JP2902891B2 - 真空端子 - Google Patents

真空端子

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は真空端子、特に真空容器
内の装置と真空容器外の装置との間で電気信号の伝達を
行うのに使用される真空端子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子顕微鏡のような真空容器を備
えた理化学機器では、真空容器内の装置と真空容器外の
装置との間で電気信号を伝達するのに真空端子が用いら
れている。
【0003】かかる真空端子は通常、酸化アルミニウム
質焼結体から成り、外周部に鍔部を、中心部に貫通孔を
有する絶縁基体と、前記絶縁基体の鍔部にロウ材を介し
ロウ付けされた一端が真空容器に固定されるアルミニウ
ム製スリーブと、前記絶縁基体の貫通孔内に両端を突出
するようにして挿入固定されたコバール金属( 鉄ーニッ
ケルーコバルト合金) から成るリードピンとから構成さ
れており、真空容器にスリーブの一端を固定し、真空容
器内の装置と真空容器外の装置とをリードピンの両端に
各々、電気的に接続することによって両装置間における
電気信号の伝達が可能となっている。
【0004】尚、前記アルミニウム製スリーブの絶縁基
体への取着は絶縁基体の鍔部表面に予めモリブデンーマ
ンガン等から成るメタライズ金属層とニッケルメッキ層
の2層構造を有する金属層を被着形成しておき、該金属
層とスリーブとをアルミニウムロウ材( アルミニウムー
シリコンーマグネシウムの合金から成るロウ材) を介し
てロウ付けすることによって行われ、また前記リートピ
ンの絶縁基体に設けた貫通孔内への挿入固定は前記スリ
ーブと同様、絶縁基体の貫通孔周辺に予めモリブデンー
マンガン層とニッケルメッキ層の2 層構造を有する金属
層を被着形成しておき、貫通孔にリードピンを挿入させ
るとともにその一部を前記金属層に銀ロウ( 銀ー銅の合
金から成るロウ材) 等のロウ材を介しロウ付けすること
によって行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の真空端子では一般に真空容器がステンレスで形成さ
れており、アルミニウム製スリーブの一端を溶接等によ
り固定する際、スリーブのアルミニウムと真空容器のス
テンレスの溶融温度に大きな差を有すること及び両者の
濡れ性( 反応性) が悪いこと等から真空容器にスリーブ
を強固に固定することができないという欠点を有してい
た。
【0006】そこで上記欠点を解消するためにスリーブ
をステンレス製真空容器と同質のステンレスで形成し、
スリーブをステンレス製真空容器に強固に固定させるこ
とが考えられる。
【0007】しかしながら、スリーブをステンレスで形
成すると、ステンレスのビッカース硬度(Hv)がHv
=160と硬いこと及び絶縁基体を構成する酸化アルミ
ニウム質焼結体の熱膨張係数とステンレス製スリーブの
熱膨張係数が各々7.0 ×10-6/ ℃、17.5×10-6/ ℃と大
きく相違すること等から絶縁基体の鍔部にスリーブをロ
ウ材を介して取着する際、両者の接合部に両者の熱膨張
係数の相違に起因して大きな熱応力が発生するとともに
該熱応力によって絶縁基体にクラックや割れが発生して
しまい、その結果、真空端子における気密性が破れ、真
空端子としての信頼性が大きく劣化するという欠点を有
していた。
【0008】
【目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、そ
の目的は真空容器に気密性を維持したまま強固に固定で
き、真空容器内外の装置を確実に電気的接続することが
できる真空端子を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は外周部に鍔部
を、中心部に貫通孔を有する絶縁基体と、前記絶縁基体
の鍔部に取着され、一端側が真空容器に固定される筒状
のスリーブと、前記絶縁基体の貫通孔内に両端を突出さ
せた状態で挿入固定されるリードピンとから成る真空端
子であって、前記スリーブはチタンから成り、且つ真空
容器に固定される一端側にステンレスが拡散接合されて
いることを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明の真空端子よればスリーブをビッカース
硬度(Hv)がHv=75と軟質なチタンで形成したこ
とからスリーブと絶縁基体とを接合させる際、両者の接
合部に両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応力が発生
したとしても該熱応力はスリーブを変形させることによ
って吸収緩和され、その結果、真空端子の気密不良の原
因となる絶縁基体のクラックや割れ等の発生が皆無とな
る。
【0011】また本発明の真空端子はスリーブの一端に
ステンレスが拡散接合されていることからスリーブの一
端をステンレス製真空容器に固定する際、その固定が極
めて強固となる。
【0012】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1 は本発明の真空端子の一実施例を示す断面図で
あり、図中、1 は絶縁基体、2 はスリーブ、3 はリード
ピンである。
【0013】前記絶縁基体1 は外周部に鍔部1aを、中心
部に貫通孔1bを有しており、鍔部1aには筒状のスリーブ
3 がロウ材4 を介してロウ付けされ、また貫通孔1bには
リードピン3 がその両端を突出させた状態で挿通固定さ
れる。
【0014】前記絶縁基体1 は酸化アルミニウム質焼結
体等の電気絶縁材料から成り、リードピン3 を電気的絶
縁をもって保持する作用を為す。
【0015】尚、前記絶縁基体1 は酸化アルミニウム質
焼結体から成る場合、例えばアルミナ(Al2 O 3 ) 、シ
リカ(SiO2 ) 、カルシア(CaO) 、マグネシア(MgO) 等に
適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して成る原料粉末を準
備し、次に前記原料粉末を所定形状のプレス型内に充填
するとともにこれを所定圧力で押圧して成形し、最後に
前記成形品を約1600℃の温度で焼成することによって製
作される。
【0016】また前記絶縁基体1 はその外周部の鍔部1a
にメタライズ金属層5 が被着されており、該メタライズ
金属層5 にはスリーブ2 がロウ材4 を介してロウ付けさ
れ、これによってスリーブ2 が絶縁基体1 の鍔部1aに取
着される。
【0017】前記絶縁基体1 の鍔部1aに被着させたメタ
ライズ金属層5 は表面をニッケルメッキ層で被覆したモ
リブデンーマンガンから成り、例えば、モリブデンーマ
ンガンの粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得
た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法により絶
縁基体1 の鍔部1a表面に約50μm の厚みに印刷塗布する
とともにこれを約1500℃の温度で焼き付け、しかる後、
前記モリブデンーマンガンから成る層の表面に電解メッ
キ法や無電解メッキ法によってニッケルを約5.0 μm の
厚みに層着させることによって形成される。
【0018】また前記絶縁基体1 の鍔部1aに被着させた
メタライズ金属層5 にロウ付けされるスリーブ2 は真空
端子を理化学機器の真空容器( 不図示) に取着する作用
を為し、該スリーブ2 はチタンで形成され、且つ真空容
器に取着される側の一端にステンレス2aが拡散接合され
ている。
【0019】前記スリーブ2 はチタンで形成され、その
ビッカース硬度(Hv)がHv=75と軟質であること
からスリーブ2 と絶縁基体1 の鍔部1aに被着させたメタ
ライズ金属層5 とをロウ材4 を介して接合させる際、両
者の接合部に絶縁基体1 とスリーブ2 の熱膨張係数の相
違に起因する熱応力が発生したとしても該熱応力はスリ
ーブ2 を変形させることによって吸収緩和され、その結
果、絶縁基体1 にクラックや割れ等が発生することは皆
無となる。
【0020】また前記スリーブ2 は非磁性であるチタン
で形成されていることから後述するリードピン3 に電気
信号を伝達させた際、スリーブ2 に前記電気信号の伝達
に伴う磁場が残留することはなく、該残留磁場で電気信
号にノイズを入り込ませることも皆無となる。
【0021】更に前記スリーブ2 はその一端に真空容器
( 不図示) を構成するステンレスと同質のステンレス2a
が拡散接合されており、スリーブ2 の一端をステンレス
製真空容器に溶接等により固定する際、その固定を極め
て強固となすこともできる。
【0022】尚、前記スリーブ2 はチタンを筒状に加工
し、その一端にステンレスを拡散接合したものが使用さ
れ、その内周の一部を絶縁基体1 の鍔部1aにロウ付けす
ることによって絶縁基体1 に取着される。
【0023】また前記スリーブ2 の一端にステンレスを
拡散接合させる方法はスリーブ2 の一端にステンレス2a
を当接させ、しかる後、両者の接合部を約950 ℃の温度
に加熱し、スリーブ2 を構成するチタンの一部をステン
レス2aに拡散させることによって行われる。
【0024】更に前記スリーブ2 の一端に拡散接合され
るステンレス2aはその透磁率が1.1以下の材質となす
とリードピン3 に電気信号を伝達させた際、ステンレ
ス2aに前記電気信号の伝達に伴う磁場が残留することは
なく、該残留磁場で電気信号にノイズが入り込むことも
なくなる。従って、リートピン2 の伝達する電気信号の
S/N 比( 信号/ 雑音の比) を良好なものとするにはスリ
ーブ2 の一端に拡散接合されるステンレス2aの透磁率を
1.1 以下としておくことが好ましい。
【0025】前記絶縁基体1 はまたその中央部の貫通孔
1bにリードピン3 が両端を突出させた状態で挿通固定さ
れている。
【0026】前記絶縁基体1 の貫通孔1b内に挿通される
リードピン3 は真空容器内の装置と真空容器外の装置を
電気的に接続させる作用を為し、チタンで形成されてい
る。
【0027】前記リードピン3 を形成するチタンは非磁
性であり、そのためリードピン3 に電気信号を伝達させ
た際、リードピン3 内には前記電気信号の伝達に伴う磁
場が残留することは一切なく、該残留磁場で次の電気信
号にノイズを入り込ませることもない。
【0028】尚、前記リードピン3 はチタンを従来周知
の金属加工法を採用することによって所定の棒状に形成
される。
【0029】また前記リードピン3 は絶縁基体1 の貫通
孔1b内に挿通させるとともに絶縁基体1 の貫通孔1b周辺
に被着させたメタライズ金属層6 に例えばロウ材7 を介
しロウ付けすることによって絶縁基体1 に取着される。
【0030】前記絶縁基体1 の貫通孔1b周辺に被着され
るメタライズ金属層6 は銀ー銅ーチタン、銅ーチタン等
から成り、例えば銀ー銅ーチタンからなる場合には銀:
銅:チタンを重量比で68.4:26.6:5 の割合で混合したも
のを絶縁基体1 の貫通孔1b周辺に50〜70μm の厚さに層
着させ、しかる後、これを約800 〜850 ℃の温度で焼き
付けることによって絶縁基体1 に被着される。
【0031】また前記メタライズ金属層6 はそれを構成
する銀、銅、チタンのいずれもが非磁性であるためリー
ドピン3 に電気信号を伝達させた際、メタライズ金属層
6 に前記電気信号の伝達に伴う磁場が残留することはな
く、該残留磁場で電気信号にノイズを入り込ませること
もない。
【0032】更に前記メタライズ金属層6 にリードピン
3 をロウ付け固定するロウ材7 は、例えば銀ー銅から成
り、該銀ー銅から成るロウ材7 は絶縁基体1 の貫通孔1b
周辺に被着させたメタライズ金属層6 とチタン製リード
ピン3 の両方に濡れ性が良いことから、かかる銀ー銅か
ら成るロウ材7 を用いればリードピン3 を絶縁基体1の
貫通孔1b内に極めて強固に固定することができる。
【0033】尚、前記メタライズ金属層6 へのリードピ
ン3 の固定はロウ材7 を使用しない別の方法、即ち、絶
縁基体1 の貫通孔1b周辺にメタライズ金属層6 となる銀
ー銅ーチタンから成る金属とリードピン3 とを順次積層
させ、しかる後、これを約800 〜850 ℃の温度で焼成
し、メタライズ金属層6 を絶縁基体1 に被着させると同
時にリードピン3 の一部をメタライズ金属層6 及び絶縁
基体1 と反応させ接合させることによって行うこともで
きる。この場合、リードピン3 はメタライズ金属層6 に
直接接合固定されることからロウ材7 が不要となるとと
もに製造工程数が減ることからリードピン3 をメタライ
ズ金属層6 に固定するにはメタライズ金属層6 を絶縁基
体1 に被着させる際に同時に行うのが好ましい。
【0034】かくして本発明の真空端子によれば、スリ
ーブ2 を理化学機器の真空容器に取着し、真空容器内の
装置と真空容器外の装置とをリードピン3 の突出した両
端にそれぞれ電気的に接続させることによって真空容器
内外の装置間に電気信号を伝達させる端子として機能す
る。
【0035】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0036】
【発明の効果】本発明の真空端子によればスリーブをビ
ッカース硬度(Hv)がHv=75と軟質なチタンで形
成したことからスリーブと絶縁基体とを接合させる際、
両者の接合部に両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応
力が発生したとしても該熱応力はスリーブを変形させる
ことによって吸収緩和され、その結果、真空端子の気密
不良の原因となる絶縁基体のクラックや割れ等の発生が
皆無となる。
【0037】また本発明の真空端子はスリーブの一端に
ステンレスが拡散接合されていることからスリーブの一
端をステンレス製真空容器に固定する際、その固定が極
めて強固となる。
【0038】更にスリーブ、リードピン等を非磁性もし
くは磁性の弱い材料で形成したことからリードピンに電
気信号を伝達させたとしても該電気信号の伝達に伴う磁
場がスリーブやリードピン等に残留することは一切な
く、その結果、リードピンを伝達する電気信号には残留
磁場によるノイズの入り込みが有効に防止されてS/N 比
を高いものとなすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空端子の一実施例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・絶縁基体 1a・・鍔部 1b・・貫通孔 2・・・スリーブ 2a・・ステンレス 3・・・リードピン

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外周部に鍔部を、中心部に貫通孔を有する
    絶縁基体と、前記絶縁基体の鍔部に取着され、一端側が
    真空容器に固定される筒状のスリーブと、前記絶縁基体
    の貫通孔内に両端を突出させた状態で挿入固定されるリ
    ードピンとから成る真空端子であって、前記スリーブは
    チタンから成り、且つ真空容器に固定される一端側にス
    テンレスが拡散接合されていることを特徴とする真空端
    子。
  2. 【請求項2】前記スリーブの一端側に拡散接合されるス
    テンレスの透磁率が1.1以下であることを特徴とする請
    求項1 に記載の真空端子。
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