Пер. с англ. ~М.: Физматгиз, 1959.-332с.

42. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992.535с.

43. Kuo Y.H. An approach to the non-linearity of an ionization vacuum gauge at the upper limit of the measured pressure. Vacuum,1981, v.31, №7, p.303-308.

44. Edelmann Chr., Kiessling J. Zur oberen Druckmeßgrenze von Glükatoden-Ionisationsmanometern. Exp. Technik der Phys., 1978, Bd26, №5, s.569-577.

45. Kudzia J., Slowko W. Numerical method of calculating ion current in a high pressure ionization gauge. Vacuum, 1981, v.31, №8/9, p.359-363.

46. Ohsako N. A new wide-range B-A gauge from UHVto 10"1 Torr. J. Vac. Sei. Techn., 1982, v.20, №4, p.1153-1155.

47. Wang Yu-zhi. A fundamental theory of high pressure hot cathode ionization gauges. Vacuum, 1984, v.34, №8/9, p.775-778.

48. Sutton C.M., Poulter K.F. A new reference ionization gauge for vacuum pressure measurement in the range 10"* to 1 Pa. Vacuum,1982, v.32, №5, p.247-251.

49. Hirata M., Ono M. Pressure dependence of the sensitivity of a triode gauge. Vacuum, 1990, v.41, №7-9, p.2093-2095.

50. Hirata M„ Ono M. Reduction of space charge effect on the sensitivity of a triode gauge. J. Vac. Sci. Techn. A., 1991, v.9, №3, p. 1986-1990.

51. Творогов И.В. Ионизационный манометрический преобразователь со стабильной чувствительностью. IV Всесоюзная научно-техническая конференция "Физика и техника высокого вакуума", Тезисы докладов, Ленинград, 1974, с.126,127.

52. Redhead Р.А. Modulation of Bayard-Alpert gauges. J. Vac. Sci. Techn., 1967, v.4, №2, p.57-62.

53. Edwards D., Lanni C. Self-modulating ion gauge. J. Vac. Sci. Techn., 1980, v.17, №1, p.355-356.

54. Кузьмин В. В. Модуляция коллекторного тока в ионизационных вакуумметрах. Научные приборы, 1982, №2(25), с.36-45.

55. Chen J.Z., Suen C.D. An axial-emission ultrahigh vacuum gauge. J. Vac. Sci. Techn., 1982, v.20, №1, p.88-91.

56. Hua Z.Y. , Yang X.L., Qiu S.Y. and al. A group of terminal-flow UHV gauges. J. Vac. Sci. Techn., 1982, v.20, №4, p.1144-1147.

57. Chen J.Z., Suen C.D., Kuo Y.H. An axial emission self-modulating ion gauge. Vacuum, 1984, v.34, №6, p.641, 642.

58. Уэстон Дж. Техника сверхвысокого вакуума: Пер. с англ. -М.: Мир, 1988,- 366с.

59. Pittaway L.G. The design and operation of a new extractor gauge for UHV pressure measurements. Vacuum, 1974, v.24, №7, p.301-305.

60. Fujii Y., Inoue H., Mima H., Kanematsu F. Nude Type Modified Extractor Gauge. J. Vac. Soc, Jap., 1982, v.25, №4, p.179-181.

61. Fujii Y., Inoue H., Mima H., Kanematsu F. Modified extractor gauge. J. Vac. Sci. Techn. A, 1983, v.1, №1, p.90-94.

62. Schuemann W.C. A Photo-Current supressor gauge for the Measurement of verylow pressures. Trans, of the NINTH Nat. Vac. Symp. of the American Vac. society, 1962, p.428-430.

63. Schuemann W.C. Ionization Vacuum Gauge with Photocurrent supression. Rev. sci. instr., 1963, v.34, №8, p.700-702.

64. Chen N.Z., Suen C.D., Kuo Y.H. An Axial-Emission Supressor Gauge. J. Vac. Soc. Jap., 1982, v.25, №4, p.185-188.

65. Helmer J.C., Hayward W.H. Ion Gauge for Vacuum Pressure Measurements below 1 • 10-10 torr. Rev. sci. instr., 1966, v.37, №12, p. 1652-1654.

66. Benvenuti С., Hauer M. Improved Helmer gauge for measuring pressures down to 10"12 Pascal. Proc. 8th Int. Vac. Congr., Paris, 1980, v.2, p.199-202.

67. Suen C.D., Chen J.Z., Kuo Y.H. An axial-emission bent beam gauge. Vacuum, 1990, v.41, №7-9, p.1805, 1806.

68. Акцепторная заявка №20110-86 (Япония). Kn.H01J41/04. Ионизационный экстракторный манометр с электродом, модулирующим ионный ток: Авт. Ватанабэ Ф.

69. Watanabe F. Ion spektroscopy gauge: total pressure measurements down to 10"й Pa with discrimination against electron-stimulateg-desorption ions. J. Vac. Sei. Tech. A, 1992, v.10, №5, p.3333-3339.

70. Watanabe F. New type ionization gauge for UHV. J. Vac. Soc. Jap., 1981, v.24, №6, p.353-359.

71. Watanabe F., Hiramatsu S., Ishimaru H. Modulating Ion Current Pressure Gauge. J. Vac. Soc. Jap., 1982, v.25, №7, p.506-518.

72. Watanabe F., Hiramatsu S., Ishimaru H. Modulating ion current pressure gauge. Vacuum, 1983, v.33, №5, p.271-278.

73. Hara Y., Komaki S. Modulating Ion Vacuum Gauge SVC 8300 Series. - IONICS (Jap.), 1985, v.9, №119, p.43-50.

74. Watanabe F., Hiramatsu S., Ishimaru H. Using the modulating ion current gauge for total pressure measurements below 10'yo Torr without errors caused by electron-stimulated ion desorption. J. Vac. Sei. Techn. A, 1984, v.2, №1, p.54-56.

75. Watanabe F., Ishimaru H. Separation of gas phase and electron-stimulated-desorption ions in the modulated-ion-current pressure gauge. J. Vac. Sei. Techn. A, 1987, v.5, №5, p.2924-2926.

76. Meyer E.A., Herb P.G. Performance Study of the Orbitron Ionization Gauge. J. Vac. Sei. Techn., 1967, v.4, №2, p.57-62.

77. Edelmann Chr. Stand und Entwicklungstendenzen der Totaldruckmessung in der Vakuumtechnik. Vakuum-Techn., 1985, Bd34, H.6, s.162-180.

78. Айнбунд MP., Поленов Б.В. Вторичные электронные умножители открытого типа и их применение. М.: Энергоиздат, 1981.- 139с.

79. Li Wang-kui, Qin Ju-mei, Zhang Qi-znan, Ding Li-hua. Research on the measurement of ultra high vacuum. Proc. 8th Int. Vac. Congr., Paris, 1980, v.2, p.195-198.

80. Volter J., Berndt H., Kramp K.-D. Bayard-Alpert-Manometer mit La B5- Kathode und Kleiner-Emission. Vakuum-Techn., 1966, Bd15, №1/2, s.17-19.

81. Брандер Р.У., Тодхилл А. Холодные катоды из карбида кремния. Карбид кремния. (Сборник статей): Пер. с англ - М ' Мир1972. с.271-278.

82. Dobrott J R., Oman R.M. An ionisation gauge using a Sic p-n junction electron emitter. J.Vac. Sci. Teehn., 1970, v.7, №1, p.214,215.

83. Windsor E.E. A sensitive high vacuum gauge using an electron multiplier. Vacuum, 1970, v.20, №1, p.7-9.

84. Воробьев Г А. и др. Авт. свид. СССР №510982 от 18.12.1975.вб.Янкелевич Ю.Б. Тонкопленочная система металлдиэлектрик-металл в режиме ненакаливаемого источника электронов. Изв. АН СССР, серия физическая, 1979, т.43, №3, с.547-552.

85. Хатников В.И., Янкелевич Ю.Б. Исследование потока электронов из МДМ-катода. Электронная техника, 1978, вып. 7, №4, с.21-24.

86. Смирнов В.И. Курс высшей математики, т. IV, ч.1. М.: Наука, 1974. -336с.

87. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1961. - 323с.

88. Watanabe F., Hiramatsu S., Ishimaru H. A modulated-emission pressure gauge system. Vacuum, 1984, v.34, №6, p.673,674.

89. Бочевский B.B. и др. Автоматический цифровой вакуумметр с безнакальным ионизационным преобразователем. ПТЭ, 1988, №4, с.126-128.

90. Сверхвысокий вакуум в радиационно-физическом аппаратостроении. /Под ред. Г.Л.Саксаганского. М.: Атомиздат, 1976. - 288с.

91. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1973. - 736с.

92. Нейман Л.Р., Демирчян Н.С. Теоретические основы электротехники, т.2. Л.: Энергия, 1967. - 408с.

93. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика, т.1. М.: Наука, 1973. -215с.

94. Крылов В.И. Приближенное вычисление интегралов. М.: Наука, 1967.-500с.

95. Пипко А.И., Плисковский В.Я., Пенчко ЕА. Конструирование и расчет вакуумных систем. М.: Энергия, 1979. - 504с.

96. Пенчко Б.А. Воздухостойкий ионизационный манометр.-ПТЭ, 1961, №1, с. 170-173.

97. Коган И.Л. Вопросы расширения верхнего предела измерения ионизационных преобразователей давления.-Сб. тезисов докладов «Вакуумная наука и техника». Гурзуф, 1994,с.114.

98. Коган И.Л. Теоретический анализ верхнего предела измерения ионизационного преобразователя давления .- ВТТ, 1966, №1, с.3-8.

99. Коган И.Л. Ионизационный преобразователь давления с диапазоном измерения 5.10 -1Па. ВТТ,1997, №3.с. 12-17

100. Коган И. Л. Теоретические аспекты методов модуляции ионного тока в ионизационных преобразователях давления.-ВТТ, 1998, №3, с.25-30

101. Коган И.Л., Ничипорович Г.А. Ионизационный преобразователь с нижним пределом измерения 10 Па.-ВТТ,1992,№2,с. 5-9

102. Коган И. Л. и др. Исследование верхнего предела измерения давления ионизационных преобразователей Байарда-Альперта- Тезисы докладов конференции «Физика и техника высокого вакуума», Л. Л 985 (часть2), с. 173.

103. Коган И.Л. Работа высоковакуумных ионизационных преобразователей в области верхнего предела измерения,- ВТТ, 1996,№3,с. 16-22

104. Коган И.Л. Ионизационный преобразователь давления на диапазон измерения 10 -1Па. Сб. тезисов докладов «Вакуумная наука и техника», Гурзуф, 1994, с. 107

105. Алексеев М.К. и др., Коган И.Л. Аппаратура для измерения термобарических параметров верхней атмосферы земли,- Труды 5 Всесоюзного совещания по исследованию динамических процессов в верхней атмосфере, Москва, 1985, с.258-261.

106. Донской И.А., Коган И.Л. и др. Электронный ионизационный преобразователь давления.- А.с.№1462130,1988г.