Ionisaatiotyhjiömittari on keskeinen komponentti korkean tyhjiön mittaamiseen. Se määrittää tyhjiön tason ionisoimalla kaasumolekyylejä ja mittaamalla tuloksena olevan ionivirran. Erilaisten ionisaatiomenetelmien perusteella se jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan:
Yksi. Kuumakatodi-ionisaatiotyhjiömittari
Toimintaperiaate: Kuumennettu filamentti (katodi) lähettää termionisia elektroneja. Nämä elektronit saavat riittävästi energiaa lentäessään kohti anodiverkkoa, törmäämällä kaasumolekyyleihin ja ionisoimalla niitä. Tuloksena oleva ionivirta mitataan keräyselektrodista; tämä virta on verrannollinen kaasun paineeseen.
Edut:Tarkka mittaus, hyvä vakaus ja erinomainen lineaarisuus; se on yleisin valinta suurtyhjiömittauksiin.
Haitat:
Röntgenvaikutus: Anodiverkkoon iskevät elektronit tuottavat pehmeitä röntgensäteitä, jotka säteilyttävät kollektorielektrodia, laukaisevat fotoelektronisäteilyn ja luovat paineesta riippumattoman "taustavirran". Tämä aiheuttaa sen, että mitatut paineet poikkeavat todellisesta paineesta ultra-korkeassa tyhjiössä (noin<10⁻⁸ Pa).
Kemiallinen poisto: Filamentin korkea lämpötila saa reaktiiviset kaasumolekyylit (kuten happi) dissosioitumaan ja adsorboitumaan, jolloin syntyy "tyhjiövaikutus", joka vaikuttaa todelliseen paineeseen.
Filament burnout risk: Under higher pressures (e.g., >10⁻² Pa) tai äkillinen altistuminen ilmakehään, hehkulanka on altis hapettumiselle ja palamiselle.
Kaksi. Kylmäkatodi-ionisaatiotyhjiömittari
Toimintaperiaate: Korkeajännitteisen sähkökentän käyttäminen tyhjiössä tapahtuvan purkauksen aikaansaamiseksi (kylmäkatodi on lämmittämätön) ja ulkoisen magneettikentän käyttäminen. Sähkö- ja magneettikenttien (Lorentz-voiman) yhteisvaikutuksen alaisina elektronit käyvät läpi kierteisen liikkeen, mikä lisää huomattavasti ionisaation todennäköisyyttä törmäysten seurauksena kaasumolekyyleihin, jolloin muodostuu itseään ylläpitävä plasmapurkaus. Ionivirtaus on verrannollinen paineeseen.
Edut:Vankka rakenne, ei kuumaa filamenttia, kestää ilmakehän iskuja, pitkä käyttöikä.
Ei röntgentaustavirran rajoitusta, mikä mahdollistaa korkeampien tyhjiötasojen mittaamisen (tyypillisesti luokkaa 10⁻¹² Pa).
Haitat:
Purkauksen vakaus: Purkaus voi olla epävakaata alhaisissa paineissa, jopa "purkautumisviiveellä" tai "liekkisammutuksessa".
Herkkyys kontaminaatiolle: Katodin pinnan kontaminaatio voi vaikuttaa vakavasti elektronisäteilyyn, mikä johtaa epätarkkoihin mittauksiin.
Vahvat magneettikentän häiriöt: Tyhjiömittarin oma voimakas magneettikenttä voi häiritä ympäröiviä laitteita (kuten ionilähteitä); asennuspaikka vaatii huolellista harkintaa.
