本发明专利技术涉及一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，解决目前常规的热阴离子真空计无法用于高腐蚀性蒸气压的实时监测的问题。本装置包括热阴极电离规管和测量电路，其特征在于：所述热阴极电离规管包括螺旋状的栅极，螺旋状的栅极的内侧设置有沿栅极螺旋轴线方向延伸的收集极，栅极外侧的一方或多方设置有热阴极灯丝，热阴极灯丝在栅极外侧多方设置时、各热阴极灯丝环绕栅极均匀设置，所述热阴极电离规管的外侧绕设有电加热装置，电加热装置上设置有热电偶。本发明专利技术在真空腔达到较高真空度后的高温、高腐蚀环境下持续、稳定监测蒸气压；且在真空腔停止工作升压、降温的状态下，利用电加热装置避免硒蒸气沉积到热阴极电离规管表面。
【技术实现步骤摘要】
一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计
本专利技术属于太阳能电池片生产领域，涉及一种真空镀膜设备用监控装置，特别涉及一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计。
技术介绍
柔性太阳能电池片是在柔性可卷绕的基底上形成太阳能光伏材料镀层。铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池是一种质量功率比高、稳定性好的太阳能光伏材料，被普遍认为是最具发展前景的柔性太阳能电池材料。多元共蒸法是最广泛应用的CIGS镀膜方法，在真空环境下完成镀膜，利用铜、铟、镓、硒各元素共蒸，在基底表面反应形成多晶镀层。蒸汽镀膜的方式无法直接干预，只能通过蒸发气体的控制来间接控制镀膜层的质量。因此，在蒸汽镀膜过程中，必须对蒸汽的温度、蒸气压进行实时监控。在现有真空镀膜设备制造行业中，皮那尼和薄膜复合真空计是主要的真空计选型，此类真空计在一些有特殊工作环境下有使用的缺点：一、镀膜时真空计检测温度超过150度时，真空计的材质会出现形变，真空值会出现异常；二、镀膜工况中出现钨、硒等有腐蚀性气体分子时，会对现有薄膜真空计有严重破坏性，降低使用寿命。也有一种热阴极离子真空计可以用于高真空度的测量，热阴极离子真空计由热阴极电离规管和测量电路组成。测量电路由规管工作电源、发射电流稳压器、离子流测量放大器等部分组成。热阴极电离规管与被测真空系统相通。热阴极电离规管是一个三极管，管内有阴极、栅极和收集极。其工作原理为：收集极电位相对于阴极为负电位；栅极相对于阴极为正电位。阴极采用热阴极灯丝，当热阴极灯丝加热后，热阴极灯丝发射电子，在电子到达栅极的过程中，与气体分子碰撞而产生正离子和电子的电离现象。当发射电流一定时，正离子数目与被测气体压强成正比。正离子被收集极收集后，经测量电路放大，即可读出所要测量的真空值。常规的热阴极离子真空计通常用于极限真空度的瞬时测量，如果真空度较低时使用，会对灯丝造成损伤，且常规的热阴极离子真空计多采用钨丝作为热阴极灯丝，在高腐蚀环境下无法保证长时间稳定灯丝的电子放射。且铜、铟、镓、硒各元素多元共蒸法中的蒸气压监测，由于上述各元素的蒸发温度高，在每次生产结束时，腐蚀性气体的蒸发量由于其它蒸发源减少，会有明显的反应不足导致的残留，环境压力值会明显的增加，此时热阴极离子真空计电源需要及时关闭以保护热阴极灯丝。这个过程中腐蚀性气体会有明显的团簇现象，腐蚀性蒸汽会在热阴极电离规管表面冷却沉积附着，对热阴极电离规管的配件持续腐蚀，且沉积的材料形成表面镀层，会影响热阴极灯丝的电子发射，也影响收集极对正离子的收集。而且传统的热阴极离子真空计中的热阴极电离规管，其热阴极灯丝采用极细的钨丝作为电子放射，在高腐蚀性的气体环境中，无法保证热阴极灯丝放射时间，导致收集极数据显示异常。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决目前常规的热阴极离子真空计无法用于高腐蚀性蒸气压监测，且在生产结束阶段中腐蚀性蒸汽会在热阴极电离规管表面冷却沉积附着，形成持续腐蚀并影响热阴极离子真空计正常使用的问题，提供一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，用于真空腔内的蒸气压监测，包括热阴极电离规管和测量电路，其特征在于：所述热阴极电离规管包括螺旋状的栅极，螺旋状的栅极的内侧设置有沿栅极螺旋轴线方向延伸的收集极，栅极外侧的一方或多方设置有热阴极灯丝，热阴极灯丝在栅极外侧多方设置时、各热阴极灯丝环绕栅极均匀设置，所述热阴极电离规管的外侧绕设有电加热装置，电加热装置上设置有热电偶。本装置用于CIGS柔性太阳能电池片的CIGS共蒸法镀膜的真空腔中，用于蒸气压的监测，热阴极电离规管伸入真空腔内，测量电路设置在真空腔外。真空腔内充斥高温硒蒸气，为高温、高腐蚀环境，且在真空腔内压力升高、温度降低时容易产生硒元素沉积。真空腔内真空度的极值可以达到1.0E-7Torr，当真空腔内抽真空达到1.0E-2Torr时，离子真空计点亮，如果真空度过低，即真空腔内压力过高时，离子真空计不宜点亮以免灯丝损坏。离子真空计点亮时，热阴极电离规管的环境为硒蒸气环境，蒸气压变化从1.0E-7Torr到1.0E-2Torr之间。离子真空计能显示蒸气压的数值并输出显示。工作时，热阴极灯丝发热，离子真空计被热阴极灯丝加热处于高温状态，不会产生硒元素沉积。当生产结束时，硒蒸气的蒸发量由于其它如铜、铟、镓等元素蒸发源减少，会有明显的反应不足导致的残留，压力值会明显的增加，同时硒蒸气会有明显的团簇现象，这时离子计点亮时会对灯丝明显的损毁。这时需要及时关闭离子真空计，并将环绕在热阴极电离规管外的电加热装置通电加热，通过热电偶稳定控制温度到300度，硒蒸气在热阴极电离规管位置会受高温影响保持蒸发状态，并使气体分子远离电加热装置，避免硒蒸气在热阴极电离规管上沉积，影响离子真空计的工作精度。作为优选，所述热阴极电离规管通过法兰架安装在真空腔的腔壁上，法兰架上沿中轴线伸出设置收集极，法兰架在中轴线的两侧等间距设置有两个栅极支撑架，栅极支撑架与法兰架中轴线平行，螺旋状的栅极位于两个栅极支撑架之间、且栅极两端分别与两个栅极支撑架焊接。作为优选，两个栅极支撑架一长一短设置，螺旋状栅极的两端分别与一长一短两个栅极支撑架的端部焊接。两个栅极支撑架可以对螺旋状的栅极两端进行支撑，并同时作为栅极回路的一部分。作为优选，所述栅极外侧的两方对称有两组阴极支撑架，阴极支撑架朝向栅极的侧面架设有热阴极灯丝。作为优选，每组阴极支撑架包括一长一短两个阴极支杆，所述热阴极灯丝成螺旋状，热阴极灯丝的两端分别与同一组阴极支撑架的两个阴极支杆的端部焊接。阴极支杆作为阴极回路的一部分，为热阴极灯丝导电。作为优选，所述电加热装置环绕设置在栅极支撑架以及阴极支撑架的外侧。作为优选，所述电加热装置向真空腔内螺旋状伸出，电加热装置向真空腔内的伸出距离不小于热阴极电离规管向真空腔内的伸出距离。确保电加热装置呈罩体状完全覆盖热阴极电离规管的外侧，形成高温环境，避免硒蒸气在真空腔升压、降温的状态下在热阴极电离规管表面团聚沉积。作为优选，所述热阴极灯丝采用直径为0.05-0.1mm的铱丝，铱丝表面设有氧化钇涂层。采用带镀层的铱丝作为热阴极灯丝，确保灯丝可以持续工作。作为优选，所述栅极采用直径0.5-2mm的钨丝螺旋卷绕而成，相邻螺旋段之间留有间隙，所述收集极采用直径0.1-2mm的钨丝。作为优选，所述热阴极灯丝电阻小于0.5欧姆，热阴极灯丝偏置电压+25V，栅极电压+170V，收集极电压-170V，热阴极灯丝工作电压、电流分别为+4.7V、1.8A。本专利技术在CIGS共蒸法的真空腔内，利用离子真空计在真空腔达到较高真空度后的高温、高腐蚀环境下持续、稳定监测蒸气压，确保镀膜环境稳定，提升产品质量；且在离子真空计位于真空腔内的热阴极电离规管外侧环绕设置电加热装置，在真空腔停止工作升压、降温的状态下，关闭离子真空计，利用电加热装置维持热阴极电离规管位置的高温，避免硒蒸气团聚、沉积到热阴极电离规管表面，确保离子真空计的工作精度。附图说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，用于真空腔内的蒸气压监测，包括热阴极电离规管和测量电路，其特征在于：所述热阴极电离规管包括螺旋状的栅极，螺旋状的栅极的内侧设置有沿栅极螺旋轴线方向延伸的收集极，栅极外侧的一方或多方设置有热阴极灯丝，热阴极灯丝在栅极外侧多方设置时、各热阴极灯丝环绕栅极均匀设置，所述热阴极电离规管的外侧绕设有电加热装置，电加热装置上设置有热电偶。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，用于真空腔内的蒸气压监测，包括热阴极电离规管和测量电路，其特征在于：所述热阴极电离规管包括螺旋状的栅极，螺旋状的栅极的内侧设置有沿栅极螺旋轴线方向延伸的收集极，栅极外侧的一方或多方设置有热阴极灯丝，热阴极灯丝在栅极外侧多方设置时、各热阴极灯丝环绕栅极均匀设置，所述热阴极电离规管的外侧绕设有电加热装置，电加热装置上设置有热电偶。
2.根据权利要求1所述的一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，其特征在于：所述热阴极电离规管通过法兰架安装在真空腔的腔壁上，法兰架上沿中轴线伸出设置收集极，法兰架在中轴线的两侧等间距设置有两个栅极支撑架，栅极支撑架与法兰架中轴线平行，螺旋状的栅极位于两个栅极支撑架之间、且栅极两端分别与两个栅极支撑架焊接。
3.根据权利要求2所述的一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，其特征在于：两个栅极支撑架一长一短设置，螺旋状栅极的两端分别与一长一短两个栅极支撑架的端部焊接。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，其特征在于：所述栅极外侧的两方对称有两组阴极支撑架，阴极支撑架朝向栅极的侧面架设有热阴极灯丝。
5.根据权利要求4所述的一种用于高腐蚀性蒸汽压监测的离子真空计，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗明新，任宇航，王培双，
申请(专利权)人：尚越光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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