이온화 게이지 (ionization gauge)

P=nkT 

n 분자밀도 T 절대온도

위 식에 의하면 압력은 기체 분자의 밀도를 측정해도 알 수 있다. 그러나 실제로는 기체 분자의 밀도를 직접 측정할 수는 없으므로 전자를 기체 분자에 쏘아 기체 분자를 이온화시켜 양이온이 된 기체 분자의 개수를 이온 전류로써 측정한다. 이때의 이온 전류가 기체 분자밀도에 비례함을 이용하여 압력을 측정한다. 이런 방식으로 압력을 재는 진공게이지를 이온화 게이지라고 한다. 

이온화 게이지는 고/초고진공영역에서 우리에게 가장 친숙한 전압게이지이다. 그러나 이 진공게이지는 수동게이지가 아닌 만큼 결코 이상적인 게이지가 될 수 없다. 이온화 게이지는 기체의 해리와 탈착, 자체 배기작용, 필라멘트상에서의 화학 반응 등을 통하여 자신이 측정하고자 하는 주위 환경을 지속적으로 해치기 때문이다. 

이와 같은 이온화 게이지는 전자충격을 가하기 위한 전자의 발생 방법에 따라 냉음극형(cold cathod)와 열음극형 (hot cathod)으로 크게 나뉜다. 냉음극형은 강전장하에서 방출되는 장방출 전자와 2차 전자를 이용하고, 열음극형은 필라멘트로부터의 열전자를 이용하고 있다. 

냉음극형은 견고하지만, 출력이 압력에 정확히 비례하지 않기 때문에 정량적인 측정에는 바람직하지 않다. 반면에, 열음극형은 광범위한 압력 영역에서 출력과 압력 사이에 직선성이 좋아 상대적으로 정밀하게 압력을 측정할 수 있는 장점이 있다.     

정석민·이진원·박종윤, ⌜진공과학입문⌟, 청문각, 2021, 288쪽