طراحی گیج خلا یونی کاتد گرم به‌صورت آرایه مبتنی بر mems

اندازه‌گیری خلا  hvو uhv تا فشار 10^-12 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 خلا نوع mems و غیر mems که بتوانند خلا hv و uhv را اندازه بگیرند، معرفی می‌شوند. این مقاله یک ایده گیج خلا یونی مبتنی بر فناوری mems به‌صورت آرایه و نیز طراحی و شبیه‌سازی آن را ارائه می‌کند. اندازه گیج یونی پیشنهادی 1×5×1.2 mm3 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 خلا است. طرح پیشنهادی دارای ضریب حساسیت 0.6 در محدوده اندازه‌گیری 10^-3 الی 10^-7×2 تور است. ضریب حساسیت در این طرح 20 برابر کمتر از نوع مرسوم است که عیب این طرح را نشان می‌دهد.

Design of Hot Cathode Ion Gauge Array and MEMS Type

Since 1950, Ultrahigh vacuum measurement at the range of 1012 torr has been done by means of hotfilament ionization gauges known as Bayard–Alpert gauge. The research work on the MEMS type of this gauge has not been successful and has not yet been commercialized. This paper introduces a variety of MEMS and nonMEMS vacuum sensors that can measure HV and UHV. This article introduces one idea, design and simulation of MEMS type ionization gauge as an array. The dimensions of proposed gauge occupies are 12mm×5mm×1mm which is at least 3000 times smaller than the traditional one. Total power consumption of the proposed gauge array is 50 times lower than the traditional type. The structure of the proposed gauge consists of collector, cathode and grid differs from the conventional one and is based on MEMS technology. The cathode in this design made of nickel and can electron emission at 750℃. The temperature along the cathode is identical and independent of vacuum pressure. Sensitivity coefficient of the proposal is 0.6 at the measuring range of 103 to 2×107 torr. The sensitivity coefficient of the designed architecture is 20 times less than the conventional one, which shows the disadvantage of this design.