JP4591513B2 - 真空用電気コネクタ - Google Patents

Description

この発明は、イオン注入装置などで用いられる真空チャンバ内からの電気信号を外部大気側に伝送する際に用いられる真空用電気コネクタに関するものである。

イオン注入装置には、装置内部にファラデーカップが設けられており、このファラデーカップによってイオンビーム量を測定している。ところで、ファラデーカップが配置されている装置内部は真空に保たれていることから、このファラデーカップからの高電圧電気信号を大気側に取り出すために、従来は、特許文献１のように、形状的にはＢＮＣコネクタと称されるタイプの同軸形電気コネクタを、絶縁性を向上させて用いている。

具体的にこの電気コネクタは、真空隔壁に貫通して取り付けられるスリーブと、このスリーブの中心軸線上に、セラミック等の電気絶縁体によって保持された信号伝送端子とを具備している。なお、前記電気絶縁体は、スリーブ内空間を間仕切るように中央部分に埋めこまれており、スリーブを通じた気体流通を阻害する機能をも果たしている。

そして、この電気コネクタには、ファラデーカップからの信号ケーブルの先端に取り付けられた相手方コネクタが接続されるが、その際に、この相手方コネクタに設けられた嵌合筒体が、前記スリーブの真空側開口端部に外嵌して、これを閉塞するような態様となる。
特開２００３−２２９２１６号公報

しかしながら、上述したように、電気コネクタを相手方コネクタと接続したときにスリーブの内側空間がほぼ密閉されてしまうため、その後、装置内部を真空引きしたときに、スリーブの内側空間の真空度が上がらず、長時間に亘ってこの内側空間が低真空状態に維持される。

そしてこのような低真空状態が生じると、コネクタにおける信号伝送端子とスリーブとの間での絶縁性が低下し、しかもファラデーカップからの電気信号が高電圧であることから、コネクタ内部で不測の放電が発生し、端子等が破損する場合が生じる。その結果、イオン注入装置全体の運転を停止せざるを得なくなる。
かかる問題は、イオン注入装置だけでなく、この種の真空用電気コネクタを用いている他の真空装置にも共通すると考えられる。

そこで本発明は、この種の電気コネクタにおける真空側の内側空間を短時間でかつ確実にコネクタの外側空間と同等の真空度にすることができるようにし、絶縁性の低下とそれによる不測の放電や破損を防止すべく図ったものである。

すなわち、本発明に係る真空用電気コネクタは、真空隔壁に貫通して取り付けられる外筒体と、前記外筒体内に延伸して配置される端子と、前記外筒体の中央部分に埋設されて前記端子を外筒体から電気的に絶縁して保持するとともに当該外筒体を通じた気体流通を阻害する電気絶縁体と、を具備してなり、前記外筒体の真空側開口端部が相手方コネクタの嵌合筒体と嵌合することにより当該相手方コネクタと接続されて高電圧電気信号を伝送するものにおいて、前記外筒体における真空側部位であって前記嵌合筒体との嵌合領域を避けた部位に、当該外筒体の壁部を厚み方向に貫通して外筒体の内側空間と外側空間とを連通する貫通孔を設けたことを特徴とする。

このようなものであれば、貫通孔を通じて外筒体の内側空間と、真空引きされる外側空間とが連通するので、前記内側空間が低真空状態に長時間維持されることがなくなり、コネクタに要求される所望の絶縁性を確実に担保できる。その結果、不測の放電が生じにくくなって破損を防止でき、コネクタの寿命を延ばすことができるようになるとともに、このコネクタが用いられる装置全体の利用効率をも向上させることができるようになる。

また、付加的な効果としては、従来のようにコネクタ内部に封入されたガスが真空装置内部に徐々に漏れだすということがそもそも生じ得ないので、真空装置内部を、より確実にかつ短時間で所望の真空度に維持できるようになる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４を参照して説明する。

本実施形態に係る真空用電気コネクタ１は、図１〜図３に示すように、外筒体たるスリーブ１１と、このスリーブ１１内に配置された信号伝送端子１５と、この信号伝送端子１５を保持する電気絶縁体１４とを具備した同軸タイプのものであり、ここでは、図示しないイオン注入装置の真空容器内に配置されたイオンビーム量測定用のファラデーカップ（図示しない）からの電気信号を、外部の大気環境下に伝送するために用いている。

各部を詳述する。
前記スリーブ１１は、図１〜図４に示すように、金属などの導電性素材で形成された円筒状をなすものであり、前記真空容器の外壁、すなわち真空隔壁３を貫通して各端部が、真空となる装置内空間Ｓ１と大気となる装置外空間Ｓ２とにそれぞれ突出するように取り付けられている。また、このスリーブ１１の各端部には、後述する相手方コネクタ２を係合させるための突起１２（図１参照）がラジアル方向に延出させてある。

信号伝送端子１５は、図２〜図４に示すように、前記スリーブ１１の中心軸線上に配置された直線棒状のものであり、その端部には、相手方コネクタ２の接触子２３（図４参照）を圧入させるための軸方向に延びる嵌合穴１５ａが形成してある。

電気絶縁体１４は、図２〜図４に示すように、スリーブ１１の中央部位に埋設されたセ
ラミック製のものであり、前記信号伝送端子１５は、この電気絶縁体１４を軸方向に貫通
して保持されている。また、この電気絶縁体１４によって、スリーブ１１の内側空間は、
真空側空間Ｓ１１と大気側空間Ｓ２１とに二分され、互いの間で気体が流通しないように
気密に分離される。

かかる構成の電気コネクタ１には、図４に示すように、前記ファラデーカップから延びるケーブルＣＡの先端に取り付けられた相手方コネクタ２が接続される。この相手方コネクタ２は、円筒状の嵌合筒体２１と、嵌合筒体２１の内部に保持された針状の接触子２３とを備えている。そして、嵌合筒体２１をスリーブ１１に外嵌させるとともに、その外周に形成した溝２２をスリーブ１１の突起１２に係合させることによって、前記接触子２３が電気コネクタ１の信号伝送端子１５に接触し、この相手方コネクタ２が電気コネクタ１に電気的に接続されるように構成してある。

しかして、この実施形態では、前記スリーブ１１における真空側部位であって前記嵌合筒体２１との嵌合領域を避けた部位、より具体的には、嵌合筒体２１よりも真空隔壁３側の部位に、当該スリーブ１１の壁部を厚み方向に貫通してスリーブ１１の内側空間Ｓ１１と外側空間Ｓ１２とを連通する貫通孔１３を設けている。なお、この実施形態では、２つの円形の貫通孔１３を対向して設けているが、強度上、耐え得る範囲内でさえあれば、貫通孔１３の形状や数に制限が特にあるわけではない。また、貫通孔１３の配設部位も、前記嵌合領域を避けてスリーブ１１の内側空間Ｓ１１と外側空間Ｓ１２との十分な連通を図り得る部位であればよい。

このような構成によれば、貫通孔１３を通じてスリーブ１１の内側空間Ｓ１１と、真空引きされる外側空間Ｓ１２とが確実に連通するので、前記内側空間Ｓ１１が外側空間Ｓ１２とほぼ時間遅れなく同じ真空度に維持され、所望の絶縁性を担保できる。その結果、不測の放電が生じにくくなり、コネクタ１の寿命が延びるとともに、このコネクタ１が用いられるイオン注入装置全体の利用効率を向上させることができるようになる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、イオン注入装置以外の真空機器における高電圧電気信号の伝送に用いて、前記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る真空用電気コネクタの全体斜視図。 同実施形態における真空用電気コネクタの縦断面図。 図２におけるＡ−Ａ線断面図。 同実施形態における真空用電気コネクタと相手方コネクタとの接続状態を示す部分縦断面図。

符号の説明

１・・・真空用電気コネクタ
１１・・・外筒体（スリーブ）
１３・・・貫通孔
１４・・・電気絶縁体
１５・・・信号伝送端子
Ｓ１１・・・外筒体の内側空間
Ｓ１２・・・外筒体の外側空間
２・・・相手方コネクタ
２１・・・嵌合筒体
３・・・真空隔壁

Claims (1)

1. 真空隔壁に貫通して取り付けられる外筒体と、前記外筒体内に延伸して配置される信号伝送端子と、前記外筒体内に埋設されて前記信号伝送端子を外筒体から電気的に絶縁して保持するとともに当該外筒体を通じた気体流通を阻害する電気絶縁体と、を具備してなり、前記外筒体の真空側開口端部が相手方コネクタの嵌合筒体と嵌合することにより当該相手方コネクタと接続されて高電圧電気信号を伝送する真空用電気コネクタにおいて、
   前記外筒体における真空側部位であって前記嵌合筒体との嵌合領域を避けた部位に、当該外筒体の壁部を厚み方向に貫通して外筒体の内側空間と外側空間とを連通する貫通孔を設けたことを特徴とする真空用電気コネクタ。