JPH10281911A - 広帯域電離真空計 - Google Patents
広帯域電離真空計Info
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- JPH10281911A JPH10281911A JP10513697A JP10513697A JPH10281911A JP H10281911 A JPH10281911 A JP H10281911A JP 10513697 A JP10513697 A JP 10513697A JP 10513697 A JP10513697 A JP 10513697A JP H10281911 A JPH10281911 A JP H10281911A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】極高真空領域を測定できる広帯域電離真空計を
提供する。 【解決手段】極高真空領域では、エネルギーフィルタ部
２０によって、イオン生成部１０内で生成されたイオン
から脱離イオンを除去し、気体イオンだけをイオンコレ
クタ３１に入射させ、２次電子倍増作用によって増幅さ
れたイオン電流を測定して圧力を求める。圧力が高く、
気体イオン量が多い場合は、イオンコレクタ３１の電流
が飽和してしまうため、エネルギーフィルタ部２０のフ
ィルタ電極２２1、２２2で気体イオンを捕集し、イオン
電流を直接測定する。このような電離真空計１によれ
ば、極高真空領域を含む広い範囲の圧力を測定すること
が可能となる。
提供する。 【解決手段】極高真空領域では、エネルギーフィルタ部
２０によって、イオン生成部１０内で生成されたイオン
から脱離イオンを除去し、気体イオンだけをイオンコレ
クタ３１に入射させ、２次電子倍増作用によって増幅さ
れたイオン電流を測定して圧力を求める。圧力が高く、
気体イオン量が多い場合は、イオンコレクタ３１の電流
が飽和してしまうため、エネルギーフィルタ部２０のフ
ィルタ電極２２1、２２2で気体イオンを捕集し、イオン
電流を直接測定する。このような電離真空計１によれ
ば、極高真空領域を含む広い範囲の圧力を測定すること
が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電離真空計の技術分
野にかかり、特に、極高真空領域の測定ができるエネル
ギーフィルタ型の電離真空計の測定圧力範囲の広帯域化
の技術に関する。
野にかかり、特に、極高真空領域の測定ができるエネル
ギーフィルタ型の電離真空計の測定圧力範囲の広帯域化
の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空計には多数の種類のものがあり、真
空雰囲気の圧力状態に応じ、最適な測定圧力範囲のもの
を選択して使用できるようになっている。
空雰囲気の圧力状態に応じ、最適な測定圧力範囲のもの
を選択して使用できるようになっている。
【０００３】真空雰囲気を、その圧力で分ける場合、１
０-5Ｐａ未満の圧力を高真空領域、それ以上の圧力を中
真空領域と低真空領域と称されており、高真空領域での
圧力測定には、一般に、電離真空計が用いられている。
特に、１０-10Ｐａ以下の圧力の極高真空領域では、図
５の符号１０１に示すような、エネルギーフィルタ型の
電離真空計が用いられている。
０-5Ｐａ未満の圧力を高真空領域、それ以上の圧力を中
真空領域と低真空領域と称されており、高真空領域での
圧力測定には、一般に、電離真空計が用いられている。
特に、１０-10Ｐａ以下の圧力の極高真空領域では、図
５の符号１０１に示すような、エネルギーフィルタ型の
電離真空計が用いられている。
【０００４】この電離真空計１０１は、出願人が先に提
案した構造のものであり(特開平８−２３６７７号)、イ
オン生成部１１０、エネルギーフィルター部１２０、イ
オン検出部１３０を有している。各部１１０、１２０、
１３０は、測定対象の真空槽内に配置されており、真空
槽外部に配置された電源に、真空雰囲気を維持した状態
で接続されている。
案した構造のものであり(特開平８−２３６７７号)、イ
オン生成部１１０、エネルギーフィルター部１２０、イ
オン検出部１３０を有している。各部１１０、１２０、
１３０は、測定対象の真空槽内に配置されており、真空
槽外部に配置された電源に、真空雰囲気を維持した状態
で接続されている。
【０００５】イオン生成部１１０は、フィラメント１１
１、グリッド１１２、引出電極１１３を有しており、エ
ネルギーフィルタ部１２０は、円筒電極１２１、フィル
タ電極１２２1、１２２2、邪魔板１２３を有している。
また、イオン検出部１３０は、イオンコレクタ１３１と
引出電極１３３を有している。
１、グリッド１１２、引出電極１１３を有しており、エ
ネルギーフィルタ部１２０は、円筒電極１２１、フィル
タ電極１２２1、１２２2、邪魔板１２３を有している。
また、イオン検出部１３０は、イオンコレクタ１３１と
引出電極１３３を有している。
【０００６】グリッド１１２は、導線が円筒形形状に組
まれて構成されており、グリッド１１２、引出電極１３
１、フィルタ電極１２２1、円筒電極１２１、フィルタ
電極１２２2、引出電極１３３、イオンコレクタ１３１
が、中心軸線を一致させてこの順に配置されている。
まれて構成されており、グリッド１１２、引出電極１３
１、フィルタ電極１２２1、円筒電極１２１、フィルタ
電極１２２2、引出電極１３３、イオンコレクタ１３１
が、中心軸線を一致させてこの順に配置されている。
【０００７】フィラメント１１１はグリッド１１２の側
方に配置されており、グリッド１１２に正の電圧を印加
すると共に、フィラメント１１１に通電して熱電子を放
出させると、熱電子はグリッド１１２近傍で運動し、グ
リッド１１２内の残留ガスと衝突すると、その残留ガス
が電離され、正電荷の気体イオンが生成される。
方に配置されており、グリッド１１２に正の電圧を印加
すると共に、フィラメント１１１に通電して熱電子を放
出させると、熱電子はグリッド１１２近傍で運動し、グ
リッド１１２内の残留ガスと衝突すると、その残留ガス
が電離され、正電荷の気体イオンが生成される。
【０００８】熱電子は、最終的にはグリッド１１２に入
射するが、そのとき、グリッド１１２から軟Ｘ線が放射
され、また、グリッド１１２の吸着ガスが励起脱離し、
正電荷の脱離イオンとなって真空雰囲気中に放出され
る。
射するが、そのとき、グリッド１１２から軟Ｘ線が放射
され、また、グリッド１１２の吸着ガスが励起脱離し、
正電荷の脱離イオンとなって真空雰囲気中に放出され
る。
【０００９】気体イオンと脱離イオンは、グリッド１１
２より低電位の引出電極１１３によって引出孔１１４か
ら引き出され、フィルタ孔１２４1を通って、軟Ｘ線と
共に円筒電極１２１内に進入する。
２より低電位の引出電極１１３によって引出孔１１４か
ら引き出され、フィルタ孔１２４1を通って、軟Ｘ線と
共に円筒電極１２１内に進入する。
【００１０】円筒電極１２１には正電圧が、各フィルタ
電極１２２1、１２２2には円筒電極１２１よりも低い電
圧が印加されており、円筒電極１２１内に進入した気体
イオンや脱離イオンは、フィルター電極１２２1、１２
２2と円筒電極１２１の間の電位差によって形成される
電界の影響を受け、イオンが有する運動エネルギーに応
じた集束率で集束される。
電極１２２1、１２２2には円筒電極１２１よりも低い電
圧が印加されており、円筒電極１２１内に進入した気体
イオンや脱離イオンは、フィルター電極１２２1、１２
２2と円筒電極１２１の間の電位差によって形成される
電界の影響を受け、イオンが有する運動エネルギーに応
じた集束率で集束される。
【００１１】脱離イオンは高電圧が印加されたグリッド
１１２表面から放出され、気体イオンと比べると高い運
動エネルギーを持つため、集束率が低く、直進に近い状
態で飛行し、円筒電極１２１の壁面や出口側のフィルタ
電極１２２2と衝突する。
１１２表面から放出され、気体イオンと比べると高い運
動エネルギーを持つため、集束率が低く、直進に近い状
態で飛行し、円筒電極１２１の壁面や出口側のフィルタ
電極１２２2と衝突する。
【００１２】運動エネルギーの低い気体イオンは集束率
が高く、フィルタ孔１２４2付近で焦点が結ばれると引
出電極１３３によって引出孔１３４から引き出される。
このように、エネルギーフィルタ部１２０は、気体イオ
ンを通過させ、脱離イオンを通過させないフィルターの
役目を果たしている。
が高く、フィルタ孔１２４2付近で焦点が結ばれると引
出電極１３３によって引出孔１３４から引き出される。
このように、エネルギーフィルタ部１２０は、気体イオ
ンを通過させ、脱離イオンを通過させないフィルターの
役目を果たしている。
【００１３】円筒電極１２１中央位置には邪魔板１２３
が配置されており、電界の影響を受けない軟Ｘ線は邪魔
板１２３や円筒電極１２１の壁面に入射し、後方に位置
するフィルタ孔１２４2には到達できない。
が配置されており、電界の影響を受けない軟Ｘ線は邪魔
板１２３や円筒電極１２１の壁面に入射し、後方に位置
するフィルタ孔１２４2には到達できない。
【００１４】引出孔１３４から引き出された気体イオン
は、負の高電圧が印加されたイオンコレクタ１３１に引
き寄せられる。そのイオンコレクタ１３１は、２次電子
増倍管で構成されており、正電荷の気体イオンがイオン
コレクタ１３１に入射すると、入射イオンは２次電子増
倍効果によって増幅され、発生するイオン電流値は、プ
リアンプ１３２を介して、図示しない後段の測定回路に
よって増幅された状態で検出され、真空槽内部の圧力が
求められる。
は、負の高電圧が印加されたイオンコレクタ１３１に引
き寄せられる。そのイオンコレクタ１３１は、２次電子
増倍管で構成されており、正電荷の気体イオンがイオン
コレクタ１３１に入射すると、入射イオンは２次電子増
倍効果によって増幅され、発生するイオン電流値は、プ
リアンプ１３２を介して、図示しない後段の測定回路に
よって増幅された状態で検出され、真空槽内部の圧力が
求められる。
【００１５】上述のような構成により、この電離真空計
１０１は、微少量の気体イオンによる微少なイオン電流
を効率よく検出し、１０-11Ｐａ以下の極高真空雰囲気
でも、正確な圧力測定を行えるようになっている。
１０１は、微少量の気体イオンによる微少なイオン電流
を効率よく検出し、１０-11Ｐａ以下の極高真空雰囲気
でも、正確な圧力測定を行えるようになっている。
【００１６】しかしながら、イオンコレクタ１３１が２
次電子増倍機能を有しているため、極高真空雰囲気より
も圧力が高く、イオンコレクタ１３１に多量の気体イオ
ンが入射する場合には、２次電子増倍率が飽和し、イオ
ンコレクタ１３１に流れるイオン電流値が圧力の大きさ
に比例しなくなり、圧力測定ができなくなってしまう。
一般に、上述のような構成の電離真空計１０１では、ほ
ぼ１０-6Ｐａが測定可能な圧力の上限となっている。
次電子増倍機能を有しているため、極高真空雰囲気より
も圧力が高く、イオンコレクタ１３１に多量の気体イオ
ンが入射する場合には、２次電子増倍率が飽和し、イオ
ンコレクタ１３１に流れるイオン電流値が圧力の大きさ
に比例しなくなり、圧力測定ができなくなってしまう。
一般に、上述のような構成の電離真空計１０１では、ほ
ぼ１０-6Ｐａが測定可能な圧力の上限となっている。
【００１７】そこで従来技術でも対策が採られており、
２次電子増倍機能のないＢ−Ａゲージ構造の電離真空計
等を並設し、高真空雰囲気が極高真空領域にある場合は
上記エネルギーフィルタ型の電離真空計１０１を動作さ
せ、それよりも高い圧力領域にある場合は通常の電離真
空計を動作させ、２台の電離真空計によって広帯域の圧
力測定ができるようにしていた。
２次電子増倍機能のないＢ−Ａゲージ構造の電離真空計
等を並設し、高真空雰囲気が極高真空領域にある場合は
上記エネルギーフィルタ型の電離真空計１０１を動作さ
せ、それよりも高い圧力領域にある場合は通常の電離真
空計を動作させ、２台の電離真空計によって広帯域の圧
力測定ができるようにしていた。
【００１８】しかしながら、２台の電離真空計を設ける
と、両真空計の圧力表示値の不一致、コスト・保守・装
置容積等、種々の点において不利であり、抜本的な解決
が望まれている。
と、両真空計の圧力表示値の不一致、コスト・保守・装
置容積等、種々の点において不利であり、抜本的な解決
が望まれている。
【００１９】
【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あり、その
目的は、１台で極高真空領域を含む広い範囲の圧力測定
ができる広帯域電離真空計を提供することにある。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、１台で極高真空領域を含む広い範囲の圧力測定
ができる広帯域電離真空計を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、グリッドとフィラメントと
引出電極とを有するイオン生成部と、円筒電極と、該円
筒電極の入口側と出口側にそれぞれ配置されたフィルタ
電極とを有するエネルギーフィルタ部と、２次電子増倍
機能があるイオンコレクタを有するイオン検出部とが設
けられた電離真空計の、前記フィラメントから放出され
た熱電子が残留ガスに衝突して気体イオンが生成され、
前記熱電子が前記グリッドに入射して脱離イオンが放出
され、前記引出電極によって前記各イオンが引き出さ
れ、前記入口側のフィルタ電極を通って前記円筒電極内
に進入するように構成された電離真空計であって、前記
円筒電極と前記フィルタ電極との間の電位関係を変更す
ることで、所定圧力以下の真空雰囲気では、前記エネル
ギーフィルタ部内を前記脱離イオンは通過させず、前記
気体イオンを通過させて前記イオンコレクタに入射さ
せ、増倍されたイオン電流を測定し、他方、前記所定圧
力以上の真空雰囲気では、前記エネルギーフィルタ部に
前記気体イオンを捕集させ、流れるイオン電流を測定で
きるように構成されたことを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、グリッドとフィラメントと
引出電極とを有するイオン生成部と、円筒電極と、該円
筒電極の入口側と出口側にそれぞれ配置されたフィルタ
電極とを有するエネルギーフィルタ部と、２次電子増倍
機能があるイオンコレクタを有するイオン検出部とが設
けられた電離真空計の、前記フィラメントから放出され
た熱電子が残留ガスに衝突して気体イオンが生成され、
前記熱電子が前記グリッドに入射して脱離イオンが放出
され、前記引出電極によって前記各イオンが引き出さ
れ、前記入口側のフィルタ電極を通って前記円筒電極内
に進入するように構成された電離真空計であって、前記
円筒電極と前記フィルタ電極との間の電位関係を変更す
ることで、所定圧力以下の真空雰囲気では、前記エネル
ギーフィルタ部内を前記脱離イオンは通過させず、前記
気体イオンを通過させて前記イオンコレクタに入射さ
せ、増倍されたイオン電流を測定し、他方、前記所定圧
力以上の真空雰囲気では、前記エネルギーフィルタ部に
前記気体イオンを捕集させ、流れるイオン電流を測定で
きるように構成されたことを特徴とする。
【００２１】この場合、請求項２記載の発明のように、
前記エネルギーフィルタ部で前記気体イオンを捕集する
際、前記円筒電極の電位と前記フィルタ電極の電位とを
調節し、前記円筒電極に前記脱離イオンを入射させ、前
記フィルタ電極に前記気体イオンを入射させ、前記フィ
ルタ電極に流れるイオン電流を測定できるように構成す
ることができる。
前記エネルギーフィルタ部で前記気体イオンを捕集する
際、前記円筒電極の電位と前記フィルタ電極の電位とを
調節し、前記円筒電極に前記脱離イオンを入射させ、前
記フィルタ電極に前記気体イオンを入射させ、前記フィ
ルタ電極に流れるイオン電流を測定できるように構成す
ることができる。
【００２２】上述の本発明の構成によれば、イオン生成
部のフィラメントから放出された熱電子が残留ガスに衝
突すると気体イオンが生成され、グリッドに入射すると
脱離イオンが放出される。
部のフィラメントから放出された熱電子が残留ガスに衝
突すると気体イオンが生成され、グリッドに入射すると
脱離イオンが放出される。
【００２３】それらのイオンは正電荷であり、引出電極
をグリッドより低電位にするとグリッド内から引き出さ
れ、フィルタ電極を通過して円筒電極内に進入する。円
筒電極内に進入したイオンから脱離イオンを除去し、気
体イオンの量を測定できれば、残留ガス密度、即ち圧力
を測定できるが、真空雰囲気が極高真空領域にある場合
は、気体イオン量は微少であり、イオン電流を直接測定
することができない。
をグリッドより低電位にするとグリッド内から引き出さ
れ、フィルタ電極を通過して円筒電極内に進入する。円
筒電極内に進入したイオンから脱離イオンを除去し、気
体イオンの量を測定できれば、残留ガス密度、即ち圧力
を測定できるが、真空雰囲気が極高真空領域にある場合
は、気体イオン量は微少であり、イオン電流を直接測定
することができない。
【００２４】そこで本発明の電離真空計では、２次電子
増倍管から成るイオンコレクタを用い、所定圧力以下の
真空雰囲気では、エネルギーフィルタ部内で脱離イオン
を除去し、気体イオンだけをイオンコレクタに入射させ
ており、２次電子増倍作用によって増幅されたイオン電
流を測定できるようにしている。
増倍管から成るイオンコレクタを用い、所定圧力以下の
真空雰囲気では、エネルギーフィルタ部内で脱離イオン
を除去し、気体イオンだけをイオンコレクタに入射させ
ており、２次電子増倍作用によって増幅されたイオン電
流を測定できるようにしている。
【００２５】他方、上述のようなイオンコレクタでは、
極高真空領域よりも圧力が高い場合(例えば１０-6Ｐａ
以上の圧力)は、２次電子増倍率が飽和し、真のイオン
電流量が求められなくなってしまう。この電離真空計で
は、真空雰囲気が所定圧力以上の領域にあり、気体イオ
ンの量が多いときは、円筒電極とフィルタ電極との間の
電位関係を変更してエネルギーフィルタ部に気体イオン
を捕集させているので、イオン電流を直接測定し、圧力
を求めることができる。
極高真空領域よりも圧力が高い場合(例えば１０-6Ｐａ
以上の圧力)は、２次電子増倍率が飽和し、真のイオン
電流量が求められなくなってしまう。この電離真空計で
は、真空雰囲気が所定圧力以上の領域にあり、気体イオ
ンの量が多いときは、円筒電極とフィルタ電極との間の
電位関係を変更してエネルギーフィルタ部に気体イオン
を捕集させているので、イオン電流を直接測定し、圧力
を求めることができる。
【００２６】エネルギーフィルタ部によって気体イオン
を捕集する際に、円筒電極に脱離イオンを入射させ、フ
ィルタ電極に気体イオンを入射させ、捕集するようにす
れば、フィルタ電極に流れるイオン電流には、軟Ｘ線や
脱離イオンの影響による電流は含まれず、測定精度が向
上する。
を捕集する際に、円筒電極に脱離イオンを入射させ、フ
ィルタ電極に気体イオンを入射させ、捕集するようにす
れば、フィルタ電極に流れるイオン電流には、軟Ｘ線や
脱離イオンの影響による電流は含まれず、測定精度が向
上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の電離真空計１の概
略構成図、図２は、そのブロック図である。この電離真
空計１を構成する部材とその配置は、上述の電離真空計
１０１と同様であり、イオン生成部１０、エネルギーフ
ィルタ部２０、イオン検出部３０を有している。
略構成図、図２は、そのブロック図である。この電離真
空計１を構成する部材とその配置は、上述の電離真空計
１０１と同様であり、イオン生成部１０、エネルギーフ
ィルタ部２０、イオン検出部３０を有している。
【００２８】イオン生成部１０は、フィラメント１１、
グリッド１２、引出電極１３を有しており、エネルギー
フィルタ部２０は、円筒電極２１、フィルタ電極２
２1、２２2、邪魔板２３を有している。また、イオン検
出部３０は、イオンコレクタ３１と引出電極３３を有し
ている。
グリッド１２、引出電極１３を有しており、エネルギー
フィルタ部２０は、円筒電極２１、フィルタ電極２
２1、２２2、邪魔板２３を有している。また、イオン検
出部３０は、イオンコレクタ３１と引出電極３３を有し
ている。
【００２９】グリッド１２は導線が円筒メッシュ状に組
まれて構成されており、また、引出電極１３、３３とフ
ィルタ電極２２1、２２2は金属材料が円盤状に成形され
て構成されている。イオンコレクタ３１は円錐形形状の
２次電子増倍管によって構成されており、グリッド１
２、引出電極１３、フィルタ電極２２1、円筒電極２
１、フィルタ電極２２2、引出電極３３、イオンコレク
タ３１の順に、中心軸線を一致させて配置されている。
まれて構成されており、また、引出電極１３、３３とフ
ィルタ電極２２1、２２2は金属材料が円盤状に成形され
て構成されている。イオンコレクタ３１は円錐形形状の
２次電子増倍管によって構成されており、グリッド１
２、引出電極１３、フィルタ電極２２1、円筒電極２
１、フィルタ電極２２2、引出電極３３、イオンコレク
タ３１の順に、中心軸線を一致させて配置されている。
【００３０】フィラメント１１はグリッド１２の側方に
配置されており、グリッド１２に正の電圧を印加し、フ
ィラメント１１に通電して放出された熱電子は、グリッ
ド１２に引き寄せられ、グリッド近傍で運動し、真空槽
内の残留ガスと衝突するとイオンを生成させ、グリッド
１２に入射すると、軟Ｘ線と脱離イオンを放出させる。
配置されており、グリッド１２に正の電圧を印加し、フ
ィラメント１１に通電して放出された熱電子は、グリッ
ド１２に引き寄せられ、グリッド近傍で運動し、真空槽
内の残留ガスと衝突するとイオンを生成させ、グリッド
１２に入射すると、軟Ｘ線と脱離イオンを放出させる。
【００３１】引出電極１３、３３の中央位置(中心軸線
上の位置)には引出孔１４、３４がそれぞれ設けられて
おり、同様に、フィルタ電極２２1、２２2の中央位置に
は、フィルタ孔２４1、２４2がそれぞれ設けられてお
り、引出電極１３を接地電位に置くと気体イオンと脱離
イオンは引出孔１４から引き出され、フィルタ孔２４1
を通過して円筒電極２１内に進入する。
上の位置)には引出孔１４、３４がそれぞれ設けられて
おり、同様に、フィルタ電極２２1、２２2の中央位置に
は、フィルタ孔２４1、２４2がそれぞれ設けられてお
り、引出電極１３を接地電位に置くと気体イオンと脱離
イオンは引出孔１４から引き出され、フィルタ孔２４1
を通過して円筒電極２１内に進入する。
【００３２】円筒電極２１内の中心軸線中央位置には、
図示しない導線によって円筒電極２１から懸吊固定され
た邪魔板２３が配置されており、グリッド１２から放出
され、引出孔１４とフィルタ孔２４1を通過して円筒電
極２１内に侵入した軟Ｘ線のうち、中心軸線に対して平
行な軟Ｘ線は、その邪魔板２３に入射する。円筒電極２
１内に斜め方向から侵入し、邪魔板２３に入射しなかっ
た軟Ｘ線は、円筒電極２１の内壁面に入射し、邪魔板２
３後方のフィルタ孔２４2、引出孔３４に到達できな
い。引出孔３４の後方には、イオンコレクタ３１が開口
部を向けた状態で配置されているが、軟Ｘ線はイオンコ
レクタ３１内には入射できない。
図示しない導線によって円筒電極２１から懸吊固定され
た邪魔板２３が配置されており、グリッド１２から放出
され、引出孔１４とフィルタ孔２４1を通過して円筒電
極２１内に侵入した軟Ｘ線のうち、中心軸線に対して平
行な軟Ｘ線は、その邪魔板２３に入射する。円筒電極２
１内に斜め方向から侵入し、邪魔板２３に入射しなかっ
た軟Ｘ線は、円筒電極２１の内壁面に入射し、邪魔板２
３後方のフィルタ孔２４2、引出孔３４に到達できな
い。引出孔３４の後方には、イオンコレクタ３１が開口
部を向けた状態で配置されているが、軟Ｘ線はイオンコ
レクタ３１内には入射できない。
【００３３】真空槽の外部には、３個の電源Ｅ1〜Ｅ
3と、スイッチＳＷと、電流計Ｍとが配置されており、
円筒電極２１は電源Ｅ1に接続され、所望の大きさの正
電圧を印加できるように構成されている。
3と、スイッチＳＷと、電流計Ｍとが配置されており、
円筒電極２１は電源Ｅ1に接続され、所望の大きさの正
電圧を印加できるように構成されている。
【００３４】２個のフィルタ電極２２1、２２2は、円筒
電極２１外部の導線２９によって接続され、互いに同電
位になるように構成されており、また、いずれか一方の
フィルタ電極２２1にはスイッチＳＷが接続されてい
る。そのスイッチＳＷを一方の接点に接続させると、フ
ィルタ電極２２1、２２2と円筒電極２１とが、電源Ｅ2
を介して電気的に接続され、フィルタ電極２２1、２２2
と円筒電極２１との間に所望の大きさの電圧を印加でき
るように構成されている。
電極２１外部の導線２９によって接続され、互いに同電
位になるように構成されており、また、いずれか一方の
フィルタ電極２２1にはスイッチＳＷが接続されてい
る。そのスイッチＳＷを一方の接点に接続させると、フ
ィルタ電極２２1、２２2と円筒電極２１とが、電源Ｅ2
を介して電気的に接続され、フィルタ電極２２1、２２2
と円筒電極２１との間に所望の大きさの電圧を印加でき
るように構成されている。
【００３５】また、スイッチＳＷを他方の接点に接続さ
せると、フィルタ電極２２1、２２2は、電源Ｅ3を介し
てグラウンド電位に接続され、フィルタ電極２２1、２
２2の電位を自由に設定できるように構成されている。
その電源Ｅ3とスイッチＳＷとの間には電流計Ｍが接続
され、電源Ｅ3に流れる電流を測定できるように構成さ
れている。
せると、フィルタ電極２２1、２２2は、電源Ｅ3を介し
てグラウンド電位に接続され、フィルタ電極２２1、２
２2の電位を自由に設定できるように構成されている。
その電源Ｅ3とスイッチＳＷとの間には電流計Ｍが接続
され、電源Ｅ3に流れる電流を測定できるように構成さ
れている。
【００３６】いま、真空槽内の雰囲気が１０-12Ｐａ〜
１０-6Ｐａ程度の圧力である場合、スイッチＳＷを前記
一方の接点に接続し、電源Ｅ2を介して円筒電極２１と
フィルタ電極２２1、２２2とを電気的に接続させる。
１０-6Ｐａ程度の圧力である場合、スイッチＳＷを前記
一方の接点に接続し、電源Ｅ2を介して円筒電極２１と
フィルタ電極２２1、２２2とを電気的に接続させる。
【００３７】引出電極１３、３３を接地電位にし、高圧
電源３５によってイオンコレクタ３１に負の高電圧を印
加する。グリッド１２の電位を１１０Ｖ、円筒電極２１
の電位を７５Ｖ、フィルタ電極２２1、２２2の電位を−
１５０Ｖにした場合の円筒電極２１付近の電位状態を図
３に示す。図３、及び図４の符号２８は、邪魔板２３を
円筒電極２１内に懸吊固定しておくための導線を示して
いる。
電源３５によってイオンコレクタ３１に負の高電圧を印
加する。グリッド１２の電位を１１０Ｖ、円筒電極２１
の電位を７５Ｖ、フィルタ電極２２1、２２2の電位を−
１５０Ｖにした場合の円筒電極２１付近の電位状態を図
３に示す。図３、及び図４の符号２８は、邪魔板２３を
円筒電極２１内に懸吊固定しておくための導線を示して
いる。
【００３８】この図から分かるように、等電位曲面によ
って静電的な凸レンズが形成されており、円筒電極２１
内に斜め方向から進入したイオンを中心軸線方向に曲
げ、集束させられるように構成されている。
って静電的な凸レンズが形成されており、円筒電極２１
内に斜め方向から進入したイオンを中心軸線方向に曲
げ、集束させられるように構成されている。
【００３９】その集束の際、低エネルギーの気体イオン
ＥＤに対する集束率は高く、出口側のフィルタ孔２４2
付近で焦点が結ばれる。他方、高エネルギーの脱離イオ
ンＥＳＤの集束度は低いため、円筒電極２１の壁面や出
口側のフィラメント電極２２2に衝突し、フィルタ孔２
４2に到達できない。従って、引出電極３３によってフ
ィルタ孔２４2、引出孔３４から引き出され、イオンコ
レクタ３１に入射するイオンは気体イオンＥＤだけとな
り、気体イオンＥＤをイオンコレクタ３１の２次電子増
倍機能によって増幅した状態で、プリアンプ３２を介し
て図示しない測定回路に出力され、イオン電流が測定さ
れて圧力が求められる。
ＥＤに対する集束率は高く、出口側のフィルタ孔２４2
付近で焦点が結ばれる。他方、高エネルギーの脱離イオ
ンＥＳＤの集束度は低いため、円筒電極２１の壁面や出
口側のフィラメント電極２２2に衝突し、フィルタ孔２
４2に到達できない。従って、引出電極３３によってフ
ィルタ孔２４2、引出孔３４から引き出され、イオンコ
レクタ３１に入射するイオンは気体イオンＥＤだけとな
り、気体イオンＥＤをイオンコレクタ３１の２次電子増
倍機能によって増幅した状態で、プリアンプ３２を介し
て図示しない測定回路に出力され、イオン電流が測定さ
れて圧力が求められる。
【００４０】他方、真空槽内の雰囲気が１０-6Ｐａ以上
の圧力である場合、高電圧源３５を停止させ、イオンコ
レクタ３１をグラウンド電位にすると共に、スイッチＳ
Ｗを前記他方の接点に接続し、フィルタ電極２２1、２
２2を電流計Ｍを介して電源Ｅ3に接続させる。各電源Ｅ
1〜Ｅ3の電圧を設定し、グリッド１２の電位を１１０
Ｖ、引出電極１３、３３の電位を０Ｖ(グラウンド電
位)、円筒電極２１の電位を１１４Ｖ、フィルタ電極２
２1、２２2の電位を０Ｖ(電源Ｅ3の出力は０Ｖ)とした
場合の等電位曲線を図４に示す。
の圧力である場合、高電圧源３５を停止させ、イオンコ
レクタ３１をグラウンド電位にすると共に、スイッチＳ
Ｗを前記他方の接点に接続し、フィルタ電極２２1、２
２2を電流計Ｍを介して電源Ｅ3に接続させる。各電源Ｅ
1〜Ｅ3の電圧を設定し、グリッド１２の電位を１１０
Ｖ、引出電極１３、３３の電位を０Ｖ(グラウンド電
位)、円筒電極２１の電位を１１４Ｖ、フィルタ電極２
２1、２２2の電位を０Ｖ(電源Ｅ3の出力は０Ｖ)とした
場合の等電位曲線を図４に示す。
【００４１】入口側のフィルタ孔２４1近傍に形成され
た電場により、円筒電極２１内に進入したイオンのう
ち、気体イオンＥＤは押し戻され、入口側のフィルタ電
極２２ 1に入射する。他方、気体イオンＥＤよりも高い
運動エネルギーを持つ脱離イオンＥＳＤ(図４参照)は押
し戻されずに円筒電極２１に衝突するため、電流計Ｍに
よって、気体イオンＥＤの入射によるイオン電流のみを
直接測定することができる。
た電場により、円筒電極２１内に進入したイオンのう
ち、気体イオンＥＤは押し戻され、入口側のフィルタ電
極２２ 1に入射する。他方、気体イオンＥＤよりも高い
運動エネルギーを持つ脱離イオンＥＳＤ(図４参照)は押
し戻されずに円筒電極２１に衝突するため、電流計Ｍに
よって、気体イオンＥＤの入射によるイオン電流のみを
直接測定することができる。
【００４２】以上説明した電離真空計１では、真空槽内
の圧力に応じてスイッチＳＷを切り替えたが、スイッチ
ＳＷは機械的なスイッチに限定されるものではなく、ま
た、切り替えは手動によると、自動によるとを問わな
い。
の圧力に応じてスイッチＳＷを切り替えたが、スイッチ
ＳＷは機械的なスイッチに限定されるものではなく、ま
た、切り替えは手動によると、自動によるとを問わな
い。
【００４３】電源Ｅ1〜Ｅ3の接続状態は図２のブロック
図に示したが、本発明はそれに限定されるものではな
い。要するに、２次電子増倍管によって構成されたイオ
ンコレクタ３１が正常に動作できない比較的高い圧力範
囲では、電極間の電位関係を変更し、エネルギーフィル
タ２０内の電極で気体イオンＥＤを捕集できるものであ
ればよい。その測定値には、軟Ｘ線や脱離イオンの影響
がない方が望ましく、図２の例では、円筒電極２１で気
体イオンＥＤを捕集することは望ましくない。
図に示したが、本発明はそれに限定されるものではな
い。要するに、２次電子増倍管によって構成されたイオ
ンコレクタ３１が正常に動作できない比較的高い圧力範
囲では、電極間の電位関係を変更し、エネルギーフィル
タ２０内の電極で気体イオンＥＤを捕集できるものであ
ればよい。その測定値には、軟Ｘ線や脱離イオンの影響
がない方が望ましく、図２の例では、円筒電極２１で気
体イオンＥＤを捕集することは望ましくない。
【００４４】
【発明の効果】１台の電離真空計で極高真空領域を含む
広い範囲の圧力を測定することができる。２台の電離真
空計を設ける必要がないので、真空装置のコスト削減・
小型化に寄与できる。また、保守作業も簡単になる。
広い範囲の圧力を測定することができる。２台の電離真
空計を設ける必要がないので、真空装置のコスト削減・
小型化に寄与できる。また、保守作業も簡単になる。
【図１】本発明の電離真空計の概略構成図
【図２】その動作を説明するためのブロック図
【図３】イオンコレクタを動作させるときの電位状態を
説明するための図
説明するための図
【図４】イオンコレクタを動作させないときの電位状態
を説明するための図
を説明するための図
【図５】従来技術の電離真空計の動作を説明するための
ブロック図
ブロック図
１……電離真空計 １０……イオン生成部 １２……グリッド １３……引出電極 ２０……エネルギーフィルタ部 ２１……円筒電極 ２２1、２２2……フィルタ電極 ３０……イオン検出部 ３１……イオンコレクタ ３３……引出電極
Claims (2)
- 【請求項１】グリッドとフィラメントと引出電極とを有
するイオン生成部と、 円筒電極と、該円筒電極の入口側と出口側にそれぞれ配
置されたフィルタ電極とを有するエネルギーフィルタ部
と、 ２次電子増倍機能があるイオンコレクタを有するイオン
検出部とが設けられた電離真空計の、 前記フィラメントから放出された熱電子が残留ガスに衝
突して気体イオンが生成され、前記熱電子が前記グリッ
ドに入射して脱離イオンが放出され、 前記引出電極によって前記各イオンが引き出され、前記
入口側のフィルタ電極を通って前記円筒電極内に進入す
るように構成された電離真空計であって、 前記円筒電極と前記フィルタ電極との間の電位関係を変
更することで、 所定圧力以下の真空雰囲気では、前記エネルギーフィル
タ部内を前記脱離イオンは通過させず、前記気体イオン
を通過させて前記イオンコレクタに入射させ、増倍され
たイオン電流を測定し、 他方、前記所定圧力以上の真空雰囲気では、前記エネル
ギーフィルタ部に前記気体イオンを捕集させ、流れるイ
オン電流を測定できるように構成されたことを特徴とす
る電離真空計。 - 【請求項２】前記エネルギーフィルタ部で前記気体イオ
ンを捕集する際、前記円筒電極の電位と前記フィルタ電
極の電位とを調節し、前記円筒電極に前記脱離イオンを
入射させ、前記フィルタ電極に前記気体イオンを入射さ
せ、前記フィルタ電極に流れるイオン電流を測定できる
ように構成されたことを特徴とする請求項１記載の電離
真空計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10513697A JP3833776B2 (ja) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | 広帯域電離真空計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10513697A JP3833776B2 (ja) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | 広帯域電離真空計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281911A true JPH10281911A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3833776B2 JP3833776B2 (ja) | 2006-10-18 |
Family
ID=14399347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10513697A Expired - Fee Related JP3833776B2 (ja) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | 広帯域電離真空計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3833776B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003003433A1 (fr) * | 2001-06-28 | 2003-01-09 | Tokyo Electron Limited | Port de capteur de chambre, chambre et processeur de faisceau electronique |
| JP2011513709A (ja) * | 2008-02-21 | 2011-04-28 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | 高圧力動作用に設計された動作パラメータと形状とを有する電離真空計 |
-
1997
- 1997-04-08 JP JP10513697A patent/JP3833776B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003003433A1 (fr) * | 2001-06-28 | 2003-01-09 | Tokyo Electron Limited | Port de capteur de chambre, chambre et processeur de faisceau electronique |
| US6987271B1 (en) | 2001-06-28 | 2006-01-17 | Tokyo Electron Limited | Chamber sensor port, chamber and electron beam processor |
| JP2011513709A (ja) * | 2008-02-21 | 2011-04-28 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | 高圧力動作用に設計された動作パラメータと形状とを有する電離真空計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3833776B2 (ja) | 2006-10-18 |
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