JPH10260079A - Electron impact emission spectrodetector - Google Patents

Electron impact emission spectrodetector

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JPH10260079A
JPH10260079A JP8212097A JP8212097A JPH10260079A JP H10260079 A JPH10260079 A JP H10260079A JP 8212097 A JP8212097 A JP 8212097A JP 8212097 A JP8212097 A JP 8212097A JP H10260079 A JPH10260079 A JP H10260079A
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JP
Japan
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anode electrode
electrons
electrode
electron
emission
Prior art date
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Application number
JP8212097A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Kikuchi
菊地俊雄
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve detecting sensitivity for gas molecules or atoms by forming an anode electrode into a coil shape or a mesh shape, so that electrons can reciprocatingly run at the anode electrode. SOLUTION: When electrons are released from a thermoelectron releasing electrode 5 in the vacuum atmosphere, the electrons go to an anode electrode 19. Because the cylindrical anode electrode 19 is formed into a construction of coil shape or mesh shape spatially having gaps, the major part of the electrons are passed through the anode electrode 19. The passing electrons are returned in the direction of the anode electrode 19 of higher potential than a nipple 2 or a flange of ground potential. The electrons repeat such motion and reciprocatingly run, and the whole electrons are finally caught with the anode electrode 19. By lengthening the running distance of the electrons in this way, probability causing collision of the electrons with gas molecules 10 or the like is heightened, rate of the electrons colliding with the gas molecules or the like is increased, and hence partial pressure measuring sensitivity is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子衝撃発光分光
検出器に関し、特に、真空中の気体分子又は原子の分圧
の計測に用いられ、電子走行距離を延ばすことにより、
真空中にわずかに存在する気体分子又は原子の分圧計測
の感度を向上させた電子衝撃発光分光検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron impact emission spectrometer and, more particularly, to a method for measuring a partial pressure of a gas molecule or an atom in a vacuum.
The present invention relates to an electron-impact emission spectrometer with improved sensitivity for measuring the partial pressure of gas molecules or atoms slightly existing in a vacuum.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電子衝撃発光分光検出器の一例を
図2を用いて説明する。真空容器1のポート部には、略
その中央に孔部を有し、その孔部を石英窓4で覆われた
フランジ3がニップル2を介して気密的に取り付けてあ
り、これらの部品で囲まれた内側の領域は真空室と連通
している。
2. Description of the Related Art An example of a conventional electron impact emission spectrometer will be described with reference to FIG. The port portion of the vacuum vessel 1 has a hole substantially at the center thereof, and a flange 3 covered with a quartz window 4 is hermetically attached via a nipple 2 to surround the hole. The inner area communicates with the vacuum chamber.

【0003】フランジ3には、その石英窓取り付け部の
外側の位置に、絶縁的、気密的に壁面を貫通して熱電子
放出電極5が設けられ、この熱電子放出電極5はニップ
ル2内に突出している。アノード電極8は、フランジ3
の孔部の中心軸を中心にして、熱電子放出電極5と略対
称の位置でフランジ3に固定されている。又、メッシュ
電極7は前記アノード電極8と熱電子放出電極5の間
の、熱電子放出電極に近い位置で、フランジ3に固定さ
れている。
[0003] A thermoelectron emission electrode 5 is provided on the flange 3 at a position outside the quartz window mounting portion in an insulating and airtight manner through the wall surface. The thermoelectron emission electrode 5 is provided inside the nipple 2. It is protruding. The anode electrode 8 is connected to the flange 3
The hole is fixed to the flange 3 at a position substantially symmetrical with respect to the thermionic emission electrode 5 about the center axis of the hole. The mesh electrode 7 is fixed to the flange 3 at a position between the anode electrode 8 and the thermoelectron emission electrode 5 near the thermoelectron emission electrode.

【0004】このような位置関係にある熱電子放出電極
5はグラウンド電位より低い電位に保たれる。又、熱電
子放出電極5より外側で、かつ該電極に近接して設けた
電子反発電極6は熱電子放出電極5と電気的に導通し、
同電位になっている。又、メッシュ電極7とアノード電
極8とフランジ3とケース9及びニップル2は電気的に
導通し、真空容器1及びケース9を介してグラウンド電
位になっている。
The thermoelectron emission electrodes 5 having such a positional relationship are kept at a potential lower than the ground potential. Further, the electron repulsion electrode 6 provided outside and close to the thermoelectron emission electrode 5 is electrically connected to the thermoelectron emission electrode 5,
It has the same potential. The mesh electrode 7, the anode electrode 8, the flange 3, the case 9, and the nipple 2 are electrically connected to each other, and are at the ground potential via the vacuum vessel 1 and the case 9.

【0005】上記構成において、熱電子放出電極5から
放出された電子は、熱電子放出電極5と、グラウンド電
位を有するメッシュ電極7との間で形成される電界によ
り、メッシュ電極7の方向に引き出される。メッシュ電
極7は隙間の多いメッシュ状をしているために、引き出
された電子の大部分は、矢印18で示されるように、メ
ッシュ電極7の隙間を通り抜けて走行する。電子走行方
向にあるアノード電極8はメッシュ電極7と同電位のグ
ラウンド電位であるため、電子は速度を維持して走行
し、最後にアノード電極8に捕捉される。
In the above configuration, electrons emitted from the thermionic emission electrode 5 are extracted in the direction of the mesh electrode 7 by an electric field formed between the thermionic emission electrode 5 and the mesh electrode 7 having a ground potential. It is. Since the mesh electrode 7 has a mesh shape with many gaps, most of the extracted electrons travel through the gaps of the mesh electrode 7 as indicated by arrows 18. Since the anode electrode 8 in the electron traveling direction has the same ground potential as the mesh electrode 7, the electrons travel while maintaining the speed, and are finally captured by the anode electrode 8.

【0006】電子がアノード電極8へ向かって走行する
とき、途中の真空雰囲気中に、もし気体分子又は原子1
0が存在する場合、走行電子は特定の確率で気体分子又
は原子に衝突する。衝突を起こす確率は、これら各気体
分子又は原子10の空間密度すなわち分圧に比例してい
る。
When electrons travel toward the anode electrode 8, if gas molecules or atomic atoms 1
If a zero is present, the traveling electron will strike the gas molecule or atom with a certain probability. The probability of collision is proportional to the spatial density of each of these gas molecules or atoms 10, ie, the partial pressure.

【0007】電子の衝突が起こると、各気体分子又は原
子10は、先ず特定の割合で励起し、続いてエネルギ準
位を下げる。その際、各気体分子又は原子10は固有の
波長の光11を放出する。この固有の波長の光11の強
度は各気体分子又は原子10の空間密度すなわち分圧に
比例する。
[0007] When an electron collision occurs, each gas molecule or atom 10 is first excited at a specific rate, and then lowers its energy level. At that time, each gas molecule or atom 10 emits light 11 of a unique wavelength. The intensity of the light 11 of this specific wavelength is proportional to the spatial density of each gas molecule or atom 10, that is, the partial pressure.

【0008】放出された光11は石英窓4を透過して大
気側に出てくる。大気側に出た光11は光学フィルタ1
2を透過する。光学フィルタ12は特定波長を中心とす
る狭帯域の波長の光だけを透過させるフィルタであり、
透過可能な波長に対応する固有の波長を有する気体分子
又は原子10からの光11は透過でき、それ以外の波長
の光は透過することができない。すなわちこの光学フィ
ルタ12を透過する光11の強度は、光学フィルタ12
の透過波長に対応する波長の光を放出する特定の気体分
子又は原子10の分圧に比例する。
The emitted light 11 passes through the quartz window 4 and comes out to the atmosphere. The light 11 emitted to the atmosphere side is the optical filter 1
2 is transmitted. The optical filter 12 is a filter that transmits only light of a narrow band wavelength centering on a specific wavelength.
Light 11 from gas molecules or atoms 10 having a specific wavelength corresponding to the wavelength that can be transmitted can be transmitted, and light of other wavelengths cannot be transmitted. That is, the intensity of the light 11 transmitted through the optical filter 12 is
Is proportional to the partial pressure of a particular gas molecule or atom 10 that emits light of a wavelength corresponding to the transmission wavelength of

【0009】光学フィルタ12を通過した光は光電子増
倍管13の光電面14に入射し、光電子増倍管13によ
り増倍された電流に変換される。
The light that has passed through the optical filter 12 enters the photocathode 14 of the photomultiplier tube 13 and is converted into a current multiplied by the photomultiplier tube 13.

【0010】電流はプリアンプ15により電流電圧変換
及び増幅を受け、電圧信号として信号処理系へと伝送さ
れる。この電圧信号は、特定の気体分子又は原子10の
分圧に比例するため、特定の気体分子又は原子10の分
圧が計測できる。
The current is subjected to current-voltage conversion and amplification by the preamplifier 15, and is transmitted as a voltage signal to a signal processing system. Since this voltage signal is proportional to the partial pressure of the specific gas molecule or atom 10, the partial pressure of the specific gas molecule or atom 10 can be measured.

【0011】尚、スリット16はフランジ3の孔部と共
に光電子増倍管13の光電面14からの視野をメッシュ
電極7とアノード電極8を含まない電極間の領域に制限
する役割を果たしている。光電面14からの視野に電極
部が含まれないため、真空側の電極部からの熱輻射光及
び発光は光電面14に届かず、従って計測上のノイズと
なることはない。
The slit 16 together with the hole of the flange 3 serves to limit the field of view from the photocathode 14 of the photomultiplier 13 to a region between the electrodes not including the mesh electrode 7 and the anode electrode 8. Since the electrode portion is not included in the field of view from the photocathode 14, the heat radiation light and light emission from the electrode portion on the vacuum side do not reach the photocathode 14 and therefore do not cause measurement noise.

【0012】又、ニップル内壁面に近接して設けた熱シ
ールド17は電極部からの輻射熱がニップル2に直接輻
射し、高温に加熱されることを防ぐ役割を果たしてい
る。
The heat shield 17 provided in the vicinity of the inner wall surface of the nipple serves to prevent radiation heat from the electrode portion from directly radiating to the nipple 2 and being heated to a high temperature.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電子衝撃発光分光検出器では、矢印18で示さ
れた電子走行は熱電子放出電極5とアノード電極8の間
の短い距離だけであるため、気体分子又は原子10と衝
突する電子の割合が少なく、従って検出器としての分圧
計測感度が低いという欠点があった。
However, in the above-mentioned conventional electron impact emission spectrometer, the electron traveling indicated by the arrow 18 is only a short distance between the thermionic emission electrode 5 and the anode electrode 8. However, there is a disadvantage that the ratio of electrons that collide with gas molecules or atoms 10 is small, and thus the sensitivity of partial pressure measurement as a detector is low.

【0014】本発明の目的はこの問題を解決することで
あり、検出器としての分圧計測感度を改善した電子衝撃
発光分光検出器を提供することにある。
An object of the present invention is to solve this problem, and an object of the present invention is to provide an electron impact emission spectroscopic detector having improved sensitivity of partial pressure measurement as a detector.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するため、本発明の電子衝撃発光分光検出器は次の
ように構成される。
In order to achieve the above object, an electron impact emission spectrometer according to the present invention is configured as follows.

【0016】第1の本発明(請求項1に対応)に係る電
子衝撃発光分光検出器は、真空雰囲気中で電子放出電極
から放出された電子が、アノード電極に飛び込む行程で
真空雰囲気である検出領域に存在する気体分子又は原子
に衝突し、その電子衝撃により励起された気体分子又は
原子がエネルギー準位を下げる際に発光する固有波長の
光を、分光部を介して光電変換素子にて受光し、変換さ
れた電圧値で前記気体分子又は原子の分圧を計測する電
子衝撃発光分光検出器において、前記アノード電極は、
前記電子が通り抜けできる部材で作られ、その内側空間
に前記検出領域が設けられ、前記アノード電極の前記検
出領域で前記電子が往復走行し得るように、前記アノー
ド電極とその周囲部との間に電位差を設けたことを特徴
とする電子衝撃発光分光検出器である。
According to a first aspect of the present invention (corresponding to claim 1), an electron impact emission spectrometer detects an electron emitted from an electron emission electrode in a vacuum atmosphere and enters a vacuum atmosphere in a process of jumping into an anode electrode. Light of a specific wavelength emitted when the gas molecules or atoms excited by the electron impact collides with gas molecules or atoms existing in the region and lowers the energy level is received by the photoelectric conversion element through the spectral unit And, in the electron impact emission spectroscopy detector that measures the partial pressure of the gas molecules or atoms with the converted voltage value, the anode electrode,
It is made of a member through which the electrons can pass, and the detection area is provided in an inner space thereof, so that the electrons can reciprocate in the detection area of the anode electrode, between the anode electrode and its peripheral portion. This is an electron impact emission spectroscopic detector characterized by providing a potential difference.

【0017】上記第1の発明では、電子源から放出され
た電子が捕捉されるのは、空間的に隙間のあるコイル状
又はメッシュ状のアノード電極であり、大部分の電子は
このアノード電極を何度も繰り返し通り抜けた後に捕捉
される。この為、電子の走行距離は従来の直線的な走行
の場合と比べて長くなり、電子と気体分子等との衝突の
確率が増え、その結果検出器としての感度が向上する。
In the first aspect of the invention, the electrons emitted from the electron source are captured by the coil-shaped or mesh-shaped anode electrode having a space therebetween, and most of the electrons are supplied to the anode electrode. Caught after passing through over and over. For this reason, the traveling distance of the electrons is longer than in the case of the conventional linear traveling, and the probability of collision between the electrons and gas molecules is increased, and as a result, the sensitivity as a detector is improved.

【0018】第2の本発明(請求項2に対応)に係る電
子衝撃発光分光検出器は、第1の発明において、本発明
を特徴付ける主要部品の一つであるアノード電極が、導
電性線材をコイル状に巻いてなる略筒状部材から構成さ
れている。簡単なアノード電極の構成で電子の走行距離
を長くする事ができる。
According to a second aspect of the present invention (corresponding to claim 2), in the electron impact emission spectroscopic detector according to the first aspect, the anode electrode, which is one of the main components that characterize the present invention, comprises a conductive wire. It is composed of a substantially cylindrical member wound in a coil shape. The traveling distance of electrons can be increased by a simple configuration of the anode electrode.

【0019】第3の発明(請求項3に対応)に係る電子
衝撃発光分光検出器は、第1の発明におけるアノード電
極がメッシュ状の導電性薄板を丸めてなる筒状部材であ
る事を特微とする。簡単なアノード電極の構成で電子の
走行距離を長くする事ができる。
An electron impact emission spectrometer according to a third invention (corresponding to claim 3) is characterized in that the anode electrode in the first invention is a cylindrical member formed by rolling a mesh-shaped conductive thin plate. Fine. The traveling distance of electrons can be increased by a simple configuration of the anode electrode.

【0020】第4の本発明(請求項4に対応)に係る電
子衝撃発光分光検出器は、筒状のアノード電極の中心軸
に垂直な断面の形状が、略円形か、略楕円形か、略方形
の内のいずれか一つである請求項2または3に記載の電
子衝撃発光分光検出器である。前記の筒状アノード電極
の望ましい断面形状を特定している。
According to a fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4), in the electron impact emission spectrometer, the cross section perpendicular to the center axis of the cylindrical anode electrode is substantially circular or substantially elliptical. The electron impact emission spectrometer according to claim 2 or 3, wherein the detector is one of substantially rectangular shapes. A desirable cross-sectional shape of the cylindrical anode electrode is specified.

【0021】第5の本発明(請求項5に対応)に係る電
子衝撃発光分光検出器は、前記アノード電極は、メッシ
ュ状の導電性薄板を二枚平行に配置してなることを特微
とする請求項1に記載の電子衝撃発光分光検出器であ
る。本発明を特徴付ける主要部品の一つであるアノード
電極の形状の内、前記した筒状断面形状以外の構成を特
化している。
According to a fifth aspect of the present invention (corresponding to claim 5), in the electron impact emission spectrometer, the anode electrode is formed by arranging two mesh-shaped conductive thin plates in parallel. An electron impact emission spectrometer according to claim 1. The present invention specializes in the configuration of the anode electrode, which is one of the main components that characterize the present invention, other than the above-described tubular cross-sectional shape.

【0022】第6の本発明(請求項6に対応)に係る電
子衝撃発光分光検出器は、電子放出電極が熱電子放出型
と、冷陰極型の内のいずれか一つである請求項1〜5の
いずれか1項に記載の電子衝撃発光分光検出器であり、
各型は与えられた種々の条件によって最適な型を選択す
ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention (corresponding to claim 6), in the electron impact emission spectrometer, the electron emission electrode is any one of a thermoelectron emission type and a cold cathode type. An electron impact emission spectrometer according to any one of claims 1 to 5,
For each type, an optimum type can be selected according to various given conditions.

【0023】第7の本発明(請求項7に対応)に係る電
子衝撃発光分光検出器は、真空容器に繋がるニップル、
フランジ、熱シールドはグラウンド電位で、電子放出電
極はグラウンド電位より高く、アノード電極はその電子
放出電極より更に高い電位を有する請求項1〜7のいず
れか1項に記載の電子衝撃発光分光検出器である。電子
放出電極がグランド電位より高いので、グランド電位に
ある真空容器に繋がるニップル、フランジ、熱シールド
に放出電子が飛び込むことはなく、検出感度が向上し、
かつ安定する。
According to a seventh aspect of the present invention (corresponding to claim 7), the electron impact emission spectrometer includes a nipple connected to a vacuum vessel,
The electron impact emission spectrometer according to any one of claims 1 to 7, wherein the flange and the heat shield have a ground potential, the electron emission electrode has a higher potential than the ground potential, and the anode electrode has a higher potential than the electron emission electrode. It is. Since the electron emission electrode is higher than the ground potential, the emitted electrons do not jump into the nipple, flange, and heat shield connected to the vacuum vessel at the ground potential, improving the detection sensitivity,
And stable.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0025】図1は本発明の代表的実施形態である。図
1において、図2で説明した要素と実質的に同一の要素
には同一の符号を付している。真空容器1のポート部に
は、略その中央に孔部を有し、その孔部を石英窓4で覆
われたフランジ3がニップル2を介して気密的に取り付
けてあり、これらの部品で囲まれた内側の領域は真空室
と連通している。これは、図2の従来例であげたものと
同様の構成である。
FIG. 1 shows a typical embodiment of the present invention. In FIG. 1, elements substantially the same as the elements described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The port portion of the vacuum vessel 1 has a hole substantially at the center thereof, and a flange 3 covered with a quartz window 4 is hermetically attached via a nipple 2 to surround the hole. The inner area communicates with the vacuum chamber. This is the same configuration as that shown in the conventional example of FIG.

【0026】本発明の特徴の一つであるアノード電極1
9は、導電性線材をコイル状に巻くことにより、略筒状
に、又は導電性のメッシュ状薄板を丸めた筒状に作られ
る。アノード電極19は、ニップル2内で、その中心軸
を、発光を真空中から大気中に取り出すため気密を保っ
て取り付けられた石英窓4の中心軸と略一致させて、フ
ランジ3に絶縁的に固定されている。
Anode electrode 1 which is one of the features of the present invention
9 is formed in a substantially cylindrical shape or a cylindrical shape obtained by rolling a conductive mesh-like thin plate by winding a conductive wire into a coil shape. In the nipple 2, the center axis of the anode electrode 19 substantially coincides with the center axis of the quartz window 4, which is hermetically sealed to extract light emission from vacuum to the atmosphere, and is insulated from the flange 3. Fixed.

【0027】又、フランジ3には、電子放出電極5が、
フランジの壁を絶縁的、気密的に貫通し、かつニップル
2内でアノード電極19に近接してアノード電極19の
外側位置にて突出する如く設けられている。
An electron emission electrode 5 is provided on the flange 3.
It is provided so as to penetrate the wall of the flange insulatively and airtightly, and protrude in the nipple 2 in the vicinity of the anode electrode 19 and at a position outside the anode electrode 19.

【0028】電子衝撃による発光を、石英窓4を通して
大気側に取り出し、その後、分光部である光学フィルタ
12を介して、電気信号に変換するための光電変換素子
部は前記円筒状アノード電極19の中心軸の延長方向に
配置してある。すなわち、光学フィルタ12および光電
子増倍管13の光電面14はその中心軸をフランジ3の
中央孔部に取り付けられた石英窓4と略一致させてケー
ス9内に設けられている。
Light emitted by the electron impact is taken out to the atmosphere side through the quartz window 4, and then, through the optical filter 12, which is a spectral unit, a photoelectric conversion element unit for converting the electric signal into an electric signal is provided on the cylindrical anode electrode 19. It is arranged in the direction of extension of the central axis. That is, the optical filter 12 and the photocathode 14 of the photomultiplier 13 are provided in the case 9 with their central axes substantially coincident with the quartz window 4 attached to the central hole of the flange 3.

【0029】光電子増倍管13の光電面14の視野の中
心にはアノード電極19の中心軸の部分を軸方向に見た
空間があり、真空側電極の各部が見えないようにスリッ
ト16が配置されていることは従来例と同様である。
At the center of the field of view of the photocathode 14 of the photomultiplier tube 13, there is a space in which the central axis of the anode electrode 19 is viewed in the axial direction, and the slit 16 is arranged so that each part of the vacuum side electrode cannot be seen. This is the same as in the conventional example.

【0030】15は電流電圧変換および増幅作用を有す
るプリアンプを示す。
Reference numeral 15 denotes a preamplifier having current-voltage conversion and amplification functions.

【0031】熱電子放出電極5は直流電源31によって
グラウンド電位より高い電位に保たれている。直流電源
32は熱電子放出電極5を加熱するための電源である。
又アノード電極19は直流電源33によって熱電子放出
電極5より高い電位に保たれている。アノード電極19
と直流電源33の接続線34は、フランジ3とケース9
の各々を貫通し、かつ各々に絶縁的、気密的に固定され
ている。更にニップル2とフランジ3は、真空容器1及
びケース9と共にグランド電位に保たれている。
The thermionic emission electrode 5 is maintained at a potential higher than the ground potential by the DC power supply 31. The DC power supply 32 is a power supply for heating the thermionic emission electrode 5.
The anode electrode 19 is maintained at a higher potential than the thermionic emission electrode 5 by the DC power supply 33. Anode electrode 19
The connection line 34 between the DC power supply 33 and the flange 3 and the case 9
And is insulated and airtightly fixed to each of them. Further, the nipple 2 and the flange 3 are maintained at the ground potential together with the vacuum vessel 1 and the case 9.

【0032】熱シールド17が、ニップル2とその他電
極部との間の隔壁となるように配置されているのは先に
あげた従来例と同じである。
The heat shield 17 is arranged so as to be a partition between the nipple 2 and the other electrode portions, as in the above-described conventional example.

【0033】このような構成の真空容器1、ニップル
2、フランジ3と石英窓4により囲まれた内側の領域を
真空排気した後、この真空雰囲気で熱電子放出電極5か
ら電子を放出すると、該電子は熱電子放出電極5より高
い電位のアノード電極19に向う。筒状のアノード電極
19はコイル状又はメッシュ状で空間的に隙間のある構
造をしているため、電子の大部分はアノード電極19を
通り抜け、この通り抜けた電子がグラウンド電位である
ニップル2やフランジ3に比較して電位の高いアノード
電極19の方向へと戻ってくる。電子はこのような運動
を繰り返して、往復運動を行い最終的にはアノード電極
19に全て捕捉される。アノード電極19で電子が上記
の往復運動を繰り返しているとき、筒状のアノード電極
19の内側の空間において、気体分子又は原子10と衝
突する可能性が生じる。筒状のアノード電極19の内側
空間は、衝突に基づき検出しようとする気体分子等が存
在する検出領域として用いられる。本実施形態の構成で
は、この検出領域において、電子が繰り返して走行する
ようにし、電子の走行距離(走行時間)を長くすること
により、電子と気体分子等との衝突の起きる確率を高め
ている。従って、気体分子又は原子10と衝突する電子
の割合が多くなり、分圧測定感度を高めることができ
る。
After evacuating the inner region surrounded by the vacuum vessel 1, the nipple 2, the flange 3, and the quartz window 4 having such a structure, when electrons are emitted from the thermionic emission electrode 5 in this vacuum atmosphere, The electrons travel to the anode electrode 19 having a higher potential than the thermionic emission electrode 5. Since the cylindrical anode electrode 19 has a coil-shaped or mesh-shaped structure with a gap in the space, most of the electrons pass through the anode electrode 19, and the electrons passing through the nipple 2 and the flange are ground potential. 3 returns to the direction of the anode electrode 19 having a higher potential than that of the electrode 3. The electrons repeat such a movement, reciprocate, and are eventually captured entirely by the anode electrode 19. When the electrons repeat the reciprocating motion at the anode electrode 19, there is a possibility that the electrons collide with gas molecules or atoms 10 in the space inside the cylindrical anode electrode 19. The space inside the cylindrical anode electrode 19 is used as a detection region in which gas molecules and the like to be detected based on collision exist. In the configuration of the present embodiment, in the detection region, the electrons repeatedly travel, and the traveling distance (traveling time) of the electrons is increased to increase the probability of collision between the electrons and gas molecules. . Therefore, the ratio of electrons that collide with gas molecules or atoms 10 increases, and the partial pressure measurement sensitivity can be increased.

【0034】各気体分子又は原子10は電子との衝突が
起きると、特定の割合で励起し、その後エネルギ準位を
下げる。その際、各気体分子又は原子10に固有の波長
の光11を放出する。この光の放出はアノード電極19
の内側で行われる。放出された固有の波長の光11は石
英窓4を透過し大気側に出てくる。光学フィルタ12は
特定波長を中心とする狭帯域の波長の光のみを透過させ
るフィルタであり、この波長以外の波長の光は透過する
ことができない。
When each gas molecule or atom 10 collides with an electron, it is excited at a specific rate and then lowers its energy level. At that time, light 11 having a wavelength unique to each gas molecule or atom 10 is emitted. The emission of this light is caused by the anode electrode 19.
Is done inside. The emitted light 11 having a specific wavelength passes through the quartz window 4 and exits to the atmosphere. The optical filter 12 is a filter that transmits only light having a wavelength in a narrow band around a specific wavelength, and cannot transmit light having a wavelength other than this wavelength.

【0035】光学フィルタ12とスリット16を通った
光は光電子増倍管13の光電面14に入射し、光電子増
倍管13により増倍された電流に変換される。この電流
はプリアンプ15により電流電圧変換及び増幅を受け、
電圧信号として信号処理系へ送られる。又、光電子増倍
管13の光電面14の視野には真空側電極各部が見えな
いようにスリット16、フランジ3の孔部が配置され、
真空側の電極部からの熱輻射光及び発光が光電面14に
届き、計測上のノイズとなることを防止している。又、
熱シールド17は、ニップル2とその他電極部との間の
隔壁となるように配置されているため、電極部からの輻
射熱がニップル2に直接輻射され高温に加熱されること
を防いでいるが、これらは従来例と同様である。
The light passing through the optical filter 12 and the slit 16 is incident on the photocathode 14 of the photomultiplier 13 and is converted into a current multiplied by the photomultiplier 13. This current is subjected to current-voltage conversion and amplification by the preamplifier 15,
It is sent to the signal processing system as a voltage signal. Further, a slit 16 and a hole of the flange 3 are arranged so that each part of the vacuum side electrode is not visible in the field of view of the photocathode 14 of the photomultiplier tube 13,
The heat radiation light and the light emission from the electrode part on the vacuum side are prevented from reaching the photocathode 14 and causing noise in measurement. or,
Since the heat shield 17 is arranged so as to be a partition wall between the nipple 2 and other electrode portions, it prevents radiant heat from the electrode portion from being directly radiated to the nipple 2 and heated to a high temperature. These are the same as in the conventional example.

【0036】尚、本発明の上記実施形態においては、ア
ノード電極形状を円筒状として説明したが、円筒状とは
異なり、楕円の筒状であっても、長方形の筒状であって
も、又、平面状のメッシュ板を2枚平行に配置したもの
であっても良い。これらの形状や構成を有するアノード
電極は内側に気体分子等と電子が衝突する検出領域を有
し、電子が往復運動により、繰り返しこれらの電極を通
り抜け、検出領域を走行するので、電子走行距離が長く
できる効果は同じである。
In the above embodiment of the present invention, the anode electrode has been described as having a cylindrical shape. However, unlike the cylindrical shape, the anode electrode may have an elliptical tube shape, a rectangular tube shape, or the like. Alternatively, two flat mesh plates may be arranged in parallel. The anode electrode having these shapes and configurations has a detection area on the inside where electrons collide with gas molecules and the like, and the electrons repeatedly pass through these electrodes by reciprocating motion and travel through the detection area, so that the electron traveling distance is small. The effect that can be lengthened is the same.

【0037】又、電子源を熱電子放出電極5としている
が、電界放出効果による冷陰極電子源を使用しても電子
が放出されることは同様である。
Although the electron source is thermionic emission electrode 5, electrons are emitted in the same manner even when a cold cathode electron source using the field emission effect is used.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、電子放出電極から出た
大部分の電子はアノード電極19の回りを何度も往復す
るため、電子走行18の距離が長くなり、同じ分圧で
も、電子がアノード電極19に捕捉される迄に気体分子
又は原子10に衝突する確率が増大し、同じ分圧におけ
る電圧信号の強度が従来のものと比較して向上し、検出
器としての感度が向上する。
According to the present invention, most of the electrons emitted from the electron emitting electrode reciprocate around the anode electrode 19 many times, so that the distance of the electron traveling 18 becomes longer, and even if the same partial pressure is applied, the electron travels. The probability of collision with gas molecules or atoms 10 before being captured by the anode electrode 19 increases, the intensity of the voltage signal at the same partial pressure is improved as compared with the conventional one, and the sensitivity as a detector is improved. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である。FIG. 1 is an embodiment of the present invention.

【図2】従来技術の一例である。FIG. 2 is an example of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2 ニップル 3 フランジ 4 石英窓 5 熱電子放出電極 6 電子反発電極 7 メッシュ電極 8 アノード電極、 9 ケース 10 気体分子又は原子 11 固有の波長の光 12 光学フィルタ 13 光電子増倍管 14 光電面 15 プリアンプ 16 スリット 17 熱シールド 18 電子走行 19 アノード電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Nipple 3 Flange 4 Quartz window 5 Thermionic emission electrode 6 Electron repulsion electrode 7 Mesh electrode 8 Anode electrode, 9 Case 10 Gas molecule or atom 11 Light of specific wavelength 12 Optical filter 13 Photomultiplier tube 14 Photocathode 15 Preamplifier 16 Slit 17 Heat shield 18 Electron traveling 19 Anode electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空雰囲気中で電子放出電極から放出され
た電子が、アノード電極に飛び込む行程で、真空雰囲気
である検出領域に存在する気体分子又は原子に衝突し、
その電子衝撃により励起された気体分子又は原子がエネ
ルギー準位を下げる際に発光する固有波長の光を、分光
部を介して光電変換素子にて受光し、変換された電圧値
で前記気体分子又は原子の分圧を計測する電子衝撃発光
分光検出器において、前記アノード電極は、前記電子が
通り抜けできる部材で作られ、その内側空間に前記検出
領域が設けられ、前記アノード電極の前記検出領域で前
記電子が往復走行し得るように、前記アノード電極とそ
の周囲部との間に電位差を設けたことを特徴とする電子
衝撃発光分光検出器。
An electron emitted from an electron emission electrode in a vacuum atmosphere collides with gas molecules or atoms present in a detection area in a vacuum atmosphere in a process of jumping into an anode electrode,
Light of a specific wavelength that is emitted when the gas molecule or atom excited by the electron impact lowers the energy level, is received by the photoelectric conversion element via the spectroscopic unit, and the gas molecule or the light is converted at the converted voltage value. In the electron impact emission spectrometer for measuring the partial pressure of atoms, the anode electrode is made of a member through which the electrons can pass, and the detection region is provided in an inner space thereof, and the detection region of the anode electrode includes the detection region. A potential difference is provided between the anode electrode and a peripheral portion thereof so that electrons can reciprocate.
【請求項2】前記アノード電極は、導電性線材をコイル
状に巻いてなる略筒状部材であることを特徴とする請求
項1に記載の電子衝撃発光分光検出器。
2. The electron impact emission spectral detector according to claim 1, wherein the anode electrode is a substantially cylindrical member formed by winding a conductive wire in a coil shape.
【請求項3】前記アノード電極はメッシュ状の導電性薄
板を丸めてなる筒状部材である事を特微とする請求項1
に記載の電子衝撃発光分光検出器。
3. The method according to claim 1, wherein the anode electrode is a cylindrical member formed by rolling a mesh-shaped conductive thin plate.
3. The electron impact emission spectrometer according to claim 1.
【請求項4】筒状のアノード電極の中心軸に垂直な断面
の形状が、略円形か、略楕円形か、略方形の内のいずれ
か一つである請求項2または3に記載の電子衝撃発光分
光検出器。
4. The electron according to claim 2, wherein the shape of the cross section perpendicular to the central axis of the cylindrical anode electrode is one of a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, and a substantially square shape. Shock emission spectroscopy detector.
【請求項5】前記アノード電極は、メッシュ状の導電性
薄板を二枚平行に配置してなることを特微とする請求項
1に記載の電子衝撃発光分光検出器。
5. The electron impact emission spectrometer according to claim 1, wherein the anode electrode is formed by arranging two mesh-shaped conductive thin plates in parallel.
【請求項6】電子放出電極が熱電子放出型と、冷陰極型
の内のいずれか一つである請求項1〜5のいずれか1項
に記載の電子衝撃発光分光検出器。
6. The electron impact emission spectrometer according to claim 1, wherein the electron emission electrode is one of a thermoelectron emission type and a cold cathode type.
【請求項7】真空容器に繋がるニップル、フランジ、熱
シールドはグラウンド電位で、電子放出電極はグラウン
ド電位より高く、アノード電極はその電子放出電極より
更に高い電位を有する請求項1〜7のいずれか1項に記
載の電子衝撃発光分光検出器。
7. A nipple, a flange, and a heat shield connected to a vacuum vessel are at a ground potential, an electron emission electrode is higher than the ground potential, and an anode electrode has a higher potential than the electron emission electrode. Item 2. An electron impact emission spectrometer according to item 1.
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