JPH01210834A - 水晶式熱伝導型真空計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広く真空機器装置に適用する、真空度の計測
に関するもので詳しくは、水晶温度センサを利用し、気
体の熱伝導率がその圧力によって変化する性質を応用し
、気体の圧力（真空度）を測定する熱伝導型真空計（気
体圧力計）に関するものである。

〔従来の技術〕

中低圧領域（１０１〜１　ｔｏｒｒ）の圧力測定にはビ
ラ二式真空計で代表される熱伝導型真空計が一般に使わ
れる。第２図は従来のデジタル表示の熱伝導型真空計の
構成例を示している。プリフジ回路を構成する素子１）
は、真空チャンバ内に設置され圧力センサとして機能す
るフィラメントである。

１）ａ＋　１）ｂ＋　ｌｌｃは真空チャンバ外に設置さ
れるブリッジ用抵抗であり、前記ブリッジにはブリッジ
用直流電源１２により一定の直流電圧が印加される。前
記ブリッジの平衡電圧はＤＣアンプ１３によって増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換器１４で直流電圧がデジタル信号に変換
される。カウンター１５は、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信
号を計数し、ＲＯＭ１６のアドレス信号となる。前記Ｒ
ＯＭは、前記カウンタの出力信号（即ち、圧力情報）に
対応する表示用信号（即ち、圧力値信号）をデコーダ１
７に与え、前記デコーダは前記表示用信号を解読し、表
示器１８（例えば７デジ、、）ＬＥＤ表示器）によって
圧力値を表示する。前記Ａ／Ｄコンバータから前記デコ
ーダまでのロジック系のクロック信号は、水晶振動子２
０を源信とするクロックジェネレータ１９によって供給
される。

ここで、例えば真空チャンバ内の圧力が下がると、前記
フィラメンＨ１から失われる熱量は少なくなるので、フ
ィラメントの温度は上昇し、その結果フィラメントの抵
抗は高くなり、ブリッジの平衡電位は増加する。このよ
うにブリッジの平衡電位は真空チャンバ内の圧力の関数
になるので、平衡電位を測ることにより、真空チャンバ
内の圧力を知ることができる。

従来の熱伝導率型真空計は、手軽に中低圧領域の気体圧
力を測定できるので、広（使用されているが、次のよう
な欠点がある。

■直流増幅器のドリフトが即測定誤差になるので、高安
定（高価）な増幅器が必要である。

■デジタル表示には高価なＡ／Ｄ変換器が必要である。

■フィラメントが加熱源と圧力センサを兼ねているので
、センサとしての劣化が大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上で述べたように、従来技術による熱伝導型真空計は
、高級な直流増幅器や、デジタル表示の場合には高価な
Ａ／Ｄ変換器が必要で、装置が高価となり、しかも、セ
ンサの劣化が大きいという欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、圧力センサとしてその周波数が温度によって
敏感に変化する水晶振動子（温度センサ用・水晶振動子
）を用いることにより、構成が極めて簡単で安価なしか
も高安定のデジタル表示に適した熱伝導型真空計を実現
する手段を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図によって説明する。第１図は本発明の
実施例を示す図である。１は周囲温度によって周波数が
第３図のように変化する水晶温度センサである。２は前
記水晶温度センサを駆動する（自動式）発振回路で、通
常はＣＭＯＳインバータによりコルビンツ回路程度の簡
易的な無調整発振回路を用いる。３は前記水晶温度セン
サを加熱するためのフィラメントであり、前記水晶温度
センサと適当な距離に設置される。４は前記フィラメン
トに電力を供給する加熱電源である。ここで、前記水晶
温度センサと前記フィラメントは対になって、真空チャ
ンバ内に設置される。真空チャンバ内の圧力が減圧され
ると、気体の密度が小さくなり、前記フィラメントから
前記水晶温度センサに伝導される熱量が減少し、前記水
晶温度センサの温度が下がり、その周波数は増加する。

逆に、前記真空チャンバ内の気体の圧力が上昇すると、
気体の密度が増加し、伝導される熱量が増加し、前記水
晶温度センサの温度が上昇するので、その周波数は減少
する。

このように、前記フィラメントの温度、前記水晶温度セ
ンサの寸法、それらの相互の位置を正確に管理すると、
真空チャンバ内の気体圧力は前記水晶温度センサの周波
数変化として正確に測定できる。空気の圧力と前記水晶
温度センサの周波数の関係を第４図に示す。この場合、
水晶温度センサとして、３３　ｋ　Ｈｚの音叉型水晶振
動子が用いられた。ロジック系の動作原理は従来技術と
変わる所はない。第１図の実施例において前記発振回路
の出力信号の周期をカウント５で計測し、前記カウンタ
の出力信号はＲＯＭ６のアドレスを指定する。

前記ＲＯＭの出力イδ号は、具体的な圧力値を表わす２
値信号であり、デコーダ７は前記圧力２値信号を、７デ
ジフト素子より成る表示器８に印加し、具体的な圧力値
を表示する。９は、前記カウンタ、ＲＯＭ、デコーダに
クロック信号を供給するためのクロックジェネレータで
あり、１０は前記クロックジェネレータ用水晶振動子で
、本実施例には４．１９ＭＨｚのＡＴ水晶振動子が用い
られた。

このように、本発明においては温度変化を検出する手段
として、水晶振動子による発振周波数の変化を利用する
ので、極めて単純な構成によって、圧力値に関するデジ
タル信号が得られる。従って本発明においては、従来技
術の熱伝導型真空計のように、冑価な直流増幅器やＡ／
Ｄコンバータが不要で、極めて安価に従来技術によるも
のと全く同等の熱伝導型真空計を実現することができた
。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば非常に単純な構
成で、圧力値に関するデジタル信号が得られるので、極
めて安価な、デジタル表示式熱伝導型真空計を実現する
ことができる。又、水晶振動子の発振周波数のエージン
グは極めてわずかであり、かつ、振動子に微量の堆積物
があっても圧力と周波数変化の関係は大きく変化するこ
とがなく、安定な圧力の検出が可能となる等、多くの効
果を本発明は有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック線図、第２図は
従来技術によるデジタル表示式熱伝導型真空針の構成を
示すブロック線図、第３図は本発明に使用した水晶温度
センサの発振周波数と温度の関係を示す特性図、第４図
は本発明による真空計における検出部の発振周波数と気
体（空気）圧力の関係を示す特性図である。 ■・・・・水晶温度センサ ２・・・・発振回路 ３．１）・・フィラメント ４・・・・加熱電源 ５．１５・・カウンタ ６．１６・・ＲＯＭ ７．１７・・デコーダ ８．１８・・表示器 ９．１９・・クロックジェネレータ １０、２０・・水晶振動子 １）ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ　・　−−ブリッジ用抵抗１２
・・・・ブリッジ用直流電源 以上 出願人　セイコー電子部品株式会社 代理人　セイコー電子工業株式会社 参党朗のアロッフｉｓ、図 第　１　国 装束の熱イム溝型真空計のプロ・ツクｆ１図第　２　図 ムナ／ｆ　（ＰＰｍ） ネ光朗の水晶温度センサの特性図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水晶振動子を温度センサとする手段と該温度セン
   サに熱を与える手段を備えた気体圧力の検出部よりなる
   ことを特徴とする水晶式熱伝導型真空計。
2. （２）前記水晶振動子温度センサは発振回路によって自
   励され、前記発振回路の出力信号を気圧の圧力の圧力値
   として表示することを特徴とする（１）項記載の水晶式
   熱伝導型真空計。