Techniklexikon

Druckmessverfahren

allgemein alle Verfahren zur Messung des Drucks; in der Ultrahochvakuum-Technik die Messung und Überwachung des Vakuums. Da sich die einzelnen Druckbereiche von 10 ^{- 7} Pa bis 10¹¹ Pa erstrecken, also etwa 18 Grössenordnungen umfassen, werden unterschiedliche Verfahren und Geräte, allgemein als Manometer eingesetzt. Man kann diese grob in mechanische und elektrische Verfahren unterteilen. Zu den mechanischen Verfahren gehören die Druckmessdose, ein geschlossener Behälter mit einer korrugierten Membran. Je nach dem Umgebungsdruck wölbt sich diese Membran nach aussen oder nach innen. Die Wölbung wird durch ein Hebelwerk abgetastet und bis auf wenige Prozent genau gemessen. Der Druckbereich geht von hohen Drücken bis etwa 1 mbar. Das Wärmeleitungsvakuummeter besteht aus einem Röhrchen, das an das zu messende Vakuum angeflanscht wird, und einem im Röhrchen axial angebrachten Draht, der aus einer elektrischen Quelle beheizt wird. Die dabei entstehende Wärme wird durch druckabhängige Wärmeleitung im umgebenden Gas, durch Wärmeleitung an den Drahtenden und durch thermische Strahlung abgeführt. Die beiden letzten Beiträge können technisch konstant gehalten werden, so dass aus der Temperaturänderung die Druckänderung abgelesen werden kann. Der Messbereich reicht hierbei von etwa 10 ^{- 3} bis zu einigen hundert mbar. Im Reibungsvakuummeter wird eine Stahlkugel magnetisch in einem Messvolumen aufgehängt und zur Rotation gebracht. Durch die Reibung mit dem Gas verändert sich die Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Gasdruck. Dieses Verfahren eignet sich für absolute Druckmessungen in einem Bereich zwischen 10 ^{- 7} und 2 × 10 ^{- 2} mbar. Zu den elektrischen Verfahren zählen die Ionisationsvakuummeter, die auf dem Prinzip der Glühkathode beruhen. Bringt man eine Glühkathode in ein Gas, umgibt sie spiralförmig mit einer Anode und zündet eine unselbständige Gasentladung, so wird das Gas durch die Elektronen teilweise ionisiert. Die Ionen können die Anodenwicklung ungehindert passieren und werden von einem Ionensammler aufgefangen. Der Ionenstrom ist damit ein direktes Mass für den Druck. Der Messbereich reicht hierbei von etwa 10 ^{- 10} bis 1 mbar. Beim Penning-Ionisationsvakuummeter wird zwischen zwei Elektroden eine selbständige Gasentladung gezündet, wobei der Gasentladungsstrom druckabhängig ist. Die emittierten Elektronen werden durch ein Magnetfeld auf Spiralbahnen gezwungen, um die Ionisationsausbeute zu erhöhen. Der Messbereich beträgt hierbei etwa 10 ^{- 8} bis 10 ^{- 2} mbar. (Drucksensor) [GR1]