طراحی گیج خلأ یونی کاتد گرم به‌صورت آرایه مبتنی بر MEMS

Abstract

اندازه‌گیری خلأ HVو UHV تا فشار ^۱۲-۱۰ تور از سال 1950 میلادی تاکنون با گیج یونی کاتد گرم موسوم به "بایارد آلپرت" انجام می‌گیرد. کارهای تحقیقاتی انجام‌شده روی گیج یونی نوع MEMS کافی نبوده و تاکنون تجاری‌سازی نشده است. در این مقاله انواع حس‌گر خلأ نوع MEMS و غیر MEMS که بتوانند خلأ HV و UHV را اندازه بگیرند، معرفی می‌شوند. این مقاله یک ایده گیج خلأ یونی مبتنی بر فناوری MEMS به‌صورت آرایه و نیز طراحی و شبیه‌سازی آن را ارائه می‌کند. اندازه گیج یونی پیشنهادی ³×1.2mm5×1 بوده و حداقل 3000 برابر کوچک‌تر از نوع مرسوم (بایارد آلپرت) است. مصرف توان الکتریکی در این طرح 50 برابر کمتر از نوع مرسوم است. ساختار طرح پیشنهادی شامل کلکتور، کاتد و شبکه آند از نوع مرسوم متفاوت بوده و مبتنی بر فنّاوری MEMS است. کاتد در این طرح از جنس نیکل بوده و می‌تواند در دمای ℃750 الکترون‌فکنی نماید. طرح کاتد طوری است که دما در طول آن تقریباً یکنواخت و مستقل از فشار خلأ است. طرح پیشنهادی دارای ضریب حساسیت 0.6 در محدوده اندازه‌گیری ^3-10 الی ^7-10×2 تور است. ضریب حساسیت در این طرح 20 برابر کمتر از نوع مرسوم است که عیب این طرح را نشان می‌دهد.