JP3403845B2 - 超高真空測定方法 - Google Patents
超高真空測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１０-10Ｐａ以下の極
めて低い真空圧を測定するための超高真空測定方法に関
する。
めて低い真空圧を測定するための超高真空測定方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、１０-10 Ｐａ程度の超高真空用真
空計として、例えば出願人が提案した特開平５−１３３
８３２号公報記載のものが知られている。この種の真空
計は熱陰極電離真空計が主なもので、熱電子で気体分子
を電離させて気体イオンを生成するイオン生成部と、生
成したイオンを検出するイオン検出部とを備え、これら
の部の間に、生成したイオン中から所望のイオンを分離
するためのエネルギーフィルターを設けた構成を有す
る。
空計として、例えば出願人が提案した特開平５−１３３
８３２号公報記載のものが知られている。この種の真空
計は熱陰極電離真空計が主なもので、熱電子で気体分子
を電離させて気体イオンを生成するイオン生成部と、生
成したイオンを検出するイオン検出部とを備え、これら
の部の間に、生成したイオン中から所望のイオンを分離
するためのエネルギーフィルターを設けた構成を有す
る。
【０００３】このイオン生成部は、フィラメントの電子
ビーム源とキャップ状の金属メッシュの集電子電極とで
構成され、該電子ビーム源から放出された熱電子を集電
子電極に集め、そこで気体分子と衝突させて気体分子を
イオン化し、生成したイオンを引出電極によりエネルギ
ーフィルター方向へ引き出す。該エネルギーフィルター
には電位が与えられており、この電位で決まる特定のエ
ネルギーを持ったイオンのみがこのフィルターを通過し
て二次電子増倍管等で構成されたイオン検出部に入射
し、これを流れる電流値を検出することにより真空度が
測定される。また、電流値が小さい場合には、パルスカ
ウント法により電流値を検出している。
ビーム源とキャップ状の金属メッシュの集電子電極とで
構成され、該電子ビーム源から放出された熱電子を集電
子電極に集め、そこで気体分子と衝突させて気体分子を
イオン化し、生成したイオンを引出電極によりエネルギ
ーフィルター方向へ引き出す。該エネルギーフィルター
には電位が与えられており、この電位で決まる特定のエ
ネルギーを持ったイオンのみがこのフィルターを通過し
て二次電子増倍管等で構成されたイオン検出部に入射
し、これを流れる電流値を検出することにより真空度が
測定される。また、電流値が小さい場合には、パルスカ
ウント法により電流値を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】超高真空に於いては気
体分子の数が少ないから、イオンの数も少なく、超高真
空の測定には気体分子のイオンのみをイオン検出部に導
いてその電流値を計測することが理想的であるが、イオ
ン生成部の集電子電極からは電子衝撃によりイオン（Ｅ
ＳＤイオン＝電子励起脱離イオン）が発生し、このＥＳ
Ｄイオンがイオン検出部に導かれると、気体のイオンと
区別ができず、正確な超高真空の測定は行えない。ＥＳ
Ｄイオンがイオン検出部に導かれないようにするため、
エネルギーフィルターを設けてあるが、イオン生成部に
於いて生成される気体イオンとＥＳＤイオンの初期エネ
ルギー差が約５ｅＶ程度しかないので、エネルギーフィ
ルターでＥＳＤイオンを完全に除去してしまうことは困
難である。１０-8Ｐａ程度の真空度では、気体イオンの
数も多く、イオン検出部に導かれるイオン中に占めるＥ
ＳＤイオンの割合が小さいから、エネルギーフィルター
でＥＳＤイオンを充分に除去しなくても測定は比較的正
確に行えるが、１０-11 Ｐａの超高真空になると、気体
イオンの数が少ないのでＥＳＤイオンの割合が多くなり
すぎ、ＥＳＤイオンを除去しない限り正確な測定は困難
である。
体分子の数が少ないから、イオンの数も少なく、超高真
空の測定には気体分子のイオンのみをイオン検出部に導
いてその電流値を計測することが理想的であるが、イオ
ン生成部の集電子電極からは電子衝撃によりイオン（Ｅ
ＳＤイオン＝電子励起脱離イオン）が発生し、このＥＳ
Ｄイオンがイオン検出部に導かれると、気体のイオンと
区別ができず、正確な超高真空の測定は行えない。ＥＳ
Ｄイオンがイオン検出部に導かれないようにするため、
エネルギーフィルターを設けてあるが、イオン生成部に
於いて生成される気体イオンとＥＳＤイオンの初期エネ
ルギー差が約５ｅＶ程度しかないので、エネルギーフィ
ルターでＥＳＤイオンを完全に除去してしまうことは困
難である。１０-8Ｐａ程度の真空度では、気体イオンの
数も多く、イオン検出部に導かれるイオン中に占めるＥ
ＳＤイオンの割合が小さいから、エネルギーフィルター
でＥＳＤイオンを充分に除去しなくても測定は比較的正
確に行えるが、１０-11 Ｐａの超高真空になると、気体
イオンの数が少ないのでＥＳＤイオンの割合が多くなり
すぎ、ＥＳＤイオンを除去しない限り正確な測定は困難
である。
【０００５】本発明は、ＥＳＤイオンを除去して１０
-10Ｐａ程度以下の超高真空を正確に測定する方法を提
供することを目的とするものである。
-10Ｐａ程度以下の超高真空を正確に測定する方法を提
供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、電子ビーム源から放出される電子を集電子
電極にて気体分子と衝撃させて気体イオンを生成するイ
オン生成部と、所定の電位を印加することによって、前
記イオン生成部で気体イオンと共に生成される電子励起
脱離イオンを除去分離するエネルギーフィルターと、前
記エネルギーフィルターにより分離した気体イオンのイ
オン数を検出するイオン検出部とを備えた超高真空測定
装置の超高真空測定方法において、前記エネルギーフィ
ルターに可変電圧を印加して前記気体イオンと前記電子
励起脱離イオンのエネルギー分布を測定することを特徴
としている。
に本発明は、電子ビーム源から放出される電子を集電子
電極にて気体分子と衝撃させて気体イオンを生成するイ
オン生成部と、所定の電位を印加することによって、前
記イオン生成部で気体イオンと共に生成される電子励起
脱離イオンを除去分離するエネルギーフィルターと、前
記エネルギーフィルターにより分離した気体イオンのイ
オン数を検出するイオン検出部とを備えた超高真空測定
装置の超高真空測定方法において、前記エネルギーフィ
ルターに可変電圧を印加して前記気体イオンと前記電子
励起脱離イオンのエネルギー分布を測定することを特徴
としている。
【０００７】
【作用】超高真空中に於いて、イオン生成部の電子ビー
ム源からの電子は集電子電極に集められ、そこの気体分
子が電子衝撃によりイオン化されて気体イオンとなり、
電位が与えられたエネルギーフィルターを通過してイオ
ン検出部に導かれ、その電流値を検出（又は、イオン数
をカウント）することにより真空度が測定される。イオ
ン生成部に於いては、集電子電極から電子衝撃により電
子励起脱離イオン（electron stimulated desorption i
on：ＥＳＤイオン）が発生し、これもエネルギーフィル
ターへ気体イオンと共に導かれるが、該イオン生成部の
内部の電位勾配を大きくすべく該集電子電極を両端部が
開放された筒形のグリッドで構成しておくことにより、
低い空間電位の領域で生成したイオンと、高い空間電位
の領域で生成したイオンとの間に、各イオンが持つ初期
エネルギー差以上に見掛け上のエネルギー差が生じ、Ｅ
ＳＤイオンは該集電子電極電位で発生するので、気体イ
オンとＥＳＤイオンが混在してエネルギーフィルターを
通過するときにＥＳＤイオンが該フィルターにより捕捉
され気体イオンのみが該フィルターを通過し、イオン検
出部では気体イオン数のみを正確に測定することができ
る。
ム源からの電子は集電子電極に集められ、そこの気体分
子が電子衝撃によりイオン化されて気体イオンとなり、
電位が与えられたエネルギーフィルターを通過してイオ
ン検出部に導かれ、その電流値を検出（又は、イオン数
をカウント）することにより真空度が測定される。イオ
ン生成部に於いては、集電子電極から電子衝撃により電
子励起脱離イオン（electron stimulated desorption i
on：ＥＳＤイオン）が発生し、これもエネルギーフィル
ターへ気体イオンと共に導かれるが、該イオン生成部の
内部の電位勾配を大きくすべく該集電子電極を両端部が
開放された筒形のグリッドで構成しておくことにより、
低い空間電位の領域で生成したイオンと、高い空間電位
の領域で生成したイオンとの間に、各イオンが持つ初期
エネルギー差以上に見掛け上のエネルギー差が生じ、Ｅ
ＳＤイオンは該集電子電極電位で発生するので、気体イ
オンとＥＳＤイオンが混在してエネルギーフィルターを
通過するときにＥＳＤイオンが該フィルターにより捕捉
され気体イオンのみが該フィルターを通過し、イオン検
出部では気体イオン数のみを正確に測定することができ
る。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明すると、
図１は超高真空中に設けられる超高真空用真空計の構成
図を示し、超高真空用真空計測定部１は、イオン生成部
２とエネルギーフィルター３とイオン検出部４とで構成
される。該イオン生成部２は、例えばＰｔクラッドＭｏ
線で作成した図２に示すような両端部５ａ、５ｂが開放
された直径約１２ｍｍ、長さ約１５ｍｍの筒形のグリッ
ドの集電子電極５と、該集電子電極５の外部側方に設け
たＷフィラメントに直流を通電して加熱される熱陰極型
の電子ビーム源６とで構成した。該エネルギーフィルタ
ー３はベッセルボックス（Bessel-Box）型のもので、該
集電子電極５の軸線７に合致させて配置された円筒形の
円筒電極８とその両端に配置した円盤電極９、９を有
し、各円盤電極９の中心の該軸線７に合致した位置にイ
オンを導入するための穴９ａが形成される。また、イオ
ン生成部２からの光や中性粒子、高速のイオン、軟Ｘ線
を除去するために、該円筒電極８の内部の中央部に、該
軸線７に垂直に該穴９ａよりも直径のやや大きい円盤型
の邪魔板１０を設け、これに該円筒電極８と同電位を与
えるようにした。イオン検出部４は二次電子増倍管で構
成した公知のイオン検出部で、そのラッパ状に拡がるイ
オン入射部４ａに直流高電圧源４ｂにより負の高電圧を
印加し、二次電子増倍管の出力をプリアンプ４ｄを介し
てパルスカウンター（図示してない）に接続した。該集
電子電極５の開放された端部５ａの前方、及び該イオン
入射部４ａの前方に、アース電位のイオン引出し電極１
２、１２を設けるようにした。これらの電極等の構成部
材は予め充分に脱ガス処理される。
図１は超高真空中に設けられる超高真空用真空計の構成
図を示し、超高真空用真空計測定部１は、イオン生成部
２とエネルギーフィルター３とイオン検出部４とで構成
される。該イオン生成部２は、例えばＰｔクラッドＭｏ
線で作成した図２に示すような両端部５ａ、５ｂが開放
された直径約１２ｍｍ、長さ約１５ｍｍの筒形のグリッ
ドの集電子電極５と、該集電子電極５の外部側方に設け
たＷフィラメントに直流を通電して加熱される熱陰極型
の電子ビーム源６とで構成した。該エネルギーフィルタ
ー３はベッセルボックス（Bessel-Box）型のもので、該
集電子電極５の軸線７に合致させて配置された円筒形の
円筒電極８とその両端に配置した円盤電極９、９を有
し、各円盤電極９の中心の該軸線７に合致した位置にイ
オンを導入するための穴９ａが形成される。また、イオ
ン生成部２からの光や中性粒子、高速のイオン、軟Ｘ線
を除去するために、該円筒電極８の内部の中央部に、該
軸線７に垂直に該穴９ａよりも直径のやや大きい円盤型
の邪魔板１０を設け、これに該円筒電極８と同電位を与
えるようにした。イオン検出部４は二次電子増倍管で構
成した公知のイオン検出部で、そのラッパ状に拡がるイ
オン入射部４ａに直流高電圧源４ｂにより負の高電圧を
印加し、二次電子増倍管の出力をプリアンプ４ｄを介し
てパルスカウンター（図示してない）に接続した。該集
電子電極５の開放された端部５ａの前方、及び該イオン
入射部４ａの前方に、アース電位のイオン引出し電極１
２、１２を設けるようにした。これらの電極等の構成部
材は予め充分に脱ガス処理される。
【０００９】該イオン生成部２の集電子電極５を例えば
１０Ｖの第１直流電源１３及び例えば１００Ｖの第２直
流電源１４を介してアースと接続し、該電子ビーム源６
を集電子電極５との間に該第２直流電源１４の電位差を
持たせるように接続した。また、該電子ビーム源６には
加熱用電源１５から加熱用電力が供給される。エネルギ
ーフィルター３の円筒電極８、円盤電極９、９及び邪魔
板１０はこれらの電極電位を調整するために可変の直流
電源１６を介してアースに接続され、これら円筒電極８
及び邪魔板１０と円盤電極９、９との間にバイアス電源
１７により例えば１７０Ｖの電位差を与えるようにし
た。
１０Ｖの第１直流電源１３及び例えば１００Ｖの第２直
流電源１４を介してアースと接続し、該電子ビーム源６
を集電子電極５との間に該第２直流電源１４の電位差を
持たせるように接続した。また、該電子ビーム源６には
加熱用電源１５から加熱用電力が供給される。エネルギ
ーフィルター３の円筒電極８、円盤電極９、９及び邪魔
板１０はこれらの電極電位を調整するために可変の直流
電源１６を介してアースに接続され、これら円筒電極８
及び邪魔板１０と円盤電極９、９との間にバイアス電源
１７により例えば１７０Ｖの電位差を与えるようにし
た。
【００１０】本発明の超高真空用真空計測定部１を超高
真空中に設置し、電子ビーム源６を加熱すると、これか
ら放出される熱電子が集電子電極５の円筒内に集まり、
そこに存在する気体分子に衝突して気体イオンを生成
し、生成した気体イオンは引出し電極１２によりエネル
ギーフィルター３を介してイオン検出部４へ引出され、
そこでパルスカウント法又は直流法によりイオン強度を
計測することにより真空度が測定される。電子ビーム源
６からの熱電子の供給に伴い、光、軟Ｘ線、中性粒子、
高速のイオンや集電子電極５からのＥＳＤイオンが発生
し、これらはイオン検出部４へ入射するとノイズとなっ
て正確な測定を行えないので、直進性のある光、軟Ｘ
線、中性粒子、高速のイオンをエネルギーフィルター３
の光学的に配置した邪魔板１０により除去している。し
かし、ＥＳＤイオンは直進性がなく、前記したように気
体イオンと初期エネルギー差が小さいので、従来の超高
真空用真空計では円筒電極に与えた電位によりＥＳＤイ
オンを気体イオンから分離することが難しく、換言すれ
ばＥＳＤイオンを除去し得る値に該円筒電極の電位を設
定すると、測定すべき気体イオンも減少してしまい、測
定がうまく行えなかった。
真空中に設置し、電子ビーム源６を加熱すると、これか
ら放出される熱電子が集電子電極５の円筒内に集まり、
そこに存在する気体分子に衝突して気体イオンを生成
し、生成した気体イオンは引出し電極１２によりエネル
ギーフィルター３を介してイオン検出部４へ引出され、
そこでパルスカウント法又は直流法によりイオン強度を
計測することにより真空度が測定される。電子ビーム源
６からの熱電子の供給に伴い、光、軟Ｘ線、中性粒子、
高速のイオンや集電子電極５からのＥＳＤイオンが発生
し、これらはイオン検出部４へ入射するとノイズとなっ
て正確な測定を行えないので、直進性のある光、軟Ｘ
線、中性粒子、高速のイオンをエネルギーフィルター３
の光学的に配置した邪魔板１０により除去している。し
かし、ＥＳＤイオンは直進性がなく、前記したように気
体イオンと初期エネルギー差が小さいので、従来の超高
真空用真空計では円筒電極に与えた電位によりＥＳＤイ
オンを気体イオンから分離することが難しく、換言すれ
ばＥＳＤイオンを除去し得る値に該円筒電極の電位を設
定すると、測定すべき気体イオンも減少してしまい、測
定がうまく行えなかった。
【００１１】本発明では、ＥＳＤイオンと気体イオンの
見掛け上のエネルギー差をその初期エネルギー差以上と
し、該円筒電極による両イオンの分離を可能としたもの
で、この見掛け上のエネルギー差を与えるために、イオ
ン生成部２の集電子電極５のイオン引出し側と反対側の
端部５ｂを開放する構成、即ち該端部５ｂには集電子電
極５の構成部材が存在しない構成とした。
見掛け上のエネルギー差をその初期エネルギー差以上と
し、該円筒電極による両イオンの分離を可能としたもの
で、この見掛け上のエネルギー差を与えるために、イオ
ン生成部２の集電子電極５のイオン引出し側と反対側の
端部５ｂを開放する構成、即ち該端部５ｂには集電子電
極５の構成部材が存在しない構成とした。
【００１２】該端部５ｂを開放したことにより、該集電
子電極５の内部の電位勾配が変化し、該集電子電極５の
円筒の中央付近の低い空間電位の領域で生成したイオン
がエネルギーフィルター３を通過してイオン検出部４へ
入射し、該円筒上、又はその周辺付近の高い空間電位の
領域で生成したイオンは該エネルギーフィルター３で捕
捉されるようになる。ＥＳＤイオンは電位の高い集電子
電極５の表面で発生するものであるから、見掛け上は高
い電子ボルトで表される高いエネルギーを有するのに対
し、気体イオンは主として空間電位の低い領域で発生す
るから見掛け上は低いエネルギーを有し、そのためこれ
らのイオンが混在してエネルギーフィルター３を通過す
るように引出されても、その通過時に高いエネルギーの
イオン、主としてＥＳＤイオンは該フィルター３の円筒
電極８、円盤電極９及び邪魔板１０にぶつかり消滅し、
エネルギーの低い気体イオンのみがイオン検出部４へ到
達するようになる。該エネルギーフィルター３を通過す
るイオンのエネルギーは、可変の直流電源１６により任
意に決定でき、該直流電源１６を操作することで集電子
電極５の内部で生成されたイオンのエネルギー分布を測
定できる。ＥＳＤイオンの持つ初期エネルギーは、気体
イオンの初期エネルギーよりも約５ｅＶ程度しか高くな
いが、上記のように集電子電極５内の電位勾配を顕著に
することで約１５〜２０ｅＶのエネルギー差を付与し、
２０〜２５ｅＶの見掛け上のエネルギー差を持たせるこ
とができる。
子電極５の内部の電位勾配が変化し、該集電子電極５の
円筒の中央付近の低い空間電位の領域で生成したイオン
がエネルギーフィルター３を通過してイオン検出部４へ
入射し、該円筒上、又はその周辺付近の高い空間電位の
領域で生成したイオンは該エネルギーフィルター３で捕
捉されるようになる。ＥＳＤイオンは電位の高い集電子
電極５の表面で発生するものであるから、見掛け上は高
い電子ボルトで表される高いエネルギーを有するのに対
し、気体イオンは主として空間電位の低い領域で発生す
るから見掛け上は低いエネルギーを有し、そのためこれ
らのイオンが混在してエネルギーフィルター３を通過す
るように引出されても、その通過時に高いエネルギーの
イオン、主としてＥＳＤイオンは該フィルター３の円筒
電極８、円盤電極９及び邪魔板１０にぶつかり消滅し、
エネルギーの低い気体イオンのみがイオン検出部４へ到
達するようになる。該エネルギーフィルター３を通過す
るイオンのエネルギーは、可変の直流電源１６により任
意に決定でき、該直流電源１６を操作することで集電子
電極５の内部で生成されたイオンのエネルギー分布を測
定できる。ＥＳＤイオンの持つ初期エネルギーは、気体
イオンの初期エネルギーよりも約５ｅＶ程度しか高くな
いが、上記のように集電子電極５内の電位勾配を顕著に
することで約１５〜２０ｅＶのエネルギー差を付与し、
２０〜２５ｅＶの見掛け上のエネルギー差を持たせるこ
とができる。
【００１３】イオン検出部４に於いては、パルスカウン
ト法により二次電子増倍管に入射したイオンの個数を計
測する。これは、１個のイオンが持っている電荷は非常
に小さく、そのままでは計測することができないため、
二次電子増倍管に入射したイオンを１０5 〜１０7 個の
電子の束に増幅し、その電子の束を整形して大きな電流
のパルスにすることで１個、１個のイオンを計測する方
法である。
ト法により二次電子増倍管に入射したイオンの個数を計
測する。これは、１個のイオンが持っている電荷は非常
に小さく、そのままでは計測することができないため、
二次電子増倍管に入射したイオンを１０5 〜１０7 個の
電子の束に増幅し、その電子の束を整形して大きな電流
のパルスにすることで１個、１個のイオンを計測する方
法である。
【００１４】該集電子電極５をＰｔクラッドＭｏ線で両
端部５ａ、５ｂを開放した直径約１２ｍｍ、長さ約１５
ｍｍの筒形のグリッドにて形成し、これに１４０Ｖの直
流電位を与えた場合の計算機シュミレーションによって
求めた電位分布は図３の如くである。これに於いて、０
〜１００Ｖまでは２０Ｖ間隔、１１５〜１４０Ｖまでは
５Ｖ間隔で表示した。引出し電極１２は０Ｖである。こ
の集電子電極５の内部で生成されたイオンのうち、計算
機シュミレーションによって求めたエネルギーフィルタ
ー３を通過してイオン検出部４に到達したものの領域
は、黒丸で示してあり、その黒丸の大きさは到達するイ
オンの数に比例させた。これによれば、集電子電極５の
内部中央付近で生成されたイオンのみがイオン検出部４
に到達していることが分かる。この黒丸の領域の電位
は、計算上、集電子電極５の電極電位と比較して１５〜
２０Ｖ低い空間電位であった。
端部５ａ、５ｂを開放した直径約１２ｍｍ、長さ約１５
ｍｍの筒形のグリッドにて形成し、これに１４０Ｖの直
流電位を与えた場合の計算機シュミレーションによって
求めた電位分布は図３の如くである。これに於いて、０
〜１００Ｖまでは２０Ｖ間隔、１１５〜１４０Ｖまでは
５Ｖ間隔で表示した。引出し電極１２は０Ｖである。こ
の集電子電極５の内部で生成されたイオンのうち、計算
機シュミレーションによって求めたエネルギーフィルタ
ー３を通過してイオン検出部４に到達したものの領域
は、黒丸で示してあり、その黒丸の大きさは到達するイ
オンの数に比例させた。これによれば、集電子電極５の
内部中央付近で生成されたイオンのみがイオン検出部４
に到達していることが分かる。この黒丸の領域の電位
は、計算上、集電子電極５の電極電位と比較して１５〜
２０Ｖ低い空間電位であった。
【００１５】また、集電子電極のイオン引出し側と反対
の上方の端部が塞がれた従来の場合と、本発明のような
集電子電極５の端部５ｂが開放された場合とでイオン検
出部４に検出されるイオン数を比較した結果は、図４及
び図５に示した如くである。両図の横軸はイオンのエネ
ルギーで図１の可変の直流電源１６の電位に対応し、縦
軸はイオン検出部４でパルスカウント法で計測した１秒
間当りのイオンの数である。図４は従来の構造の集電子
電極を使ったときのエネルギー分布、図５は本発明の構
造の集電子電極を使ったときのエネルギー分布である。
両図に於いては、夫々のスペクトルは共に１４０ｅＶ付
近と１１０ｅＶ付近にピークが観察され、この１４０ｅ
Ｖ付近のピークは、圧力依存性が少ないことや、ピーク
のエネルギーが集電子電極の電位と一致することなどか
らグリッドで生成されたＥＳＤイオンによるピークであ
ることが分かっている。また、１１０ｅＶ付近のピーク
は圧力依存性があることなどから、集電子電極の内部で
生成された気体イオンによるピークであることが分かっ
ている。図４の場合、ＥＳＤイオンと気体イオンは１３
０ｅＶ付近で大きく重なっており、分離が不十分であ
る。これに対し図５の場合はＥＳＤイオンと気体イオン
のピークの重なりは殆どなく、充分に分離していること
が観察される。
の上方の端部が塞がれた従来の場合と、本発明のような
集電子電極５の端部５ｂが開放された場合とでイオン検
出部４に検出されるイオン数を比較した結果は、図４及
び図５に示した如くである。両図の横軸はイオンのエネ
ルギーで図１の可変の直流電源１６の電位に対応し、縦
軸はイオン検出部４でパルスカウント法で計測した１秒
間当りのイオンの数である。図４は従来の構造の集電子
電極を使ったときのエネルギー分布、図５は本発明の構
造の集電子電極を使ったときのエネルギー分布である。
両図に於いては、夫々のスペクトルは共に１４０ｅＶ付
近と１１０ｅＶ付近にピークが観察され、この１４０ｅ
Ｖ付近のピークは、圧力依存性が少ないことや、ピーク
のエネルギーが集電子電極の電位と一致することなどか
らグリッドで生成されたＥＳＤイオンによるピークであ
ることが分かっている。また、１１０ｅＶ付近のピーク
は圧力依存性があることなどから、集電子電極の内部で
生成された気体イオンによるピークであることが分かっ
ている。図４の場合、ＥＳＤイオンと気体イオンは１３
０ｅＶ付近で大きく重なっており、分離が不十分であ
る。これに対し図５の場合はＥＳＤイオンと気体イオン
のピークの重なりは殆どなく、充分に分離していること
が観察される。
【００１６】念の為に、図４、図５の実験条件を計算機
シュミレーションしたところ、図６及び図７に示すよう
になった。図６は図４の実験のシュミレーション、図７
は図５の実験のシュミレーションで両図とも気体イオン
のエネルギー分布を示した図である。図６、図７の横軸
はイオンのエネルギーで図１の可変の直流電源１６の電
位に対応し、縦軸は計測されるイオンの強度で、図３の
黒丸の大きさに対応するイオンの数を合計した結果であ
る。この結果では、図６の従来の構造の集電子電極即ち
一端部が閉鎖された電極の場合に約１３０ｅＶ付近に見
られたピーク（集電子電極の電位と比較すると約１０ｅ
Ｖ低いエネルギー）は、図７の本発明の両端部が開放さ
れた構造の集電子電極では約１２０ｅＶ付近に観察さ
れ、集電子電極の端部の閉鎖の有無で、気体イオンのピ
ークエネルギーを約１０ｅＶ低くできることが分かる。
シュミレーションしたところ、図６及び図７に示すよう
になった。図６は図４の実験のシュミレーション、図７
は図５の実験のシュミレーションで両図とも気体イオン
のエネルギー分布を示した図である。図６、図７の横軸
はイオンのエネルギーで図１の可変の直流電源１６の電
位に対応し、縦軸は計測されるイオンの強度で、図３の
黒丸の大きさに対応するイオンの数を合計した結果であ
る。この結果では、図６の従来の構造の集電子電極即ち
一端部が閉鎖された電極の場合に約１３０ｅＶ付近に見
られたピーク（集電子電極の電位と比較すると約１０ｅ
Ｖ低いエネルギー）は、図７の本発明の両端部が開放さ
れた構造の集電子電極では約１２０ｅＶ付近に観察さ
れ、集電子電極の端部の閉鎖の有無で、気体イオンのピ
ークエネルギーを約１０ｅＶ低くできることが分かる。
【００１７】集電子電極に、ＰｔクラッドＭｏ線で筒形
のグリッドに形成したものを使用したが、その材料は他
の公知のものでもよく、筒形の寸法は任意であり、また
線材を使用せずに例えばパンチングメタルを使用しても
よい。
のグリッドに形成したものを使用したが、その材料は他
の公知のものでもよく、筒形の寸法は任意であり、また
線材を使用せずに例えばパンチングメタルを使用しても
よい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ネルギーフィルターに可変電圧を印加して気体イオンと
電子励起脱離イオンのエネルギー分布を測定することに
よって、気体イオンと電子励起脱離イオンの各エネルギ
ーピークを把握することができるので、電子励起脱離イ
オンの気体イオンに対する影響を小さく抑えることがで
きる電圧に容易に調節することができ、気体イオンのイ
オン数を正確に検出することができる。
ネルギーフィルターに可変電圧を印加して気体イオンと
電子励起脱離イオンのエネルギー分布を測定することに
よって、気体イオンと電子励起脱離イオンの各エネルギ
ーピークを把握することができるので、電子励起脱離イ
オンの気体イオンに対する影響を小さく抑えることがで
きる電圧に容易に調節することができ、気体イオンのイ
オン数を正確に検出することができる。
【図１】本発明の実施例の構成図
【図２】本発明の実施例の集電子電極の斜視図
【図３】本発明で使用した集電子電極に於ける電位分布
の線図
の線図
【図４】従来の集電子電極により検出されたイオンのエ
ネルギースペクトルの線図
ネルギースペクトルの線図
【図５】本発明で使用した集電子電極により検出された
イオンのエネルギースペクトルの線図
イオンのエネルギースペクトルの線図
【図６】従来の集電子電極により検出される気体イオン
のエネルギースペクトルの計算機シュミレーションによ
る線図
のエネルギースペクトルの計算機シュミレーションによ
る線図
【図７】本発明で使用した集電子電極により検出された
気体イオンのエネルギースペクトルの計算機シュミレー
ションによる線図
気体イオンのエネルギースペクトルの計算機シュミレー
ションによる線図
１ 超高真空用真空計測定部 ２ イオン生
成部 ３ エネルギーフィルター ４ イオン検
出部 ５ 集電子電極 ５ａ、５ｂ 端部 ６ 電子ビーム源 ７ 軸線 ８ 円筒電極 ９、９ 円盤電極 １０ 邪魔板 １６ 可変の
直流電源
成部 ３ エネルギーフィルター ４ イオン検
出部 ５ 集電子電極 ５ａ、５ｂ 端部 ６ 電子ビーム源 ７ 軸線 ８ 円筒電極 ９、９ 円盤電極 １０ 邪魔板 １６ 可変の
直流電源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−133833（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−133832（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−264388（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−153419（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 21/30
Claims (2)
- 【請求項１】 電子ビーム源から放出される電子を集電
子電極にて気体分子と衝撃させて気体イオンを生成する
イオン生成部と、所定の電位を印加することによって、
前記イオン生成部で気体イオンと共に生成される電子励
起脱離イオンを除去分離するエネルギーフィルターと、
前記エネルギーフィルターにより分離した気体イオンの
イオン数を検出するイオン検出部とを備えた超高真空測
定装置の超高真空測定方法において、前記エネルギーフ
ィルターに可変電圧を印加して前記気体イオンと前記電
子励起脱離イオンのエネルギー分布を測定することを特
徴とする超高真空測定方法。 - 【請求項２】 前記集電子電極の前記エネルギーフィル
ター側と反対側の前記電子が入射する端部を解放して電
位勾配を形成することを特徴とする請求項１に記載の超
高真空測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03563695A JP3403845B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 超高真空測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03563695A JP3403845B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 超高真空測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233677A JPH08233677A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3403845B2 true JP3403845B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=12447372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03563695A Expired - Lifetime JP3403845B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 超高真空測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3403845B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100383441B1 (ko) * | 2000-09-26 | 2003-05-12 | 김도윤 | 탄소나노튜브의 장이온화를 이용한 진공 게이지 |
| KR100477450B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-03-23 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 마이크로 프로세서를 이용한 소프트웨어 기반 진공이온펌프 컨트롤러 및 이를 이용한 진공도 측정방법 |
| JP4655738B2 (ja) * | 2005-04-22 | 2011-03-23 | パナソニック電工株式会社 | 帯電粒子量評価装置および帯電粒子量評価方法 |
| JPWO2011040625A1 (ja) | 2009-09-29 | 2013-02-28 | 有限会社真空実験室 | イオン源を有する真空計測装置 |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP03563695A patent/JP3403845B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233677A (ja) | 1996-09-13 |
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