JP2001215163A

JP2001215163A - 電離真空計

Info

Publication number: JP2001215163A
Application number: JP2000025165A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Kawasaki; 洋輔川崎
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2001-08-10
Anticipated expiration: 2020-02-02
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Abstract

(57)【要約】【課題】電離型の第１の測定素子による中真空から高
真空領域の圧力の測定と、第２の測定素子の固有測定領
域の、双方に及ぶ測定領域を安定して測定できる。【解決手段】この発明の電離真空計は、測定子容器２
と、この測定子容器中に設けられた第１及び第２の測定
部とを具える。第１の測定部は、フィラメント３、グリ
ッド４及びイオンコレクタ８を含む構成電極を具える、
真空状態の圧力を測定する、電離型構造としてある。第
２の測定部は、第１の測定部とは異なる機能を有する構
造としてある。また、第２の測定部を、グリッドの軸延
長上付近であって、フィラメントから放射される熱電子
の主要飛行空間からはずれた空間に設置してある構造と
してある。また、第２の測定部と構成電極との間に、第
２の測定部と構成電極とを空間的に分離するシールド板
１３を設けてある。さらに、第２の測定部は、熱伝導性
に優れた材料で構成された素子固定板１７に固定してあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電離真空計、特に
電離真空計に他の測定部を組み込んだ複合型電離真空計
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高真空領域を利用する各種半導体
製造装置や電子デバイス製造装置においては、装置の立
ち上げ、メンテナンス、並びに各種プロセス条件によ
り、大気圧から高真空領域にかけての広範囲における圧
力測定が必要になっている。また、測定用途によって様
々な真空計が使い分けられている。

【０００３】一般に、１０⁵Ｐａ〜１Ｐａ程度の高圧力
領域（低真空領域）ではピラニ真空計などの熱伝導真空
計、水晶摩擦真空計、及び回転型粘性真空計などの気体
の輸送現象に基づく真空計が用いられる。また、プロセ
ス中の圧力測定においては、圧力制御の容易性、高精度
といった要求に対し、主に隔膜真空計が用いられてい
る。一方、１Ｐａ以下の低圧力領域（高真空領域）では
ベヤードアルパート型電離真空計（以下、B-A型電離真
空計と呼ぶ）に代表される電離真空計が広く用いられて
いる。さらに、上述した大気圧から高真空領域にかけて
の広範囲における圧力測定を行うための真空計として、
高圧力領域（低真空領域）の測定を行う真空計と低圧力
領域（高真空領域）の測定を行う真空計を組み合わせた
複合型真空計が開発されている。

【０００４】この複合型真空計の例として、１０⁵Ｐａ
〜１Ｐａ程度の高圧力領域（低真空領域）の測定に用い
らる水晶摩擦真空計と１Ｐａ以下の低圧力領域（高真空
領域）の測定に用いられるB-A型電離真空計を同一フラ
ンジに設置した、特開昭62-218834号公報に開示されて
いる真空計がある。

【０００５】この真空計の構造と原理を図４と図５を参
照して説明する。図４は従来技術の電離真空計の構成を
示す断面図であり、図５は従来技術の電離真空計の制御
回路を示すブロック図である。

【０００６】この真空計は、B-A型電離真空計及び水晶
摩擦真空計を共通のフランジ２ｂに設置し、Ｏリング５
によって真空容器１に接続されている。B-A型電離真空
計部分はイオンコレクタ８、フィラメント３、グリッド
４の三つの電極で構成され、それぞれフランジ２ｂに取
り付けられた電流導入端子７に接続されている。その隣
に設置される水晶摩擦真空計部分はフランジ２ｂに取り
付けられた電流導入端子７に接続された水晶振動子１８
と水晶振動子容器１９で構成される。

【０００７】１０^-1Ｐａ以下の圧力領域はB-A型電離真
空計によって計測する。

【０００８】低圧力領域（高真空領域）においてグリッ
ド４に正のグリッド電圧を印加すると共に、フィラメン
ト３を通電加熱すると、フィラメント３からグリッド４
に向かって熱電子が放出される。この熱電子はグリッド
４に到達する前にその近傍で往復運動をしながらグリッ
ド４内に蓄積され、真空容器１内に残留する気体分子と
衝突し、電離によって正電荷のイオンが生成される。

【０００９】最終的に熱電子がグリッド４に到達する
と、フィラメント３とグリッド４との間にエミッション
電流が流れる。また、イオンコレクタ８にフィラメント
電位に対して負の電圧を印加しておくと、正電荷のイオ
ンはイオンコレクタ８で捕捉され、従って、イオンコレ
クタ８にはイオン電流が流れ込む。このとき、各電極の
印加電圧を一定電圧とし、エミッション電流を定電流と
すると、グリッド４近傍で往復運動をする熱電子の密度
が一定になる。従って、生成するイオンの量が真空容器
１内の気体分子の密度、即ち圧力に比例するので、イオ
ンコレクタ８に流入するイオン電流の大きさを測定する
ことにより真空容器１内の圧力を測定することができ
る。

【００１０】一方、１Ｐａから大気圧までの領域は水晶
摩擦真空計によって計測する。

【００１１】振動子容器１９は水晶振動子１８を包み込
む構造になっている。従って、B-A型電離真空計から放
射される荷電粒子や熱輻射を防ぎ、蒸着及びスパッタさ
れた物質が水晶振動子１８に付着するのを防止する。開
口部５０は水晶振動子１８を真空容器１内の気体圧力に
導通させるためのものである。

【００１２】ここで水晶振動子１８に一定交流電圧を印
加し、かつ共振周波数で振動させた場合、交流インピー
ダンスの抵抗成分は気体圧力によって変化する。従っ
て、交流インピーダンスの抵抗成分を測定することによ
り、真空容器１内の圧力を測定することができる。

【００１３】次に図５を参照して、この真空計の動作を
説明する。

【００１４】ピン１２ａ、１２ｂにはB-A型電離真空計
のフィラメント３、ピン９にはイオンコレクタ８、及び
ピン１０にはグリッド4が接続されている。またピン２
２ａ及び２２ｂには水晶振動子１８のリード線２１がそ
れぞれ接続されている。ピン１２ａ、１２ｂ間にはフィ
ラメント遮断スイッチ３９を介して、フィラメント動作
用電源２７が接続されており、フィラメント３を加熱し
て熱電子を放出する。フィラメント遮断スイッチ３９は
水晶振動子１８によって測定された真空容器１内の圧力
が所定の圧力に達したことを確認してＯＮとなり、フィ
ラメント動作用電源２７がフィラメント３に電流を供給
し、B-A型電離真空計を動作させる。ピン９にはコレク
タ電位電源５１が接続され、コレクタ電位を例えば−５
０Vに保つことにより生成したイオンを収集する。コレ
クタ電位電源５１と接地間にはイオン電流計３３が接続
され、イオン電流値を計測する。イオン電流は、イオン
電流―圧力変換回路３４によって圧力に換算され、その
結果が表示装置２５に示される。ピン１０にはグリッド
電位電源２９が接続され、グリッド４を正電圧（例えば
＋１５０V）に保つ。その結果、フィラメント３より放
出された熱電子を捕捉することができる。

【００１５】また、ピン２２ａ及び２２ｂにはフェーズ
・ロックド・ループ回路（ＰＬＬ回路）３６を接続し、
水晶振動子１８を固有振動周波数にて安定振動させる。
共振インピーダンスに対応する共振電圧信号は共振イン
ピーダンス−圧力変換回路３７によって圧力値に換算さ
れ、その結果が表示装置２５に表示される。

【００１６】制御回路３８は共振インピーダンス−圧力
変換回路３７に接続されており、水晶振動子１８で計測
した圧力の値が所定値（例えば１Ｐａ）以下になったこ
とを検出したときには、制御信号をフィラメント遮断ス
イッチ３９及び圧力表示装置２５に送る。この制御信号
によるフィラメント遮断スイッチ３９のＯＮ、ＯＦＦに
よって、B-A型電離真空計動作を切替え、その後、大気
圧から高真空の広い圧力領域を測定する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来技術では、以下に示すような問題点があった。

【００１８】第１の問題点として、同一フランジにB-A
型電離真空計と水晶摩擦真空計を組み込むことにより、
フランジ寸法が、各単一測定子のみをフランジに取り込
んだときのフランジ寸法に比べて大きくなる。この場
合、真空容器への取付スペースの確保が必要となるほ
か、取付フランジ寸法の制約が大きくなってしまう。

【００１９】また、第２の問題点として、B-A型電離真
空計に隣接して水晶摩擦真空計を取り付けると、たとえ
水晶振動子をシールドケースで保護したとしても、フィ
ラメントからの熱輻射はシールドケースから振動子リー
ド線の固体熱伝導により水晶振動子に及び、従って、水
晶振動子への熱影響は避けられない。特に、グリッド通
電によるガス出し操作時においては、グリッドからの熱
輻射の影響をもろに受ける構造となっている。水晶振動
子の共振インピーダンスは圧力以外に温度によっても変
化する。従って、フィラメント及びグリッドに通電され
ている際、あるいは通電ＯＦＦ時であっても余熱による
熱影響が残っている場合、水晶摩擦真空計による圧力測
定値には温度変化による測定誤差を多分に含む結果とな
る。

【００２０】また、第３の問題点として、本構造のよう
に、B-A型電離真空計における気体分子のイオン化空間
内に他の圧力測定子を設置することは、気体分子のイオ
ン化によって生じた気相イオンや二次電子、或いはスパ
ッタ物の影響を避ける上では合理的でない。シールドの
開口部を通じて気相イオンや二次電子、或いはスパッタ
物が水晶振動子に入射し、衝撃影響を受けることは避け
がたい。

【００２１】さらに、第４の問題点として、B-A型電離
真空計のフィラメントやグリッドの各電極に隣接して水
晶摩擦真空計を組み込むことにより、測定子容器内のグ
リッド近傍に水晶摩擦真空計による新たな電界が発生す
る。従って、グリッド内に蓄積される熱電子の密度が減
少し、及び気体分子をイオン化させるための熱電子の進
行に寄与する電界に大きな影響を及ぼす。その結果、B-
A型電離真空計の測定感度の低下を引き起こす。

【００２２】さらに、第５の問題点として、測定子取付
に際してフィラメント背後の真空容器壁が離れている場
合には気相イオンがフィラメントに流れ込むため、実エ
ミッション電流の減少を生じ、その結果、１０^-1Ｐａ以
上の高圧力側の測定限界が悪化する。

【００２３】これらの問題点は、B-A型電離真空計の場
合に限らず、フィラメント、グリッド及びイオンコレク
タの構成電極を具える殆どの電離真空計において発生す
る。また、別の測定素子としては、水晶摩擦真空計に限
らず、電離真空計からの熱、電子などの影響を受けやす
い測定素子であれば、上述の問題点が発生する。

【００２４】従って、この発明の目的は、電離型の第１
の測定部による中真空から高真空領域の圧力の測定と、
第２の測定部の固有測定領域の、双方に及ぶ測定領域を
安定して測定できる電離真空計を提供することにある。

【００２５】具体的には、上述のフランジ寸法が大きく
なる問題、及び、フィラメントとグリッドとからの熱輻
射の影響、並びに気相イオン等の影響を受けるという問
題を解決する。さらに、測定子容器とグリッドとの間に
形成される円筒電界に不均一を生じるという問題点を解
決する。さらに、気相イオンがフィラメントに流れ込
み、実エミッション電流の減少を生じるという問題点を
解決する。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の目的の達成を図る
ため、この発明の電離真空計によれば、測定子容器と、
該測定子容器中に設けられた第１及び第２の測定部とを
具え、該第１の測定部は、フィラメント、グリッド及び
イオンコレクタを含む構成電極を具える、真空状態の圧
力を測定する電離型構造とし、及び前記第２の測定部
は、前記第１の測定部とは異なる機能を有する構造とし
た、電離真空計において、前記第２の測定部を、前記グ
リッドの軸延長上付近であって、前記フィラメントから
放射される熱電子の主要飛行空間からはずれた空間に設
置してある。

【００２７】ここで、グリッドの軸とは、コイル状に巻
かれているグリッドに対し、コイル状の内部にあって、
ほぼグリッドの対称軸になっている軸のことを意味す
る。また、グリッドの軸延長上付近とは、グリッドの軸
の延長上又はその近傍のことを意味する。また、主要飛
行空間とは、熱電子が飛行している空間のうち、相対的
に大量に飛行している空間のことを意味する。フィラメ
ントから放射される熱電子の主要飛行空間からはずれた
空間とは、すなわち、熱電子、あるいは気体分子のイオ
ン化に伴って生成される二次電子、気相イオンなどによ
る衝撃影響を可及的に低減できる空間のことを意味す
る。また、第１の測定部とは異なる機能を有するとは、
第２の測定部が圧力を測定する測定部であっても第１の
測定部と構造が異なることにより、測定する原理が異な
っていたり、又は、測定する圧力範囲が異なっているこ
とを意味する。

【００２８】このような構成にすることにより、第１及
び第２の測定部の両方を測定子容器に組み込んでも、測
定子容器の大きさは測定部が一つの真空計と比較してそ
れほど大きくならず、また、フランジの大きさも変化さ
せる必要が無く、従って、第１の問題点を解決できる。
また、フィラメント及びグリッドからの熱輻射が第２の
測定部に与える影響を最小限とするように作用するの
で、第２の問題点を解決できる。さらに、グリッド周辺
に蓄積されるフィラメントとグリッド間で加速された熱
電子はグリッドの軸に垂直な方向に飛行するものが主で
あるため、これら熱電子、あるいは気体分子のイオン化
に伴って生成される二次電子、気相イオンなどによる衝
撃影響を第２の測定部が受けないように作用し、従っ
て、第３の問題点を解決できる。その結果、測定部を電
離型の第１の測定部による中真空から高真空領域の圧力
の測定と、第２の測定部の固有測定領域の、双方に及ぶ
測定領域を安定して測定できる。

【００２９】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記第２の測定部を、前記測定子容器の壁面のうち
前記グリッドの軸延長上付近の壁面と、前記構成電極と
の間の空間に設置してあると良い。

【００３０】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記第２の測定部と前記構成電極との間に、前記第
２の測定部と前記構成電極とを空間的に分離するシール
ド板を設けると良い。

【００３１】ここで、空間的に分離するとは、概ね空間
的に分離することを意味する。完全に空間を分離してし
まうと、真空度を測定する気体が第２の測定部に入るこ
とができなくなり、そのため、第２の測定部により正確
な測定を行うことができなくなるからである。このよう
な構成にすることにより、第２及び第３の問題点をさら
に好適に解決できるほかに、電離型の第１の測定部の各
構成電極によって形成される電界が第２の測定部に及ぼ
す影響を低減するという効果がある。

【００３２】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記シールド板の電位は、接地電位であると良い。

【００３３】このとき、電離型の第１の測定部の各構成
電極によって形成される電界が第２の測定部に及ぼす影
響をさらに低減するという効果がある。

【００３４】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記測定子容器は概ね軸対称形であり、及び該測定
子容器と前記グリッドの軸がほぼ一致するように前記グ
リッドが配置されていると良い。

【００３５】このように、グリッドが測定子容器のほぼ
中央に配置されていることによって、グリッドと測定子
容器の内面間距離をほぼ一定に保つことができる。従っ
て、グリッド内に蓄積される熱電子の密度が減少せず、
及び気体分子をイオン化させるための熱電子の進行に寄
与する電界に大きな影響を及ぼさない。その結果、第１
の測定部により安定した感度で圧力を測定することがで
き、従って、さらに第４の問題点を解決できる。

【００３６】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記測定子容器の電位は、前記フィラメントより低
い電位であると良い。

【００３７】このような構成にすることにより、測定子
容器壁は、気相イオンがフィラメントに流れ込んで実エ
ミッション電流を減少させるのを防止する補助電極の役
割を果たし、従って、１０Ｐａといった高圧力側まで測
定限界が伸びる。従って、さらに、第５の問題点を解決
できる。

【００３８】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記第２の測定部は、熱伝導性に優れた材料で構成
された素子固定板に固定してあると良い。

【００３９】素子固定板に第２の測定部を固定すること
により、外部からの振動影響を低減できる。

【００４０】また、素子固定板は熱伝導性に優れた材料
で構成されているので、第２の測定部への輻射入熱があ
ったとしても、固体の熱伝導により、素子固定板の固定
部を通じて、第２の測定部から素子固定板へ熱を逃がす
ことができる。

【００４１】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記素子固定板は、熱伝導性に優れた材料で構成さ
れていて、他端が前記測定子容器外部に突出しているパ
イプと接続されており、及び該パイプは、前記測定子容
器と同程度の低電位にされていると良い。

【００４２】ここでパイプとは、一般的な円筒中空状の
ものだけにとらわれず、素子固定板と接続されていて測
定子容器外部に突出している構造であれば、形状にとら
われない。このとき、第２の測定部は、熱伝導性の優れ
た材料で構成された素子固定板及びパイプを通じて測定
子容器外部と接続されているので、第２の測定部への輻
射入熱があったとしても、固体の熱伝導により、素子固
定板の固定部を通じて、第２の測定部から測定子容器外
部へ熱を好適に逃がすことができる。

【００４３】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記測定子容器は、真空容器と着脱自在に結合可能
な結合部を有していると良い。

【００４４】ここで、真空容器とは、真空度を測定する
測定部が設置されている測定子容器以外の真空計の部
分、例えばチャンバー等のことを意味する。

【００４５】このような構成にすることにより、測定子
容器の真空容器への設置作業性の向上を図ることができ
ると共に、測定子容器の設置スペースや設置コストを最
小に抑えることができる。

【００４６】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記測定子容器は、前記第１の測定部及び前記第２
の測定部の構成電極に規定電圧を印加し、かつ該構成電
極を固定するための、絶縁体材料で構成された電流導入
端子を、該測定子容器の壁面の一部に具えていて、該電
流導入端子には前記第１の測定部及び前記第２の測定部
に電流を導入するピンが設置されていると良い。

【００４７】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記電離真空計は、前記第１及び第２測定部を動作
させる制御回路を具えていると良い。

【００４８】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、前記制御回路は、前記測定子容器に付着しているガ
スを脱離させるための脱ガス用電源及び脱ガス用スイッ
チを具えていると良い。

【００４９】ここで、測定子容器に付着しているガスを
脱離させるとは、測定子容器内壁表面や構成電極等に吸
着していて、測定部による測定時に誤差の原因となりう
る気体分子を取り除くことを意味する。脱ガス用電源及
び脱ガス用スイッチを具えることにより、吸着分子を取
り除くことができ、測定誤差を防ぐことができる。

【００５０】また、この発明の実施に当たり、前記第１
の測定部は、ベヤードアルパート型電離真空計としても
良い。

【００５１】また、この発明の実施に当たり、前記第２
の測定部を、圧力を測定する測定部としても良い。

【００５２】また、この発明の実施に当たり、前記圧力
を測定する測定部を、水晶振動子式圧力計としても良
い。

【００５３】また、この発明の実施に当たり、前記第２
の測定部を、温度を測定する測定部としても良い。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解でき
る程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説
明する数値的条件は単なる例示にすぎない。

【００５５】図１はこの発明の実施の形態の電離真空計
の構成を示す断面図である。特に、被測定の真空容器の
一部と、これに取り付けられた測定子容器及び真空測定
部の要部構成を示す。図２はこの実施の形態の制御回路
部の要部構成を示す図である。

【００５６】この実施の形態の電離真空計は、大きく分
けて、被測定の真空容器１と測定子容器２から構成され
ている。さらに、測定子容器２中に設けられた第１及び
第２の測定部とを具えている。第１の測定部は、フィラ
メント３、グリッド４及びイオンコレクタ８を含む構成
電極を具える電離型構造の測定部であって、真空状態の
圧力を測定する。また、第２の測定部は、第１の測定部
とは異なる機能を有する。この実施の形態では、第１の
測定部は、B-A型電離真空計としての機能するための測
定部となっており、及び第２の測定部は、水晶振動子式
圧力計としての機能するための測定部となっている。

【００５７】測定子容器２は、例えばＳＵＳ３０４など
の金属でできた、例えばほぼ２４ｍｍの内径を持つ円筒
状の容器としてある。つまり、測定子容器２は概ね軸対
称形となっている。従って、フィラメント３及びグリッ
ド４との距離を適切に保つことができる。また、測定子
容器２は、接地電位点に接続されている。すなわち測定
子容器２は、接地ケーブルあるいは測定子容器２の取り
付けられる真空容器１を通じて、フィラメント３より低
い電位、例えば接地電位、に保たれている。

【００５８】測定子容器２の上方には気体導入口２ａが
開口し、真空容器１との接続用に接続フランジ２ｂが設
けられている。真空容器１とフランジ２ｂとの間は、Ｏ
リング５によって真空気密を保持する。測定子容器２は
結合用のフランジ２ｂを有していることにより、真空容
器１と着脱自在に結合可能になっている。従って、測定
子容器２の真空容器１への設置作業性の向上を図ること
ができると共に、測定子容器２の設置スペースや設置コ
ストを最小に抑えることができる。尚、真空気密を保持
する上で、Ｏリング５の替わりに金属ガスケットを用い
ても良い。また、接続には接続フランジ２ｂを設けるこ
となく、排気管２ｃをＯリング５の構造によって真空容
器１に接続しても良い。

【００５９】気体導入口２ａ近くには、例えばＳＵＳ３
０４などの金属メッシュでできたシールド６が測定子容
器２と同電位に保たれて取り付けられている。このシー
ルド６は、真空容器１側より異物あるいは荷電粒子が測
定子容器２内に侵入して測定に支障を来たすことを防ぐ
ための侵入防止手段である。真空容器１中の気体は、測
定子容器２の上部に開口した気体導入口２ａより、シー
ルド６の多数の開口穴をとおって測定子容器内に導入さ
れるので、第１及び第２の測定部によって圧力を測定す
ることができる。

【００６０】測定子容器２は、測定子容器２の壁面の一
部に、電流導入端子７を具えている。この電流導入端子
７は、第１の測定部及び第２の測定部の構成電極に規定
電圧を印加すると共に、これら構成電極を固定する。こ
の電流導入端子７は、絶縁体材料７ａで構成されてい
て、第１の測定部及び第２の測定部に電流を導入するピ
ンが設置されている。

【００６１】測定子容器２のほぼ中心軸上には、例えば
太さ約０．２ｍｍのタングステン製のイオンコレクタ８
が、グリッド４のコイルのほぼ上端面に突き出るように
ピン９に取り付けられる。このイオンコレクタ８を取り
囲んで、表面に例えば白金がコーティングされた太さ約
０．２ｍｍ、全長約１８０ｍｍのモリブデン線によりコ
イル状に作製されたグリッド４が、ピン１０ａとピン１
０ｂに固定されたグリッド支柱１１とで支持されてい
る。グリッド４は、好ましくは、概ね軸対称であると良
い。グリッド４により均一な電界が形成されるからであ
る。この実施の形態のようなB-A型電離真空計の場合に
は、グリッド４の軸がイオンコレクタ８になっており、
従って、測定子容器２とグリッド４の軸がほぼ一致する
ようにグリッド４が配置されている。さらに、グリッド
４の外側には、例えば太さ約０．２ｍｍのトリアコート
イリジウム線を高さ約１２ｍｍのヘヤピン状に加工した
フィラメント３が、グリッド４からの距離が例えば２．
５ｍｍの位置にピン１２ａ、ピン１２ｂに支持されて取
り付けられている。以上の構造により、B-A型電離真空
計の測定部である第１の測定部の構成電極を形成してい
る。

【００６２】さらに、この発明では、このグリッドの軸
延長上付近に第２の測定部を設置してある。また、後述
するように、熱電子は、フィラメントの延在方向と主に
垂直方向に放射され、及び、この実施の形態ではグリッ
ドの軸とフィラメントの延在方向とは平行になってい
る。従って、第２の測定部は、フィラメントから放射さ
れる熱電子の主要飛行空間からはずれた空間に設置して
あることになる。さらには、第２の測定部は、測定子容
器２の壁面のうちグリッドの軸延長上付近の壁面、この
実施の形態においては電流導入端子と、構成電極との間
の空間に設置してあることになる。

【００６３】また、第１の測定部の構成電極であるイオ
ンコレクタ８、グリッド４及びフィラメント３と第２の
測定部との間に、例えばＳＵＳ３０４などの金属ででき
たシールド板１３が取り付けられており、第２の測定部
と構成電極とを空間的に分離している。従って、第１の
測定部による気体分子イオン化空間１４から隔離された
高さ約８ｍｍ程度の第２の測定部設置空間１５が形成さ
れている。このシールド板１３は測定子容器２の内面に
固定されており、上述のように測定子容器２は接地電位
としてあるので、シールド板１３も接地電位となってい
る。イオンコレクタ８、グリッド４及びフィラメント３
の各電極に接続されるピンは、このシールド板１３に接
触しないように、シールド板１３における各ピン位置の
開口部で貫通している。

【００６４】第２の測定部は、水晶振動子容器１９及び
水晶振動子１８を含んだ構造になっている。水晶振動子
容器１９は水晶振動子１８を包み込む構造になってお
り、従って、B-A型電離真空計から放射される荷電粒子
や熱輻射を防ぎ、蒸着及びスパッタされた物質が水晶振
動子１８に付着するのを防止できる。また、水晶振動子
容器１９は、開口部５０を有しており、この開口部５０
により水晶振動子１８を真空容器１内の気体圧力に導通
させることができる。また、水晶振動子１８は水晶振動
子容器１９と素子固定金具２０を介して固定されてい
る。さらに水晶振動子１８は、リード線２１を介して、
電流導入端子７に設置されているピン２２a及び２２bに
接続されている。

【００６５】また、第２の測定部のうち水晶振動子容器
１９は、例えばコバールなどの金属のような熱伝導性に
優れた材料で構成された素子固定板１７に固定してあ
る。更に素子固定板１７は、例えばコバールなどの金属
のような熱伝導性に優れた材料で構成されたパイプ、例
えば円筒パイプ１６で支持されている。この円筒パイプ
１６は、電流導入端子７の中央に組み込まれ、円筒パイ
プ１６の他端は測定子容器２外部に突出している。この
円筒パイプ１６及び素子固定板１７を、例えば測定子容
器２と接続することによって、円筒パイプ１６及び素子
固定板１７を接地電位にすることができる。

【００６６】以上のような第１及び第２の測定部の構
造、並びに周辺部品の構造を有することにより、以下に
述べるような効果が発生する。

【００６７】第２の測定部がグリッドの軸延長上付近に
設置してありシールド板１３が設置してあるため、B-A
型電離真空計の測定部である第１の測定部のフィラメン
ト３及びグリッド４の通電時の熱輻射や気体分子のイオ
ン化に伴い生じる二次電子、気相イオン、並びにスパッ
タ物が水晶振動子１８に与える影響が、最小限に抑えら
れる。また、シールド板１３は接地電位であるので、第
１の測定部における構成電極からの第２の測定部への電
界の影響を低減できる。

【００６８】更に、水晶振動子１８は熱伝導性に優れた
円筒パイプ１６と素子固定板１７に固定されているた
め、外部の振動により水晶振動子１８本体が振れること
で水晶振動子１８周囲に形成される静電容量が変化し、
その結果圧力測定の変動を引き起こすことが無くなる。
また、水晶振動子容器１９に流入する熱を円筒パイプ１
６を通じて大気側に放出する。この結果、フィラメント
３がＯＮの場合、またはＯＦＦした直後においても、素
子固定板１７に取り付けられた水晶振動子１８の温度上
昇は抑えられる。また、この円筒パイプ１６はイオンコ
レクタ８に接続されているピン９を囲むように電流導入
端子７に設置されている。従って、円筒パイプ１６を測
定子容器２と同電位とすることにより、イオンコレクタ
８に進入する電気的ノイズは円筒パイプ１６によって逃
がされ、その結果、イオンコレクタ８に進入する電気的
ノイズを防ぐ役割も果たす。

【００６９】この結果、第２の測定部により、測定誤差
の少なく安定した感度で圧力測定が行える。

【００７０】また、グリッドの軸と測定子容器の軸がほ
ぼ一致しているために、グリッドによる均一な電界が形
成でき、その結果、第１の測定部により、測定誤差の少
なく安定した感度で圧力測定が行える。

【００７１】次に、この実施の形態の電離真空計の第１
及び第２測定部を動作させる制御回路について図２を参
照して説明する。この制御回路は、B-A型電離真空計の
測定部である第１の測定部を動作させる電離真空計動作
回路２３と、水晶摩擦真空計の測定部である第２の測定
部を動作させる水晶摩擦真空計動作回路２４と、各真空
計の圧力測定値を表示するための表示装置２５と、更に
圧力領域によって各真空計の圧力表示に切り替え及び第
１の測定部のフィラメント３のＯＮ、又はＯＦＦを行う
ための切り替え回路２６とを具えている。

【００７２】電離真空計動作回路２３は、フィラメント
３から熱電子を発生させるフィラメント動作用電源２
７、フィラメント３にイオンコレクタ８の電位より高い
電位を与えるフィラメント電位電源２８、グリッド４に
フィラメント３から放出された熱電子を蓄積するための
グリッド電位を与えるグリッド電位電源２９、グリッド
４を通電加熱するための脱ガス用電源３０及び脱ガスス
イッチ３１、グリッド４に流入する電子を一定量に制御
するためのエミッション制御回路３２、イオンコレクタ
８と接地間に接続されイオン電流を測定するイオンコレ
クタ電流計３３、イオン電流Ｉiを圧力に変換するため
のイオン電流−圧力変換回路３４、及びフィラメント電
位電源２８と接地間に接続されエミッション電流Ｉｅを
測定するエミッション電流計３５で構成されている。

【００７３】水晶摩擦真空計動作回路２４は、水晶振動
子１８をそれ自身の固有共振周波数にて安定振動させる
ためのフェーズ・ロックド・ループ回路（ＰＬＬ回路）
３６、及び共振インピーダンスを圧力に変換するための
共振インピーダンス−圧力変換回路３７で構成されてい
る。

【００７４】切り替え回路２６は、共振インピーダンス
−圧力変換回路３７及びイオン電流−圧力変換回路３４
からの圧力信号を基にB-A型電離真空計のフィラメント
ＯＮ・ＯＦＦ（オン・オフ）信号の出力を行う制御回路
３８と、制御回路３８からのＯＮ・ＯＦＦ信号を基にB-
A型電離真空計のフィラメント３のＯＮ又はＯＦＦを行
うフィラメント遮断スイッチ３９で構成される。

【００７５】また、脱ガス用電源３０及びグリッド電位
電源２９はグリッド４と接続されているピン１０a及び
１０bとそれぞれ接続され、イオンコレクタ電流計３３
はイオンコレクタと接続されているピン９と接続され、
フィラメント動作用電源２７及びフィラメント遮断スイ
ッチ３９はフィラメント３と接続されているピン１２a
及び１２bとそれぞれ接続され、及びＰＬＬ回路は水晶
振動子１８と接続されているピン２２a及び２２bと接続
されている。

【００７６】次に、第１及び第２の測定部の構造及び機
能について、詳細に説明する。

【００７７】第１の測定部はB-A型電離真空計の測定部
となっており、低圧力領域（高真空領域）の圧力を計測
する。

【００７８】グリッド４にグリッド電位電源２９により
正のグリッド電圧（以後、Ｖｇと称する。)、例えば１
８０Vを印加すると共に、フィラメント３にフィラメン
ト電位電源２８により例えば４５Vのフィラメント電圧
(以後、Ｖｆと称する。)を印加し、さらにフィラメント
動作用電源２７により通電加熱すると、フィラメント３
からグリッド４に向かって熱電子が放出される。この熱
電子は、主に気体分子イオン化空間１４、すなわち熱電
子の主要飛行空間中に放出される。この熱電子はグリッ
ド４に到達する前にその近傍で往復運動をしながら、グ
リッド４内に蓄積される。この際、放出された熱電子の
うちいくらかは、測定子容器２内の気体分子と衝突し、
その結果、気体分子の電離によって正電荷のイオンが生
成される。

【００７９】最終的に熱電子がグリッド４に到達する
と、フィラメント３とグリッド４との間にエミッション
電流Ｉｅが流れる。ここで、イオンコレクタ８にフィラ
メント電位に対して負のイオンコレクタ電圧(以後、Ｖ
ｔｃと称する。)を印加しておくと正電荷のイオンはイ
オンコレクタ８で捕捉され、従って、イオンコレクタ８
にはイオン電流Ｉiが流れ込む。この実施の形態では、
イオンコレクタ８をピン９を介して接地することにより
電位を０Ｖにしている。各電極の印加電圧を一定電圧と
し、同時に、エミッション電流Ｉｅを一定電流とする
と、グリッド４近傍で往復運動をする熱電子の密度が一
定になる。このとき、生成するイオンの量が真空容器１
内の気体分子の密度、即ち圧力に比例する。従って、イ
オンコレクタ８に流入するイオン電流Ｉiの大きさをイ
オンコレクタ電流計３３により測定し、そして、この測
定結果（電流値）をイオン電流−圧力変換回路３４で圧
力に変換することによって、真空容器１内の圧力を測定
することができる。

【００８０】ここで、グリッド４にフィラメント３から
放出された熱電子が到達するためには、Ｖｇ＞Ｖｆでな
くてはならない。また、生成した正電荷のイオンがイオ
ンコレクタ８に進むエネルギーを与えるためには、Ｖｇ
＞Ｖｔｃでなければならない。さらに、熱電子がイオン
コレクタ８に流れ込まないようにするために、Ｖｆ＞Ｖ
ｔｃでなければならない。従って、Ｖｇ＞Ｖｆ＞Ｖｔｃ
という関係を満たさなくてはならない。この実施の形態
においては、Ｖｇ＝１８０（Ｖ）、Ｖｆ＝４５（Ｖ）及
びＶｔｃ＝０（Ｖ）としたが、上述の関係を満たす電圧
であれば、これらの数値は任意好適なものであっても良
い。

【００８１】また、上述の通りエミッション電流Ｉｅを
一定値にするために、イオンコレクタ電流計３３で計測
されたイオン電流Ｉｉとエミッション電流計３５で計測
されたエミッション電流Ｉｅを基に、エミッション制御
回路３２を通じてフィラメント動作用電源２７にフィー
ドバックがかけられる。このフィードバックについて、
以下に説明する。

【００８２】エミッション電流Ｉｅに貢献するのは、気
体分子に衝突せずグリッド４に到達する熱電子の他に、
気体分子に衝突した後の熱電子及び気体分子が電離して
正電荷のイオンが生成されたときに発生する二次電子も
含まれる。従って、フィラメント電位電源によるＶｆ及
びフィラメント動作用電源２７による通電パワーが一定
であっても、気体分子の数、つまり圧力によってエミッ
ション電流Ｉｅは変化する。そこで、このエミッション
電流Ｉｅを一定値にするために、エミッション制御回路
３２により、フィードバックする必要がある。このフィ
ードバックは、エミッション制御回路３２が、エミッシ
ョン電流計３５におけるエミッション電流Ｉｅを検知し
ながら、このエミッション電流Ｉｅが一定値になるよう
にフィラメント動作用電源２７による通電パワーを制御
して行う。

【００８３】また、このフィードバックは、エミッショ
ン制御回路３２が、上述のエミッション電流計３５にお
けるエミッション電流Ｉｅを検知すると同時に、イオン
コレクタ電流計３３におけるイオン電流値Ｉiを検知し
て行う。すなわち、上述のエミッション電流Ｉｅの一定
値は、測定する圧力領域、つまりイオン電流値Ｉiによ
って使い分けているために、まず、この一定値を決定す
る必要があるからである。エミッション電流Ｉｅの一定
値を、測定する圧力領域、つまりイオン電流値Ｉiによ
って使い分けている理由は、以下に述べるとおりであ
る。すなわち、高圧力領域においては、フィラメントの
酸化や腐食を防ぐために、フィラメントの表面温度を低
くする、すなわちフィラメント動作用電源２７による通
電パワーを低くしている。このため、エミッション電流
Ｉｅの一定値を低めに設定する。これに対し、低圧力領
域においては、気体分子密度が小さく、イオン電流Ｉi
も小さくなるので、イオン電流検出能力を下回らなくす
るために、イオン電流Ｉiを増やす目的でエミッション
電流Ｉｅを高くする必要がある。このため、上述のフィ
ラメントの酸化や腐食を防止する必要はあるものの、エ
ミッション電流Ｉｅを高めに設定する。従って、このエ
ミッション電流Ｉｅの一定値の設定切り換えの圧力を検
知するために、エミッション制御回路３２は、イオンコ
レクタ電流計３３におけるイオン電流値Ｉiを検知して
フィードバックを行う。

【００８４】以上のような機能及び原理でB-A型電離真
空計の測定部及び制御回路を動作させた結果、測定圧力
は、イオン電流−圧力変換回路３４において、イオンコ
レクタ電流計３３で計測したイオン電流Ｉｉ及びエミッ
ション電流計３５で計測したエミッション電流Ｉｅに基
づいて算出される。すなわち、測定圧力をＰとすると、
Ｐ＝１／Ｓ・Ｉｉ／Ｉｅの式より求められる。ここでＳ
は測定子の感度である。

【００８５】また、グリッド４の脱ガスを、脱ガス用電
源３０及び脱ガススイッチ３１により行うが、これにつ
いて以下説明する。B-A型電離真空計により真空度の測
定を行うことにより、グリッド４及びその他の構成電極
や測定子容器２等の周辺部品に気体分子が吸着するが、
これらの吸着している気体分子は圧力測定を行う上での
ノイズとなりうる。そこで、脱ガススイッチ３１をＯＮ
にして脱ガス用電源３０によりグリッド４を通電加熱す
ることによって、グリッド４及び周辺部品から吸着気体
分子を脱離させて取り除く。このグリッド通電による脱
ガス処理は、任意好適なとき、例えば、真空計による測
定前に行えばよい。

【００８６】一方、第２の測定部は水晶摩擦真空計の測
定部となっており、高圧力領域（低真空領域）の圧力を
計測する。

【００８７】まず、水晶振動子１８に水晶摩擦真空計動
作回路２４のＰＬＬ回路３６により一定交流電圧を印加
しかつ固有共振周波数で振動させる。このとき、気体分
子が固有共振周波数にて安定振動している水晶振動子１
８に衝突すると、水晶振動子１８表面に粘性抗力が発生
する。この粘性抗力は気体の圧力に比例し、水晶振動子
１８の共振インピーダンス変化としてとらえることがで
きる。このとき、ＰＬＬ回路３６で検出した共振インピ
ーダンス値を共振インピーダンス−圧力変換回路３７に
て圧力に変換することにより、測定子容器２内の圧力を
測定する。

【００８８】次に、B-A型電離真空計及び水晶摩擦真空
計により圧力測定を行う際に、圧力領域の変化に対して
測定の切り換えを行う方法について説明する。

【００８９】大気圧から高圧力領域（低真空領域）では
切替回路２６内の制御回路３８を通じて水晶摩擦真空計
の圧力測定値が表示され、低圧力領域（中、高真空領
域）では制御回路３８を通じてB-A型電離真空計の圧力
測定値が表示される構造になっている。

【００９０】ここで、フィラメント遮断スイッチ３９が
ＯＮ又はＯＦＦ状態にかかわらず、水晶摩擦真空計によ
る圧力測定は常に行われている。これに対し、B-A型電
離真空計は、フィラメント遮断スイッチ３９がＯＮの場
合のみ、ピン１２a及び１２b間にフィラメント動作用電
源２７によって電流が流されるので、従って、フィラメ
ント遮断スイッチ３９がＯＮの場合のみ圧力測定が行わ
れる。尚、グリッド電位電源２９によるグリッド４への
グリッド電位電圧の印加、及びフィラメント電位電源２
８によるフィラメント３へのフィラメント電位電圧の印
加は常に行われる。

【００９１】まず、共振インピーダンス−圧力変換回路
３７で得られた圧力信号、つまり水晶摩擦真空計による
測定値は切替回路２６内の制御回路３８に送られる。こ
のとき、B-A型電離真空計のフィラメント３がＯＦＦ状
態、つまりフィラメント遮断スイッチ３９がＯＦＦの場
合には、水晶摩擦真空計の圧力測定値が表示装置２５に
表示される。一方、B-A型電離真空計のフィラメント３
がＯＮ状態、つまりフィラメント遮断スイッチ３９がＯ
Ｎの場合には、B-A型電離真空計の圧力測定値が表示装
置２５に表示される。

【００９２】ここで、B-A型電離真空計のフィラメント
ＯＮの信号は、共振インピーダンス−圧力変換回路３７
で得られた圧力信号が、例えば４Ｐａ以下の場合に出力
されるように設定しており、フィラメントＯＦＦの信号
は、電離真空計動作回路２３におけるイオン電流−圧力
変換回路３４で得られた圧力信号が、例えば８Ｐａ以上
の場合に出力されるように設定している。

【００９３】つまり、水晶摩擦真空計により高圧力領域
の測定を行っている際（このとき、フィラメントＯＦＦ
信号になっている。）、真空容器１内の圧力が減少し、
共振インピーダンス−圧力変換回路３７にて得られた圧
力値が４Ｐａ以下であることを制御回路３８が検知する
と、制御回路３８よりB-A型電離真空計のフィラメント
ＯＮ信号を出力する。次に、フィラメント遮断スイッチ
３９では、この信号を受けてフィラメント３へのパワー
供給が行われる。同時に、表示装置２５への圧力表示を
B-A型電離真空計による圧力測定値に切り替える。反対
に、B-A型電離真空計により低圧力領域の測定を行って
いる際（このとき、フィラメントＯＮ信号になってい
る。）、真空容器１内の圧力が上昇し、イオン電流−圧
力変換回路３４にて得られた圧力値が８Ｐａ以上である
ことを制御回路３８が検知すると、制御回路３８よりB-
A型電離真空計のフィラメントＯＦＦ信号を出力する。
次に、フィラメント遮断スイッチ３９では、この信号を
受けてフィラメント３へのパワー供給を遮断する。同時
に、表示装置２５への圧力表示を水晶摩擦真空計による
圧力測定値に切り替える。

【００９４】この発明の電離真空計の切替圧力領域は、
上述のように４Ｐａ〜８Ｐａ、さらには１０Ｐａ程度に
することもできる。これに対し、従来技術においては、
せいぜい１０^-1Ｐａ〜１Ｐａ程度であった。従来技術に
おいて、切り換え圧力領域が低かったのは、言い換える
と、高圧力側の測定精度が悪く、測定限界が低いことを
示しており、これは以下に述べる原因による。すなわ
ち、イオンは正の電荷を持っているため、本来イオンコ
レクタ８に捕捉されるべきイオンがフィラメント３（イ
オンからみれば負電荷に当たる）にも流れ込んでくる。
従って、見かけ上フィラメントから熱電子が放出された
ことと同じになってしまう。その結果、気体分子のイオ
ン化に寄与する本来の熱電子が少なくなり、本来の意味
でのエミッション電流、つまり実エミッション電流が減
少してしまうため、測定された圧力は信頼性が無くな
る。この現象は、高圧力領域において、顕著である。こ
れに対し、低圧力領域においては、エミッション電流が
高く、気体分子も少ないので、実エミッション電流の減
少はほとんどない。従って、実エミッション電流が減少
する影響が大きい高圧力側の測定限界が悪化し、その結
果、切り換え圧力領域が低くなっていた。

【００９５】この発明においては、測定子容器２をフィ
ラメントより低い電位としてあるので、測定子容器２の
内壁が、イオンがフィラメント３に流れ込んで実エミッ
ション電流を減少させるのを防止する補助電極の役割を
果たしている。従って、実エミッション電流が減少する
影響が大きい高圧力側の測定限界が改善できる。この結
果、切替圧力領域が上述のように従来技術に比べて高く
なる。同時に、もともと温度や熱電子などによる圧力測
定誤差の影響をうけやすい水晶摩擦真空計を使用する圧
力範囲が減少するので、信頼性の高い測定を実現できる
という効果がある。

【００９６】次に、この実施の形態の電離真空計を用い
て圧力測定を行った実験結果について説明する。図３
は、この実施の形態の電離真空計において、大気圧から
超高真空までの広領域圧力を測定したグラフである。

【００９７】図３において、横軸は基準圧力(Pa)及び縦
軸はこの実施の形態の真空計による測定圧力(Pa)を示
す。図３の白抜き菱形は、圧力上昇時のB-A型電離真空
計による測定データであり、黒塗り菱形は、圧力減少時
のB-A型電離真空計による測定データであり、白抜き三
角は、圧力上昇時の水晶摩擦真空計による測定データで
あり、及び黒塗り三角は、圧力減少時の水晶摩擦真空計
による測定データである。なお、圧力測定する対象のガ
スとして、窒素を導入した。これらの測定データから、
基準圧力とこの実施の形態の真空計による測定圧力は、
直線関係をなしていることがわかる。従って、大気圧か
ら１×１０^-7（Ｐａ）の高真空領域までの測定が可能と
なることがわかる。特に水晶摩擦真空計からB-A型電離
真空計への切換点（つまり減圧時圧力切換点）である４
Ｐａ、またはB-A型電離真空計から水晶摩擦真空計への
切換点（つまり昇圧時圧力切換点）である８Ｐａにおい
て、連続性のある切換が行われている。通常、B-A型電
離真空計から水晶摩擦真空計への切換の場合、フィラメ
ントの熱輻射等の影響が懸念されるが、この測定データ
からみた切換点における温度等の影響はほとんど観測さ
れていない。

【００９８】上述した実施の形態における構成、形状、
材料、数値などは単なる一例であってこれに限られるも
のではなく、他の任意好適な構成、形状、材料、数値な
どで置き換えることができる。

【００９９】例えば、この実施の形態においては、第１
の測定部として、B-A型電離真空計を用いたが、フィラ
メント、グリッド及びイオンコレクタを含む構成電極を
具える構造の電離真空計であれば、この発明に使用する
ことができる。例えば、中心軸にフィラメントがあり、
その周りにグリッド、さらにはイオンコレクタが形成さ
れている構造である、三極管型電離真空計、熱陰極電離
真空計及び冷陰極電離真空計を用いても良い。さらに
は、エキストラクタ型電離真空計、サプレッサ真空計、
シュルツゲージ等を用いることもできる。

【０１００】また、この実施の形態においては、第２の
測定部を水晶摩擦真空計としたが、この発明は真空中に
設置できる圧力測定素子であれば、第２の測定部として
使用することができる。この圧力測定素子としては、半
導体並びに電子部品製造技術を利用した圧力測定素子、
例えば拡散型圧力トランスデゥーサ、静電容量型シリコ
ンダイヤフラム圧力素子、熱伝導圧力素子、更には温度
検出素子や感ガス半導体を用いた感ガス素子なども用い
ることができる。

【０１０１】更に、この実施の形態においては、第２の
測定部による測定対象物を圧力としたが、この発明では
これに限られるものではない。この発明では、電離真空
計による圧力測定の機能・性能を維持したまま、熱・電
子などの擾乱を受けないように第２の測定部を設置する
ことが可能となっている。したがって、第２の測定部と
しては、圧力測定素子だけでなく、温度を測定するため
の温度測定素子を用いても大きな効果が発生する。さら
には、測定対象物はどのようなものであっても熱・電子
などの影響を受けやすい測定素子であれば効果が発生す
るといえる。

【０１０２】また、この実施の形態においては、測定子
容器中に第１及び第２の測定部が設置されており、接続
フランジにより測定子容器が着脱可能な構造になってい
るが、例えば、接続フランジ及び電流導入端子のみが着
脱可能であり、測定子容器が真空容器の一部となってい
る構造であっても良い。

【０１０３】また、この実施の形態では、B-A型電離真
空計の圧力測定値を検出してB-A型電離真空計のフィラ
メントＯＦＦ信号を出力する構造としたが、常時動作し
ている水晶摩擦真空計の圧力測定値で検出しても良い。

【０１０４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、測定子容器と、この測定子容器中に設けられた
第１及び第２の測定部とを具え、第１の測定部は、フィ
ラメント、グリッド及びイオンコレクタを含む構成電極
を具える、真空状態の圧力を測定する、電離型構造と
し、第２の測定部は、第１の測定部とは異なる機能を有
する構造とした、電離真空計において、第２の測定部
を、グリッドの軸延長上付近であって、フィラメントか
ら放射される熱電子の主要飛行空間からはずれた空間に
設置してある構造になっているので、測定子容器及びフ
ランジの大きさが小さくなり、真空容器への設置作業性
の向上が図れ、及び測定子の設置スペースやコストを最
小に抑えられる。また、第１の測定部のフィラメントの
熱輻射、二次電子、気相イオン、スパッタ物などによる
影響及び第１の測定部の構成電極の電界による影響を受
けることなく、第１の測定部による中真空から高真空領
域の圧力の測定と、第２の測定部の固有測定領域の、双
方に及ぶ測定領域を安定して測定できる。

【０１０５】また、第２の測定部と構成電極との間に、
第２の測定部と構成電極とを空間的に分離するシールド
板を設けてあるので、第１の測定部のフィラメントの熱
輻射、二次電子、気相イオン、スパッタ物などによる影
響及び第１の測定部の構成電極の電界による影響をさら
に受けることがない。

【０１０６】また、測定子容器は概ね軸対称形であり、
測定子容器とグリッドの軸がほぼ一致するようにグリッ
ドが配置されているので、グリッドと測定子容器の内面
間距離を一定に保つことができ、従って均一な円筒電界
が形成される。このため、真空容器の取り付け形状に影
響されず、第１の測定部において、常に安定した感度が
得られる。

【０１０７】また、第２の測定部は、熱伝導性に優れた
材料で構成された素子固定板に固定してあるので、第２
の測定部に入ってくる輻射熱を、容易に外部に逃がすこ
とができる。

【０１０８】また、測定子容器は、フィラメントより低
い電位であるので、測定子容器が、イオンがフィラメン
トに流れ込んで実エミッション電流を減少させるのを防
止する補助電極の役割を果たし、第１の測定部による高
圧力側の測定限界が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】電離真空計の構成を示す断面図である。

【図２】電離真空計の制御回路を示すブロック図であ
る。

【図３】大気圧から超高真空の広領域圧力を測定したグ
ラフである。

【図４】従来技術の電離真空計の構成を示す断面図であ
る。

【図５】従来技術の電離真空計の制御回路を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１：真空容器２：測定子容器２ａ：気体導入口２ｂ：接続フランジ２ｃ：排気管３：フィラメント４：グリッド５：Ｏリング６：シールド７：電流導入端子７ａ：絶縁体材料８：イオンコレクタ９：ピン１０ａ：ピン１０ｂ：ピン１１：グリッド支柱１２ａ：ピン１２ｂ：ピン１３：シールド板１４：気体分子イオン化空間１５：圧力測定素子設置空間１６：円筒パイプ１７：素子固定板１８：水晶振動子１９：水晶振動子容器２０：素子固定金具２１：リード線２２ａ：ピン２２ｂ：ピン２３：電離真空計動作回路２４：水晶摩擦真空計動作回路２５表示装置２６：切換回路２７：フィラメント動作用回路２８：フィラメント電位電源２９：グリッド電位電源３０：脱ガス用電源３１：脱ガススイッチ３２：エミッション制御回路３３：イオンコレクタ電流計３４：イオン電流−圧力変換回路３５：エミッション電流計３６：ＰＬＬ回路３７：共振インピーダンス−圧力変換回路３８：制御回路３９：フィラメント遮断スイッチ５０：開口５１：コレクタ電位電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定子容器と、該測定子容器中に設けら
れた第１及び第２の測定部とを具え、該第１の測定部
は、フィラメント、グリッド及びイオンコレクタを含む
構成電極を具える、真空状態の圧力を測定する電離型構
造とし、及び前記第２の測定部は、前記第１の測定部と
は異なる機能を有する構造とした、電離真空計におい
て、前記第２の測定部を、前記グリッドの軸延長上付近であ
って、前記フィラメントから放射される熱電子の主要飛
行空間からはずれた空間に設置したことを特徴とする電
離真空計。
【請求項２】請求項１に記載の電離真空計において、前記第２の測定部を、前記測定子容器の壁面のうち前記
グリッドの軸延長上付近の壁面と、前記構成電極との間
の空間に設置したことを特徴とする電離真空計。
【請求項３】請求項１又は２に記載の電離真空計にお
いて、前記第２の測定部と前記構成電極との間に、前記第２の
測定部と前記構成電極とを空間的に分離するシールド板
を設けたことを特徴とする電離真空計。
【請求項４】請求項３に記載の電離真空計において、前記シールド板の電位は、接地電位であることを特徴と
する電離真空計。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の電
離真空計において、前記測定子容器は概ね軸対称形であり、及び該測定子容
器と前記グリッドの軸がほぼ一致するように前記グリッ
ドが配置されていることを特徴とする電離真空計。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の電
離真空計において、前記測定子容器の電位は、前記フィラメントより低い電
位であることを特徴とする電離真空計。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の電
離真空計において、前記第２の測定部は、熱伝導性に優れた材料で構成され
た素子固定板に固定してあることを特徴とする電離真空
計。
【請求項８】請求項７に記載の電離真空計において、前記素子固定板は、熱伝導性に優れた材料で構成されて
いて、他端が測定子容器外部に突出しているパイプと接
続されており、及び該パイプは、前記測定子容器と同程
度の低電位にされていることを特徴とする電離真空計。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の電
離真空計において、前記測定子容器は、真空容器と着脱自在に結合可能な結
合部を有していることを特徴とする電離真空計。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の
電離真空計において、前記測定子容器は、前記第１の測定部及び前記第２の測
定部の構成電極に規定電圧を印加し、かつ該構成電極を
固定するための、絶縁体材料で構成された電流導入端子
を、該測定子容器の壁面の一部に具えていて、該電流導
入端子には前記第１の測定部及び前記第２の測定部に電
流を導入するピンが設置されていることを特徴とする電
離真空計。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の電離真空計において、前記電離真空計は、前記第１及び第２測定部を動作させ
る制御回路を具えていることを特徴とする電離真空計。
【請求項１２】請求項１１に記載の電離真空計におい
て、前記制御回路は、前記測定子容器に付着しているガスを
脱離させるための脱ガス用電源及び脱ガス用スイッチを
具えていることを特徴とする電離真空計。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれか１項に記載
の電離真空計において、前記第１の測定部は、ベヤードアルパート型電離真空計
であることを特徴とする電離真空計。
【請求項１４】請求項１〜１３のいずれか１項に記載
の電離真空計において、前記第２の測定部は、圧力を測定する測定部であること
を特徴とする電離真空計。
【請求項１５】請求項１４に記載の電離真空計におい
て、前記圧力を測定する測定部は、水晶振動子式圧力計であ
ることを特徴とする電離真空計。
【請求項１６】請求項１〜１３のいずれか１項に記載
の電離真空計において、前記第２の測定部は、温度を測定する測定部であること
を特徴とする電離真空計。