JPH0410348A - スパツタイオンポンプの自動起動回路装置 - 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、加速器、核融合実験装置等において高真空、
超高真空、極高真空を発生させるのに用いられるスパッ
タイオンポンプの自動起動回路装置に関するものである
。

［従来の技術］ ところで、従来のスパッタイオンポンプの起動は、通常
、大容量の電源を用い、高圧力領域から行っており、そ
のなめ交流電源を高圧トランスによって逓昇し、倍電圧
全波整流回路によって直流の設定電圧を得るようにして
いる。

本出願人は先に、特許第１３４０２９７号（特公昭６１
２２５１号公報）においてポンプの起動から定常運転ま
でを自動化したスパッタイオンポンプの自動起動回路装
置を提案した。この先に提案した自動起動回路装置は、
スパッタイオンポンプ起動命令信号に応じて電源回路か
ら起動すべきスパッタイオンポンプのアノードへの起動
時の通電時間を設定するタイマ回路と、スパッタイオン
ポンプのアノードに印加される出力電圧が予め設定した
値以上であるか否かを検出する電圧検出回路と、タイマ
回路及び電圧検出回路の出力信号により、タイマ回路の
限時出力時における出力電圧が設定値以上の時はスパッ
タイオンポンプの保護機能を可動状態に設定し、出力電
圧が設定値以下である時には電源回路をオフ状態に設定
する回路とから構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来のスパッタイオンポンプの起動は、大容
量の電源を用い、高圧力領域から連続印加することによ
り行われており、すなわち、スパッタイオンポンプにお
いては高い圧力ではポンプ素子からのガス放出は主とし
て水分・炭化水素系であり、結局ポンプ内部はこれらの
汚染ガス成分及び分解生成物で満されており、結果とし
て電極（セル）を汚染していると考えられる。従って、
ポンプの履歴及びポンプの設置されている真空容器の状
態にもよるが到達圧力が低下しない一因となっている。

また、従来のスパッタイオンポンプの起動方法では、出
力短絡電流を大きく取れるように電源を設計する必要が
あるため、大容量電源を使用しており、そのため電源が
大きくしかも重くなり、その結果電源の運搬や移動等そ
の取扱において問題があった。

さらに、従来のものでは、スパッタイオンポンプの型式
に応して何種かの電源を設計する必要があった。

そこで、本発明は、上記のような従来のもののもつ問題
点を解決してスパッタイオンポンプの到達圧力を低下さ
せて極高真空を発生できしかもスパッタイオンポンプ本
体の寿命をのばすことのでき、そして種々の形式のスパ
ッタイオンポンプに共通に使用できるスパッタイオンポ
ンプの自動起動回路装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明によるスパッタイ
オンポンプの自動起動回路装置は、スパッタイオンポン
プ起動命令信号に応じて電源回路から起動すべきスパッ
タイオンポンプの起動時の通電時間Ｔ。を設定するタイ
マ回路と、スパッタイオンポンプに印加される出力電圧
Ｖが予め設定した値Ｖ。以上であるか否かを検出する電
圧検出回路と、スパッタイオンポンプに供給される出力
電流Ａが予め設定した値Ａ。以上であるか否かを検出す
る電流検出回路と、タイマ回路、電圧検出回路及び電流
検出回路の出力信号により、タイマ回路の限時出力時に
おける出力電圧Ｖが設定値Ｖ。以上でありしかも出力電
流Ａか予め設定した値ＡＯ以下である状態ではスパッタ
イオンポンプの保護機能を可動状態に設定し、出力電圧
Ｖが設定値Ｖ。以上て出力電流Ａが予め設定した値Ａ。

以上でありしかも出力電圧Ｖが設定値Ｖ。以下である状
態及び起動時タイマ回路による計時時間Ｔが設定時間Ｔ
つに等しいかそれより長い時に出力電圧Ｖか設定値Ｖ。

以下または出力電流Ａか予め設定した値Ａ。以上である
状態では電源回路をオフ状態に設定する回路とから成る
ことを特徴としている。

［作　　用］ このように構成した本発明によるスパッタイオンポンプ
の自動起動回路装置においては、タイマ回路、電圧検出
回路及び電流検出回路はスパッタイオンポンプ起動命令
信号により作動され、タイマ回路の限時出力時における
電圧検出回路の出力電圧Ｖが設定値Ｖ。以上でありしか
も電流検出回路の出力電流Ａが予め設定した値Ａ。以下
である時にはスパッタイオンポンプの保護機能が可動状
態に設定される。電圧検出回路の出力電圧■か設定値Ｖ
。以上でありしかも電流検出回路の出力電流Ａか予め設
定した値Ａ。以上である状態において、電圧検出回路の
出力電圧Ｖか設定値Ｖ。以下となる時には電源回路はオ
フ状態に設定される。

さらにまた起動においてタイマ回路による計時時間Ｔが
設定時間Ｔ。に等しいかそれより長い時に電圧検出回路
の出力電圧Ｖか設定値Ｖ。以下の時または電流検出回路
の出力電流Ａが予め設定した値Ａ。以上である時にも電
源回路はオフ状態に設定される。

このように先に提案した装置で行われていた時間と電圧
の二つのファクターに加えて出力電流に基き起動条件が
判別されるので、スパッタイオンポンプの圧力を検知し
て圧力のセット・ポイントを設定することができる。そ
の結果、スパッタイオンポンプの起動圧力領域を１０−
２〜ｔｏ−’Ｐａ以下の高真空、超高真空、極高真空領
域でのみ運転することができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例によるスパッタイオンポンプ
の自動起動回路装置の構成のブロック線図であり、同図
において１はポンプ起動命令信号人力であり、このポン
プ起動命令信号人力１は制御回路部２におけるタイマ回
路３及び条件判別回路４の入力に接続されている。制御
回路部２はタイマ回路３及び条件判別回路４の他に表示
回路５を備えており、この表示回路５は条件判別回路４
の出力に接続されている。タイマ回路３はポンプ起動命
令信号人力１からのポンプ起動命令信号に応動して計時
開始し、計時時間すなわち起動時間Ｔが予め設定した起
動設定時間Ｔ。に達したか否かに係わる信号を条件判別
回路４に供給するように構成されている。

条件判別回路４の出力は操作電源部６の回路保護装置７
及び出力制御装置８に接続され、この操作電源部６には
さらに電圧検出回路９及び電流検出回路１０が設けられ
ている。出力制御装置８の出力は起動すべき任意の適当
な型式のスパッタイオンポンプ１１に接続されている。

電圧検出回路９及び電流検出回路１０の出力はそれぞれ
制御回路部２における条件判別回路４の入力に接続され
、電圧検出回路９からの出力電圧すなわちスパッタイオ
ンポンプ１１のアノード電圧Ｖに関する信号と電流検出
回路１０からの出力電流Ａに関する信号とが条件判別回
路４に供給される。条件判別回路４はポンプ起動命令信
号人力１からのポンプ起動命令信号によって作動され、
タイマ回路３からの起動時間Ｔに関する信号、電圧検出
回路９からの出力電圧■に関する信号及び電流検出回路
１０からの出力電流Ａに関する信号の組合せを判別する
ように構成されている。

操作電源部６における回路保護装置７は、自動運転中に
スパッタイオンポンプ１１及び電源を不測の事故から保
護するように作用し、条件判別回路４からの指令信号に
より作動される。また操作電源部６における出力制御装
置８は条件判別回路４からの指令信号により作動され、
スパッタイオンポンプ１１へ電力を供給するようにされ
ている。

次に第１図に示す回路装置の動作について第２図を参照
しながら説明する。

スパッタイオンポンプ１１を起動させるために、ポンプ
起動命令信号人力１を介してポンプ起動命令信号が制御
回路部２におけるタイマ回路３及び条件判別回路４の人
力に供給されると、タイマ回路３及び条件判別回路４は
作動され、すなわちタイマ回路３は計時し始め、計時さ
れた経過時間Ｔを条件判別回路４に供給する。一方電圧
検出回路９は出力電圧Ｖが設定値Ｖ。に対していかなる
レベルにあるかを検出しまた電流検出回路ｌＯは出力電
流Ａか設定値Ａ０に対していかなるレベルにあるかを検
出し、これらの検出信号は条件判別回路４に供給される
。

そしてタイマ回路３て計時された経過時開Ｔが起動設定
時間Ｔ。未満、すなわちＴ＜Ｔ。である場合には、電圧
検出回路９の出力電圧Ｖが設定値■ｏ以上、すなわちＶ
≧ｖｏでありしかも電流検出回路１０の出力電流Ａが予
め設定した値Ａ。以下、すなわちＡＨＡ。である時に条
件判別回路４は出力制御装置８に指令信号を供給してス
パッタイオンポンプ１１へ起動電力を供給させる。また
条件判別回路４は回路保護装置７に指令信号を供給して
スパッタイオンポンプの保護機能を可動状態に設定する
と共に表示回路５に起動完了を表示させる。

二の場合、■が■。以上になってもＡ≧Ａｏの状態でＶ
＜Ｖ。となると、オフ状聾すなわぢポンプ停止状態に設
定される。

一方、タイマ回路３て計時された経過時間Ｔが起動設定
時間Ｔ。を経過した場合、すなわちＴ≧Ｔｏの場合には
、Ｖ≧ＶｏてＡ＜Ａ。であれば、スパッタイオンポンプ
■１は出力制御装置８を介して起動電力が供給される。

しかしＶ＜ｖｏまたはＡ≧Ａｏの状態となると、制御回
路部２における条件判別回路４は操作電源部６における
出力制御装置８ヘポンプ停止の指令信号を供給し、スパ
ッタイオンポンプ１１の電源回路はオフ状態に設定され
、表示回路５は起動失敗を表示する。この場合には改め
てポンプ起動命令信号人力１を介してポンプ起動命令信
号を制御回路部２におけるタイマ回路３及び条件判別回
路４の入力すれば、装置はリセットされ、再起動を行う
ことができる。

ところで、スパッタイオンポンプは型式によって電極（
セル〕の構成が異なり１、放電電流（１）／圧力（Ｐ）
が決定する。例えばＮ２．１６０１／秒のスパッタイオ
ンポンプの場合、Ｉ／Ｐは２４００となる。本発明によ
る自動起動回路装置においては、電源本体にあらゆるス
パッタイオンポンプの１／Ｐに対応できるように構成で
き、それによりボリームの切替えたけて各形式のスパッ
タイオンポンプのメータ調整を行うことができる。

第３図には操作電源部６の一例を示し、交流人力１２か
らのＡＣ■ＯＯＶまたはＡＣ２００Ｖはノイスフィルタ
１３を介して整流・平滑回路１４て倍電圧全波整流され
、平滑された後、パワーＦＥＴから成るスイッチング回
路１５により高速スイチングされ、パルストランス１６
へ送られる。パルストランス１６の出力電圧は１７て４
倍電圧整流され、高電圧出力１８に直流の７．５ｋＶの
出力が得られ得る。そして、出力電流か予定の値、例え
ば約２０ｍＡ以上流れようとした場合には電圧、電流検
出部１９からの信号により制御回路２０がパワーＦＥＴ
１５のゲートパルス幅を狭く制御することによって出力
電圧を低下させ電流が一定となるすなわち定電流垂下特
性が得られるように動作制御される。なお、電圧、電流
検出部１９における電流検出は、出力のアース側ライン
に抵抗を入れ、その両端に発生する電圧を処理して定電
流特性となるように制御され、また電圧検出は出力電圧
を高圧用抵抗で分圧し、例えば約５Ｖに落とした電圧を
処理して定電圧特性となるように制御される。

［発明の効果コ 以上説明してきたように、本発明によるスパッタイオン
ポンプの自動起動回路装置においては、スパッタイオン
ポンプのアノードに供給される出力電流Ａを検出する電
流検出回路を設け、これにより、スパッタイオンポンプ
の圧力を知り、圧力のセットポイントを設定できるよう
に構成しているので、スパッタイオンポンプの起動圧力
領域を１０−２〜ｔｏ−’ｐａ以下の高真空、超高真空
、極高真空領域でのみ運転することができ、出力短絡電
流か少なくてすみ、従って従来の大容量電源、すなわち
大型リンケージトランスを使用する必要かなくなり、電
源本体を小型化（体積比１／６以下）、軽量化（重量比
１／１０以下）することか可能となる。

その結果、スパッタイオンポンプを多く使う装置、例え
ば加速器、核融合装置等に有利に使用でき、制御盤面積
か少なくて済み、電源本体の装着を容易に行うことがで
きる。

また、従来ては、スパッタイオンポンプの排気容量の違
い、型式によって何種かの電源を使い分けていたか、本
発明によるスパッタイオンポンプの自動起動回路装置は
スパッタイオンポンプの型式に関係なく使用することか
でき、極めて広い汎用性かもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスパッタイオンポンプの自動起動
回路装置の基本構成を示すブロック線図、第２図は動作
説明図、第３図は自動起動回路装置の操作電源部の一例
を示すブロック線図である。 図　　中　トポンプ起動命令信号人力 ２、制御回路部 ３、タイマ回路 ４、条件判別回路 ５：表示回路 操作電源部 二回路保護装置 ８：出力制御装置 電圧検出回路 １０：電流検出回路 １１ニスバツタイオンポンプ ＴＯ起動設設定Ｑｉ　（５ｍｉｎ−６ｍｉｎ可変）Ａ○ 設定ｔ）乱（２０ｒｒ＋Ａ） へ即 二ゝく〉 丹帝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、スパッタイオンポンプ起動命令信号に応じて電源回
   路から起動すべきスパッタイオンポンプの起動時の通電
   時間Ｔ＿０を設定するタイマ回路と、スパッタイオンポ
   ンプに印加される出力電圧Ｖが予め設定した値Ｖ＿０以
   上であるか否かを検出する電圧検出回路と、スパッタイ
   オンポンプに供給される出力電流Ａが予め設定した値Ａ
   ＿０以上であるか否かを検出する電流検出回路と、タイ
   マ回路、電圧検出回路及び電流検出回路の出力信号によ
   り、タイマ回路の限時出力時における出力電圧Ｖが設定
   値Ｖ＿０以上でありしかも出力電流Ａが予め設定した値
   Ａ＿０以下である状態ではスパッタイオンポンプの保護
   機能を可動状態に設定し、出力電圧Ｖが設定値Ｖ＿０以
   上で出力電流Ａが予め設定した値Ａ＿０以上でありしか
   も出力電圧Ｖが設定値Ｖ＿０以下である状態及び起動時
   タイマ回路による計時時間Ｔが設定時間Ｔ＿０に等しい
   かそれより長い時に出力電圧Ｖが設定値Ｖ＿０以下また
   は出力電流Ａが予め設定した値Ａ＿０以上である状態で
   は電源回路をオフ状態に設定する回路とを有することを
   特徴とするスパッタイオンポンプの自動起動回路装置。