JP2019515293A - 複数の陰極を備える冷陰極電離真空計 - Google Patents
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Abstract
Description
1.検討すべき独立した陰極ケージ電流があり、図5は、小型及び大型ケージ電流に固有の圧力依存特性があることを示す。
2.測定に利用可能な陽極電圧もある。
3.陰極電流を、圧力範囲を特定して個別に使用でき、且つ/又は測定の直線性及び/若しくは感度を改善するために追加できる。
4.電流と電圧とを合算して放電インピーダンスを得ることができる。
Claims (41)
- 冷陰極電離真空計であって、
陽極と、
第一の陰極であって、低い圧力での前記陽極と前記第一の陰極との間のプラズマの形成と、その結果としての前記第一の陰極へのイオン電流の流れを可能にするのに十分な第一の間隔だけ前記陽極から離間された第一の陰極と、
前記第一の陰極から電気的に絶縁され、且つ前記第一の間隔より小さい第二の間隔だけ前記陽極から離間された第二の陰極であって、前記第二の間隔は、前記第一の間隔内でのプラズマ形成に必要な前記低い圧力より高い圧力での電気放電を可能にする、第二の陰極と、
少なくとも前記第一の間隔を通じて磁界を印加して、自由電子経路を長くして前記プラズマを持続させる磁石と、
前記陽極と前記第一及び第二の陰極の各々との間に電圧を印加して、前記低い圧力での少なくとも前記陽極と前記第一の陰極との間のプラズマ放電と、前記低い圧力より高い圧力での前記陽極と前記第二の陰極との間の電気放電とによって電離を生じさせる電気コントローラであって、前記第一の陰極への測定された電流の流れと、前記第二の陰極への測定された電流の流れとに基づいて圧力を特定する、電気コントローラと
を含む冷陰極電離真空計。 - 前記コントローラは、前記第一の陰極への前記測定された電流の流れ、前記第二の陰極への前記測定された電流の流れ、及び測定された陽極電圧から第一の陰極のインピーダンスと第二の陰極のインピータンスとを特定し、及び圧力は、前記第一の陰極のインピーダンスと前記第二の陰極のインピーダンスとに基づいて特定される、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 圧力は、前記第一の陰極のインピーダンスと前記第二の陰極のインピーダンスとに基づき、前記圧力が前記第一の陰極のインピーダンスに基づいて特定される圧力の非隣接範囲を含むそれぞれの圧力範囲にわたって特定される、請求項2に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記第一及び第二の陰極は、前記陽極を取り囲む、請求項1記載の冷陰極電離真空計。
- 各陰極は、円柱形であり、前記異なる間隔は、それぞれの半径によって決定される、請求項4に記載の冷陰極電離真空計。
- 2つのみの円柱陰極を含む、請求項5に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記陽極と前記第一の陰極との間の前記間隔は、5〜15ミリメートルの範囲内であり、及び前記第一の陰極は、前記陽極に沿って15〜40ミリメートルの範囲の前記磁石に沿った有効長さを有する、請求項5に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記陽極と前記第二の陰極との間の前記間隔は、1〜5ミリメートルの範囲であり、及び前記第二の陰極は、前記陽極に沿って6〜24ミリメートルの範囲の長さを有する、請求項7に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記第二の陰極は、前記陽極に向けられた特徴物を含み、前記特徴物は、前記陽極と前記特徴物との間に0.3〜1.0ミリメートルの範囲の狭いギャップを確立して、大気圧に近い高い圧力において、前記陽極と前記第二の陰極上の前記特徴物との間のパッシェンの法則の放電を可能にする、請求項8に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記電気コントローラは、前記第一の陰極と電源へのリターンとの間における少なくとも1メガオームのインピーダンスと、前記第二の陰極と前記電源への前記リターンとの間における、前記第一の陰極と前記電源へのリターンとの間の前記インピーダンスより少なくとも1桁大きいインピーダンスとを含む、請求項9に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記陽極と前記第二の陰極との間の前記間隔は、1〜5ミリメートルの範囲であり、及び前記第二の陰極は、前記陽極に沿って6〜24ミリメートルの範囲の長さを有する、請求項5に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記第二の陰極は、前記陽極に向けられた特徴物を含み、前記特徴物は、前記陽極と前記特徴物との間に0.3〜1.0ミリメートルの範囲の狭いギャップを確立して、大気圧に近い高い圧力において、前記陽極と前記第二の陰極上の前記特徴物との間のパッシェンの法則の放電を可能にする、請求項11に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記第一及び第二の陰極は、前記第一及び第二の陰極を電気的に絶縁するポリマーハウジング内に設置される、請求項5に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記陽極と前記第二の陰極との間の前記間隔は、1〜5ミリメートルの範囲であり、及び前記第二の陰極は、前記陽極に沿って6〜24ミリメートルの範囲の長さを有する、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記第二の陰極は、前記陽極に向けられた特徴物を含み、前記特徴物は、前記陽極と前記特徴物との間に狭いギャップを確立して、前記陽極と前記特徴物との間のパッシェンの法則の放電を可能にする、請求項14に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記陽極と前記特徴物との間の前記ギャップは、0.3〜1.0ミリメートルの範囲である、請求項15に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記特徴物は、ディスクであり、及び前記ギャップは、前記ディスク内の穴に形成される、請求項15に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記特徴物は、ディスクであり、及び前記ギャップは、前記陽極と前記ディスクから延びる頂点との間に形成される、請求項15に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記特徴物は、ピンである、請求項15に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記特徴物は、ねじ山付きピンである、請求項15に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記電気コントローラは、前記第一の陰極と電源へのリターンとの間における少なくとも1メガオームのインピーダンスと、前記第二の陰極と前記電源への前記リターンとの間における、前記第一の陰極と前記電源へのリターンとの間の前記インピーダンスより少なくとも1桁大きいインピーダンスとを含む、請求項15に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記電気コントローラは、各陰極と電源へのリターンとの間に少なくとも1メガオームのインピーダンスを含む、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記第二の陰極からの前記インピーダンスは、前記第一の陰極からの前記インピーダンスより少なくとも1桁大きい、請求項22に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記インピーダンスの少なくとも1つは、可変抵抗によって提供される、請求項22に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記電気コントローラは、電気測定値に基づいて圧力出力を提供するための複数のアルゴリズムの1つを選択し、前記電気コントローラは、前記陽極と各陰極との間のインピーダンス測定値に基づいて前記アルゴリズムを選択する、請求項22に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記アルゴリズムは、ルックアップテーブルに記憶された事前に計算されたデータを使用して処理される、請求項25に記載の冷陰極電離真空計。
- 圧力は、前記第一及び第二の陰極の各々からの電気出力に基づき、前記圧力が前記第一の陰極の出力に基づいて特定される圧力の非隣範囲を含む個別の圧力範囲にわたって特定される、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記圧力は、第一の低い圧力範囲について前記第一の陰極の出力に基づき、前記第一の圧力範囲より高い第二の圧力範囲にわたって前記第二の陰極の出力に基づき、前記第一及び第二の圧力範囲より高い第三の圧力範囲にわたって前記第一の陰極の出力に基づき、且つ前記第一、第二及び第三の圧力範囲より高い第四の圧力範囲にわたって前記第二の陰極の出力に基づく、請求項27に記載の冷陰極電離真空計。
- 少なくともタウンゼントプラズマ放電は、低い圧力において前記陽極と前記第一の陰極との間で支持され、及び少なくとも破壊放電は、前記低い圧力より高い圧力において前記陽極と前記第二の陰極との間で支持される、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記タウンゼント放電は、前記低い圧力より高い圧力において前記陽極と前記第二の陰極との間でも支持される、請求項29に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記破壊放電は、前記第二の陰極の特徴物で支持される、請求項29に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記破壊放電は、前記第二の陰極と前記陽極との間の前記間隔を減少させる、前記第二の陰極及び前記陽極の一方の特徴物で支持される、請求項29に記載の冷陰極電離真空計。
- 少なくともタウンゼントプラズマ放電は、低い圧力において前記陽極と前記第一の陰極との間で支持され、及び少なくともタウンゼント放電は、前記低い圧力より高い圧力において前記陽極と前記第二の陰極との間で支持される、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 各陰極は、円柱形であり、前記陽極を取り囲み、前記異なる間隔は、それぞれの半径によって決定され、前記陰極の少なくとも1つは、内面の直径においてテーパが付けられている、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記第二の陰極は、前記陽極に向けられた特徴物を含み、前記特徴物は、前記陽極と前記特徴物との間に狭いギャップを確立して、前記陽極と前記特徴物との間のパッシェンの法則の放電を可能にする、請求項1に記載の冷陰極電離真空計。
- 前記特徴物は、前記第二の陰極の、前記第一の陰極に隣接する端部からずらされる、請求項35に記載の冷陰極電離真空計。
- 圧力を測定する方法であって、
陽極と第一の陰極との間の第一の空間に磁界を印加するステップと、
低い圧力において、前記第一の空間中に電子を放出して、前記第一の空間内のプラズマ放電と前記第一の陰極へのイオンの流れとを生じさせるステップと、
前記低い圧力より高い圧力において、第二の陰極と前記陽極との間に電気放電を生じさせて、前記第二の陰極への電流の流れを生じさせるステップと、
前記第一の陰極への測定された電流の流れと、前記第二の陰極への測定された電流の流れとに基づいて圧力を特定するステップと
を含む方法。 - 冷陰極電離真空計であって、
陽極と、
第一の陰極であって、前記陽極と前記第一の陰極との間のプラズマの形成と、その結果としての前記第一の陰極へのイオン電流の流れとを可能にするのに十分な第一の間隔だけ前記陽極から離間され、前記第一の陰極の圧力に対する電流の流れの応答は、第一の不連続性を有する、第一の陰極と、
前記第一の陰極から電気的に絶縁され、且つ前記第一の間隔より小さい第二の間隔だけ前記陽極から離間された第二の陰極であって、前記第二の間隔は、前記陽極と前記第二の陰極との間のプラズマの形成と、その結果としての前記第一の陰極へのイオン電流の流れとを可能にするのに十分であり、前記第二の陰極の圧力に対する電流の流れの応答は、第二の連続性を有する、第二の陰極と、
前記第一及び第二の間隔を通じて磁界を印加して、自由電子経路を長くして前記プラズマを持続させる磁石と、
前記陽極と前記第一及び第二の陰極の各々との間に電圧を印加して、前記陽極と前記第一の陰極及び前記第二の陰極の各々との間のプラズマ放電によって電離を生じさせる電気コントローラであって、前記第二の不連続性を含む圧力を通して、前記第一の陰極への測定された電流の流れに基づいて圧力を特定し、且つ前記第一の不連続性を含む圧力を通して、前記第二の陰極への測定された電流の流れに基づいて圧力を特定する、電気コントローラと
を含む冷陰極電離真空計。 - 圧力を測定する方法であって、
陽極と第一の陰極との間の第一の空間に磁界を印加するステップと、
前記陽極と第二の陰極との間の第二の空間に磁界を印加するステップと、
前記第一の空間中に電子を放出して、前記第一の空間内のプラズマ放電と前記第一の陰極へのイオンの流れとを生じさせるステップであって、前記第一の陰極の圧力に対する電流の流れの応答は、第一の不連続性を有する、ステップと、
前記第二の空間中に電子を放出して、前記第二の空間内のプラズマ放電と前記第二の陰極へのイオンの流れとを生じさせるステップであって、前記第二の陰極の圧力に対する電流の流れの応答は、第二の不連続性を有する、ステップと、
前記第一の陰極への測定された電流の流れと、前記第二の陰極への測定された電流の流れとに基づいて圧力を特定するステップであって、圧力は、前記第二の不連続性を含む圧力を通して、前記第一の陰極への測定された電流の流れに基づき、且つ前記第一の不連続性を含む圧力を通して、前記第二の陰極への測定された電流の流れに基づく、ステップと
を含む方法。 - 冷陰極電離真空計であって、
陽極と、
第一の陰極であって、前記陽極と前記第一の陰極との間のプラズマの形成と、その結果としての前記第一の陰極へのイオン電流の流れとを可能にするのに十分な第一の間隔だけ前記陽極から離間された第一の陰極と、
第二の陰極であって、前記第一の陰極から電気的に絶縁され、且つ前記陽極と前記第二の陰極との間のプラズマの形成と、その結果としての前記第二の陰極へのイオン電流の流れとを可能にするのに十分である、前記第一の間隔より小さい第二の間隔だけ前記陽極から離間された第二の陰極と、
前記第一及び第二の間隔を通じて磁界を印加して、自由電子経路を長くして前記プラズマを持続させる磁石と、
前記陽極と前記第一及び第二の陰極の各々との間に電圧を印加して、それぞれの圧力範囲にわたり、前記陽極と前記第一の陰極及び前記第二の陰極との間のプラズマ放電によって電離を生じさせる電気コントローラであって、前記第一の陰極への測定された電流の流れと、前記第二の陰極への測定された電流の流れとに基づいて圧力を特定する、電気コントローラと
を含む冷陰極電離真空計。 - 前記コントローラは、前記第一の陰極への前記測定された電流の流れ、前記第二の陰極への前記測定された電流の流れ、及び測定された陽極電圧から第一の陰極のインピーダンスと第二の陰極のインピータンスとを特定し、及び圧力は、前記第一の陰極のインピーダンスと前記第二の陰極のインピーダンスとに基づいて特定される、請求項40に記載の冷陰極電離真空計。
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