JP4316007B2 - ピラニ真空計 - Google Patents
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Description
従来の真空計では、約104Pa付近以上から大気圧までの気体領域において取り付け姿勢、すなわち、フィラメントが垂直か水平かによって、測定圧力値に大きな違いが生じる問題があった。それに対して、フィラメントの長さの80%以上を筒で覆うことにより、姿勢の違いによる測定圧力値のばらつきを小さくする真空計が提案されている(特許文献2)
Q=KC・P・(Tf−Tw)+KR・(Tf 4−Tw 4)+端損失(1)
ここで
KC:気体により輸送される熱量の熱伝導係数
P:気体の圧力
Tf:フィラメントの温度
Tw:フィラメント周囲の壁の温度
KR:熱輻射係数
本発明の実施例の1つでは、第1の孔と前記第2の孔とが、その長手方向にわたって連通し連通個所は幅1mm以下のスリットをなしている。
本発明の実施例の他のものでは、該測定子容器の外壁に接触して取付けられた温度センサを含み、該温度センサの取付け個所の該該測定子容器の外壁は凹状の窪みとなっている。
金属線からなる熱フィラメント(7)、該熱フィラメントを支持する熱フィラメント支持体、及び該熱フィラメントと該支持体の長さ方向の80%以上を被う細長い測定子容器を含むピラニ真空計であって、該真空計の一端は被測真空容器に結合する手段を含み、該真空計の他端は該測定子容器の外部の制御回路に該熱フィラメントと該支持体を電気的に接続し該熱フィラメントと該支持体を気密保持する手段(13)を含み、該真空計内で該一端から該他端へ長手方向に該熱フィラメントと該支持体とが延在しているピラニ真空計である。そして該測定子容器は金属材料であり、該熱フィラメントを収容している長手方向に開けられた第1の孔と該支持体を収容している長手方向に開けられた第2の孔とが設けられた筒状部材であり、
前記第1の孔の内壁と該熱フィラメントとの距離が3mm以内であり、
前記第1の孔の周囲の測定子容器の厚さが、前記第2の孔に面した部分を除いて2mm以上である。
2 フランジ
3 真空容器
4 Oリング
5 測定子容器開口部
6 焼結フィルタ
7 熱フィラメント
8 第1の円筒穴
9 熱フィラメント支持体
10 第2の円筒穴
13 ハーメチック端子
14 ベース板
15 絶縁スペーサー
16 制御回路
17 温度センサ
20 内部測定子容器
21 突部支持部
図10、図11には高真空圧力から真空容器内へガスを導入し、圧力を図10においてはl×104Pa並びに図11においては3×104Pa程度まで急激に上昇させた際の圧力指示値の安定性を測定したデータを示す。図10、図11では図12に示す比較例としてのピラニ真空計(○マーカ)と、第2の実施形態のピラニ真空計(●マーカ)について比較している。図12では、図1と同じ構成部品は同じ符号で示されている。測定子容器1は中空の円筒形である。その容器の空間内に熱フィラメント7と支持体9をカバーする円筒状の筒20で覆い、フィラメント7が垂直か水平かにより測定圧力値が変化しないよう、フィラメント7と筒20の最も近接した内壁との間を約3mm以下としている。筒の肉厚は2mm未満である。すなわち、例えば、図10で、比較例のピラニ真空計ではガス導入後、一時的に高い圧力を示し、その後、約30〜40秒程度の時間をかけて安定する。これに対し、第2の実施形態のピラニ真空計では、一時的に高い圧力を示すことはなく、5秒以内で追従性良く圧力指示値が安定することがわかる。図11においても比較例のピラニ真空計に対して、第2の実施形態のピラニ真空計においては短い時間で圧力指示値が安定することがわかる。
この第2の実施形態によれば、熱フィラメントと熱フィラメント支持体とを一体に測定子容器1へ取り付け、取り外しを行うことができ、メンテナンス性が向上する。また、第2の円筒穴を設けたことにより、コンダクタンスが大きくなり、圧力測定の応答性が良くなる。なお、このとき、第1の円筒穴の内周において、第2の円筒穴との重なり部は第1の円筒穴の第2の円筒穴との重なり部の長さは、第1の円筒穴の内周の1/8以下となるようにすることが好ましい。
その他の構成及び作用は第1の実施形態の場合と同じである。
Claims (9)
- 金属線からなる熱フィラメント(7)、該熱フィラメントを支持する熱フィラメント支持体、及び該熱フィラメントと該支持体を収容する細長い測定子容器とからなり、該測定子容器の一端は被測真空容器に結合する手段を含み、該測定子容器の他端は該測定子容器の外部の制御回路に該熱フィラメントと該支持体を電気的に接続し該熱フィラメントと該支持体を気密保持する手段(13)を含み、該測定子容器内で該一端から該他端へ長手方向に該熱フィラメントと該支持体とが延在しているピラニ真空計において、
該測定子容器は内部が金属材料で充填され、該充填金属材料部に該熱フィラメントを収容している長手方向に開けられた第1の孔と該支持体を収容している長手方向に開けられた第2の孔とが設けられ、
該測定子容器の該一端の被測真空容器との結合部は該長手方向に窪んだ凹状空間を有し、該凹状空間で該熱フィラメントの一端と該熱フィラメント支持体の一端とが結合されているピラニ真空計。 - 前記第1の孔の周囲の金属材料の厚さが、前記第2の孔に面した部分を除いて2mm以上である請求項1に記載のピラニ真空計。
- 前記第1の孔と前記第2の孔とが、円筒形である請求項1に記載のピラニ真空計。
- 前記第1の孔と前記第2の孔とが、その長手方向にわたって連通し連通個所は幅2mm以下のスリットをなしている請求項1に記載のピラニ真空計。
- 前記第1の孔の内壁と該熱フィラメントとの距離が3mm以内である請求項1に記載のピラニ真空計。
- 前記熱フィラメントはその長さ方向80%以上が該第1の孔内に収容されている請求項1に記載のピラニ真空計。
- 該測定子容器の外壁に接触して取付けられた温度センサを含み、該温度センサの取付け個所の該測定子容器の外壁は凹状の窪みとなっている請求項1に記載のピラニ真空計。
- 金属線からなる熱フィラメント(7)、該熱フィラメントを支持する熱フィラメント支持体、及び該熱フィラメントと該支持体の長さ方向の80%以上を被う細長い測定子容器を含むピラニ真空計であって、該真空計の一端は被測真空容器に結合する手段を含み、該真空計の他端は該測定子容器の外部の制御回路に該熱フィラメントと該支持体を電気的に接続し該熱フィラメントと該支持体を気密保持する手段(13)を含み、該真空計内で該一端から該他端へ長手方向に該熱フィラメントと該支持体とが延在しているピラニ真空計において、
該測定子容器は金属材料であり、該熱フィラメントを収容している長手方向に開けられた第1の孔と該支持体を収容している長手方向に開けられた第2の孔とが設けられた筒状部材であり、
前記第1の孔の内壁と該熱フィラメントとの距離が3mm以内であり、
前記第1の孔の周囲の測定子容器の厚さが、前記第2の孔に面した部分を除いて2mm以上であるピラニ真空計。 - 前記第1の孔と前記第2の孔とが、その長手方向にわたって連通し連通個所は幅2mm以下のスリットをなしている請求項8に記載のピラニ真空計。
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