JPH06150875A - 熱陰極型イオン源の保護回路装置 - Google Patents

熱陰極型イオン源の保護回路装置

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JPH06150875A
JPH06150875A JP4300894A JP30089492A JPH06150875A JP H06150875 A JPH06150875 A JP H06150875A JP 4300894 A JP4300894 A JP 4300894A JP 30089492 A JP30089492 A JP 30089492A JP H06150875 A JPH06150875 A JP H06150875A
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JP
Japan
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protection circuit
hot cathode
anode
electron
current
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JP4300894A
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Hiroshi Okutsu
弘 奥津
Hisashi Suzuki
尚志 鈴木
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Ulvac Inc
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Ulvac Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はエレクトロンボンバード方式の脱ガス
機能を備えたイオン源を有する装置において脱ガス時の
エレクトロンボンバード回路の故障を防止することを目
的とする。 【構成】エレクトロンボンバード時に陽極3と接地部と
の間の放電によって生じる放電電流Isを流す電流ループ
11を熱電子電流Ieの電流ループと別々に形成し、放電電
流Isの電流ループ11に、この電流ループ11を通って流れ
る放電電流Isのみを電圧値として検出する電圧検出器12
を設け、この電圧検出器12からの検出した電圧値を基準
電圧値Vsと比較して、基準電圧値Vsを越えた時に保護回
路15を作動させる出力信号を発生する制御回路13を設け
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロンボンバー
ドによる脱ガスの行われる電離真空計、質量分析計等に
おける熱陰極型イオン源の保護回路装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】熱陰極を備えた電離真空計や質量分析計
等のイオン源において電極等の構成要素を脱ガスする方
法の一つとしてエレクトロンボンバード法が知られてい
る。その一例として電離真空計におけるエレクトロンボ
ンバードによる脱ガスについて説明する。添付図面の図
3には従来の電離真空計の回路構成を例示し、1は熱陰
極を成すフィラメント電極で、フィラメント電源2に接
続されている。3は陽極を成すグリッド電極で、動作用
電源4及び高圧のエレクトロンボンバード用電源5にス
イッチ6を介して選択的に接続される。またグリッド電
極3と動作用電源4及び高圧のエレクトロンボンバード
用電源5との間に電源保護用のヒューズ7が接続されて
いる。フィラメント電極1及びケーシング8は共通導体
9を介して動作用電源4及び高圧のエレクトロンボンバ
ード用電源5の接地端子に接続されている。
【0003】このように構成した電離真空計において脱
ガスする場合には、スイッチ6をエレクトロンボンバー
ド用電源5側に切換え、グリッド電極3に測定時より高
い電圧を印加する。この印加された高い電圧及び脱ガス
によってグリッド電極3の周辺の圧力が上昇し、その結
果、グリッド電極3と接地されたケーシング8との間等
で放電現象が発生する。こうして放電現象が発生する
と、本来エレクトロンボンバードによって流れる熱電子
電流Ieに比べて数倍またはそれ以上のグリッド電流Igが
グリッド電極3から放出される。このグリッド電流Igが
極端に大きくなると、グリッド電流Igの流れる回路に接
続したヒューズ7が切れ、電源回路の故障等の発生を防
止するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な電離真空計において、エレクトロンボンバードによる
脱ガス操作を行うと、比較的頻繁にヒューズが切れ、そ
の交換に手間がかかるという問題があつた。これは、エ
レクトロンボンバードにより、チャンバー内の圧力が高
くなり、グリッド電極と接地との間で放電(絶縁破壊)
が生じ、そのため放電電流Isが流れるのが原因であると
考えられる。すなわち脱ガス時のグリッド電流Igと放電
電流Isとの関係は、Ig=Ie+Isとなり、ここでIeはIsに
比べて非常に小さく、従ってIgはIsにほぼ等しくなり、
しかもIsの立ち上がりは非常に早いことが認められた。
また従来の構成では、熱電子電流Ie及びグリッド電極3
と接地部位すなわちケーシング8との間の放電による放
電電流Isは共通の電流ループを通って流れることになる
ので、放電電流Isのみを測定することができず、熱電子
電流Ieと重なった状態でしか測定できないため放電電流
Isの小さな変化すなわち極僅かな増加を検出することが
困難であり、その結果過電流の防止機能を適切に果たす
ことができなかった。
【0005】そこで、本発明は、このような電離型イオ
ン源の脱ガス時における電源保護用のヒューズの断線の
問題を解決して、脱ガス操作時の回路故障を防止できる
熱陰極型イオン源の保護回路装置を提供することを目的
としている。
【0006】
【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、本発明の第1の発明によれば、熱陰極と、陽極
と、エレクトロンボンバード用電源と、エレクトロンボ
ンバード用電源と陽極との間に接続され、電源から陽極
へ供給される電流を制限する保護回路とを有し、エレク
トロンボンバードによる脱ガスの行われる熱陰極型イオ
ン源の保護回路装置において、エレクトロンボンバード
時に陽極からアース電位部位へ流れる放電電流の電流ル
ープと、熱陰極と陽極との間に流れるエミッション電流
の電流ループとが別々に形成され、放電電流の電流ルー
プのうち、放電電流のみが流れる部分に、エレクトロン
ボンバード時に流れる放電電流のみを信号値として検出
する検出器が設けられ、この検出器からの検出した信号
値を基準値と比較し、基準値を越えた時に保護回路を作
動させる出力信号を発生する制御回路が設けられること
を特徴としている。制御回路は、好ましくは、検出器か
らの信号を基準値と比較する比較器と、比較器の出力信
号を一定の幅のパルス信号に変換する変換回路とを備
え、フォトカプラを介して保護回路を作動するように構
成され得る。また、本発明の第2の発明による熱陰極型
イオン源の保護回路装置は、上記第1の発明の構成に加
えて制御回路からの出力信号に応動して保護回路の作動
時に熱陰極の電源を遮断する回路を備えていることを特
徴としている。この場合も制御回路は、好ましくは、電
圧検出器からの電圧を基準電圧値と比較する比較器と、
比較器の出力信号を一定の幅のパルス信号に変換する変
換回路とを備え、フォトカプラを介して保護回路及び熱
陰極の電源遮断回路をそれぞれ作動するように構成され
得る。
【0007】
【作用】このように構成した本発明の各発明による熱陰
極型イオン源の保護回路装置においては、脱ガス時にエ
レクトロンボンバードが行われると、陽極と接地との間
に放電がが生じ、大きな放電電流が流れることになる。
この放電電流は、熱電子電流とは別個の電流ループを通
って流れ、その放電電流のみが流れる部分に検出器が組
み込まれているので、熱電子電流とは無関係に陽極と接
地との間の放電による放電電流のみを検出することがで
きる。それにより陽極と接地との間の放電による放電電
流のわずかな変化も検出できるようになる。検出器によ
って検出された信号値は、制御回路において予め設定さ
れた基準値と比較され、この比較の結果、検出した信号
値が基準値以上になると、制御回路は出力信号を保護回
路に供給し、電源から陽極へ供給される電流を制限させ
たり遮断する。それにより電源回路の故障は防止され
る。また、制御回路から保護回路への出力信号の供給
を、フォトカプラを介して行う場合には、電気的に完全
に分離できるため、誤動作の発生は避けられ、脱ガス操
作を確実を実施することが可能となる。さらに、本発明
の第2の発明においては、制御回路からの出力信号に応
動して保護回路の作動時に熱陰極の電源を遮断する回路
を設けたことにより、保護回路の作動時に陽極の電位が
ゼロに近づいた際に熱陰極に流れる電流が最大になるの
を防止され、熱陰極の温度上昇を避けることができる。
【0008】
【実施例】以下添附図面の図1及び図2を参照して本発
明の実施例について説明する。図1には本発明を電離真
空計に適用した一実施例を示し、図3に示す従来の電離
真空計と対応した部分は同じ符号で示す。すなわち、1
は熱陰極を成すフィラメント電極で、フィラメント電源
2に接続されている。3は陽極を成すグリッド電極で、
動作用電源4及び高圧のエレクトロンボンバード用電源
5に電源保護用のヒューズ7を介して接続されている。
また8はケーシングで、フィラメント電極1及びグリッ
ド電極3を収容している。フィラメント電極1は導線10
を介してエレクトロンボンバード用電源5の接地側端子
に接続され、熱電子電流すなわちエミッション電流Ieの
電流ループを形成している。またケーシング8は導線11
により動作用電源4及びエレクトロンボンバード用電源
5の接地側端子に接続されエレクトロンボンバード時に
グリッド電極3とケーシング8との間に生じる放電によ
る放電電流Isを流す電流ループを形成している。従っ
て、エミッション電流Ieの電流ループと、グリッド電極
3とケーシング8との間の放電による放電電流Isの電流
ループとは別々に構成されている。放電電流Isの電流ル
ープを形成している導線11には電圧検出器を成す検出用
抵抗12が接続され、検出用抵抗12の一端は制御回路を構
成している比較器13の一方の入力に接続され、この比較
器13の他方の入力には基準電圧Vsを供給する基準電圧発
生装置14に接続されている。また比較器13の出力は点線
で示すようにフォトカプラを介して、グリッド電極3と
エレクトロンボンバード用電源5との間に設けられた保
護回路15に接続されている。
【0009】図2には図1の回路装置の具体的構成例を
示し、検出用抵抗12はエレクトロンボンバード時にグリ
ッド電極3と接地との間の放電によって流れる放電電流
Isの電流ループ11中に挿置され、従って検出用抵抗12は
放電電流Isが流れることによって生じる両端間の電圧降
下を検出する。比較器13は演算増幅器から成り、また基
準電圧発生装置14は、電源16とこの電源16からの電圧を
抵抗分割する抵抗17、18とで構成されている。比較器を
成す演算増幅器13は、電圧検出用抵抗12からの電圧値が
抵抗17、18の接続点からの基準電圧Vsにより大きくなる
と、反転してトリガ信号を発生する。演算増幅器13の出
力は変換回路を構成しているタイマ回路19に接続され、
タイマ回路19は演算増幅器13からのトリガ信号を一定の
幅のパルス信号に変換する。ここで一定の幅のパルス信
号に変換するのはケーシング8内で発生した放電を継続
させないためと、フィラメント電極1の温度が十分に下
がるのを待つためである。
【0010】タイマ回路19の出力はフォトカプラ20を介
してトランジスタから成る保護回路15に接続され、タイ
マ回路19がパルス信号を発生すると、フォトカプラ20を
介して保護回路15は作動され、エレクトロンボンバード
用電源5からグリッド電極3へのグリッド電流Igを大幅
に制限する。その結果グリッド電極3と接地との間のの
電位差はゼロに近づき、グリッド電極3からの放電は遮
断される。またタイマ回路19の出力はフォトカプラ21を
介してフィラメント電極1の電源遮断回路22に接続さ
れ、タイマ回路19からのパルス信号によってフィラメン
ト電極1の電源2を遮断し、フィラメント電流を止め
て、フィラメント電極1が必要以上に昇温しないように
している。
【0011】このように構成した図示装置の動作におい
ては、脱ガス時にスイッチ6を通常のグリッド電源4か
らエレクトロンボンバード用電源5に切換え、エレクト
ロンボンバードを行う。この操作において、グリッド電
極3からの放電電流Isは熱電子電流Ieの電流ループとは
別個の電流ループ11を通って流れ、検出用抵抗12で電圧
値として検出される。この検出された電圧値は演算増幅
器13へ供給され、基準電圧値Vsを越えると、演算増幅器
13はトリガ信号を出力する。このトリガ信号はタイマ回
路19で一定の幅のパルス信号に変化され、そして一方で
はフォトカプラ20を介して保護回路15を作動し、グリッ
ド電圧を下げてグリッド電流Igを大幅に制限すると共
に、他方ではフォトカプラ21を介してフィラメント電極
1の電源遮断回路22を作動し、フィラメント電流を止め
る。この動作において保護回路15によりグリッド電圧が
下げられた状態で、フィラメント電極1が付勢される
と、エミッション電流Ieのレギュレータの働きによりフ
ルパワー付勢状態となり、フィラメント電極1の温度が
必要以上に上昇してしまう。そのためフィラメント電流
を止める。また保護回路15の動作は一定の時間継続した
後、元の状態に戻り、そして保護回路15は、放電電流Is
が予定のレベルを越えると直ぐに作動するように動作応
答時間ができるだけ短くなるように設計される。
【0012】ところで、図示実施例は電離真空計に適用
しているが、エレクトロンボンバード方式の脱ガス機能
を持つイオン源を備えた装置、例えば質量分析計等にも
同様に適用することができる。
【0013】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、イオン源において陽極からの放電電流の電流ループ
を熱電子電流の電流ループとは別々に形成し、陽極から
の放電電流の電流ループに検出手段を設け、この検出手
段によって陽極からの放電電流のみを測定して保護回路
の動作を制御するように構成しているので、熱電子電流
に無関係に放電電流のみを検出でき、従って放電電流の
わずかな変化でも確実にしかも正確に検出することがで
き、その結果放電電流がどんなに小さくても確実な制御
を保障することができ、ヒューズ切れ等のようなエレク
トロンボンバード回路の故障を未然に防ぐことができ、
その結果、電離真空計や質量分析計等の装置における脱
ガス操作をヒューズ切れ等の故障なしに確実に実施でき
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す概略線図。
【図2】 図1の装置の要部構成の一例を示す回路線
図。
【図3】 従来の電離真空計の回路構成を示す概略図。
【符号の説明】
1:熱陰極 3:陽極 5:エレクトロンボンバード用電源 7:ヒューズ 8:ケーシング 10:導線 11:導線(放電電流Isの電流ループ) 12:検出用抵抗(電圧検出器) 13:比較器 14:基準電圧発生装置 15:保護回路 16:電源 17:抵抗 18:抵抗 19:タイマ回路(変換回路) 20:フォトカプラ 21:フォトカプラ 22:熱陰極の電源遮断回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱陰極と、陽極と、エレクトロンボンバー
    ド用電源と、エレクトロンボンバード用電源と陽極との
    間に接続され、電源から陽極へ供給される電流を制限す
    る保護回路とを有し、エレクトロンボンバードによる脱
    ガスの行われる熱陰極型イオン源の保護回路装置におい
    て、エレクトロンボンバード時に陽極からアース電位部
    位へ流れる放電電流の電流ループと、熱陰極と陽極との
    間に流れるエミッション電流の電流ループとを別々に形
    成し、放電電流の電流ループのうち、放電電流のみが流
    れる部分に、エレクトロンボンバード時に流れる放電電
    流のみを検出する検出器を設け、この検出器からの検出
    した信号値を基準値と比較し、基準値を越えた時に保護
    回路を作動させる出力信号を発生する制御回路を設けた
    ことを特徴とする熱陰極型イオン源の保護回路装置。
  2. 【請求項2】制御回路が、検出器からの信号値を基準値
    と比較する比較器と、比較器の出力信号を一定の幅のパ
    ルス信号に変換する変換回路とを備え、フォトカプラを
    介して保護回路を作動するようにした請求項1に記載の
    熱陰極型イオン源の保護回路装置。
  3. 【請求項3】熱陰極と、陽極と、エレクトロンボンバー
    ド用電源と、エレクトロンボンバード用電源と陽極との
    間に接続され、電源から陽極へ供給される電流を制限す
    る保護回路とを有し、エレクトロンボンバードによる脱
    ガスの行われる熱陰極型イオン源の保護回路装置におい
    て、エレクトロンボンバード時に陽極からアース電位部
    位へ流れる放電電流の電流ループと、熱陰極と陽極との
    間に流れるエミッション電流の電流ループとを別々に形
    成し、放電電流の電流ループのうち放電電流のみが流れ
    る部分に、エレクトロンボンバード時に流れる放電電流
    のみを信号値として検出する検出器を設け、またこの検
    出器からの検出した信号値を基準値と比較し、基準値を
    越えた時に保護回路を作動させる出力信号を発生する制
    御回路と、制御回路からの出力信号に応動して保護回路
    の作動時に熱陰極の電源を遮断する回路とを有すること
    を特徴とする熱陰極型イオン源の保護回路装置。
  4. 【請求項4】制御回路が、検出器からの信号値を基準値
    と比較する比較器と、比較器の出力信号を一定の幅のパ
    ルス信号に変換する変換回路とを備え、フォトカプラを
    介して保護回路及び熱陰極の電源遮断回路をそれぞれ作
    動するようにした請求項3に記載の熱陰極型イオン源の
    保護回路装置。
JP4300894A 1992-11-11 1992-11-11 熱陰極型イオン源の保護回路装置 Pending JPH06150875A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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