JPH05267901A - 気密高周波窓の膜厚測定方法及びその気密高周波窓 - Google Patents
気密高周波窓の膜厚測定方法及びその気密高周波窓Info
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- JPH05267901A JPH05267901A JP29483191A JP29483191A JPH05267901A JP H05267901 A JPH05267901 A JP H05267901A JP 29483191 A JP29483191 A JP 29483191A JP 29483191 A JP29483191 A JP 29483191A JP H05267901 A JPH05267901 A JP H05267901A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘電体円板表面の薄膜の膜厚を測定するため
の気密高周波窓の膜厚測定方法及びその方法に適した気
密高周波窓を得る。 【構成】 ネットワークアナライザ５に励振及び検出用
のプローブ６ａ，６ｂを接続し、気密高周波窓内部をゴ
ーストモード周波数で励振して共振状態と成し、そのと
きの誘電体円板３表面の薄膜４によるＱ値の減少を測定
し、その測定値を膜厚に換算する。 【効果】 気密高周波窓の組立後でも測定を精度良く行
うことができる。
の気密高周波窓の膜厚測定方法及びその方法に適した気
密高周波窓を得る。 【構成】 ネットワークアナライザ５に励振及び検出用
のプローブ６ａ，６ｂを接続し、気密高周波窓内部をゴ
ーストモード周波数で励振して共振状態と成し、そのと
きの誘電体円板３表面の薄膜４によるＱ値の減少を測定
し、その測定値を膜厚に換算する。 【効果】 気密高周波窓の組立後でも測定を精度良く行
うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、進行波管や
クライストロンのようなマイクロ波管、あるいはこれら
のマイクロ波管のマイクロ波電力を利用する機器の真空
部と外部導波管との間に設けられる気密性を有する高周
波気密窓において、その内部に設けられる誘電体円板表
面の薄膜の膜厚を測定するための高周波気密窓の膜厚測
定方法及びその測定方法に適した気密高周波窓に関する
ものである。
クライストロンのようなマイクロ波管、あるいはこれら
のマイクロ波管のマイクロ波電力を利用する機器の真空
部と外部導波管との間に設けられる気密性を有する高周
波気密窓において、その内部に設けられる誘電体円板表
面の薄膜の膜厚を測定するための高周波気密窓の膜厚測
定方法及びその測定方法に適した気密高周波窓に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は例えば特開昭５４−１４６５６１
号公報に記載された従来の気密高周波窓を示す側面断面
図であり、図において、１は方形導波管、２は方形導波
管１の間に配された円形導波管、３は円形導波管２の内
部に気密にろう付けされた誘電体円板、４は誘電体円板
３の両側表面に設けられた高周波放電を抑制するための
窒化チタン，酸化チタン，酸化クロム等から成る薄膜で
ある。
号公報に記載された従来の気密高周波窓を示す側面断面
図であり、図において、１は方形導波管、２は方形導波
管１の間に配された円形導波管、３は円形導波管２の内
部に気密にろう付けされた誘電体円板、４は誘電体円板
３の両側表面に設けられた高周波放電を抑制するための
窒化チタン，酸化チタン，酸化クロム等から成る薄膜で
ある。
【０００３】次に動作について説明する。片側の方形導
波管には電子ビームとマイクロ波が入力され、マイクロ
波が誘電体円板３を通過して他側の方形導波管１から出
力される。
波管には電子ビームとマイクロ波が入力され、マイクロ
波が誘電体円板３を通過して他側の方形導波管１から出
力される。
【０００４】この構造を持つ気密高周波窓は、一般に、
許容マイクロ波電力がかなり大きく、マイクロ波反射も
小さく、信頼性が高いという特徴を持つ。しかし、この
気密高周波窓にさらに大きな電力のマイクロ波を通した
場合は、誘電体円板３の表面に小さな穴が開き、気密性
が不十分となることがある。この小さな穴は、高周波電
界によって加速された電子の衝突によるもの（高周波放
電）と考えられる。この高周波放電の発生は、高周波電
界の強度と方向と共に、電子衝突に伴う誘電体円板３の
表面からの二次電子放出の割合の多少によって決まる。
許容マイクロ波電力がかなり大きく、マイクロ波反射も
小さく、信頼性が高いという特徴を持つ。しかし、この
気密高周波窓にさらに大きな電力のマイクロ波を通した
場合は、誘電体円板３の表面に小さな穴が開き、気密性
が不十分となることがある。この小さな穴は、高周波電
界によって加速された電子の衝突によるもの（高周波放
電）と考えられる。この高周波放電の発生は、高周波電
界の強度と方向と共に、電子衝突に伴う誘電体円板３の
表面からの二次電子放出の割合の多少によって決まる。
【０００５】このため、誘電体円板３の表面からの二次
電子放出を減少させるべく、誘電体円板３の表面全体
に、窒化チタン，酸化チタン，酸化クロム等の薄膜４を
コーティングして高周波放電の発生を抑制している。誘
電体円板３の表面から二次電子放出を減少させるために
は、このコーティング膜の厚さが十分に厚いことが望ま
しい。しかし、薄膜４の厚さがあまり厚くなると、この
コーティング膜によりマイクロ波が反射され、マイクロ
波窓としての特性が悪くなる。
電子放出を減少させるべく、誘電体円板３の表面全体
に、窒化チタン，酸化チタン，酸化クロム等の薄膜４を
コーティングして高周波放電の発生を抑制している。誘
電体円板３の表面から二次電子放出を減少させるために
は、このコーティング膜の厚さが十分に厚いことが望ま
しい。しかし、薄膜４の厚さがあまり厚くなると、この
コーティング膜によりマイクロ波が反射され、マイクロ
波窓としての特性が悪くなる。
【０００６】このため、マイクロ波の反射を生ずること
なく、かつ二次電子放出を抑えるためには、厚さが数ナ
ノメートル程度の薄膜４を誘電体円板３の表面全体に形
成する必要がある。従来の代表的な膜厚測定法として
は、コーティングする時の膜厚モニター（水晶膜厚計）
による膜厚測定法，表面抵抗を測り膜厚を推定する方
法，オージェ電子分析装置による膜厚測定法がある。
なく、かつ二次電子放出を抑えるためには、厚さが数ナ
ノメートル程度の薄膜４を誘電体円板３の表面全体に形
成する必要がある。従来の代表的な膜厚測定法として
は、コーティングする時の膜厚モニター（水晶膜厚計）
による膜厚測定法，表面抵抗を測り膜厚を推定する方
法，オージェ電子分析装置による膜厚測定法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の気密高周波窓で
は、誘電体円板３の表面に薄膜４をコーティングする時
の膜厚モニター（水晶膜厚計）による膜厚測定と、コー
ティング時のプロセス管理によって膜厚を規定してい
る。しかし、必ずしも平坦でない誘電体円板３の表面に
形成する非常に薄い膜のため、膜厚の測定が非常に難し
いという問題や、成膜後の膜厚，膜質の変化については
確認できないという問題があった。
は、誘電体円板３の表面に薄膜４をコーティングする時
の膜厚モニター（水晶膜厚計）による膜厚測定と、コー
ティング時のプロセス管理によって膜厚を規定してい
る。しかし、必ずしも平坦でない誘電体円板３の表面に
形成する非常に薄い膜のため、膜厚の測定が非常に難し
いという問題や、成膜後の膜厚，膜質の変化については
確認できないという問題があった。
【０００８】また、表面抵抗による方法では、この非常
に薄い膜の測定においては、精度が不十分であること及
び窓組立後の測定が困難であるという問題がある。さら
にオージェ電子分析装置による膜厚測定法では、破壊的
な測定法であるため、気密高周波窓の組立後には測定す
ることができない等の問題があった。
に薄い膜の測定においては、精度が不十分であること及
び窓組立後の測定が困難であるという問題がある。さら
にオージェ電子分析装置による膜厚測定法では、破壊的
な測定法であるため、気密高周波窓の組立後には測定す
ることができない等の問題があった。
【０００９】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、気密高周波窓の非常に薄い膜の有
無の確認及び膜厚の測定を、膜形成後さらには窓を機器
に取付けた後に行うことのできる気密高周波窓の膜厚測
定方法及びその気密高周波窓を得ることを目的とする。
めになされたもので、気密高周波窓の非常に薄い膜の有
無の確認及び膜厚の測定を、膜形成後さらには窓を機器
に取付けた後に行うことのできる気密高周波窓の膜厚測
定方法及びその気密高周波窓を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る気
密高周波窓の膜厚測定法は、気密高周波窓のゴーストモ
ード共振周波数におけるＱ値の減少分を測定し、その測
定値を膜厚に換算するようにしたものである。
密高周波窓の膜厚測定法は、気密高周波窓のゴーストモ
ード共振周波数におけるＱ値の減少分を測定し、その測
定値を膜厚に換算するようにしたものである。
【００１１】請求項２の発明に係る気密高周波窓は、方
形導波管又は円形導波管の側面に誘電体が嵌め込まれた
小窓を設けたものである。
形導波管又は円形導波管の側面に誘電体が嵌め込まれた
小窓を設けたものである。
【００１２】
【作用】請求項１の発明における気密高周波窓の膜厚測
定法は、気密高周波窓のゴーストモード共振を利用して
おり、そのゴーストモード共振のＱ値が薄膜により損失
が増大されることにより減少するので、その減少に現れ
たものを膜厚に換算することができる。
定法は、気密高周波窓のゴーストモード共振を利用して
おり、そのゴーストモード共振のＱ値が薄膜により損失
が増大されることにより減少するので、その減少に現れ
たものを膜厚に換算することができる。
【００１３】請求項２の発明における気密高周波窓は、
ゴーストモード共振を行うためのプローブ及び検出用の
プローブを上記小窓に接触させることにより、この小窓
に嵌め込まれた誘電体を介して誘電体円板の近傍で共振
状態を発生させると共に、そのＱ値の測定が可能とな
る。
ゴーストモード共振を行うためのプローブ及び検出用の
プローブを上記小窓に接触させることにより、この小窓
に嵌め込まれた誘電体を介して誘電体円板の近傍で共振
状態を発生させると共に、そのＱ値の測定が可能とな
る。
【００１４】
【実施例】実施例１．以下、請求項１の発明の一実施例
を図について説明する。図１においては図６と対応する
部分には同一符号を付して説明を省略する。図１におい
て、５は高周波信号を出力すると共に、入力信号の周波
数分析を行うネットワークアナライザ、６ａは片側の方
形導波管１の開口から差し込まれ、ネットワークアナラ
イザ５の出力信号が加えられる励振用のプローブ、６ｂ
は他側の方形導波管１の開口から差し込まれて共振状態
を検出する検出用のプローブである。
を図について説明する。図１においては図６と対応する
部分には同一符号を付して説明を省略する。図１におい
て、５は高周波信号を出力すると共に、入力信号の周波
数分析を行うネットワークアナライザ、６ａは片側の方
形導波管１の開口から差し込まれ、ネットワークアナラ
イザ５の出力信号が加えられる励振用のプローブ、６ｂ
は他側の方形導波管１の開口から差し込まれて共振状態
を検出する検出用のプローブである。
【００１５】次に動作について説明する。気密高周波窓
においては、一般に図２に示すような周波数ｆとＶＳＷ
Ｒとの関係が見られる。図２において、使用周波数７付
近では、ＶＳＷＲが小さくなるように気密高周波窓は設
計されているが、それより外れた周波数のところに、急
激なＶＳＷＲの変化が観測される。この急激に変化する
周波数をゴーストモード周波数８と呼び、この周波数で
は気密高周波窓内部で特定モード（ＴＥ３１１，ＴＥ１
２１，ＴＥ１１１，ＴＥ０１１等）のマイクロ波が共振
状態にある。この特定モードのマイクロ波共振状態は、
主として、誘電体円板３によって起こるため、その表面
にある薄膜４の存在が大きく影響する。即ち、共振によ
って作られる電磁界の強いところに薄膜４があるため大
きな損失を生ずる。そのため、共振によって蓄えられる
エネルギーが減少し、Ｑ値が減少する。
においては、一般に図２に示すような周波数ｆとＶＳＷ
Ｒとの関係が見られる。図２において、使用周波数７付
近では、ＶＳＷＲが小さくなるように気密高周波窓は設
計されているが、それより外れた周波数のところに、急
激なＶＳＷＲの変化が観測される。この急激に変化する
周波数をゴーストモード周波数８と呼び、この周波数で
は気密高周波窓内部で特定モード（ＴＥ３１１，ＴＥ１
２１，ＴＥ１１１，ＴＥ０１１等）のマイクロ波が共振
状態にある。この特定モードのマイクロ波共振状態は、
主として、誘電体円板３によって起こるため、その表面
にある薄膜４の存在が大きく影響する。即ち、共振によ
って作られる電磁界の強いところに薄膜４があるため大
きな損失を生ずる。そのため、共振によって蓄えられる
エネルギーが減少し、Ｑ値が減少する。
【００１６】特に、方形導波管１の遮断周波数以下の周
波数のゴーストモードであるＴＥ１１１やＴＥ０１１の
共振を利用すれば、方形導波管１にはマイクロ波は伝送
しないのでＱ値は高くなり、薄膜４による損失量の測定
は精度が高くできる。図１に示すように、励振と検出の
２つのプローブ６ａ，６ｂを用いて、上記ゴーストモー
ド周波数８における共振を測定し、その測定値からＱ値
を求める。
波数のゴーストモードであるＴＥ１１１やＴＥ０１１の
共振を利用すれば、方形導波管１にはマイクロ波は伝送
しないのでＱ値は高くなり、薄膜４による損失量の測定
は精度が高くできる。図１に示すように、励振と検出の
２つのプローブ６ａ，６ｂを用いて、上記ゴーストモー
ド周波数８における共振を測定し、その測定値からＱ値
を求める。
【００１７】図３にゴーストモード共振を測定した例を
示す。横軸が周波数ｆで、縦軸は共振の強度を示す量Ｓ
21である。薄膜４のない場合の共振カーブ９のＱ値は共
振周波数８を半値幅１０で割った値である。薄膜４をコ
ーティングした場合の共振カーブ１１の半値幅１２は、
薄膜４のない場合の半値幅１０に比べて大きくＱ値が小
さくなる。このことを利用して、あらかじめ、膜厚のわ
かっている数種類の気密高周波窓によりゴーストモード
周波数付近でのＱ値の減少分の測定を行なっておけば、
ゴーストモード共振周波数８におけるＱ値の減少分の測
定値より、同一構成の気密高周波窓の薄膜４の膜厚を換
算することができる。
示す。横軸が周波数ｆで、縦軸は共振の強度を示す量Ｓ
21である。薄膜４のない場合の共振カーブ９のＱ値は共
振周波数８を半値幅１０で割った値である。薄膜４をコ
ーティングした場合の共振カーブ１１の半値幅１２は、
薄膜４のない場合の半値幅１０に比べて大きくＱ値が小
さくなる。このことを利用して、あらかじめ、膜厚のわ
かっている数種類の気密高周波窓によりゴーストモード
周波数付近でのＱ値の減少分の測定を行なっておけば、
ゴーストモード共振周波数８におけるＱ値の減少分の測
定値より、同一構成の気密高周波窓の薄膜４の膜厚を換
算することができる。
【００１８】実施例２．上記実施例１では、２つのプロ
ーブ６ａ，６ｂを用いているが、気密高周波窓を機器に
取付けた後に、１つのプローブ６ａ又は６ｂを用いて、
ゴーストモードの励振と検出を行い、上記と同様にして
ゴーストモード周波数８における共振の測定からＱ値を
求めることができる。２つのプローブ６ａ，６ｂを用い
る方法に比べ、１つのプローブでは測定の確度は低くな
るが、気密高周波窓にどのような機器が接続されていて
も無関係に測定できる利点がある。
ーブ６ａ，６ｂを用いているが、気密高周波窓を機器に
取付けた後に、１つのプローブ６ａ又は６ｂを用いて、
ゴーストモードの励振と検出を行い、上記と同様にして
ゴーストモード周波数８における共振の測定からＱ値を
求めることができる。２つのプローブ６ａ，６ｂを用い
る方法に比べ、１つのプローブでは測定の確度は低くな
るが、気密高周波窓にどのような機器が接続されていて
も無関係に測定できる利点がある。
【００１９】実施例３．図４は請求項２の発明の一実施
例を示し、気密高周波窓の方形導波管１に小窓１３を設
けたもので、この実施例では小さなプローブ用窓１３を
設けている。このプローブ用窓１３は例えば、方形導波
管１の側面の円形導波管２との接続部よりあまり離れな
い位置に、小さな穴をあけその穴にセラミックスなどの
誘電体を嵌め込んで真空気密を保つ構造を持つ。
例を示し、気密高周波窓の方形導波管１に小窓１３を設
けたもので、この実施例では小さなプローブ用窓１３を
設けている。このプローブ用窓１３は例えば、方形導波
管１の側面の円形導波管２との接続部よりあまり離れな
い位置に、小さな穴をあけその穴にセラミックスなどの
誘電体を嵌め込んで真空気密を保つ構造を持つ。
【００２０】このプローブ用窓１３に励振と検出の２つ
のプローブ６ａ，６ｂを取付けて、気密高周波窓の内部
を励振し、ゴーストモード共振周波数８におけるＱ値の
減少分を上記と同様にして測定することにより、気密高
周波窓の薄膜４の膜厚を換算することができる。この検
査法は、気密高周波窓が機器に組み込まれた後でも導波
管を外すことなく、また、気密高周波窓に何が接続され
ていても無関係に測定できる利点がある。
のプローブ６ａ，６ｂを取付けて、気密高周波窓の内部
を励振し、ゴーストモード共振周波数８におけるＱ値の
減少分を上記と同様にして測定することにより、気密高
周波窓の薄膜４の膜厚を換算することができる。この検
査法は、気密高周波窓が機器に組み込まれた後でも導波
管を外すことなく、また、気密高周波窓に何が接続され
ていても無関係に測定できる利点がある。
【００２１】実施例４．図５は請求項２の発明の他の実
施例を示し、気密高周波窓の円形導波管２の側面にプロ
ーブ用窓１３を設けたものである。このプローブ用窓１
３は、図５のように円形導波管２の方形導波管１と接続
される側面２ａに設けてもよく、あるいは、円形導波管
２の他の側面に設けてもよい。このプローブ用窓１３を
用いても、上記実施例３と全く同様の作用，利点を有す
る。
施例を示し、気密高周波窓の円形導波管２の側面にプロ
ーブ用窓１３を設けたものである。このプローブ用窓１
３は、図５のように円形導波管２の方形導波管１と接続
される側面２ａに設けてもよく、あるいは、円形導波管
２の他の側面に設けてもよい。このプローブ用窓１３を
用いても、上記実施例３と全く同様の作用，利点を有す
る。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、気密高周波窓内部をゴーストモード周波数で励振
し、その共振状態におけるＱ値を測定し、その測定値か
ら膜厚を換算するようにしたので、気密高周波窓の組立
後においても、いつでも測定を行うことができ、このた
め、成膜後の膜厚，膜質の変化についての測定を行うこ
とが可能になる等の効果が得られる。
ば、気密高周波窓内部をゴーストモード周波数で励振
し、その共振状態におけるＱ値を測定し、その測定値か
ら膜厚を換算するようにしたので、気密高周波窓の組立
後においても、いつでも測定を行うことができ、このた
め、成膜後の膜厚，膜質の変化についての測定を行うこ
とが可能になる等の効果が得られる。
【００２３】また、請求項２の発明によれば、方形導波
管又は円形導波管の側面に誘電体を嵌め込んだ小窓を設
けたので、気密高周波窓を他の機器に接続した状態で、
薄膜の膜厚の測定を容易に行うことができる効果が得ら
れる。
管又は円形導波管の側面に誘電体を嵌め込んだ小窓を設
けたので、気密高周波窓を他の機器に接続した状態で、
薄膜の膜厚の測定を容易に行うことができる効果が得ら
れる。
【図１】請求項１の発明の一実施例による気密高周波窓
の膜厚測定方法を示す断面構成図である。
の膜厚測定方法を示す断面構成図である。
【図２】気密高周波窓の周波数に対するＶＳＷＲ測定の
一例を示す特性図である。
一例を示す特性図である。
【図３】気密高周波窓の薄膜の膜厚換算のためのＱ値の
測定の一例を示す特性図である。
測定の一例を示す特性図である。
【図４】請求項２の発明の一実施例による気密高周波窓
を用いた膜厚測定方法を示す断面構成図である。
を用いた膜厚測定方法を示す断面構成図である。
【図５】他の実施例による気密高周波窓を用いた膜厚測
定方法を示す断面構成図である。
定方法を示す断面構成図である。
【図６】従来の気密高周波窓の側面断面図である。
【符号の説明】 １ 方形導波管 ２ 円形導波管 ３ 誘電体円板 ４ 薄膜 ８ ゴーストモード周波数 １３ プローブ用窓（小窓）
Claims (2)
- 【請求項１】 方形導波管の間に円形導波管が配され、
この円形導波管の内部に誘電体円板が気密に封止されて
配され、この誘電体円板の表面に高周波放電を抑制する
ための薄膜を設けて成る気密高周波窓において、上記誘
電体円板の近傍を所定のゴーストモード周波数の高周波
により励振して共振状態と成し、この共振状態における
Ｑ値を測定し、この測定値を上記薄膜の膜厚に換算する
ようにした気密高周波窓の膜厚測定方法。 - 【請求項２】 方形導波管の間に円形導波管が配され、
この円形導波管の内部に誘電体円板が気密に封止されて
配され、この誘電体円板の表面に高周波放電を抑制する
ための薄膜を設けて成る気密高周波窓において、上記方
形導波管又は円形導波管の側面に、誘電体が嵌め込まれ
た小窓を設けたことを特徴とする気密高周波窓。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294831A JP2771061B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 気密高周波窓の膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3294831A JP2771061B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 気密高周波窓の膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267901A true JPH05267901A (ja) | 1993-10-15 |
| JP2771061B2 JP2771061B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=17812821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3294831A Expired - Fee Related JP2771061B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 気密高周波窓の膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2771061B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007037626A1 (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-05 | Konkuk University Industrial Cooperation Corp. | Method of measuring thickness of thin film using microwave |
| CN106643587A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-05-10 | 西安交通大学 | 一种基于微波透射法的金属薄膜厚度测量方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111243920B (zh) * | 2020-01-21 | 2021-07-13 | 电子科技大学 | 一种平面微波输能窗 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6264946U (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-22 |
-
1991
- 1991-10-16 JP JP3294831A patent/JP2771061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6264946U (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-22 |
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| CN106643587A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-05-10 | 西安交通大学 | 一种基于微波透射法的金属薄膜厚度测量方法 |
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| JP2771061B2 (ja) | 1998-07-02 |
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