JP3580967B2 - Vacuum gauge - Google Patents
Vacuum gauge Download PDFInfo
- Publication number
- JP3580967B2 JP3580967B2 JP31071796A JP31071796A JP3580967B2 JP 3580967 B2 JP3580967 B2 JP 3580967B2 JP 31071796 A JP31071796 A JP 31071796A JP 31071796 A JP31071796 A JP 31071796A JP 3580967 B2 JP3580967 B2 JP 3580967B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anode
- vacuum gauge
- shield
- thermoelectrons
- ion collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱陰極マグネトロン型の真空計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の真空計として、図1に示すようなラファティー型真空計が知られている。このラファティー型真空計は、一端が電極端子aで塞がれ他端が開放された円筒状の真空計容器bの外周を囲んで磁石cを設け、該真空計容器bの内部に、該電極端子aを内外に挿通したピンhに支持させて円筒状のアノードd、フィラメントe、円板状のイオンコレクターf及び放電空間から電極端子aを遮蔽する円板状のシールドgを設けた構成を有する。該磁石cは、真空計容器bの円筒軸方向に磁化すなわち円筒軸の両端が異極となるように磁化されており、その磁力線の方向は該真空計容器bの軸線方向である。
【0003】
該アノードd、イオンコレクターf及びシールドgの電位は、ラファティーの実施例ではフィラメントeに対して夫々300、45、−10Vであり、磁場の強さは250ガウスである。
【0004】
該真空計により真空圧力を測定する場合、該フィラメントeに通電してこれより熱電子を発生させる。熱電子はアノードdの方向に力を受けて加速されるが、磁石cの軸方向磁場の存在でローレンツ力を受けてアノードd内の空間を螺旋運動に似た運動をする。該磁石cがない場合は熱電子は直ちにアノードdの内壁に到達するが、該磁場の存在で熱電子が螺旋状運動をするためにその軌道が非常に長いものになり、熱電子の飛行中にアノードd内の気体分子を電離する確率が高められる。熱電子や電離された電子は螺旋状運動をして最終的にはアノードdに到達する。気体分子から電離されたイオンはイオンコレクターfに集められる。該イオンコレクターfを流れるイオン電流は空間の気体の量に比例するので、イオン電流を測定することによって真空計容器b内の圧力、ひいては真空計が取り付けられた圧力容器等の真空空間の圧力を測定することができる。このラファティー型真空計の特徴は、磁場によって電子軌道を長くして電子と空間の気体との衝突確率を高めることによってイオン電流を増やす、つまり感度を高めることにある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラファティー型真空計は、電子が図1のアノードd内の空間を螺旋状に運動して最終的にはアノードdの内壁に衝突するが、その衝突に際してアノード内壁から軟X線を発生することがある。また、アノード内壁に付着している気体分子が衝突する電子によりイオンとして叩き出されることがある。軟X線の一部はイオンコレクターfを衝撃して光電効果によって該コレクターfから電子を放出させ、その電子はアノードdに流れる。これにより、イオンコレクターfに流れる電流は、空間の気体の電離によるイオン電流と光電子電流の和になる。光電子電流は気体の圧力とは関係のないもので、これは圧力測定を不正確にする要因である。また、アノード内壁から叩き出されたイオンによるイオン電流も、空間の圧力を測定する上でこれを不正確にする要因になっている。これらの要因は、空間の気体分子数が少ない超高真空領域の圧力測定において顕著になり、圧力測定を不正確にしている。
【0006】
本発明は、熱陰極マグネトロン型真空計であるラファティー型真空計の圧力測定精度を向上させることを目的とし、光電子電流を少なくしアノード内壁に付着する気体分子が電子によりイオンとして叩き出されることによる電流を少なくすることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明では、外周に磁石を設けた真空計容器内に、熱電子を放出するフィラメントと、該フィラメントから放出される該熱電子を該磁石の磁力線に沿って誘引するアノードと、該フィラメントよりも負電位で該熱電子を反発する板状のシールドと、該熱電子と該真空計容器内の気体とが衝突して発生したイオンが入射するイオンコレクターとを配置した真空計に於いて、該アノードを殻状に形成して該シールドに対向させて設け、該アノードの該シールドと対向する位置に熱電子導通用開口を形成し、該イオンコレクターを、該熱電子の衝突により該アノードの外面から発生するX線に照射されない位置に配置することにより、上記の目的を達成するようにした。該アノードを、該上記磁力線の方向に延びた円筒体とその両端部を塞ぐ端板を有し、且つ両端板の中央部に開口が形成されるとともに該円筒体をその長さ方向の中間で分断した2分割の容器で構成し、その分断部間にリング状に形成した上記イオンコレクターを設けると共に該アノードの外部の各開口と対向する位置に板状のシールドを夫々設け、その一方の開口とシールド間にフィラメントを設けた構成とすることが好都合であり、該イオンコレクターのリングの断面を円形若しくは矩形とし、或いは該シールドの該開口と対向する位置に突起を形成しておくことで、上記の目的を的確に達成できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
その実施の形態を図2及び図3に基づき説明すると、これらの図に於いて符号1は一端が電極端子2で塞がれ他端が開放された円筒状で非磁性金属製の真空計容器、3は該真空計容器1の外周を囲んで設けた永久磁石等の磁石を示す。該電極端子2は、絶縁体2aとこれを挿通した複数本の金属製のピン2bで構成され、該磁石3は、該真空計容器1の円筒軸方向で開放された他端へ向かう磁力線が生じるように磁化されている。該真空計容器1の内部には、熱電子を放出するフィラメント4、該熱電子を該磁力線に沿って引き寄せるアノード5、該フィラメント4より負電位で該熱電子を反発する板状のシールド6、及び該熱電子と該真空計容器1内の気体とが衝突して発生するイオンが入射するイオンコレクター7が該ピン2bに保持して設けられる。
【0009】
以上の構成は従来の真空計も備える構成であるが、本発明のものでは、該アノード5を開口面積の少ない容器型等の殻状に形成し、該イオンコレクター7を該アノード5の外周面から見えず且つシールド6から見にくい位置に配置し、軟X線による光電子電流の発生とアノード5の外壁から叩き出されたイオンによるイオン電流の発生を防ぎ、正確な圧力測定を行えるようにした。
【0010】
これを更に詳述すると、該アノード5は、該磁力線の方向の軸線をもつ円筒形容器等の殻状であってその両端が中央部に熱電子の導通用開口5aを形成した端板5bにて塞がれ、且つその長さ方向の中間部にて分断された2分割型の容器5cにて構成し、その分断部間に該容器5cの平均直径と略同径のリング状のイオンコレクター7を介在させ、該容器5cの外部で各導通用開口5aと対向した位置に円板状のシールド6を設けた。そして、電極端子2側のシールド6とアノード5の間にフィラメント4を配置した。この構成とすることにより、フィラメント4からの熱電子がアノード5を通過して反転した後にアノード5の内壁よりも外壁に衝突する確率が高まり、該イオンコレクター7は、アノード5の分割部間に存在し、しかも該アノード5に端板5bが設けられているから、該アノード5の外周面への電子の衝突で生じる軟X線やイオンが該イオンコレクター7に集まり難くなる。
【0011】
例えば、該フィラメント4の電位に対し+300Vの電位をアノード5に与え、イオンコレクター7には+45V、シールド6には−10Vの電位を与え、磁石3の磁場の強さを250ガウスとして真空圧を測定した場合、該フィラメント4に通電されて発生する熱電子は、該磁石3の磁力線の影響を受けてシールド6で制限された範囲内を螺旋状運動し、非常に長い軌道をたどりアノード5へと向かうが、その間にアノード5の空間内の気体分子と衝突してこれを電離させ、その電離により生じたイオンがイオンコレクター7に集められる。イオンコレクター7のイオン電流は空間の気体の量に比例するから、イオン電流を測定することにより圧力が測定できる。
【0012】
こうした原理的作動は従来のこの種の真空計と変わりがないが、フィラメント4からの熱電子や気体が電離されて生じる電子は螺旋状運動をして磁力線に沿うように運動し、アノード5の上方の端板5bの導通用開口5aを介して上方のシールド6へ向かうが、これらの電子はアノード5の引力とフィラメント4に対して負であるシールド6の斥力の作用により減速、反転し、図4の軌跡Aのようにアノード5内へ再突入する。或いは、軌跡Bのようにアノード5の外壁に衝突する。電子の螺旋状運動の回転半径は、磁場の強さが250ガウス、電子エネルギーが300eVのときは0.005mm程度で図示できない程度である。アノード5内へ再突入した電子は、アノード内壁に衝突したり反対側の端板5bの導通用開口5aを通り抜けて反対側のシールド6まで飛行し、その斥力で減速、反転し、最終的にはアノード内壁又は外壁に衝突して消滅する。アノード5内では、電子は螺旋状運動をしながらも軸方向へ運動しやすいので、アノード5の内壁よりも外壁に衝突する確率が高い。
【0013】
前記したように、電子がアノード5に衝突するときに軟X線を発生することがあり、またアノード5に付着している気体分子をイオンとして叩き出すことがあるが、アノード5は電子の飛行方向には端板5bの導通用開口5aしか開かれておらず、アノード5の分断部間の奥まったシールド6から見にくい場所にイオンコレクター7が設置されているから、電子はアノード5の内壁よりも外壁に多く衝突し、換言すればアノード5の外面で多くの軟X線やイオンの叩き出しが発生し、その発生した軟X線でイオンコレクター7が照射されずしかもその外壁から叩き出されたイオンを奥まったイオンコレクター7には集めにくい。そのため、イオンコレクター7には軟X線やアノード5から叩き出されたイオンを原因とするイオン電流即ち雑音の量が小さくなり、超高真空領域の正確な圧力測定を行える。
【0014】
以上の実施例に於いては、イオンコレクター7を円形断面のリングにて形成したが、図5に示すように矩形断面のリングで形成してもよい。また、電極を遮蔽する2枚のシールド6の少なくとも一方のものの内面に、図5の如く突起6aをアノード5の開口5aと対向させて設ければ、電子の軌道が同図に示すように大きく曲げられ、電子がアノード容器5cの内部へ再突入してその内壁に衝突する確率を減らして超高真空領域の圧力測定を更に正確に測定できる。一方のシールド6の電位をフィラメント4の電位よりも高くして電子を該シールド6に衝突させても、電子がアノード容器5cに再突入してその内壁に衝突する確率を減らせて正確な測定を行える。
【0015】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、熱陰極マグネトロン型真空計のアノードを開口部の少ない殻状に形成すると共にイオンコレクターを該アノードの外周面から熱電子の衝突により発生するX線に照射されない位置に配置したので、イオンコレクターに於ける軟X線による光電子電流とアノードから叩き出されるイオンによる電流を減少させることができ、超高真空領域に於いて正確な圧力測定を行える等の効果があり、該アノードを、両端部に開口を有する2分割の容器で構成し、その分断部間にリング状のイオンコレクターを設けると共に各開口と対向して板状のシールドを夫々設け、その一方の開口とシールド間にフィラメントを設ける構成とすることにより、更には請求項3、4の構成とすることにより、簡単な構成で前記効果を奏し得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例の切断側面図
【図2】本発明の実施の1例の一部を切除した斜視図
【図3】図2の切断側面図
【図4】作動状態の説明図
【図5】本発明の他の実施例の切断側面図
【符号の説明】
1 真空計容器、3 磁石、4 フィラメント、5 アノード、5a 導通用開口、5b 端板、5c 容器、6 シールド、6a 突起、7 イオンコレクター、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot cathode magnetron type vacuum gauge.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this kind of vacuum gauge, a ruffy type vacuum gauge as shown in FIG. 1 is known. This ruffy-type vacuum gauge is provided with a magnet c surrounding the outer circumference of a cylindrical vacuum gauge container b having one end closed by an electrode terminal a and the other end being open, and the magnet c is provided inside the vacuum gauge container b. A configuration in which a cylindrical anode d, a filament e, a disk-shaped ion collector f, and a disk-shaped shield g for shielding the electrode terminal a from a discharge space are provided by supporting the electrode terminal a on a pin h inserted inside and outside. Having. The magnet c is magnetized in the cylindrical axis direction of the vacuum gauge container b, that is, magnetized so that both ends of the cylindrical axis have opposite polarities. The direction of the magnetic force lines is the axial direction of the vacuum gauge container b.
[0003]
The potentials of the anode d, the ion collector f and the shield g are 300, 45 and -10 V, respectively, for the filament e in the Rafferty embodiment, and the magnetic field strength is 250 Gauss.
[0004]
When the vacuum pressure is measured by the vacuum gauge, the filament e is energized to generate thermoelectrons therefrom. The thermoelectrons are accelerated by receiving a force in the direction of the anode d, but undergo a Lorentz force in the presence of the axial magnetic field of the magnet c to make a motion similar to a spiral motion in the space inside the anode d. In the absence of the magnet c, thermoelectrons immediately reach the inner wall of the anode d, but the orbit becomes very long due to the spiral motion of the thermoelectrons in the presence of the magnetic field, and during the flight of the thermoelectrons, Accordingly, the probability of ionizing gas molecules in the anode d is increased. Thermal electrons and ionized electrons make a spiral motion and finally reach the anode d. The ions ionized from the gas molecules are collected in the ion collector f. Since the ion current flowing through the ion collector f is proportional to the amount of gas in the space, by measuring the ion current, the pressure in the vacuum gauge container b and, consequently, the pressure in the vacuum space such as the pressure container to which the vacuum gauge is attached can be reduced. Can be measured. The characteristic of this Rafferty vacuum gauge is that the ion current is increased, that is, the sensitivity is increased by increasing the electron orbit by the magnetic field and increasing the probability of collision between the electrons and the gas in the space.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional Rafferty vacuum gauge, electrons move spirally in the space inside the anode d in FIG. 1 and eventually strike the inner wall of the anode d. At the time of collision, soft X-rays are generated from the inner wall of the anode d Sometimes. Also, gas molecules adhering to the inner wall of the anode may be bombarded as ions by the colliding electrons. Some of the soft X-rays bombard the ion collector f and cause electrons to be emitted from the collector f by the photoelectric effect, and the electrons flow to the anode d. Thus, the current flowing through the ion collector f is the sum of the ion current and the photoelectron current due to the ionization of the gas in the space. Photoelectron current is independent of gas pressure, which is a factor that makes pressure measurements inaccurate. In addition, the ion current caused by the ions struck out of the inner wall of the anode also causes inaccuracy in measuring the pressure in the space. These factors are significant in pressure measurement in an ultra-high vacuum region where the number of gas molecules in the space is small, making the pressure measurement inaccurate.
[0006]
An object of the present invention is to improve pressure measurement accuracy of a hot cathode magnetron type vacuum gauge, which is a ruffy type vacuum gauge, in which gas molecules adhering to an inner wall of an anode are reduced by photoelectron current and are ejected as ions by electrons. The purpose of the present invention is to reduce the current caused by the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a filament that emits thermoelectrons, an anode that attracts the thermoelectrons emitted from the filaments along the lines of magnetic force of the magnet, and a filament are disposed in a vacuum gauge container provided with a magnet on the outer periphery. In a vacuum gauge in which a plate-shaped shield that repels the thermoelectrons at a negative potential and an ion collector into which ions generated by collision of the thermoelectrons with a gas in the vacuum gauge container are incident are provided. An anode is formed in a shell shape and provided so as to face the shield, an opening for conducting thermoelectrons is formed at a position of the anode facing the shield, and the ion collector is moved to the outer surface of the anode by the collision of the thermoelectrons. The above-mentioned object is achieved by arranging at a position not irradiated with X-rays generated from. The anode has a cylindrical body extending in the direction of the line of magnetic force and an end plate closing both ends thereof, and an opening is formed in the center of both end plates, and the cylindrical body is positioned at the middle of its length direction. The above-mentioned ion collector formed in a ring shape is provided between the divided portions, and a plate-shaped shield is provided at a position facing each opening outside the anode. It is convenient to adopt a configuration in which a filament is provided between the shield and the shield, the cross section of the ring of the ion collector is circular or rectangular, or by forming a projection at a position facing the opening of the shield, The above object can be achieved accurately.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. In these figures,
[0009]
The above configuration is also provided with a conventional vacuum gauge, but in the present invention, the
[0010]
More specifically, the
[0011]
For example, a potential of +300 V with respect to the potential of the
[0012]
Such a principle operation is the same as that of a conventional vacuum gauge of this type, but thermionic electrons from the
[0013]
As described above, when an electron collides with the
[0014]
In the above embodiment, the
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the anode of the hot cathode magnetron type vacuum gauge is formed in a shell shape with a small opening, and the ion collector is not irradiated from the outer peripheral surface of the anode with X-rays generated by the collision of thermoelectrons. Since it is located at a position, the photoelectron current due to soft X-rays in the ion collector and the current due to ions struck out of the anode can be reduced, and the effect of accurate pressure measurement in the ultra-high vacuum region can be obtained. The anode is constituted by a two-part container having openings at both ends, a ring-shaped ion collector is provided between the divided parts, and a plate-shaped shield is provided respectively in opposition to each opening. By providing a filament between the opening and the shield, and further by adopting the configuration of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cut-away side view of a conventional example. FIG. 2 is a perspective view in which a part of an embodiment of the present invention is cut away. FIG. 3 is a cut-away side view of FIG. 2 FIG. 5 is a cutaway side view of another embodiment of the present invention.
1 vacuum gauge container, 3 magnets, 4 filaments, 5 anodes, 5a conduction opening, 5b end plate, 5c container, 6 shield, 6a protrusion, 7 ion collector,
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31071796A JP3580967B2 (en) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | Vacuum gauge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31071796A JP3580967B2 (en) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | Vacuum gauge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10153513A JPH10153513A (en) | 1998-06-09 |
JP3580967B2 true JP3580967B2 (en) | 2004-10-27 |
Family
ID=18008639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31071796A Expired - Fee Related JP3580967B2 (en) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | Vacuum gauge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3580967B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4493139B2 (en) * | 2000-02-02 | 2010-06-30 | キヤノンアネルバ株式会社 | Ionization gauge |
JP2003017433A (en) | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Tokyo Electron Ltd | Chamber sensor port |
-
1996
- 1996-11-21 JP JP31071796A patent/JP3580967B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10153513A (en) | 1998-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1519402B1 (en) | Ionisation vacuum gauge | |
US4122347A (en) | Ion source | |
EP0282467B1 (en) | Hollow cathode ion sources | |
KR102078113B1 (en) | Cartridge for cold cathode ionization vacuum gauge and cold cathode ionization vacuum gauge | |
US4542321A (en) | Inverted magnetron ion source | |
JP3580967B2 (en) | Vacuum gauge | |
US10969291B1 (en) | Ionization gauge and cartridge | |
GB2230644A (en) | Electron beam excitation ion source | |
GB1467487A (en) | X-ray tubes | |
JPS6091544A (en) | Auger mass spectrometer device | |
JPH03194841A (en) | Electron shower | |
US3557365A (en) | Ion source for a mass spectrometer | |
JP3147227B2 (en) | Cold cathode electron gun | |
KR102417574B1 (en) | Ionizing Vacuum Gauges and Cartridges | |
JP2003068244A (en) | Extraction electrode block for ion implantation system, and the ion implantation system | |
JPH0562421B2 (en) | ||
US3341727A (en) | Ionization gauge having a photocurrent suppressor electrode | |
JPH095198A (en) | Cold cathode gauge | |
US3857014A (en) | Electron beam generator | |
JP2004171937A (en) | Electron gun for electron beam lithography system | |
JPH0322331A (en) | X-ray tubular bulb | |
US3435334A (en) | Method and apparatus for measuring high vacuums | |
JPS6323876Y2 (en) | ||
JP2550033B2 (en) | Charged particle attraction mechanism | |
JPS6388739A (en) | Ion gun |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040608 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040622 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040721 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100730 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |