JP2000146096A - 極高真空チャンバへの微量ガス導入機構 - Google Patents
極高真空チャンバへの微量ガス導入機構Info
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- JP2000146096A JP2000146096A JP10323001A JP32300198A JP2000146096A JP 2000146096 A JP2000146096 A JP 2000146096A JP 10323001 A JP10323001 A JP 10323001A JP 32300198 A JP32300198 A JP 32300198A JP 2000146096 A JP2000146096 A JP 2000146096A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １０-7Ｐａ以下の極高真空チャンバ内に所望
の分圧（１０-4〜１０-6Ｐａ程度）で微量ガスを導入す
ること。 【解決手段】 ガスボンベ２に対して開閉弁８と並列に
接続された真空ポンプ７により、ガスボンベ２から導入
ガスを排気する。これにより、開閉弁８の上流側圧力と
チャンバ９内の圧力の差圧が小さくなって、極高真空チ
ャンバ９内へのガス放出流量を極微量に調整することが
できる。
の分圧（１０-4〜１０-6Ｐａ程度）で微量ガスを導入す
ること。 【解決手段】 ガスボンベ２に対して開閉弁８と並列に
接続された真空ポンプ７により、ガスボンベ２から導入
ガスを排気する。これにより、開閉弁８の上流側圧力と
チャンバ９内の圧力の差圧が小さくなって、極高真空チ
ャンバ９内へのガス放出流量を極微量に調整することが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極高真空チャンバ
への微量ガス導入機構に関し、例えば宇宙環境の模擬実
験装置などに用いて好適である。
への微量ガス導入機構に関し、例えば宇宙環境の模擬実
験装置などに用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】近年、１０-7Ｐａ以下の極高真空にある
部材に対する、微量ガスの与える影響が議論されてい
る。例えば人工衛星のような部材は、たとえ極高真空の
宇宙空間にある場合であっても、部材表面などから放出
された１０-4〜１０-6Ｐａ程度の微量ガスの存在する環
境にあることになる。かかる微量ガスを含んだ極高真空
下において部材が受ける影響を実験室内で予め調べてお
くことは、今後の宇宙開発などにとってきわめて有効で
ある。
部材に対する、微量ガスの与える影響が議論されてい
る。例えば人工衛星のような部材は、たとえ極高真空の
宇宙空間にある場合であっても、部材表面などから放出
された１０-4〜１０-6Ｐａ程度の微量ガスの存在する環
境にあることになる。かかる微量ガスを含んだ極高真空
下において部材が受ける影響を実験室内で予め調べてお
くことは、今後の宇宙開発などにとってきわめて有効で
ある。
【０００３】チャンバ内に微量のガスを導入するための
機構として、マスフローコントローラを用いるものと、
バラトロン圧力計と制御弁により配管内の圧力をフィー
ドバック制御し、リーク弁を介して、その圧力差により
供給圧力を制御するものが知られている（「分子線エピ
タキシー」、４５頁〜４７頁、７６頁〜７９頁、権田俊
一編著、培風館）。
機構として、マスフローコントローラを用いるものと、
バラトロン圧力計と制御弁により配管内の圧力をフィー
ドバック制御し、リーク弁を介して、その圧力差により
供給圧力を制御するものが知られている（「分子線エピ
タキシー」、４５頁〜４７頁、７６頁〜７９頁、権田俊
一編著、培風館）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、比較的小さ
な超高真空チャンバ内に、マスフローコントローラを用
いてガス導入量を調節すると、一般的なマスフローコン
トローラの最小流量調節可能範囲が大きすぎるため、所
望の導入ガス分圧に調整できない。また、供給圧力を調
整することによりガス導入量を調節しても、バラトロン
圧力計での圧力が大気圧以上であると、ガス導入量が多
すぎるため、チャンバへの導入口をφ０．０１mm以下の
微細な穴に加工する必要がある。このような加工は、技
術的に困難であるため、所望の導入ガス分圧に調整でき
ない。即ち、従来の機構によっては、１０-7Ｐａ以下の
極高真空チャンバ内に所望の分圧（１０-4〜１０-6Ｐａ
程度）で微量ガスを導入できないという問題点があっ
た。
な超高真空チャンバ内に、マスフローコントローラを用
いてガス導入量を調節すると、一般的なマスフローコン
トローラの最小流量調節可能範囲が大きすぎるため、所
望の導入ガス分圧に調整できない。また、供給圧力を調
整することによりガス導入量を調節しても、バラトロン
圧力計での圧力が大気圧以上であると、ガス導入量が多
すぎるため、チャンバへの導入口をφ０．０１mm以下の
微細な穴に加工する必要がある。このような加工は、技
術的に困難であるため、所望の導入ガス分圧に調整でき
ない。即ち、従来の機構によっては、１０-7Ｐａ以下の
極高真空チャンバ内に所望の分圧（１０-4〜１０-6Ｐａ
程度）で微量ガスを導入できないという問題点があっ
た。
【０００５】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、超高真空のチャン
バ内に微量のガスを導入できる微量ガス導入機構を提供
することである。
であって、その目的とするところは、超高真空のチャン
バ内に微量のガスを導入できる微量ガス導入機構を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ガス供給源に接続されており、前記ガス供給源に起因す
るガスを外部に排気する排気手段と、下流側が極高真空
チャンバに接続されるとともに、上流側が前記排気手段
と並列に前記ガス供給源に接続された開閉弁とを備えて
いることを特徴とする。
ガス供給源に接続されており、前記ガス供給源に起因す
るガスを外部に排気する排気手段と、下流側が極高真空
チャンバに接続されるとともに、上流側が前記排気手段
と並列に前記ガス供給源に接続された開閉弁とを備えて
いることを特徴とする。
【０００７】ガス供給源から供給された導入ガスを排気
手段で排気することにより、排気手段と並列にガス供給
源に接続された開閉弁の上流側の圧力を低く保つことが
できるため、開閉弁の上流側と下流側との差圧を小さく
できる。これにより、極高真空チャンバ内への放出流量
を極微量に調整できる。
手段で排気することにより、排気手段と並列にガス供給
源に接続された開閉弁の上流側の圧力を低く保つことが
できるため、開閉弁の上流側と下流側との差圧を小さく
できる。これにより、極高真空チャンバ内への放出流量
を極微量に調整できる。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成に加えて、前記排気手段の上流に流量調整弁が
接続されていることを特徴とする。これにより、排気手
段により排気するガスの流量を制限できるため、排気ガ
スの無駄を減少できる。
明の構成に加えて、前記排気手段の上流に流量調整弁が
接続されていることを特徴とする。これにより、排気手
段により排気するガスの流量を制限できるため、排気ガ
スの無駄を減少できる。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載の発明の構成に加えて、前記開閉弁の上流に
おける圧力が前記ガス供給源の下流に接続された圧力調
整弁にフィードバックされることにより、前記開閉弁の
上流における圧力が一定となるように調整されることを
特徴とする。これにより、開閉弁の上流側の圧力を一定
に保つことができるため、極高真空チャンバ内への極微
量の放出流量をより安定に保つことができる。
項２に記載の発明の構成に加えて、前記開閉弁の上流に
おける圧力が前記ガス供給源の下流に接続された圧力調
整弁にフィードバックされることにより、前記開閉弁の
上流における圧力が一定となるように調整されることを
特徴とする。これにより、開閉弁の上流側の圧力を一定
に保つことができるため、極高真空チャンバ内への極微
量の放出流量をより安定に保つことができる。
【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記ガス
供給源と前記開閉弁と間で前記ガスが凝縮しないように
前記ガスを加熱する加熱手段をさらに有しており、前記
排気手段により少なくとも前記開閉弁の上流における前
記ガスの圧力が飽和蒸気圧以下とされることを特徴とす
る。これにより、ガス供給源に液体状態で貯溜されてい
た物質であっても、ガスとしてわずかな分量だけ極高真
空チャンバ内に導入することができる。
項３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記ガス
供給源と前記開閉弁と間で前記ガスが凝縮しないように
前記ガスを加熱する加熱手段をさらに有しており、前記
排気手段により少なくとも前記開閉弁の上流における前
記ガスの圧力が飽和蒸気圧以下とされることを特徴とす
る。これにより、ガス供給源に液体状態で貯溜されてい
た物質であっても、ガスとしてわずかな分量だけ極高真
空チャンバ内に導入することができる。
【００１１】本発明は、請求項１乃至請求項４記載の発
明の構成に加えて、前記開閉弁が、その開状態を１ｍ秒
以下にできるものであることを特徴とする。これによ
り、ガス導入時間を極短時間に制限できるため、微量の
ガスを正確にチャンバ内に導入できる。
明の構成に加えて、前記開閉弁が、その開状態を１ｍ秒
以下にできるものであることを特徴とする。これによ
り、ガス導入時間を極短時間に制限できるため、微量の
ガスを正確にチャンバ内に導入できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。極高真空チャンバへの微量ガス導入
機構１は、図１に示すように、極高真空チャンバ９とガ
ス供給源であるガスボンベ２とが接続されて構成されて
おり、極高真空チャンバ９内に極微量のガスを導入でき
るようになっている。ガスボンベ２には、減圧弁３が接
続されており、減圧弁３の下流側へ流れるガス圧力を調
整するようになっている。減圧弁３の下流側には、圧力
調整装置４ａを備えた圧力調整弁４と圧力センサ５が接
続されており、圧力センサ５は、圧力調整弁４の下流側
から開閉弁を構成する超高速電磁弁８の上流側の圧力を
検出し、圧力調整装置４ａは、検出圧力から圧力調整弁
４をフィードバック制御するようになっている。圧力調
整弁４の下流には、流量調整弁６と超高速電磁弁８が並
列に接続されている。流量調整弁６の下流側には、排気
手段を構成するガス系真空ポンプ７が接続されており、
ガス系真空ポンプ７は、流量調整弁６の上流側が低圧に
なるようにガスを吸い込み大気へ放出するようになって
いる。流量調整弁６は、絞りを調整することによりガス
系真空ポンプ７から大気へのガス放出量を制御するよう
になっている。また、超高速電磁弁８の下流側には、極
高真空チャンバ９が接続されている。この極高真空チャ
ンバ９には、図示されない真空ポンプがさらに接続され
ている。真空ポンプは、常に極高真空チャンバ９内のガ
スを排気しており、極高真空チャンバ９内は、真空状態
に保たれるようになっている。超高速電磁弁８は、非常
に短い時間だけ開状態にすることにより、１０-7Ｐａ程
度の極高真空チャンバ９内へ導入される導入ガス量を極
微量に制限するようになっている。
基づいて説明する。極高真空チャンバへの微量ガス導入
機構１は、図１に示すように、極高真空チャンバ９とガ
ス供給源であるガスボンベ２とが接続されて構成されて
おり、極高真空チャンバ９内に極微量のガスを導入でき
るようになっている。ガスボンベ２には、減圧弁３が接
続されており、減圧弁３の下流側へ流れるガス圧力を調
整するようになっている。減圧弁３の下流側には、圧力
調整装置４ａを備えた圧力調整弁４と圧力センサ５が接
続されており、圧力センサ５は、圧力調整弁４の下流側
から開閉弁を構成する超高速電磁弁８の上流側の圧力を
検出し、圧力調整装置４ａは、検出圧力から圧力調整弁
４をフィードバック制御するようになっている。圧力調
整弁４の下流には、流量調整弁６と超高速電磁弁８が並
列に接続されている。流量調整弁６の下流側には、排気
手段を構成するガス系真空ポンプ７が接続されており、
ガス系真空ポンプ７は、流量調整弁６の上流側が低圧に
なるようにガスを吸い込み大気へ放出するようになって
いる。流量調整弁６は、絞りを調整することによりガス
系真空ポンプ７から大気へのガス放出量を制御するよう
になっている。また、超高速電磁弁８の下流側には、極
高真空チャンバ９が接続されている。この極高真空チャ
ンバ９には、図示されない真空ポンプがさらに接続され
ている。真空ポンプは、常に極高真空チャンバ９内のガ
スを排気しており、極高真空チャンバ９内は、真空状態
に保たれるようになっている。超高速電磁弁８は、非常
に短い時間だけ開状態にすることにより、１０-7Ｐａ程
度の極高真空チャンバ９内へ導入される導入ガス量を極
微量に制限するようになっている。
【００１３】次に、上記の構成に基づいて、微量ガス導
入機構１の動作を説明する。極高真空チャンバ９内に
は、図示されない真空ポンプによりガスが排気され、常
に、真空状態に保たれる。ガスボンベ２から供給された
導入ガスは、一旦減圧弁３により０．２ＭＰａ（約２気
圧）程度まで減圧される。圧力調整弁４の下流側に放出
されたガスの圧力を圧力センサ５により測定し、その測
定圧力から圧力調整弁４をフィードバック制御して、圧
力調整弁４の下流側から流量調整弁６及び超高速電磁弁
８の上流側の圧力を一定圧力に調整する。次に、ガス系
用真空ポンプ７により流量調整弁６の下流側を１００Ｐ
ａ（約０．００１気圧）程度に保つ。これにより、流量
調整弁６の下流側の圧力が流量調整弁６の上流側の圧力
より小さくなるため、流量調整弁６を開けると、ガスボ
ンベ２から放出されるガスは、超高速電磁弁８側へ流れ
ずに、圧力の低い流量調整弁６下流側へ導かれる。その
ため、超高速電磁弁８の上流側の圧力を大気圧以下（１
００Ｐａ程度）まで減圧できる。
入機構１の動作を説明する。極高真空チャンバ９内に
は、図示されない真空ポンプによりガスが排気され、常
に、真空状態に保たれる。ガスボンベ２から供給された
導入ガスは、一旦減圧弁３により０．２ＭＰａ（約２気
圧）程度まで減圧される。圧力調整弁４の下流側に放出
されたガスの圧力を圧力センサ５により測定し、その測
定圧力から圧力調整弁４をフィードバック制御して、圧
力調整弁４の下流側から流量調整弁６及び超高速電磁弁
８の上流側の圧力を一定圧力に調整する。次に、ガス系
用真空ポンプ７により流量調整弁６の下流側を１００Ｐ
ａ（約０．００１気圧）程度に保つ。これにより、流量
調整弁６の下流側の圧力が流量調整弁６の上流側の圧力
より小さくなるため、流量調整弁６を開けると、ガスボ
ンベ２から放出されるガスは、超高速電磁弁８側へ流れ
ずに、圧力の低い流量調整弁６下流側へ導かれる。その
ため、超高速電磁弁８の上流側の圧力を大気圧以下（１
００Ｐａ程度）まで減圧できる。
【００１４】このように、超高速電磁弁８の上流側の圧
力を大気圧以下に保つことができるため、超高速電磁弁
８を開状態にしたとき、超高速電磁弁上流、下流の差圧
を小さくすることができることにより、極高真空チャン
バ９内へのガス導入量を極微量に調整できる。そして、
超高速電磁弁８の開時間を２００μsec 〜８００μsec
に制限し、動作インターバルを１Hz程度に設定すると、
極高真空チャンバ９内に導入されるガスの平均の分圧を
１０-4〜１０-6Ｐａの任意の圧力に調整できる。超高速
電磁弁８の開時間は、１msec以下にすることが望まし
い。これにより、ガス導入時間を極短時間に制限でき、
微量のガスを正確に極高真空チャンバ９内に導入でき
る。
力を大気圧以下に保つことができるため、超高速電磁弁
８を開状態にしたとき、超高速電磁弁上流、下流の差圧
を小さくすることができることにより、極高真空チャン
バ９内へのガス導入量を極微量に調整できる。そして、
超高速電磁弁８の開時間を２００μsec 〜８００μsec
に制限し、動作インターバルを１Hz程度に設定すると、
極高真空チャンバ９内に導入されるガスの平均の分圧を
１０-4〜１０-6Ｐａの任意の圧力に調整できる。超高速
電磁弁８の開時間は、１msec以下にすることが望まし
い。これにより、ガス導入時間を極短時間に制限でき、
微量のガスを正確に極高真空チャンバ９内に導入でき
る。
【００１５】尚、極高真空チャンバ９内の微量ガス量
は、超高速電磁弁８を介して導入されるガス量と、極高
真空チャンバ９から図示しない真空ポンプによって、排
気されるガス量とのバランスによって決定される。その
ため、極高真空チャンバ９内のガス量は、極高真空チャ
ンバ９に接続された真空ポンプの能力にも依存すること
になる。しかし、極高真空チャンバ９内の微量ガス量を
迅速かつ安定に制御するためには、多量導入多量排出よ
りも少量導入少量排出の方が優れているため、この真空
ポンプの能力をできるだけ小さくし、それに合わせて導
入ガス量も少なくすることが好ましい。
は、超高速電磁弁８を介して導入されるガス量と、極高
真空チャンバ９から図示しない真空ポンプによって、排
気されるガス量とのバランスによって決定される。その
ため、極高真空チャンバ９内のガス量は、極高真空チャ
ンバ９に接続された真空ポンプの能力にも依存すること
になる。しかし、極高真空チャンバ９内の微量ガス量を
迅速かつ安定に制御するためには、多量導入多量排出よ
りも少量導入少量排出の方が優れているため、この真空
ポンプの能力をできるだけ小さくし、それに合わせて導
入ガス量も少なくすることが好ましい。
【００１６】次に、微量ガスとして水蒸気を極高真空チ
ャンバ９内へ導入する場合を説明する。図２に示すよう
に、微量ガス導入機構１０が上記の微量ガス導入機構１
と異なる点は、加熱手段を構成するヒータ１３を設けた
点と、減圧弁３を手動弁１２に置換した点と、ガスボン
ベ２をH2O タンク（ガス供給源）１１に置換した点であ
る。
ャンバ９内へ導入する場合を説明する。図２に示すよう
に、微量ガス導入機構１０が上記の微量ガス導入機構１
と異なる点は、加熱手段を構成するヒータ１３を設けた
点と、減圧弁３を手動弁１２に置換した点と、ガスボン
ベ２をH2O タンク（ガス供給源）１１に置換した点であ
る。
【００１７】このガス導入機構１０は、ヒータ１３によ
りH2O タンク１１の下流側から超高速電磁弁８の上流側
までの温度を４０度以上に保ち、H2O タンク１１から放
出された水蒸気が再凝縮するのを防止する。次に、導入
H2O 量の圧力を圧力センサ５により測定し、その測定圧
力から圧力調整弁４をフィードバック制御して、圧力調
整弁４の下流側から超高速電磁弁８の上流側までの圧力
を一定圧力に調整する。次に、ガス系用真空ポンプ７の
上流側から流量調整弁６の下流側は、ガス系用真空ポン
プ７により、例えば１０００Ｐａ（約０．０１気圧）に
保つ。これにより、圧力調整弁４の下流側から超高速電
磁弁８の上流側までの圧力より流量調整弁６下流側の圧
力が小さくなるため、流量調整弁６を開けると、H2O タ
ンク１１から放出されるH2O は、流量調整弁６の下流側
へ導かれるため、圧力調整弁４の下流側から超高速電磁
弁８の上流側までの圧力を大気圧以下（１０００Ｐａ程
度）まで減圧できる。このことから、圧力調整弁４の下
流側から超高速電磁弁８の上流側までの温度が２９０Ｋ
以下となっても、H2O が再凝縮しないように飽和蒸気圧
以下に保つことができる。このように、圧力調整弁４の
下流側から超高速電磁弁８の上流側までのH2O 圧を大気
圧以下に保つことができるため、超高速電磁弁８を開状
態にしたとき、極高真空チャンバ９内へのH2O 導入量を
極微量に調整できる。そして、超高速電磁弁８の開時間
を２００μsec 〜８００μsec に制限し、動作インター
バルを１Hz程度に設定すると、真空度を１０-7Ｐａ以下
に調整し、真空チャンバ９内に導入されるH2O の分圧を
１０-4〜１０-6Ｐａに調整できる。
りH2O タンク１１の下流側から超高速電磁弁８の上流側
までの温度を４０度以上に保ち、H2O タンク１１から放
出された水蒸気が再凝縮するのを防止する。次に、導入
H2O 量の圧力を圧力センサ５により測定し、その測定圧
力から圧力調整弁４をフィードバック制御して、圧力調
整弁４の下流側から超高速電磁弁８の上流側までの圧力
を一定圧力に調整する。次に、ガス系用真空ポンプ７の
上流側から流量調整弁６の下流側は、ガス系用真空ポン
プ７により、例えば１０００Ｐａ（約０．０１気圧）に
保つ。これにより、圧力調整弁４の下流側から超高速電
磁弁８の上流側までの圧力より流量調整弁６下流側の圧
力が小さくなるため、流量調整弁６を開けると、H2O タ
ンク１１から放出されるH2O は、流量調整弁６の下流側
へ導かれるため、圧力調整弁４の下流側から超高速電磁
弁８の上流側までの圧力を大気圧以下（１０００Ｐａ程
度）まで減圧できる。このことから、圧力調整弁４の下
流側から超高速電磁弁８の上流側までの温度が２９０Ｋ
以下となっても、H2O が再凝縮しないように飽和蒸気圧
以下に保つことができる。このように、圧力調整弁４の
下流側から超高速電磁弁８の上流側までのH2O 圧を大気
圧以下に保つことができるため、超高速電磁弁８を開状
態にしたとき、極高真空チャンバ９内へのH2O 導入量を
極微量に調整できる。そして、超高速電磁弁８の開時間
を２００μsec 〜８００μsec に制限し、動作インター
バルを１Hz程度に設定すると、真空度を１０-7Ｐａ以下
に調整し、真空チャンバ９内に導入されるH2O の分圧を
１０-4〜１０-6Ｐａに調整できる。
【００１８】また、流量調整弁６の開度を絞ると、ガス
系用真空ポンプ７により排出されるH2O の量を抑えるこ
とができる。このことからガス系真空ポンプ７に油回転
ポンプを使用しても、H2O による油の劣化を抑えること
ができ、流量調整弁６をつけない場合よりメンテナンス
サイクルの延長を図ることができる。尚、図２の実施形
態では、油回転ポンプであるガス系用真空ポンプ７の油
に水が混入して能力が低下するのを防止するため、ガス
バラスト弁を開いて用いることが好ましい。
系用真空ポンプ７により排出されるH2O の量を抑えるこ
とができる。このことからガス系真空ポンプ７に油回転
ポンプを使用しても、H2O による油の劣化を抑えること
ができ、流量調整弁６をつけない場合よりメンテナンス
サイクルの延長を図ることができる。尚、図２の実施形
態では、油回転ポンプであるガス系用真空ポンプ７の油
に水が混入して能力が低下するのを防止するため、ガス
バラスト弁を開いて用いることが好ましい。
【００１９】
【実施例１】極高真空チャンバ９には、２００ｍｍ×φ
３００ｍｍのチャンバを使用し、導入ガスは、Ｎ2 ガス
を使用して、超高速電磁弁８の上流側の圧力を１．３×
１０ 3 Ｐａに設定する。超高速電磁弁８の動作時間は、
開時間を８００μsec に設定し、動作インターバルを１
Hzとする。ガス導入前の極高真空チャンバ９内の真空度
は２×１０-7Ｐａ、ガス導入前のＮ2 ガス分圧は４×１
０-8Ｐａである。このような実験条件下において、微量
ガス導入機構１を使用すると、図３に示すように、ガス
導入中のＮ2 ガス分圧が制御され、ガス導入中の真空度
を平均６×１０ -5Ｐａ、ガス導入中のＮ2 ガス分圧を平
均６×１０-5Ｐａに調整できる。尚、図３に示すＮ2 分
圧の変動幅は、圧力測定のためのサンプリング間隔を示
しており、超高速電磁弁８の開閉周期を表すものではな
い。
３００ｍｍのチャンバを使用し、導入ガスは、Ｎ2 ガス
を使用して、超高速電磁弁８の上流側の圧力を１．３×
１０ 3 Ｐａに設定する。超高速電磁弁８の動作時間は、
開時間を８００μsec に設定し、動作インターバルを１
Hzとする。ガス導入前の極高真空チャンバ９内の真空度
は２×１０-7Ｐａ、ガス導入前のＮ2 ガス分圧は４×１
０-8Ｐａである。このような実験条件下において、微量
ガス導入機構１を使用すると、図３に示すように、ガス
導入中のＮ2 ガス分圧が制御され、ガス導入中の真空度
を平均６×１０ -5Ｐａ、ガス導入中のＮ2 ガス分圧を平
均６×１０-5Ｐａに調整できる。尚、図３に示すＮ2 分
圧の変動幅は、圧力測定のためのサンプリング間隔を示
しており、超高速電磁弁８の開閉周期を表すものではな
い。
【００２０】
【実施例２】微量ガス導入機構１０を用いて以下の条件
で実験を行った。超高速電磁弁８の上流側の圧力を６．
５×１０2 Ｐａに設定する。超高速電磁弁８の動作時間
は、開時間を８００μsec に設定し、動作インターバル
を１Hzとした。H2O 導入前の真空度は６．２×１０-7Ｐ
ａ、H2O 導入前のH2O 分圧は６．２×１０-7Ｐａであ
る。これにより、H2O 導入中の真空度を７．３×１０-6
Ｐａ、H2O 導入中のH2O分圧を７．３×１０-6Ｐａに調
整できる。
で実験を行った。超高速電磁弁８の上流側の圧力を６．
５×１０2 Ｐａに設定する。超高速電磁弁８の動作時間
は、開時間を８００μsec に設定し、動作インターバル
を１Hzとした。H2O 導入前の真空度は６．２×１０-7Ｐ
ａ、H2O 導入前のH2O 分圧は６．２×１０-7Ｐａであ
る。これにより、H2O 導入中の真空度を７．３×１０-6
Ｐａ、H2O 導入中のH2O分圧を７．３×１０-6Ｐａに調
整できる。
【００２１】尚、本実施形態に係る微量ガス導入機構
１、１０は、極高真空チャンバ９内に微量のガスを導入
するものであるため、宇宙環境の模擬実験装置に限ら
ず、分子線エピタキシャル装置のような半導体製造装置
に使用してもよい。また、実施例１では、導入ガスをＮ
2 ガスとし、実施例２では、導入ガスを水蒸気とした
が、これに限るものではなく、Ｏ2 ガスや、ＣＨ4 ガ
ス、ＣＯガス、ＣＯ2 ガス、アルコール等でもよい。
１、１０は、極高真空チャンバ９内に微量のガスを導入
するものであるため、宇宙環境の模擬実験装置に限ら
ず、分子線エピタキシャル装置のような半導体製造装置
に使用してもよい。また、実施例１では、導入ガスをＮ
2 ガスとし、実施例２では、導入ガスを水蒸気とした
が、これに限るものではなく、Ｏ2 ガスや、ＣＨ4 ガ
ス、ＣＯガス、ＣＯ2 ガス、アルコール等でもよい。
【００２２】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、ガス供給源から
供給された導入ガスを排気手段で排気することにより、
排気手段と並列にガス供給源に接続された開閉弁の上流
側の圧力を低く保つことができるため、開閉弁の上流側
と下流側との差圧を小さくできる。これにより、極高真
空チャンバ内への放出流量を極微量に調整できるという
効果を奏する。
供給された導入ガスを排気手段で排気することにより、
排気手段と並列にガス供給源に接続された開閉弁の上流
側の圧力を低く保つことができるため、開閉弁の上流側
と下流側との差圧を小さくできる。これにより、極高真
空チャンバ内への放出流量を極微量に調整できるという
効果を奏する。
【００２３】請求項２記載の発明は、請求項１の発明の
効果に加えて、排気手段により排気するガスの流量を制
限できるため、排気ガスの無駄を減少できるという効果
を奏する。
効果に加えて、排気手段により排気するガスの流量を制
限できるため、排気ガスの無駄を減少できるという効果
を奏する。
【００２４】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載の発明の効果に加えて、開閉弁の上流側の圧
力を一定に保つことができるため、極高真空チャンバ内
への極微量の放出流量をより安定に保つことができると
いう効果を奏する。
項２に記載の発明の効果に加えて、開閉弁の上流側の圧
力を一定に保つことができるため、極高真空チャンバ内
への極微量の放出流量をより安定に保つことができると
いう効果を奏する。
【００２５】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、ガス供給
源に液体状態で貯溜されていた物質であっても、ガスと
してわずかな分量だけ極高真空チャンバ内に導入できる
という効果を奏する。
項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、ガス供給
源に液体状態で貯溜されていた物質であっても、ガスと
してわずかな分量だけ極高真空チャンバ内に導入できる
という効果を奏する。
【図１】極高真空チャンバへの微量ガス導入機構を説明
する図である。
する図である。
【図２】極高真空チャンバへの微量ガス導入機構を説明
する図である。
する図である。
【図３】極高真空チャンバ内の導入ガスの分圧と時間の
関係を説明するグラフである。
関係を説明するグラフである。
１、１０ 微量ガス導入機構 ２ ガスボンベ ３ 減圧弁 ４ 圧力調整弁 ５ 圧力センサ ６ 流量調整弁 ７ ガス系用真空ポンプ ８ 超高速電磁弁 ９ 真空チャンバ １１ H2O タンク １２ 手動弁 １３ ヒータ
Claims (4)
- 【請求項１】 ガス供給源に接続されており、前記ガス
供給源に起因するガスを外部に排気する排気手段と、 下流側が極高真空チャンバに接続されるとともに、上流
側が前記排気手段と並列に前記ガス供給源に接続された
開閉弁とを備えていることを特徴とする極高真空チャン
バへの微量ガス導入機構。 - 【請求項２】 前記排気手段の上流に流量調整弁が接続
されていることを特徴とする請求項１記載の極高真空チ
ャンバへの微量ガス導入機構。 - 【請求項３】 前記開閉弁の上流における圧力が前記ガ
ス供給源の下流に接続された圧力調整弁にフィードバッ
クされることにより、前記開閉弁の上流における圧力が
一定となるように調整されることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の極高真空チャンバへの微量ガス導
入機構。 - 【請求項４】 前記ガス供給源と前記開閉弁と間で前記
ガスが凝縮しないように前記ガスを加熱する加熱手段を
さらに有しており、前記排気手段により少なくとも前記
開閉弁の上流における前記ガスの圧力が飽和蒸気圧以下
とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
に記載の極高真空チャンバへの微量ガス導入機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32300198A JP3681908B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 極高真空チャンバへの微量ガス導入機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32300198A JP3681908B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 極高真空チャンバへの微量ガス導入機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146096A true JP2000146096A (ja) | 2000-05-26 |
| JP3681908B2 JP3681908B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=18150040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32300198A Expired - Fee Related JP3681908B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 極高真空チャンバへの微量ガス導入機構 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681908B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100458629C (zh) * | 2002-11-08 | 2009-02-04 | 东京毅力科创株式会社 | 流体处理装置及流体处理方法 |
| CN102636998A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-08-15 | 北京卫星环境工程研究所 | 一套用于空间环境模拟器抽气的自动控制方法及自动控制系统 |
| CN102679151A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-09-19 | 蚌埠高科能源装备有限公司 | 一种移动撬装式油田伴生气调压装置 |
| JP2017180619A (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 株式会社Ihi | 燃料供給装置 |
| WO2023182362A1 (ja) * | 2022-03-23 | 2023-09-28 | 川崎重工業株式会社 | 液化ガス貯蔵タンクのクールダウン方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106641716A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-05-10 | 钟玲珑 | 真空节能给气系统 |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP32300198A patent/JP3681908B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3681908B2 (ja) | 2005-08-10 |
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