JPH0518830A

JPH0518830A - 熱化学処理容器内の部品温度測定方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0518830A
Application number: JP3020599A
Authority: JP
Inventors: Lebrun Jean-Paul; ジヤン−ポール・レブラン; Delmas Bernard; ベルナール・デルマ
Original assignee: Nitruvid SA
Current assignee: Nitruvid SA
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1993-01-26
Also published as: DE69105308T2; FR2658290B1; EP0446083A1; DE69105308D1; EP0446083B1; FR2658290A1; ATE114809T1

Abstract

(57)【要約】【目的】調整された気圧の下で容器に入れられ、プラズ
マ等により熱化学処理される部品の温度を、少なくとも
一つの熱電対を用いて、正確かつ信頼度の高い測定を行
うことを可能にする。【構成】少なくとも１つの熱電対と複数の装置を用い、
調整された気圧の下で容器に入れられプラズマ等の利用
により熱化学処理される部品（３）と、陽極電位に接続
している容器（１）、および陰極電位に接続している部
品（３）の温度測定方法が提供される。容器（１）の内
壁（６）を貫通する熱電対（１０）は処理部品（３）の
近く、もしくは直接に接して配置され、上記内壁から突
き出し、電気的に絶縁されており、処理部品（３）の電
位は熱電対（１０）にかけられ、上記熱電対（１０）は
測定部品（３）の温度測定のため、地面および熱電対の
電圧測定装置に対して絶縁されている。更に、本測定方
法を実施するための装置も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの熱電
対と複数の装置を用い、調整された気圧の下で容器に入
れられ、プラズマ等により熱化学処理される部品の温度
測定方法とその装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】測定は、その部品を電化
中に容器の中に入れ、あらかじめ電気的に絶縁された少
なくとも１つの熱電対と、陽極と接続している容器とで
構成されており、一方測定部品は陰極と接続している。
一般的に、熱電対の絶縁はアルミニウム等の材料から成
るケーシングを用いて行われ、その熱電対のケーシング
は温度測定に適した箇所に接している。熱電対は通路を
介して容器内壁を貫通しているので、上記容器の密封性
および熱電対の電気的中性は確保されている。

【０００３】しかし、この方法には多くの短所がある。

【０００４】例えば、玉状の組み合わせから成るアルミ
ニウムのケーシングは、熱化学処理中に金属的性格を帯
び始め、表面は電気的導通を有するようになる。その場
合、熱電対の電気的絶縁は劣化してしまう。

【０００５】低圧ガスの下で容器に入れられた熱電対
は、アルミニウム・ケーシングの中を無秩序に、頻繁に
移動する。この動作により、温度測定値に実質的なバラ
ツキが生じる。

【０００６】更に、熱電対は、特に導入時、測定部品を
容器から取りだす時、振動を受けた時、測定時の熱によ
る膨張などにより、連続して移動する。

【０００７】また、長い熱電対を使用する際は、アルミ
ニウムの玉状の組み合わせから成り振動を受けやすいケ
ーシングは、その重量のため、測定中に、調整された気
圧の下で容器に入れられた熱電対の破損を生じることが
ある。熱電対が破損した場合、測定サイクルを完全に止
め、かつ容器を開けなければ、その交換はできない。

【０００８】一方、隣接する２つの測定部品間に熱電対
を配置すると、十分に接近しているそれら部品の測定を
困難にしたり、また、接触により測定装置の電気的中性
を壊してしまう。

【０００９】連続して何度も測定実験を行った結果、上
述の短所は、温度測定の精度、時間経過後の再現性およ
び信頼性に影響することがわかった。結果として、旧知
の方法による、プラズマ等を用いた熱化学処理のために
は、品質要求事項を満たすことは困難である。

【００１０】本発明の目的はこれら短所を改善し、調整
された気圧の下で容器に入れられ、プラズマ等により熱
化学処理される部品の温度を、少なくとも一つの熱電対
を用いて、正確かつ信頼度の高い測定を行う方法とその
装置に関するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の主
題は、少なくとも１つの熱電対と複数の装置を用いた、
調整された気圧の下で容器に入っている、プラズマ等に
より熱化学処理される部品と、陽極電位に接続している
上記容器、および陰極電位に接続している上記部品の温
度の測定方法である。その特長は、上記熱電対は測定部
品の近く、もしくは直接に接して配置され、容器内壁を
貫通し、上記内壁から突き出し、かつ電気的に絶縁され
ている。測定部品の電位は熱電対にかかっている。上記
熱電対は、上記測定部品の温度測定を行うため、地面お
よび熱電対の電圧測定用装置に対して絶縁されている。

【００１２】本発明の他の主題は、上記測定を行うため
の、調整された気圧の下で容器に入れられプラズマ等に
より熱化学処理される部品の温度測定用に、少なくとも
１つの熱電対と複数の装置から成る測定装置である。そ
の特長は、上記容器内壁から上記鞘を絶縁している密閉
型通路を介して容器内壁を貫通し突き出している、上記
熱電対を有した密閉型鞘から成る。

【００１３】本発明のその他の特長は、上記熱電対は密
閉されて鞘に接続している。鞘は一方の端が閉じてお
り、縦状の穴を上記熱電対用に形成しており、その内部
空間は、容器の外部空間と通じている。鞘は実質的に円
筒形である。鞘内に配置されている上記熱電対は、一方
がグランドに、もう一方が熱電対測定用装置に対して電
気的絶縁手段によって絶縁されている。絶縁は、四極子
を有するＲＬＣ回路を用いて、直流電気による電気的絶
縁がなされ、その一方は、直列に接続されかつ上記四極
子の二つの入力端子へ接続しているセルフ・インダクタ
とコンデンサから成り、端子は更に接地されているコン
デンサと接続しており、他方はＬＣ回路の中間点と上記
四極の出力端子とに接続している電流制限抵抗からな
り、他の出力端子も同様に接地されている。絶縁は絶縁
トランスフォーマを用い、一次と二次巻線の巻線数の比
は１に等しい。

【００１４】

【実施例】本発明は図面を参照して説明する以下の記載
からより良く理解することができるが、以下の記載は例
示的なものであって限定的なものではない。

【００１５】図１は真空構造２の容器１を示しており、
容器内には低圧のガスの下で形成されたプラズマ等によ
り熱化学処理される部品３が配置されている。

【００１６】部品３は床４上に置かれている。

【００１７】容器１内のガスの電離電圧は、部品３が置
かれている床４と容器１内に配置されている電極５の間
にかかっており、電気的に容器１の内壁６と接続してい
る。容器１の内壁は陽極上におかれている一方、床４と
部品３は陰極電位上におかれている。

【００１８】測定部品３の温度測定装置は、絶縁通路１
２を介して容器１の内壁６を貫通し突き出し、鞘１１内
に配置されている少なくとも１つの熱電対で構成されて
いる。

【００１９】したがって、熱電対１０は絶縁通路１２に
よって上記内壁６から電気的に絶縁されており、測定部
品３の電位がかかっている。

【００２０】一方、図示されていないが、地面及び熱電
対の電圧測定用装置に対してなされている熱電対１０の
絶縁は、後述の電気的絶縁手段３０によってなされてい
る。

【００２１】図２および３の拡大図で示されている、容
器１の内壁６内に配置されている絶縁通路１２は、鞘
１１と内壁６とを分離させている基準部品（レファレン
ス）２０により指定される電気的絶縁部品により形成さ
れている。

【００２２】部品２０はねじ２１から成り、そのねじ頭
２１ａは容器１内にある。このねじ２１は長手方向に貫
通しているので、鞘１１の通路用に円筒状等のスペース
を確保することができる。密閉ガスケット２２はねじ２
１の軸部と鞘１１の間に配置されている。ねじ２１は上
記容器外側に配置されているナット２３等により容器１
の内壁６上に配置されている。

【００２３】絶縁円筒スリーブ２４はねじ２１と内壁６
の間に配置され、ねじ２１のねじ頭２１ａを上記容器内
壁６から分離させているつば２４ａから成っている。絶
縁ワッシャ２５は同様にナット２３と容器内壁６との間
に配置されている。

【００２４】図２で示されている第一例に基づき、熱電
対１０は容器１内の鞘１１の底部を貫通しているので、
上記熱電対は直接、測定部品３と接触することができ
る。

【００２５】容器外部にある鞘１１の底部は上記容器の
外部と通じており、熱電対１０は、蝋づけ１５等により
密閉状態で鞘１１と接続している。

【００２６】この配置では、密閉通路１２内の鞘１１が
突き出ているため、部品３に関連する熱電対１０の位置
を調整することが可能という利点がある。

【００２７】図３で示されている第二例に基づき、容器
１内に配置されている鞘１１の底部は、直接、部品３と
接触している。この場合、この鞘１１の底部は閉じてお
り、上記鞘は、熱電対１０を挿入する縦状の穴を形成す
る。鞘１１の内部空間は容器１の外部空間と通じてい
る。

【００２８】この配置では、鞘１１、及び部品に関連し
ている熱電対１０の位置を調整することができ、また、
容器１を開かずに上記熱電対をとりだすことができる。

【００２９】特定の、縦穴内の部分の温度測定のため、
同様な手段で複数の熱電対１０を鞘１１に挿入すること
もできる。

【００３０】特に、チューブの測定の場合には、鞘１１
は幾何学的に測定チューブの近くに配置され、測定部品
の位置を占領する場合がある。

【００３１】部品の測定時、熱電対１０とそのシールド
は鞘１１の電位上にあり、そこには温度測定に適してい
る部品３の陰極電位がかかっている。

【００３２】さらに、熱電対１０自身は誤測定を防ぐた
め絶縁されており、そのためそのシールドは絶縁しない
状態で地面と接することはできない。

【００３３】あらゆる寄生信号、および熱電対１０後方
に配置されている装置上の陰極電位の戻りを防ぐため、
上記熱電対と未測定部分との間に電気的絶縁３０を使用
する必要がある。この電気的絶縁は、特に、容器１内の
ガスのイオン化用パルス電流発生器の使用の際、及び中
性点が接地されている電気電源の使用の際、きわめて重
要となる。

【００３４】地面および熱電対の電圧測定用装置に関連
している熱電対１０の絶縁は、図４に示されている第一
例に基づき、四極子を有するＲＬＣ回路により、直流電
流による電気的絶縁がなされており、その一方は、直列
に接続されかつ四極子の入力端子３４と３６とにそれぞ
れ接続されているセルフ・インダクタ３２とコンデンサ
３３から成り、入力端子３６は、接地されているコンデ
ンサ３３に接続しており、また他方は、ＬＣ回路３１の
中間点と四極子の出力端子３５とに接続している抵抗３
８で構成され、出力端子３７は同様に接地されている。

【００３５】図５で示されている他の例に基づき、熱電
対１０の絶縁は絶縁トランスフォーマ４０により成さ
れ、その第一巻線４１と第二巻線４２の巻線数ｎの比
率、ｎ１対ｎ２は１に等しい。これにより、入力および
出力電圧の比率もまた１に等しくなる。絶縁トランスフ
ォーマ４０の出力電圧は熱電対１０によりかけられる電
圧に等しい。

【００３６】本発明に基づく測定方法並びに装置は、特
に、イオン窒化技術における、プラズマで処理されるチ
ューブの束等の長い線形部品の温度測定に適している。

【００３７】上記チューブを陰極電位にしておく一方、
鞘を形成するチューブの内部を大気圧のままにしておく
ことにより、部分的、全面的もしくは連続的に、容器寸
法を越える長さの図示部品のイオン窒化を可能にし、信
頼度が高くかつ正確な温度測定を続けると共に、イオン
窒化等のため、プラズマによるバラツキに影響を受けな
い測定を可能にすることができる。

【００３８】さらに、本発明に基づく方法並びに装置
は、標準品で低価格な熱電対の使用を可能にし、炉内の
多種電極を抑制しながら、構造上存在する多種電極に影
響を与えずに熱電対の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品の熱化学処理用の真空構造の容器の、縦平
面断面図解図であり、本発明に基づいた測定装置を有し
ている。

【図２】本発明に基づいた測定装置用の容器内壁内の密
閉型通路の、第一例の拡大断面図である。

【図３】本発明に基づいた測定装置用の容器内壁内の密
閉型通路の、第二例の拡大断面図である。

【図４】第一例に基づいた測定装置の熱電対の電気的絶
縁手段の図である。

【図５】第二例に基づいた測定装置の熱電対の電気的絶
縁手段の図である。

【符号の説明】

１室３部品６壁１０熱電対

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの熱電対（１０）と複数
の測定装置を用い、調整された気圧の下で室（１）に入
れられプラズマ等により熱化学処理される部品（３）の
温度を測定するための方法であって、上記室（１）は陽
極電位に、上記処理されるべき部品（３）は陰極電位に
それぞれ接続されている方法において、処理されるべき部品（３）の近くあるいは直接に接して
熱電対（１０）を配置し、該熱電対を室（１）の壁部
（６）を通って伸長させると共に該壁部から電気的に絶
縁しかつ摺動可能にする段階と、処理されるべき部品（３）の電位を熱電対（１０）に付
与する段階と；前記熱電対（１０）を、前記処理される
べき部品（３）の温度測定のため、グランドおよび熱電
対の電圧測定用装置に対して絶縁する段階と；を備える
ことを特徴とする温度測定方法。
【請求項２】請求項１の方法を実施するための測定装
置であって、調整された気圧の下で室（１）に入れられ
プラズマ等により熱化学処理される部品（３）の温度を
測定するための少なくとも１つの熱電対（１０）と複数
の測定装置を備えて成り、更に前記熱電対を有する密閉
型の鞘部（１１）を備え、該鞘部が、この鞘部（１１）
を前記室（１）の壁（６）から絶縁する密閉通路（１
２）を介して、前記室（１）の壁（６）を通って摺動的
に延在することを特徴とする測定装置。
【請求項３】請求項２の測定装置において、前記熱電
対は封止的に前記鞘部（１１）に連結されていることを
特徴とする測定装置。
【請求項４】請求項２の測定装置において、前記鞘部
（１１）はその一端部において閉止されると共に前記熱
電対（１０）のための凹所を形成し、前記壁の内部空間
は前記室（１）の外部空間と連通していることを特徴と
する測定装置。
【請求項５】請求項２乃至４のいずれかの測定装置に
おいて、前記鞘部（１１）が円筒状であることを特徴と
する測定装置。
【請求項６】請求項２乃至５のいずれかの測定装置に
おいて、前記鞘部（１１）の中に設けられる前記熱電対
（１０）は、一方ではグランドに対して、他方では熱電
対を測定するための前記装置に対して、電子的絶縁手段
（３０）により絶縁されていることを特徴とする測定装
置。
【請求項７】請求項６の測定装置において、前記絶縁
手段（３０）は四極子を構成するＲＬＣ回路により形成
されるガルバーニ電子的絶縁材であり、一方では、直列
に接続され、かつ前記四極子の入力端子（３４、３６）
とそれぞれ接続されているセルフ・インダクタ（３２）
とコンデンサ（３３）から成り、前記端子（３６）は接
地されているコンデンサ（３３）に接続されており、ま
た他方では、回路（３１）の中間点と前記四極子の出力
端子（３５）と接続している電流制限抵抗（３８）で構
成され、他方の出力端子（３７）は同様に接地されてい
る測定装置。
【請求項８】請求項６の測定装置において、前記絶縁
手段（３０）は、絶縁トランスフォーマ（４０）から成
り、該トランスフォーマの一次および二次巻線の巻線数
の比は１に等しいことを特徴とする測定装置。