Penning-Messröhre – Ionisationsvakuummeter

Bei Ionisationsvakuummetern wird ein Teil des Restgases im Messraum durch Elektronenstöße ionisiert. Die erzeugten Ladungsträger geben ihre Ladung an die Messelektrode des Systems ab. Der so erzeugte Ionenstrom ist ein Maß für den Druck. Da diese Geräte den Druck über die Teilchenanzahldichte bestimmen, erhält man eine gasartabhängige Druckanzeige.

Bei den Kaltkathoden-Ionisationsvakuummetern erfolgt die Bildung der Ionen durch kalte Entladung. Eine Penning-Messröhre besteht aus zwei nicht beheizten Elektroden, der zylinderförmigen Kathode und der stabförmigen Anode. Zwischen den Elektroden wird ein Potential von einigen tausend Volt angelegt. In diesem starken elektrischen Feld wird eine kalte Entladung gezündet und aufrechterhalten, dabei entstehen aus dem Restgas Elektronen und positive Ionen.
Diese Ladungsträger wandern zu den entsprechenden Elektroden und bilden den druckabhängigen Entladungsstrom, der gemessen und zur Druckanzeige benutzt wird. Zusätzlich wird um die Kathode herum ein Magnetfeld (ca. 0,1 T) so angeordnet, dass die magnetischen Kraftlinien den elektrischen Kraftlinien überlagert sind. Dadurch werden die Elektronen auf ihrem Weg zur Kathode auf eine spiralförmige Bahn gezwungen, so dass die Wahrscheinlichkeit des Zusammenstoßes mit den Gasmolekülen erhöht wird.