JP3734913B2

JP3734913B2 - 電離真空計制御装置

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Publication number: JP3734913B2
Application number: JP02719997A
Authority: JP
Inventors: 明郭; 静雄中村
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Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2017-01-27
Also published as: JPH10213508A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電離真空計の技術分野に係り、特に、熱電子型の電離真空計を動作させて圧力測定を行う電離真空計制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空計には多数の種類があるが、それらのうち、電離真空計は真空槽内に残留する気体分子に電子を衝突させ、電離したイオンをコレクタで捕集し、流れるイオン電流の大きさを測定して真空槽内の圧力を求める装置であり、構造が簡単で安価であり、また、測定圧力範囲が広いことから、スパッタリング装置や蒸着装置等の真空装置に広く用いられている。
【０００３】
図４、５の符号１０１に示すものは、従来技術の電離真空計であり、ガラスで構成された測定管球Ｓ(図５では図示せず)内に、イオンコレクタＣ、フィラメントＦ、グリッドＧの３つの電極が配置されている。測定管球Ｓは、気体導入口１２０によって真空槽Ｂ内部に接続されており、測定管球Ｓ内と真空槽Ｂ内とが連通し、同じ圧力になるように構成されている。
【０００４】
この電離真空計１０１は、電離真空計制御装置１０２によって制御されており、その電離真空計制御装置１０２は、フィラメント電流制御装置１１２、グリッド制御装置１１３、イオン電流検出装置１１４を備えている。
【０００５】
真空状態にある真空槽Ｂ内の圧力を測定する場合、フィラメント電流制御装置１１２内のフィラメント電源１０４を起動し、フィラメントＦにフィラメント電流Ｉ_fを流し、フィラメントＦを加熱すると共に、グリッド制御装置１１３によってグリッドＧに正電圧を印加する。フィラメントＦが加熱され、熱電子が放出されると、その熱電子は電位差によってグリッドＧに引きつけられるが、グリッドＧに到達する前にその近傍で往復運動をし、測定管球Ｓ内に残留する気体分子と衝突し、正電荷のイオンを生成する。
【０００６】
このとき、イオン電流検出装置１１４によってコレクタＣに負電圧を印加しておくと、正電荷のイオンはコレクタＣに捕集され、イオン電流Ｉ_iとなってグリッドＧとコレクタＣ間を流れる。他方、熱電子は、グリッドＧで捕集され、エミッション電流Ｉ_eとなってフィラメントＦとグリットＧの間を流れる。
【０００７】
この場合、グリッドＧに印加するグリッド電圧Ｖ_Gを定電圧にし、エミッション電流Ｉ_eを定電流にしておくと、グリッドＧ近傍で往復運動をする熱電子の密度が一定になり、生成したイオンの量が測定管球Ｓ内の気体の圧力に比例するようになるので、コレクタＣを流れるイオン電流Ｉ_iの値から測定管球Ｓ内の気体の密度、即ち真空槽Ｂ内の圧力を測定することが可能となる。
【０００８】
グリッド電圧Ｖ_Gはグリッド制御装置１１３によって定電圧に制御できるが、エミッション電流Ｉ_eの大きさは直接制御することができない。しかし、熱電子の発生量はフィラメントＦの温度に依存するため、フィラメント電流Ｉ_fを変化させるとエミッション電流Ｉ_eの大きさを変えることができる。上述のような電離真空計制御装置１０２では、フィラメント電流Ｉ_fをエミッション電流Ｉ_eの大きさに応じて変化させ、エミッション電流Ｉ_eを定電流にするために、エミッション電流Ｉ_eの大きさを検出するエミッション電流制御回路１０５がフィラメント電流制御装置１１２内に設けられ、そのエミッション電流制御回路１０５によってフィラメント電源１０４が制御されるように構成されており、エミッション電流制御回路１０５はエミッション電流Ｉ_eが所定値よりも大きい場合にはフィラメント電流Ｉ_fを減少させ、所定値よりも小さい場合にはフィラメント電流Ｉ_fを増加させるように動作する。
【０００９】
このような電離真空計には種々のものが開発されており、例えば、熱電子を少なくすることで、１０^-1Ｐａ以下の低真空度(高圧力)を測定できるようにしたシュルツ型電離真空計や、軟Ｘ線の影響を低減することで、１０^-8Ｐａ以上の高真空度(低圧力)を測定できるようにしたベヤード−アルパート型電離真空計等があり、測定対象の圧力範囲に応じて適切なタイプの電離真空計を選択できるようになっている。
【００１０】
ところで、フィラメントＦは、圧力が高い雰囲気中、特に、酸素や水分等を多く含む雰囲気中で高温に加熱すると、劣化したり、焼損による断線を起こしてしまう。断線が起こった場合、フィラメントＦの交換作業は非常に煩雑なので、従来技術の電離真空計では断線が生じないような圧力範囲が種類に応じて定められており、例えば圧力測定中に真空槽Ｂ内の真空度が劣化し、使用可能な圧力範囲よりも上昇した場合には、上述のフィラメント電流Ｉ_fを直ちに遮断させ、フィラメントＦの温度を下げるようにしていた。
【００１１】
しかしながら、真空槽Ｂ内が電離真空計１０１の使用可能な圧力範囲内にあり、且つ、フィラメントＦが劣化していなくても、フィラメントＦの断線が発生してしまう場合がある。そのような断線は、特に、電離真空計１０１を点灯させた瞬間に発生することが多く、原因の究明と対策が望まれていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたもので、その目的は、フィラメントの断線を確実に防止できる技術を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
一般に、真空雰囲気に置かれた物質に通電して発熱させる場合、低圧力(高真空度)であるほど真空の断熱効果によって昇温し易いことが知られており、電離真空計のフィラメントＦでも、測定雰囲気の圧力が低いほど昇温し易く、小さなフィラメント電流Ｉ_fで大きなエミッション電流Ｉ_eを得ることができる。
【００１４】
他方、高圧力(低真空度)の場合は、真空槽Ｂ内に残留する気体分子の熱伝導によって、フィラメントＦの熱が奪われ易く、大きなフィラメント電流Ｉ_fを流さないと、フィラメントＦを低圧力のときと同じ温度まで昇温させることができない。従って、規定のエミッション電流Ｉ_eを得るためには、低圧力よりも高圧力の方が必要なフィラメント電流Ｉ_fは大きくなる。
【００１５】
しかし、上述したような従来技術の電離真空計制御回路１０２では、エミッション電流Ｉ_eを検出してフィラメント電流Ｉ_fを制御しているため、フィラメントＦに過大な電流が流れた場合でも、エミッション電流Ｉ_eが規定値以上に増加し、更に、そのエミッション電流Ｉ_eの大きさを検出するまではフィラメント電流Ｉ_fを減少させることができない。
【００１６】
本発明の発明者等は、フィラメントＦの断線が電離真空計制御装置の起動時に発生し易い原因は、フィラメントＦへの通電を開始した瞬間は、フィラメント電流Ｉ_fの増加が急速であり、僅かな制御遅れによって大きな過電流が発生してしまうことにあることを見出した。
【００１７】
本発明は、上記知見に基づいて創作されたものであり、請求項１記載の発明は、フィラメントとグリッドとコレクタとを有する電離真空計の、前記フィラメントと前記グリッドの間に電圧を印加すると共に、前記フィラメントにフィラメント電流を流して熱電子を放出させ、気体分子に衝突させて生成したイオンを前記コレクタで捕集できるように構成された電離真空計制御装置であって、前記フィラメントに電圧を印加し、前記フィラメント電流を流す電源回路と、前記フィラメントと前記グリッドの間に流れるエミッション電流の大きさが一定になるように前記電源回路の前記出力電圧を制御するエミッション電流制限回路と、前記フィラメントに流れるフィラメント電流の大きさを検出し、前記フィラメント電流が所定の上限値を超えないように前記フィラメント電流を流しながら前記電源回路の出力電圧を制御する過電流保護回路とを有し、前記エミッション電流が一定値になるときの前記フィラメント電流よりも、前記上限値が大きく設定され、前記電源回路は、前記エミッション電流制限回路と前記過電流保護回路のいずれか一方が前記出力電圧を減少させる信号を出力しているとき、他方の信号にかかわらず、前記出力電圧を低下させるように構成された電離真空計制御装置である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電離真空計制御装置であって、前記過電流保護回路は、前記エミッション電流制限回路が前記出力電圧を減少させる信号を出力していない間は、前記フィラメントに前記上限値の電流を流すように構成された電離真空計制御装置である。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電離真空計制御装置であって、前記過電流保護回路は、前記電源回路に接続され、前記電源回路が供給する電圧で動作するように構成された電離真空計制御装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１を参照し、符号１は、図５の電離真空計１０１と同様の構成の電離真空計であり、図４に示すように、ガラスで構成された測定管球Ｓ内に、イオンコレクタＣ、フィラメントＦ、グリッドＧの３つの電極が配置されている。測定管球Ｓは図示しない真空槽に接続され、その真空槽内の気体が測定管球Ｓ内に導入されるように構成されている。
【００２１】
この図１の符号２は、本発明の一実施形態を示す電離真空計制御装置であり、フィラメント電流制御装置１２、グリッド制御装置１３、イオン電流検出装置１４を備えている。
【００２２】
フィラメント電流制御装置１２はフィラメントＦに接続され、グリッド制御装置１３はグリッドＧに接続されており、フィラメント電流制御装置１２とグリッド制御装置１３を起動し、フィラメントＦにフィラメント電流Ｉ_fを流し、グリッドＧに正のグリッド電圧を印加すると、フィラメントＦからグリッドＧに向けて熱電子が放出され、フィラメントＦとグリッドＧの間に、エミッション電流Ｉ_eが流れるように構成されている。
【００２３】
イオン電流検出装置１４はコレクタＣ接続され、コレクタＣはイオン電流検出装置１４によって負電圧が印加されており、フィラメントＦから発生した熱電子が測定管球Ｓ内の気体分子に衝突し、気体分子の電離によって生成された正電荷のイオンがコレクタＣで捕集されるように構成されている。そのイオンによってコレクタＣにイオン電流Ｉ_iが流れると、その電流値はイオン電流検出装置１４によって検出される。
【００２４】
この場合、グリッドＧに印加されるグリッド電圧が定電圧であり、エミッション電流Ｉ_eが定電流であると、イオン電流Ｉ_iから測定管球Ｓ内の圧力を算出できる。
【００２５】
この電離真空制御装置２では、グリッド制御装置１３は定電圧を出力し、また、フィラメント電流制御装置１２はエミッション電流Ｉ_eの電流値を検出し、そのエミッション電流Ｉ_eが一定値になるようにフィラメント電流Ｉ_fを制御している。その制御動作を、図３に示したフィラメント電流制御装置１２の内部回路を参照して説明する。
【００２６】
このフィラメント電流制御装置１２内には、過電流保護回路３、フィラメント電源４、エミッション電流制御回路５が設けられており、フィラメント電源４には、電源制御用の集積回路ＩＣ₁、ＭＯＳトランジスタＱ₁、トランスＴが設けられており、また、フォトカプラＰｈ₁、Ｐｈ₂内の出力トランジスタＱ₁₁、Ｑ₁₂が設けられている。
【００２７】
トランスＴ内には、一次巻線Ｌ₁と、該一次巻線Ｌ₁と磁気結合した二次巻線Ｌ₂、補助巻線Ｌ₃が設けられており、集積回路ＩＣ₁には、電源入力端子ａ、ゲート制御端子ｂ、２つのデューティ制御端子ｃ、ｄが設けられている。
【００２８】
電源入力端子ａには、一次巻線Ｌ₁の一端が接続され、その他端はＭＯＳトランジスタＱ₁のドレイン端子に接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ₁のゲート端子はゲート制御端子ｂに接続され、ソース端子は接地電位に接続されており、集積回路ＩＣ₁が、ゲート制御端子ｂの電位を振幅させ、ＭＯＳトランジスタＱ₁を所定のデューティに従ってＯＮ／ＯＦＦさせると、電源入力端子ａから一次巻線Ｌ₁に向け、そのデューティに従ったスイッチング電流が流れるように構成されている。
【００２９】
補助巻線Ｌ₃には、ダイオードＤ₂、コンデンサＣ₂が接続されており、一次巻線Ｌ₁と集積回路ＩＣ₁と共に過電流保護回路３用の補助電源が構成されており、一次巻線Ｌ₁に上述のスイッチング電流が流れ、補助巻線Ｌ₃に誘起された電圧がコンデンサＣ₂で平滑され、過電流保護回路３に供給されるように構成されている。
【００３０】
また、二次巻線Ｌ₂には、ダイオードＤ₁、コイルＬ₄、コンデンサＣ₁が接続され、フィラメント電源４の一次側の一次巻線Ｌ₁に対する二次側が構成されている。コンデンサＣ₁の高電圧側の端子はフィラメントＦの一端に接続され、低電圧側の端子は、過電流保護回路３内に設けられたフィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を介してフィラメントＦの他端に接続されており、一次巻線Ｌ₁にスイッチング電流が流れ、二次巻線Ｌ₂に電圧が誘起されると、コイルＬ₄とコンデンサＣ₁とで平滑され、フィラメントＦにフィラメント電流Ｉ_fを供給するように構成されている。
【００３１】
従って、フィラメントＦを流れたフィラメント電流Ｉ_fは、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を流れ、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1の両端にフィラメント電流Ｉ_fの電流値に応じた電圧を発生させる。
【００３２】
他方、フィラメントＦとフィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1との接続点にはエミッション電流制御回路５内に設けられたエミッション電流検出抵抗Ｒ_S2の一端が接続され、その他端は接地電位に接続されており、グリッドＧとフィラメントＦ間に流れたエミッション電流Ｉ_eは、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を流れずエミッション電流検出抵抗Ｒ_S2を流れ、その両端にエミッション電流Ｉ_eの電流値に応じた電圧を発生させる。
【００３３】
エミッション電流制御回路５内には、オペアンプＯｐ₂、ツェナーダイオードＤｚ₂、フォトカプラＰｈ₂内の発光ダイオードＤ₁₂が設けられており、ツェナーダイオードＤｚ₂のカソード端子は抵抗Ｒ₅を介して電源電圧Ｖccに接続され、アノード端子は接地電位に接続されており、電源電圧Ｖccから電流が供給されると、ツェナーダイオードＤｚ₂のカソード端子からツェナー電圧Ｖｚ₂が出力され、オペアンプＯｐ₂の非反転入力端子に入力されるように構成されている。
【００３４】
オペアンプＯｐ₂の電源端子は電源電圧Ｖccに接続され、グラウンド端子は接地電位に接続され、電源電圧Ｖccから電力が供給されて動作するように構成されている。その反転入力端子には、エミッション電流検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧が入力されており、エミッション電流検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧が、非反転入力端子に入力されるツェナー電圧Ｖｚ₂よりも大きいときに、出力端子がローレベルになるように構成されている。
【００３５】
オペアンプＯｐ₂の出力端子には、抵抗Ｒ₄を介して、フォトカプラＰｈ₂内の発光ダイオードＤ₁₂のカソード端子が接続され、そのアノード端子は電源電圧Ｖccに接続されており、出力端子がローレベルになると、発光ダイオードＤ₁₂に電流が流れ、発光するように構成されている。なお、符号Ｃ_fは発振防止用のコンデンサである。
【００３６】
その発光ダイオードＤ₁₂とフィラメント電源４内に設けられたトランジスタＱ₁₂とは、フォトカプラＰｈ₂内で光結合されており、オペアンプＯｐ₂がローレベルを出力し、発光ダイオードＤ₁₂が発光したときに、そのトランジスタＱ₁₂がＯＮ状態になるように構成されている。
【００３７】
トランジスタＱ₁₂のコレクタ端子とエミッタ端子は、集積回路ＩＣ₁の２つのデューティ制御端子ｃ、ｄにそれぞれ接続されている。集積回路ＩＣ₁は、トランジスタＱ₁₂がＯＦＦ状態にあり、従ってデューティ制御端子ｃ、ｄ間が開放されている場合にＭＯＳトランジスタＱ₁のＯＮデューティを大きくし、逆に、トランジスタＱ₁₂がＯＮ状態にあり、デューティ制御端子ｃ、ｄ間が短絡されている場合にＭＯＳトランジスタＱ₁のＯＮデューティを小さくするように構成されている。
【００３８】
従って、発光ダイオードＤ₁₂が発光するとＭＯＳトランジスタＱ₁のＯＮデューティが小さくなり、一次巻線Ｌ₁側から二次巻線Ｌ₂と補助巻線Ｌ₃側に向けて伝達されるエネルギーが減少し、その結果、コンデンサＣ₁の電圧が下がり、フィラメント電流Ｉ_fが減少する。逆に発光ダイオードＤ₁₂が発光を停止するとフィラメント電流Ｉ_fが増加する。
【００３９】
上述のように、エミッション電流制御回路５では、エミッション電流Ｉ_eの電流値が大きく、エミッション電流検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧Ｉ_e・Ｒ_S2が、ツェナー電圧Ｖｚ₂よりも高い場合にオペアンプＯｐ₂の出力端子がローレベルになり、発光ダイオードＤ₁₂が発光する。
【００４０】
従って、エミッション電流制御回路５は、エミッション電流Ｉ_eが所定の値よりも大きいと、フィラメント電流Ｉ_fを減少させるように動作し、その結果、フィラメントＦの温度が低下し、エミッション電流Ｉ_eを減少させ、逆に、エミッション電流Ｉ_eの電流値が小さく、エミッション電流検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧Ｉ_e・Ｒ_S2がツェナー電圧Ｖｚ₂よりも低い場合に、エミッション電流制御回路５はフィラメント電流Ｉ_fを増加させるように動作し、その結果、フィラメントＦの温度が上昇し、エミッション電流Ｉ_eが大きくなる。
【００４１】
従って、このエミッション電流制御回路５では、フィラメント電流Ｉ_fの電流値を制御することにより、エミッション電流Ｉ_eを、
Ｉ_e ＝Ｖｚ₂／Ｒ_S2
の一定値になるように制御していることになる。
【００４２】
このように、エミッション電流Ｉ_eの電流値によって制御されるフィラメント電流Ｉ_fはフィラメントＦを流れた後、過電流保護回路３内に設けられたフィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を流れ、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1の両端にＩ_f・Ｒ_S1の電圧を発生させる。
【００４３】
過電流保護回路３内には、オペアンプＯｐ₁、ツェナーダイオードＤｚ₁、フォトカプラＰｈ₁内の発光ダイオードＤ₁₁が設けられており、ツェナーダイオードＤｚ₁のカソード端子は、抵抗Ｒ₁を介してコンデンサＣ₂の高電圧側の端子に接続されており、アノード端子はコンデンサＣ₂の低電圧側の端子に接続されており、コンデンサＣ₂の高電圧側の端子から電流が供給されるとカソード端子に定電圧のツェナー電圧Ｖｚ₁を発生させるように構成されている。そのツェナー電圧Ｖｚ₁は可変抵抗Ｒ₂で所望の値に分圧され、オペアンプＯｐ₁の非反転入力端子に入力されている。
【００４４】
オペアンプＯｐ₁の電源端子とグラウンド端子は、コンデンサＣ₂の高電圧側の端子と低電圧側の端子にそれぞれ接続され、補助巻線Ｌ₃、ダイオードＤ₂、コンデンサＣ₂で構成される補助電源から電力が供給されるように構成されている。
【００４５】
補助巻線Ｌ₃は、二次巻線Ｌ₂と共に、同じ一次巻線Ｌ₁から電力が供給されているので、二次巻線Ｌ₂と補助巻線Ｌ₃の巻数を適当に選択することにより、二次巻線Ｌ₂に電圧が誘起され、フィラメントＦへフィラメント電流Ｉ_fが供給された直後に過電流保護回路３が動作を開始できる。
【００４６】
その過電流保護回路３内にオペアンプＯｐ₁の反転入力端子には、前述の電流検出抵抗Ｒ_S1に生じた電圧Ｉ_f・Ｒ_S1が入力されており、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1に生じた電圧Ｉ_f・Ｒ_S1が、非反転入力端子に入力されるツェナー電圧Ｖｚ₁を分圧した電圧よりも高い場合に出力端子がローレベルになるように構成されている。
【００４７】
オペアンプＯｐ₁の出力端子には、フォトカプラＰｈ₁内の発光ダイオードＤ₁₁のカソード端子が、抵抗Ｒ₃を介して接続され、そのアノード端子はコンデンサＣ₂の高電圧側の端子に接続されており、出力端子がローレベルになる場合に発光ダイオードＤ₁₁に電流が流れ、発光するように構成されている。
【００４８】
発光ダイオードＤ₁₁は、フィラメント電源４内のトランジスタＱ₁₁とフォトカプラＰｈ₁内で光結合されており、発光ダイオードＤ₁₁が発光するとトランジスタＱ₁₁がＯＮ状態になるように構成されている。
【００４９】
トランジスタＱ₁₁は、フォトカプラＰｈ₂内のトランジスタＱ₁₂と同様に、コレクタ端子をデューティ制御端子ｃに、エミッタ端子をデューティ制御端子ｄに接続されており、従って、一方のトランジスタ(Ｑ₁₁)がＯＮ状態になった場合には、他方のトランジスタ(Ｑ₁₂)の状態にかかわらず、２つのデューティ制御端子ｃ、ｄ間が短絡し、フィラメント電流Ｉ_fが減少する。
【００５０】
この電離真空計制御装置２では、測定管球Ｓ内が所定の圧力範囲内にあり、規定のエミッション電流Ｉ_eを流す場合、フィラメント電流Ｉ_fの電流値は、過電流保護回路３内のオペアンプＯｐ₁の出力端子をローレベルにさせないように構成されている。従って、測定系が定常状態にあるときは、過電流保護回路３内の発光ダイオードＤ₁₁は発光せず、その発光ダイオードＤ₁₁と光結合したトランジスタＱ₁₁はＯＮしないので、フィラメント電流Ｉ_fは、エミッション電流検出装置５内のフォトダイオードＤ₁₂と光結合したトランジスタＱ₁₂のＯＮ／ＯＦＦによって制御され、エミッション電流Ｉ_eの電流値が一定に保たれる。
【００５１】
他方、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1は、フィラメントＦに断線に到らない程度の過電流が流れると過電流保護回路３内の発光ダイオードＤ₁₁を発光させるように設定されており、例えば、定常状態でのフィラメント電流Ｉ_fが最大１．２Ａである場合、過電流保護回路３内のオペアンプＯｐ₁がローレベルを出力し、発光ダイオードＤ₁₁を発光させるフィラメント電流Ｉ_fは２．０Ａに設定されている。
【００５２】
従って、電源投入時等、過大なフィラメント電流Ｉ_fが流れた場合、エミッション電流制御回路５によって制御されるトランジスタＱ₁₂がＯＮ状態になる前に、過電流検出回路３によって制御されるトランジスタＱ₁₁がＯＮ状態になるので、エミッション電流制御回路５が動作を開始するよりも早くＭＯＳトランジスタＱ₁のＯＮデューティが下がり、フィラメント電流Ｉ_fが減少し始める。
【００５３】
このように、フィラメントＦに過大なフィラメント電流Ｉ_fが流れた場合、エミッション電流Ｉ_eを介さずに、過電流保護回路３が直接フィラメント電流Ｉ_fの電流値を検出し、所定の上限値以上にならないように構成されているので、過電流保護動作が早く、確実である。
【００５４】
図２に、フィラメントＦに印加されるフィラメント電圧Ｖ_fを横軸に、流れるフィラメント電流Ｉ_fを縦軸にとり、フィラメント電流Ｉ_fを上限値Ｉ_fmaxで制限する場合の関係をグラフに示す。
【００５５】
この図２のグラフを参照し、電源投入時のＶ_f＝０、Ｉ_f＝０の状態から、フィラメント電流Ｉ_fが増加し、上限値のＩ_fmaxになったところで、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1に生じた電圧Ｒ_S1・Ｉ_fmaxが、可変抵抗Ｒ₂から得られる電圧よりも大きくなるように設定されており、従って、フィラメント電流Ｉ_fが上限値Ｉ_fmaxに達したとき、フィラメント電圧Ｖ_fは最大値のＶ_fmaxとなる。その後、例えばフィラメントＦの温度が下がった場合等、フィラメント電流Ｉ_fが更に増加しようとする場合には、過電流保護回路３はフィラメント電圧Ｖ_fを低下させ、フィラメント電流Ｉ_fが上限値Ｉ_fmax以上にならないように制御する。
【００５６】
なお、以上説明した過電流保護回路３は、ＭＯＳトランジスタＱ₁のＯＮ／ＯＦＦを制御して、フィラメント電圧Ｖ_fを減少させ、フィラメント電流Ｉ_fの上限値を制限したが、本発明はそれに限定されるものではない。また、本発明が用いられる電離真空計は、シュルツ型電離真空計やベヤード−アルパート型電離真空計等のフィラメントＦから放出された熱電子を用いる電離真空計を広く含む。要するに、フィラメントＦに通電して発熱させ、熱電子を放出させる際に、フィラメント電流Ｉ_fをフィラメント電流検出抵抗Ｒ_fその他の手段で直接検出し、フィラメントＦの過電流保護を行う電離真空計制御装置(分圧計(ＭＳＱ)を含む)であれば本発明に含まれる。
【００５７】
【発明の効果】
フィラメントの断線を確実に防止することができる。
低真空度で電離真空計の電源を投入してもフィラメントが断線することがない。従って、電離真空計の取り扱いが容易になる。
また、電源投入時であってもフィラメントには突入電流が流れないので、フィラメントや電源の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電離真空計制御装置を説明するための回路ブロック図
【図２】その電離真空計制御装置の過電流保護の状態を説明するためのグラフ
【図３】その電離真空計制御装置の内部回路図
【図４】一般的な電離真空計の構造を説明するための図
【図５】従来技術の電離真空計制御装置のブロック図
【符号の説明】
１…電離真空計２…電離真空計制御装置３…過電流保護回路
Ｆ…フィラメントＧ…グリッドＣ…コレクタＩ_i…イオン電流Ｉ_e…エミッション電流Ｉ_f…フィラメント電流上限値…Ｉ_fmax

Claims

フィラメントとグリッドとコレクタとを有する電離真空計の、前記フィラメントと前記グリッドの間に電圧を印加すると共に、前記フィラメントにフィラメント電流を流して熱電子を放出させ、気体分子に衝突させて生成したイオンを前記コレクタで捕集できるように構成された電離真空計制御装置であって、
前記フィラメントに電圧を印加し、前記フィラメント電流を流す電源回路と、
前記フィラメントと前記グリッドの間に流れるエミッション電流の大きさが一定になるように前記電源回路の前記出力電圧を制御するエミッション電流制限回路と、
前記フィラメントに流れるフィラメント電流の大きさを検出し、前記フィラメント電流が所定の上限値を超えないように前記フィラメント電流を流しながら前記電源回路の出力電圧を制御する過電流保護回路とを有し、
前記エミッション電流が一定値になるときの前記フィラメント電流よりも、前記上限値が大きく設定され、
前記電源回路は、前記エミッション電流制限回路と前記過電流保護回路のいずれか一方が前記出力電圧を減少させる信号を出力しているとき、他方の信号にかかわらず、前記出力電圧を低下させるように構成された電離真空計制御装置。
前記過電流保護回路は、前記エミッション電流制限回路が前記出力電圧を減少させる信号を出力していない間は、前記フィラメントに前記上限値の電流を流すように構成された請求項１記載の電離真空計制御装置。
前記過電流保護回路は、前記電源回路に接続され、前記電源回路が供給する電圧で動作するように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電離真空計制御装置。