JPH10213508A

JPH10213508A - 電離真空計制御装置

Info

Publication number: JPH10213508A
Application number: JP2719997A
Authority: JP
Inventors: Akira Kaku; 明郭; Shizuo Nakamura; 静雄中村
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1998-08-11
Anticipated expiration: 2017-01-27
Also published as: JP3734913B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フィラメントの断線を確実に防止できる技術を
提供する。【解決手段】電離真空計制御装置２を用い、電離真空計
１のグリッドＧに正電圧を印加し、フィラメントＦを発
熱させ熱電子を発生させ、気体分子の電離により生成さ
れたイオンをコレクタＣで捕集し、イオン電流Ｉ_iの大
きさから圧力を求める場合、電離真空計制御装置２に過
電流保護回路３を設けておき、フィラメントＦに流れる
フィラメント電流Ｉ_fの大きさを直接検出し、所定の上
限値よりも大きくならないように制限する。エミッショ
ン電流Ｉ_eを検出しないでフィラメント電流Ｉ_fを制限で
きるので、確実に過電流保護を行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電離真空計の技術
分野に係り、特に、熱電子型の電離真空計を動作させて
圧力測定を行う電離真空計制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空計には多数の種類があるが、それら
のうち、電離真空計は真空槽内に残留する気体分子に電
子を衝突させ、電離したイオンをコレクタで捕集し、流
れるイオン電流の大きさを測定して真空槽内の圧力を求
める装置であり、構造が簡単で安価であり、また、測定
圧力範囲が広いことから、スパッタリング装置や蒸着装
置等の真空装置に広く用いられている。

【０００３】図４、５の符号１０１に示すものは、従来
技術の電離真空計であり、ガラスで構成された測定管球
Ｓ(図５では図示せず)内に、イオンコレクタＣ、フィラ
メントＦ、グリッドＧの３つの電極が配置されている。
測定管球Ｓは、気体導入口１２０によって真空槽Ｂ内部
に接続されており、測定管球Ｓ内と真空槽Ｂ内とが連通
し、同じ圧力になるように構成されている。

【０００４】この電離真空計１０１は、電離真空計制御
装置１０２によって制御されており、その電離真空計制
御装置１０２は、フィラメント電流制御装置１１２、グ
リッド制御装置１１３、イオン電流検出装置１１４を備
えている。

【０００５】真空状態にある真空槽Ｂ内の圧力を測定す
る場合、フィラメント電流制御装置１１２内のフィラメ
ント電源１０４を起動し、フィラメントＦにフィラメン
ト電流Ｉ_fを流し、フィラメントＦを加熱すると共に、
グリッド制御装置１１３によってグリッドＧに正電圧を
印加する。フィラメントＦが加熱され、熱電子が放出さ
れると、その熱電子は電位差によってグリッドＧに引き
つけられるが、グリッドＧに到達する前にその近傍で往
復運動をし、測定管球Ｓ内に残留する気体分子と衝突
し、正電荷のイオンを生成する。

【０００６】このとき、イオン電流検出装置１１４によ
ってコレクタＣに負電圧を印加しておくと、正電荷のイ
オンはコレクタＣに捕集され、イオン電流Ｉ_iとなって
グリッドＧとコレクタＣ間を流れる。他方、熱電子は、
グリッドＧで捕集され、エミッション電流Ｉ_eとなって
フィラメントＦとグリットＧの間を流れる。

【０００７】この場合、グリッドＧに印加するグリッド
電圧Ｖ_Gを定電圧にし、エミッション電流Ｉ_eを定電流に
しておくと、グリッドＧ近傍で往復運動をする熱電子の
密度が一定になり、生成したイオンの量が測定管球Ｓ内
の気体の圧力に比例するようになるので、コレクタＣを
流れるイオン電流Ｉ_iの値から測定管球Ｓ内の気体の密
度、即ち真空槽Ｂ内の圧力を測定することが可能とな
る。

【０００８】グリッド電圧Ｖ_Gはグリッド制御装置１１
３によって定電圧に制御できるが、エミッション電流Ｉ
_eの大きさは直接制御することができない。しかし、熱
電子の発生量はフィラメントＦの温度に依存するため、
フィラメント電流Ｉ_fを変化させるとエミッション電流
Ｉ_eの大きさを変えることができる。上述のような電離
真空計制御装置１０２では、フィラメント電流Ｉ_fをエ
ミッション電流Ｉ_eの大きさに応じて変化させ、エミッ
ション電流Ｉ_eを定電流にするために、エミッション電
流Ｉ_eの大きさを検出するエミッション電流制御回路１
０５がフィラメント電流制御装置１１２内に設けられ、
そのエミッション電流制御回路１０５によってフィラメ
ント電源１０４が制御されるように構成されており、エ
ミッション電流制御回路１０５はエミッション電流Ｉ_e
が所定値よりも大きい場合にはフィラメント電流Ｉ_fを
減少させ、所定値よりも小さい場合にはフィラメント電
流Ｉ_fを増加させるように動作する。

【０００９】このような電離真空計には種々のものが開
発されており、例えば、熱電子を少なくすることで、１
０^-1Ｐａ以下の低真空度(高圧力)を測定できるようにし
たシュルツ型電離真空計や、軟Ｘ線の影響を低減するこ
とで、１０^-8Ｐａ以上の高真空度(低圧力)を測定できる
ようにしたベヤード−アルパート型電離真空計等があ
り、測定対象の圧力範囲に応じて適切なタイプの電離真
空計を選択できるようになっている。

【００１０】ところで、フィラメントＦは、圧力が高い
雰囲気中、特に、酸素や水分等を多く含む雰囲気中で高
温に加熱すると、劣化したり、焼損による断線を起こし
てしまう。断線が起こった場合、フィラメントＦの交換
作業は非常に煩雑なので、従来技術の電離真空計では断
線が生じないような圧力範囲が種類に応じて定められて
おり、例えば圧力測定中に真空槽Ｂ内の真空度が劣化
し、使用可能な圧力範囲よりも上昇した場合には、上述
のフィラメント電流Ｉ_fを直ちに遮断させ、フィラメン
トＦの温度を下げるようにしていた。

【００１１】しかしながら、真空槽Ｂ内が電離真空計１
０１の使用可能な圧力範囲内にあり、且つ、フィラメン
トＦが劣化していなくても、フィラメントＦの断線が発
生してしまう場合がある。そのような断線は、特に、電
離真空計１０１を点灯させた瞬間に発生することが多
く、原因の究明と対策が望まれていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、フィラメントの断線を確実に防止できる技術を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】一般に、真空雰囲気に置
かれた物質に通電して発熱させる場合、低圧力(高真空
度)であるほど真空の断熱効果によって昇温し易いこと
が知られており、電離真空計のフィラメントＦでも、測
定雰囲気の圧力が低いほど昇温し易く、小さなフィラメ
ント電流Ｉ_fで大きなエミッション電流Ｉ_eを得ることが
できる。

【００１４】他方、高圧力(低真空度)の場合は、真空槽
Ｂ内に残留する気体分子の熱伝導によって、フィラメン
トＦの熱が奪われ易く、大きなフィラメント電流Ｉ_fを
流さないと、フィラメントＦを低圧力のときと同じ温度
まで昇温させることができない。従って、規定のエミッ
ション電流Ｉ_eを得るためには、低圧力よりも高圧力の
方が必要なフィラメント電流Ｉ_fは大きくなる。

【００１５】しかし、上述したような従来技術の電離真
空計制御回路１０２では、エミッション電流Ｉ_eを検出
してフィラメント電流Ｉ_fを制御しているため、フィラ
メントＦに過大な電流が流れた場合でも、エミッション
電流Ｉ_eが規定値以上に増加し、更に、そのエミッショ
ン電流Ｉ_eの大きさを検出するまではフィラメント電流
Ｉ_fを減少させることができない。

【００１６】本発明の発明者等は、フィラメントＦの断
線が電離真空計制御装置の起動時に発生し易い原因は、
フィラメントＦへの通電を開始した瞬間は、フィラメン
ト電流Ｉ_fの増加が急速であり、僅かな制御遅れによっ
て大きな過電流が発生してしまうことにあることを見出
した。

【００１７】本発明は、上記知見に基づいて創作された
ものであり、フィラメントの断線を確実に防止するため
に、その請求項１記載の発明は、フィラメントとグリッ
ドとコレクタとを有する電離真空計の、前記フィラメン
トと前記グリッドの間に電圧を印加すると共に、前記フ
ィラメントにフィラメント電流を流して熱電子を放出さ
せ、気体分子に衝突させて生成したイオンを前記コレク
タで捕集できるように構成された電離真空計制御装置で
あって、前記フィラメントに流れるフィラメント電流の
大きさを直接検出し、所定の上限値よりも大きくならな
いように制限する過電流保護回路が設けられたことを特
徴とする。

【００１８】この請求項１記載の電離真空計制御装置に
ついては、請求項２記載の発明のように、請求項１記載
の電離真空計制御装置にエミッション電流制御回路を設
け、前記コレクタに流れるイオン電流を検出して圧力を
測定する際、前記エミッション電流制御回路は、前記フ
ィラメントと前記グリッドの間に流れるエミッション電
流の大きさを検出し、そのエミッション電流が所定値に
なるように前記フィラメントに流れる電流の大きさを制
御する場合には、前記過電流保護回路は、前記エミッシ
ョン電流を検出しないように構成しておくと、フィラメ
ントに流れる過電流の制限が正確になって好ましい。

【００１９】また、請求項１又は請求項２のいずれか１
項記載の電離真空計制御装置については、請求項３記載
の発明のように、前記フィラメントへの通電を開始する
際、前記フィラメントに流れる電流が前記上限値まで上
昇するまでに、前記過電流保護回路が動作を開始するよ
うに構成しておくと、前記過電流保護回路の動作に遅れ
が生じないので、フィラメントに流れる電流を確実に制
限することができる。例えば、過電流保護回路とフィラ
メントが、同じ一次巻線から電力が供給されるように構
成すると、フィラメントに大きな過電流が流れる前に、
過電流保護回路の動作を開始させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて
説明する。図１を参照し、符号１は、図５の電離真空計
１０１と同様の構成の電離真空計であり、図４に示すよ
うに、ガラスで構成された測定管球Ｓ内に、イオンコレ
クタＣ、フィラメントＦ、グリッドＧの３つの電極が配
置されている。測定管球Ｓは図示しない真空槽に接続さ
れ、その真空槽内の気体が測定管球Ｓ内に導入されるよ
うに構成されている。

【００２１】この図１の符号２は、本発明の一実施形態
を示す電離真空計制御装置であり、フィラメント電流制
御装置１２、グリッド制御装置１３、イオン電流検出装
置１４を備えている。

【００２２】フィラメント電流制御装置１２はフィラメ
ントＦに接続され、グリッド制御装置１３はグリッドＧ
に接続されており、フィラメント電流制御装置１２とグ
リッド制御装置１３を起動し、フィラメントＦにフィラ
メント電流Ｉ_fを流し、グリッドＧに正のグリッド電圧
を印加すると、フィラメントＦからグリッドＧに向けて
熱電子が放出され、フィラメントＦとグリッドＧの間
に、エミッション電流Ｉ_eが流れるように構成されてい
る。

【００２３】イオン電流検出装置１４はコレクタＣ接続
され、コレクタＣはイオン電流検出装置１４によって負
電圧が印加されており、フィラメントＦから発生した熱
電子が測定管球Ｓ内の気体分子に衝突し、気体分子の電
離によって生成された正電荷のイオンがコレクタＣで捕
集されるように構成されている。そのイオンによってコ
レクタＣにイオン電流Ｉ_iが流れると、その電流値はイ
オン電流検出装置１４によって検出される。

【００２４】この場合、グリッドＧに印加されるグリッ
ド電圧が定電圧であり、エミッション電流Ｉ_eが定電流
であると、イオン電流Ｉ_iから測定管球Ｓ内の圧力を算
出できる。

【００２５】この電離真空制御装置２では、グリッド制
御装置１３は定電圧を出力し、また、フィラメント電流
制御装置１２はエミッション電流Ｉ_eの電流値を検出
し、そのエミッション電流Ｉ_eが一定値になるようにフ
ィラメント電流Ｉ_fを制御している。その制御動作を、
図３に示したフィラメント電流制御装置１２の内部回路
を参照して説明する。

【００２６】このフィラメント電流制御装置１２内に
は、過電流保護回路３、フィラメント電源４、エミッシ
ョン電流制御回路５が設けられており、フィラメント電
源４には、電源制御用の集積回路ＩＣ₁、ＭＯＳトラン
ジスタＱ₁、トランスＴが設けられており、また、フォ
トカプラＰｈ₁、Ｐｈ₂内の出力トランジスタＱ₁₁、Ｑ₁₂
が設けられている。

【００２７】トランスＴ内には、一次巻線Ｌ₁と、該一
次巻線Ｌ₁と磁気結合した二次巻線Ｌ₂、補助巻線Ｌ₃が
設けられており、集積回路ＩＣ₁には、電源入力端子
ａ、ゲート制御端子ｂ、２つのデューティ制御端子ｃ、
ｄが設けられている。

【００２８】電源入力端子ａには、一次巻線Ｌ₁の一端
が接続され、その他端はＭＯＳトランジスタＱ₁のドレ
イン端子に接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ₁の
ゲート端子はゲート制御端子ｂに接続され、ソース端子
は接地電位に接続されており、集積回路ＩＣ₁が、ゲー
ト制御端子ｂの電位を振幅させ、ＭＯＳトランジスタＱ
₁を所定のデューティに従ってＯＮ／ＯＦＦさせると、
電源入力端子ａから一次巻線Ｌ₁に向け、そのデューテ
ィに従ったスイッチング電流が流れるように構成されて
いる。

【００２９】補助巻線Ｌ₃には、ダイオードＤ₂、コンデ
ンサＣ₂が接続されており、一次巻線Ｌ₁と集積回路ＩＣ
₁と共に過電流保護回路３用の補助電源が構成されてお
り、一次巻線Ｌ₁に上述のスイッチング電流が流れ、補
助巻線Ｌ₃に誘起された電圧がコンデンサＣ₂で平滑さ
れ、過電流保護回路３に供給されるように構成されてい
る。

【００３０】また、二次巻線Ｌ₂には、ダイオードＤ₁、
コイルＬ₄、コンデンサＣ₁が接続され、フィラメント電
源４の一次側の一次巻線Ｌ₁に対する二次側が構成され
ている。コンデンサＣ₁の高電圧側の端子はフィラメン
トＦの一端に接続され、低電圧側の端子は、過電流保護
回路３内に設けられたフィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を
介してフィラメントＦの他端に接続されており、一次巻
線Ｌ₁にスイッチング電流が流れ、二次巻線Ｌ₂に電圧が
誘起されると、コイルＬ₄とコンデンサＣ₁とで平滑さ
れ、フィラメントＦにフィラメント電流Ｉ_fを供給する
ように構成されている。

【００３１】従って、フィラメントＦを流れたフィラメ
ント電流Ｉ_fは、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を流
れ、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1の両端にフィラメン
ト電流Ｉ_fの電流値に応じた電圧を発生させる。

【００３２】他方、フィラメントＦとフィラメント電流
検出抵抗Ｒ_S1との接続点にはエミッション電流制御回路
５内に設けられたエミッション電流検出抵抗Ｒ_S2の一端
が接続され、その他端は接地電位に接続されており、グ
リッドＧとフィラメントＦ間に流れたエミッション電流
Ｉ_eは、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を流れずエミッ
ション電流検出抵抗Ｒ_S2を流れ、その両端にエミッショ
ン電流Ｉ_eの電流値に応じた電圧を発生させる。

【００３３】エミッション電流制御回路５内には、オペ
アンプＯｐ₂、ツェナーダイオードＤｚ₂、フォトカプラ
Ｐｈ₂内の発光ダイオードＤ₁₂が設けられており、ツェ
ナーダイオードＤｚ₂のカソード端子は抵抗Ｒ₅を介して
電源電圧Ｖccに接続され、アノード端子は接地電位に接
続されており、電源電圧Ｖccから電流が供給されると、
ツェナーダイオードＤｚ₂のカソード端子からツェナー
電圧Ｖｚ₂が出力され、オペアンプＯｐ₂の非反転入力端
子に入力されるように構成されている。

【００３４】オペアンプＯｐ₂の電源端子は電源電圧Ｖc
cに接続され、グラウンド端子は接地電位に接続され、
電源電圧Ｖccから電力が供給されて動作するように構成
されている。その反転入力端子には、エミッション電流
検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧が入力されており、エミッシ
ョン電流検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧が、非反転入力端子
に入力されるツェナー電圧Ｖｚ₂よりも大きいときに、
出力端子がローレベルになるように構成されている。

【００３５】オペアンプＯｐ₂の出力端子には、抵抗Ｒ₄
を介して、フォトカプラＰｈ₂内の発光ダイオードＤ₁₂
のカソード端子が接続され、そのアノード端子は電源電
圧Ｖccに接続されており、出力端子がローレベルになる
と、発光ダイオードＤ₁₂に電流が流れ、発光するように
構成されている。なお、符号Ｃ_fは発振防止用のコンデ
ンサである。

【００３６】その発光ダイオードＤ₁₂とフィラメント電
源４内に設けられたトランジスタＱ₁₂とは、フォトカプ
ラＰｈ₂内で光結合されており、オペアンプＯｐ₂がロー
レベルを出力し、発光ダイオードＤ₁₂が発光したとき
に、そのトランジスタＱ₁₂がＯＮ状態になるように構成
されている。

【００３７】トランジスタＱ₁₂のコレクタ端子とエミッ
タ端子は、集積回路ＩＣ₁の２つのデューティ制御端子
ｃ、ｄにそれぞれ接続されている。集積回路ＩＣ₁は、
トランジスタＱ₁₂がＯＦＦ状態にあり、従ってデューテ
ィ制御端子ｃ、ｄ間が開放されている場合にＭＯＳトラ
ンジスタＱ₁のＯＮデューティを大きくし、逆に、トラ
ンジスタＱ₁₂がＯＮ状態にあり、デューティ制御端子
ｃ、ｄ間が短絡されている場合にＭＯＳトランジスタＱ
₁のＯＮデューティを小さくするように構成されてい
る。

【００３８】従って、発光ダイオードＤ₁₂が発光すると
ＭＯＳトランジスタＱ₁のＯＮデューティが小さくな
り、一次巻線Ｌ₁側から二次巻線Ｌ₂と補助巻線Ｌ₃側に
向けて伝達されるエネルギーが減少し、その結果、コン
デンサＣ₁の電圧が下がり、フィラメント電流Ｉ_fが減少
する。逆に発光ダイオードＤ₁₂が発光を停止するとフィ
ラメント電流Ｉ_fが増加する。

【００３９】上述のように、エミッション電流制御回路
５では、エミッション電流Ｉ_eの電流値が大きく、エミ
ッション電流検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧Ｉ_e・Ｒ_S2が、
ツェナー電圧Ｖｚ₂よりも高い場合にオペアンプＯｐ₂の
出力端子がローレベルになり、発光ダイオードＤ₁₂が発
光する。

【００４０】従って、エミッション電流制御回路５は、
エミッション電流Ｉ_eが所定の値よりも大きいと、フィ
ラメント電流Ｉ_fを減少させるように動作し、その結
果、フィラメントＦの温度が低下し、エミッション電流
Ｉ_eを減少させ、逆に、エミッション電流Ｉ_eの電流値が
小さく、エミッション電流検出抵抗Ｒ_S2に生じた電圧Ｉ
_e・Ｒ_S2がツェナー電圧Ｖｚ₂よりも低い場合に、エミッ
ション電流制御回路５はフィラメント電流Ｉ_fを増加さ
せるように動作し、その結果、フィラメントＦの温度が
上昇し、エミッション電流Ｉ_eが大きくなる。

【００４１】従って、このエミッション電流制御回路５
では、フィラメント電流Ｉ_fの電流値を制御することに
より、エミッション電流Ｉ_eを、Ｉ_e ＝Ｖｚ₂／Ｒ_S2 の一定値になるように制御していることになる。

【００４２】このように、エミッション電流Ｉ_eの電流
値によって制御されるフィラメント電流Ｉ_fはフィラメ
ントＦを流れた後、過電流保護回路３内に設けられたフ
ィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1を流れ、フィラメント電流
検出抵抗Ｒ_S1の両端にＩ_f・Ｒ_S1の電圧を発生させる。

【００４３】過電流保護回路３内には、オペアンプＯｐ
₁、ツェナーダイオードＤｚ₁、フォトカプラＰｈ₁内の
発光ダイオードＤ₁₁が設けられており、ツェナーダイオ
ードＤｚ₁のカソード端子は、抵抗Ｒ₁を介してコンデン
サＣ₂の高電圧側の端子に接続されており、アノード端
子はコンデンサＣ₂の低電圧側の端子に接続されてお
り、コンデンサＣ₂の高電圧側の端子から電流が供給さ
れるとカソード端子に定電圧のツェナー電圧Ｖｚ₁を発
生させるように構成されている。そのツェナー電圧Ｖｚ
₁は可変抵抗Ｒ₂で所望の値に分圧され、オペアンプＯｐ
₁の非反転入力端子に入力されている。

【００４４】オペアンプＯｐ₁の電源端子とグラウンド
端子は、コンデンサＣ₂の高電圧側の端子と低電圧側の
端子にそれぞれ接続され、補助巻線Ｌ₃、ダイオード
Ｄ₂、コンデンサＣ₂で構成される補助電源から電力が供
給されるように構成されている。

【００４５】補助巻線Ｌ₃は、二次巻線Ｌ₂と共に、同じ
一次巻線Ｌ₁から電力が供給されているので、二次巻線
Ｌ₂と補助巻線Ｌ₃の巻数を適当に選択することにより、
二次巻線Ｌ₂に電圧が誘起され、フィラメントＦへフィ
ラメント電流Ｉ_fが供給された直後に過電流保護回路３
が動作を開始できる。

【００４６】その過電流保護回路３内にオペアンプＯｐ
₁の反転入力端子には、前述の電流検出抵抗Ｒ_S1に生じ
た電圧Ｉ_f・Ｒ_S1が入力されており、フィラメント電流
検出抵抗Ｒ_S1に生じた電圧Ｉ_f・Ｒ_S1が、非反転入力端
子に入力されるツェナー電圧Ｖｚ₁を分圧した電圧より
も高い場合に出力端子がローレベルになるように構成さ
れている。

【００４７】オペアンプＯｐ₁の出力端子には、フォト
カプラＰｈ₁内の発光ダイオードＤ₁₁のカソード端子
が、抵抗Ｒ₃を介して接続され、そのアノード端子はコ
ンデンサＣ₂の高電圧側の端子に接続されており、出力
端子がローレベルになる場合に発光ダイオードＤ₁₁に電
流が流れ、発光するように構成されている。

【００４８】発光ダイオードＤ₁₁は、フィラメント電源
４内のトランジスタＱ₁₁とフォトカプラＰｈ₁内で光結
合されており、発光ダイオードＤ₁₁が発光するとトラン
ジスタＱ₁₁がＯＮ状態になるように構成されている。

【００４９】トランジスタＱ₁₁は、フォトカプラＰｈ₂
内のトランジスタＱ₁₂と同様に、コレクタ端子をデュー
ティ制御端子ｃに、エミッタ端子をデューティ制御端子
ｄに接続されており、従って、一方のトランジスタ(Ｑ
₁₁)がＯＮ状態になった場合には、他方のトランジスタ
(Ｑ₁₂)の状態にかかわらず、２つのデューティ制御端子
ｃ、ｄ間が短絡し、フィラメント電流Ｉ_fが減少する。

【００５０】この電離真空計制御装置２では、測定管球
Ｓ内が所定の圧力範囲内にあり、規定のエミッション電
流Ｉ_eを流す場合、フィラメント電流Ｉ_fの電流値は、過
電流保護回路３内のオペアンプＯｐ₁の出力端子をロー
レベルにさせないように構成されている。従って、測定
系が定常状態にあるときは、過電流保護回路３内の発光
ダイオードＤ₁₁は発光せず、その発光ダイオードＤ₁₁と
光結合したトランジスタＱ₁₁はＯＮしないので、フィラ
メント電流Ｉ_fは、エミッション電流検出装置５内のフ
ォトダイオードＤ₁₂と光結合したトランジスタＱ₁₂のＯ
Ｎ／ＯＦＦによって制御され、エミッション電流Ｉ_eの
電流値が一定に保たれる。

【００５１】他方、フィラメント電流検出抵抗Ｒ_S1は、
フィラメントＦに断線に到らない程度の過電流が流れる
と過電流保護回路３内の発光ダイオードＤ₁₁を発光させ
るように設定されており、例えば、定常状態でのフィラ
メント電流Ｉ_fが最大１．２Ａである場合、過電流保護
回路３内のオペアンプＯｐ₁がローレベルを出力し、発
光ダイオードＤ₁₁を発光させるフィラメント電流Ｉ_fは
２．０Ａに設定されている。

【００５２】従って、電源投入時等、過大なフィラメン
ト電流Ｉ_fが流れた場合、エミッション電流制御回路５
によって制御されるトランジスタＱ₁₂がＯＮ状態になる
前に、過電流検出回路３によって制御されるトランジス
タＱ₁₁がＯＮ状態になるので、エミッション電流制御回
路５が動作を開始するよりも早くＭＯＳトランジスタＱ
₁のＯＮデューティが下がり、フィラメント電流Ｉ_fが減
少し始める。

【００５３】このように、フィラメントＦに過大なフィ
ラメント電流Ｉ_fが流れた場合、エミッション電流Ｉ_eを
介さずに、過電流保護回路３が直接フィラメント電流Ｉ
_fの電流値を検出し、所定の上限値以上にならないよう
に構成されているので、過電流保護動作が早く、確実で
ある。

【００５４】図２に、フィラメントＦに印加されるフィ
ラメント電圧Ｖ_fを横軸に、流れるフィラメント電流Ｉ_f
を縦軸にとり、フィラメント電流Ｉ_fを上限値Ｉ_fmaxで
制限する場合の関係をグラフに示す。

【００５５】この図２のグラフを参照し、電源投入時の
Ｖ_f＝０、Ｉ_f＝０の状態から、フィラメント電流Ｉ_fが
増加し、上限値のＩ_fmaxになったところで、フィラメン
ト電流検出抵抗Ｒ_S1に生じた電圧Ｒ_S1・Ｉ_fmaxが、可変
抵抗Ｒ₂から得られる電圧よりも大きくなるように設定
されており、従って、フィラメント電流Ｉ_fが上限値Ｉ_f
maxに達したとき、フィラメント電圧Ｖ_fは最大値のＶ_fm
axとなる。その後、例えばフィラメントＦの温度が下が
った場合等、フィラメント電流Ｉ_fが更に増加しようと
する場合には、過電流保護回路３はフィラメント電圧Ｖ
_fを低下させ、フィラメント電流Ｉ_fが上限値Ｉ_fmax以上
にならないように制御する。

【００５６】なお、以上説明した過電流保護回路３は、
ＭＯＳトランジスタＱ₁のＯＮ／ＯＦＦを制御して、フ
ィラメント電圧Ｖ_fを減少させ、フィラメント電流Ｉ_fの
上限値を制限したが、本発明はそれに限定されるもので
はない。また、本発明が用いられる電離真空計は、シュ
ルツ型電離真空計やベヤード−アルパート型電離真空計
等のフィラメントＦから放出された熱電子を用いる電離
真空計を広く含む。要するに、フィラメントＦに通電し
て発熱させ、熱電子を放出させる際に、フィラメント電
流Ｉ_fをフィラメント電流検出抵抗Ｒ_fその他の手段で直
接検出し、フィラメントＦの過電流保護を行う電離真空
計制御装置(分圧計(ＭＳＱ)を含む)であれば本発明に含
まれる。

【００５７】

【発明の効果】フィラメントの断線を確実に防止するこ
とができる。低真空度で電離真空計の電源を投入しても
フィラメントが断線することがない。従って、電離真空
計の取り扱いが容易になる。また、電源投入時であって
もフィラメントには突入電流が流れないので、フィラメ
ントや電源の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電離真空計制御装置を説
明するための回路ブロック図

【図２】その電離真空計制御装置の過電流保護の状態を
説明するためのグラフ

【図３】その電離真空計制御装置の内部回路図

【図４】一般的な電離真空計の構造を説明するための図

【図５】従来技術の電離真空計制御装置のブロック図

【符号の説明】

１…電離真空計２…電離真空計制御装置３…過電流
保護回路Ｆ…フィラメントＧ…グリッドＣ…コレクタＩ_i
…イオン電流Ｉ_e…エミッション電流Ｉ_f…フィラメ
ント電流上限値…Ｉ_fmax

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィラメントとグリッドとコレクタとを
有する電離真空計の、前記フィラメントと前記グリッド
の間に電圧を印加すると共に、前記フィラメントにフィ
ラメント電流を流して熱電子を放出させ、気体分子に衝
突させて生成したイオンを前記コレクタで捕集できるよ
うに構成された電離真空計制御装置であって、前記フィラメントに流れるフィラメント電流の大きさを
直接検出し、所定の上限値よりも大きくならないように
制限する過電流保護回路が設けられたことを特徴とする
電離真空計制御装置。
【請求項２】エミッション電流制御回路が設けられ、前記コレクタに流れるイオン電流を検出して圧力を測定
する際、前記エミッション電流制御回路は、前記フィラメントと
前記グリッドの間に流れるエミッション電流の大きさを
検出し、そのエミッション電流が所定値になるように前
記フィラメントに流れる電流を制御するように構成され
た請求項１記載の電離真空計制御装置であって、前記過電流保護回路は、前記エミッション電流を検出し
ないように構成されたことを特徴とする電離真空計制御
装置。
【請求項３】前記フィラメントに通電を開始する際、
前記フィラメント電流が前記上限値まで上昇するまで
に、前記過電流保護回路が動作を開始するように構成さ
れたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか
１項記載の電離真空計制御装置。