Vakuummessung bei hohen Temperaturen
Frage: Hält meine Vakuum-Messröhre Temperaturen von 100°C aus?
Antwort: Die meisten Vakuum-Messröhren können eine Temperatur von 100 °C aushalten. Im konkreten Fall sollte man jedoch immer genau analysieren, um welche Messröhre es sich handelt und wo genau diese 100 °C auftreten.
Hintergrund: Die Messprinzipien, Bauarten und Ausführungen von Vakuum-Messröhren sind so vielfältig, dass man auf diese Frage keine allgemeingültige Antwort geben kann.
Grundsätzlich muss man zwei Bereiche unterscheiden:
- die Temperatur der Arbeitsumgebung der Messröhre
- die Temperatur der Gase im Vakuumsystem.
1. Angaben über die Temperaturgrenzen der Arbeitsumgebung erhält man in der Regel aus den technischen Spezifikationen der Messröhre. Bei Röhren mit eingebauter Elektronik, so genannten "aktiven Messröhren", beträgt der zulässige Temperaturbereich typischerweise 5 °C bis 50 °C. Diese Beschränkung wird durch die elektronische Schaltung vorgegeben, da elektronische Bauteile einem natürlichen Alterungsprozess unterliegen. Dies gilt insbesondere für Halbleiterelemente wie Dioden, Transistoren und integrierte Schaltkreise. Je höher die Temperatur wird, um so schneller altert die Elektronik der Messröhre.
Nehmen wir als Beispiel eine Messröhre, für die eine obere Umgebungstemperatur von 50 °C spezifiziert ist. Betreibt man diese Messröhre bei 60 °C, so bedeutet dies nicht, dass sie bei dieser Temperatur nicht mehr funktioniert. In der Regel wird sie arbeiten, man muss allerdings mit einer reduzierten Genauigkeit und einer beschleunigten Alterung rechnen. Über die Anforderungen der jeweiligen Anwendung sollte man sich also vor dem Kauf einer Messröhre im Klaren sein.
Es gibt auch Messröhren ohne eingebaute Halbleiterschaltungen. Bei diesen sogenannten "passiven Messröhren" ist die Elektronik nicht am Einbauort der Messröhre, sondern in einem getrennten Steuergerät untergebracht. Passive Messröhren halten hohe Umgebungstemperaturen meist gut aus. Für die Alterung der Elektronik gelten die selben Aussagen wie im oberen Abschnitt. Eine vernünftige Belüftung und Luftkühlung des Steuergeräts muss gewährleistet sein - selbst in einem Geräteschrank oder in unmittelbarer Nähe einer warmen Apparatur.
2. Hohe Gastemperaturen im Vakuum sind meist kein Problem für Messröhren. Bei niedrigem Druck ist die Wärmekapazität das Gases gering, so dass es nur wenig Energie vom heißen Prozess zum Messinstrument befördert. Bei niedrigen Drücken wird viel Wärme durch Strahlung transportiert. Die Lebensdauer einer Messröhre wird also verlängert, wenn sie durch einfache konstruktive Maßnahmen geschützt eingebaut wird (Winkelstücke, Filterelemente). Treten hohe Temperaturen nahe Atmosphärendruck auf, so gilt dies allerdings nicht mehr. In diesen Fällen muss die Messröhre zum Beispiel durch gekühlte Rohrstücke oder Baffle geschützt werden. Dabei muss man besonders auf eventuell auftretende Kondensation von Dämpfen achten. Flüssigkeiten sollten nicht in die Messröhre gelangen. Die meisten Vakuum-Messröhren würden dadurch in ihrer Funktion beeinträchtigt.
Soll ein Vakuumsystem komplett ausgeheizt werden, muss die Elektronik von aktiven Messröhren vorher entfernt werden. Bei den adixen Messröhren der SERIE 2000 lässt sich die Elektronik durch Lösen einer Schraube leicht vom eigentlichen Sensor abziehen. So können beispielsweise die Ionisationsvakuummeter ACC 2009 (Kaltkathode) und AHC 2010 (Heisskathode) bei 150 °C ausgeheizt werden.