JP2015099052A - 電流測定装置、および、イオン電流測定システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力電流を増幅して出力電圧に変換する負帰還接続された増幅回路13と、前記増幅回路13を収容する筐体11と、前記筐体11に接続して前記筐体11の内部に希ガスを供給する希ガス供給部51とを備える。また、前記増幅回路13に接続されて前記出力電圧をデジタル値に変換するA/D変換器21であって、前記筐体11に収容された前記A/D21変換器と、前記A/D変換器21に接続されて前記デジタル値をデータ処理するデータ処理部22であって、前記筐体11に収容された前記データ処理部22をさらに備える。
【選択図】図5
Description
本開示の技術における他の電流測定装置は、前記増幅器に接続されて前記増幅器に駆動電圧を供給する電圧供給部であって、前記筐体に収容された前記電圧供給部をさらに備えることが好ましい。
本開示の技術における他の電流測定装置は、前記筐体の内部を減圧する減圧部と、前記筐体の内部の圧力を測定する圧力測定部と、前記圧力測定部の測定結果に基づいて前記減圧部の駆動を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記圧力測定部の測定結果が1気圧以下になるように前記減圧部の駆動を制御することが好ましい。
本開示の技術における電流測定装置の他の態様は、前記増幅器の反転入力端子と、増幅器の出力端との間に接続する負帰還抵抗器をさらに備え、前記負帰還抵抗器の有する抵抗値が、109Ω以上であることが好ましい。
[電流測定装置10]
次に、電流測定装置10の詳細な構成を説明する。
増幅器13Aは、例えば、入力素子として電界効果トランジスタや接合型トランジスタを備えて、電流検出部40から入力される入力電流によって入力素子の動作を制御する。増幅器13Aは、電圧供給部12から供給されるアナログ電源電圧VAを用いて、入力電流よりも大きなエネルギーである出力電圧に入力電流を変換する。
[データ処理装置20]
次に、データ処理装置20の構成を詳細に説明する。
A/D変換器21は、電圧出力端子T3を通じて増幅回路13の出力端子に電気的接続している。電流測定装置10の備える電圧供給部12は、電源変換装置30から入力される2次電源電圧をA/D変換器21が駆動するレベルの3次電源電圧に変換して、その変換後の電圧であるロジック電源電圧VDをA/D変換器21の駆動電圧としてA/D変換器21に供給する。A/D変換器21は、電圧供給部12から供給されるロジック電源電圧VDを用いて、増幅回路13から出力されたアナログ電圧である出力電圧をデジタル値に変換して、その変換後のデジタル値をデータ処理部22に出力する。
[希ガス供給部51]
希ガス供給部51は、ポートP1を通じて筐体11の内部に連通している。希ガス供給部51は、筐体11の内部に希ガスを供給するための制御信号をシステム制御部50から受けて、システム制御部50によって駆動される。また、希ガス供給部51は、筐体11の内部への希ガスの供給を停止するための制御信号をシステム制御部50から受けて駆動を停止する。希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンからなる群から選択される少なくとも1つであって、これらの中から選択される2つ以上の混合ガスであってもよい。希ガス供給部51は、例えば、制御信号に基づく流量の希ガスを筐体11の内部に供給するマスフローコントローラーであってもよいし、所定の圧力を有する希ガスを制御信号に基づく開弁によって筐体11の内部に供給する電磁バルブであってもよい。
[電流測定装置、および、イオン電流測定システムの作用]
次に、電流測定装置、および、イオン電流測定システムの作用を説明する。
(1)増幅回路13の位置する雰囲気において希ガスの占有する割合が高まるため、こうした雰囲気と増幅回路13との摩擦による増幅回路13での帯電や雰囲気そのものの電離が抑えられる。そして、増幅回路13において負帰還される電流にパルス状を有したノイズが重畳することが抑えられるため、電流測定装置10において測定結果の精度が高まる。
(3)負帰還抵抗器の有する抵抗値が109Ω未満である構成と、負帰還抵抗器の有する抵抗値が109Ω以上である構成とにおいて、パルス状を有したノイズの大きさが互いに同じ程度であるとき、負帰還抵抗器の有する抵抗値が109Ω以上である構成では、入力電流値の測定結果の精度が著しく低下する。この点で、上記構成であれば、ノイズそのものの発生が抑えられるため、負帰還抵抗器の有する抵抗値が109Ω以上であることによって、測定結果の精度が高まることの効果が著しくなる。
(第1変形例)
図4が示すように、上記実施形態におけるA/D変換器21は、データ処理装置20に代えて、電流測定装置10を構成してもよい。この際に、A/D変換器21は、電流測定装置10の備える筐体11に収容されてもよい。電流測定装置10の備える電圧供給部12は、電源変換装置30から入力される2次電源電圧をA/D変換器21の駆動するレベルの3次電源電圧に変換して、その変換後の電圧であるロジック電源電圧VDをA/D変換器21の駆動電圧としてA/D変換器21に供給する。電流測定装置10を構成するA/D変換器21は、電圧供給部12から供給されるロジック電源電圧VDを用いて、増幅回路13から出力されたアナログ電圧である出力電圧をデジタル値に変換し、電圧出力端子T3を通じて、その変換後のデジタル値をデータ処理部22に出力する。このような構成であれば、上記(1)〜(3)に記載の効果に加えて、下記(4)に記載する効果が得られる。
(第2変形例)
図5が示すように、上記第1変形例におけるデータ処理部22、および、インターフェース部23は、データ処理装置20に代えて、電流測定装置10を構成してもよい。この際に、データ処理部22、および、インターフェース部23は、電流測定装置10の備える筐体11に収容されてもよい。電流測定装置10の備える電圧供給部12は、電源変換装置30から入力される2次電源電圧をデータ処理部22の駆動するレベルの3次電源電圧に変換して、その変換後の電圧であるロジック電源電圧VDをデータ処理部22の駆動電圧としてデータ処理部22に供給する。電流測定装置10の備える電圧供給部12は、電源変換装置30から入力される2次電源電圧をインターフェース部23の駆動するレベルの3次電源電圧に変換して、その変換後の電圧であるロジック電源電圧VD、および、アナログ電源電圧VAをインターフェース部23の駆動電圧としてインターフェース部23に供給する。このような構成であれば、上記(1)〜(4)に記載の効果に加えて、下記(5)(6)に記載する効果が得られる。
(6)A/D変換器21とデータ処理部22とを接続するための電圧出力端子T3、および、インターフェース部23と各開閉器SW1〜SW3とを接続するための各制御端子T4〜T6を省略することが可能である。
図6が示すように、電流測定装置は、筐体11の内部を排気する排気部52と、筐体11の内部の圧力を測定する圧力測定部53とをさらに備えてもよい。排気部52は、ポートP2を通じて筐体11の内部に連通している。排気部52は、筐体11の内部を排気するための制御信号をシステム制御部50から受けて、システム制御部50によって駆動される。圧力測定部53は、ポートP3を通じて筐体11の内部に連通し、筐体11の内部の圧力を測定して、圧力の測定結果をシステム制御部50に出力する。
図7が示すように、変形例3に記載の電流測定装置は、室温などの所定の温度まで増幅器13Aを冷却する冷却部54をさらに備えてもよい。冷却部54は、筐体11の全体を冷却する装置であってもよいし、増幅器13Aと接触する部材の冷却を通じて増幅器13Aを冷却する装置であってもよいし、増幅器13Aを直接冷却する装置であってもよい。
(他の変形例)
・上記変形例1は、上記変形例3に記載の排気部52、および、圧力測定部53をさらに備え、上記変形例3と同じく、筐体11の内部の圧力が所定の圧力に調整される状態で、筐体11の内部に希ガスが供給されてもよい。
・増幅回路13は、1つの負帰還回路、あるいは、2つの負帰還回路を有する構成であってもよいし、4つ以上の負帰還回路を有する構成であってもよい。この際に、1つの負帰還回路を有する構成において、負帰還回路から開閉器が割愛されてもよい。また、複数の負帰還回路を有する構成において、1つの負帰還回路から開閉器が割愛されてもよい。
Claims (7)
- 入力電流を増幅して出力電圧に変換する負帰還接続された増幅器と、
前記増幅器を収容する筐体と、
前記筐体に接続して前記筐体の内部に希ガスを供給する希ガス供給部と、
を備える電流測定装置。 - 前記増幅器に接続されて前記出力電圧をデジタル値に変換するA/D変換器であって、前記筐体に収容された前記A/D変換器をさらに備える
請求項1に記載の電流測定装置。 - 前記A/D変換器に接続されて前記デジタル値をデータ処理するデータ処理部であって、前記筐体に収容された前記データ処理部をさらに備える
請求項2に記載の電流測定装置。 - 前記増幅器に接続されて前記増幅器に駆動電圧を供給する電圧供給部であって、前記筐体に収容された前記電圧供給部をさらに備える
請求項1から3のいずれか1つに記載の電流測定装置。 - 前記筐体の内部を減圧する減圧部と、
前記筐体の内部の圧力を測定する圧力測定部と、
前記圧力測定部の測定結果に基づいて前記減圧部の駆動を制御する制御部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記圧力測定部の測定結果が1気圧以下になるように前記減圧部の駆動を制御する
請求項1から4のいずれか1つに記載の電流測定装置。 - 前記増幅器の反転入力端子と、増幅器の出力端との間に接続する負帰還抵抗器をさらに備え、
前記負帰還抵抗器の有する抵抗値が、109Ω以上である
請求項1から5のいずれか1つに記載の電流測定装置。 - イオン電流を検出する検出部と、
前記検出部から入力される入力電流を出力電圧に変換する電流測定装置と、
を備え、
前記電流測定装置が、請求項1から6のいずれか1つに記載の電流測定装置である
イオン電流測定システム。
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