JPH11185694A - スパッタイオンポンプの電源 - Google Patents

スパッタイオンポンプの電源

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JPH11185694A
JPH11185694A JP35053997A JP35053997A JPH11185694A JP H11185694 A JPH11185694 A JP H11185694A JP 35053997 A JP35053997 A JP 35053997A JP 35053997 A JP35053997 A JP 35053997A JP H11185694 A JPH11185694 A JP H11185694A
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JP
Japan
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power supply
ion pump
supply unit
vacuum
ion
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JP35053997A
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Akira Shirakawa
晃 白川
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】スパッタイオンポンプを複数台用いる真空装置
において、そのポンプ電源装置を使用台数用いるのでは
なく、起動用と連続運転用の2台の電源装置を用いた排
気系電源装置を提供する。 【解決手段】スパッタイオンポンプの起動用の第一の電
源装置と、連続運転用の第二の電源装置と、起動終了後
前記スパッタイオンポンプの駆動電源を前記第一の電源
装置から前記第二の電源装置に切り換える手段とを備え
ることを特徴とするスパッタイオンポンプの排気系電源
装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタイオンポ
ンプの電源に関する。
【0002】
【従来の技術】電子顕微鏡等において高真空を達成する
ための排気装置としてはスパッタイオンポンプ(以下、
イオンポンプと称す)が知られている。このイオンポン
プは構造上振動することがなく、しかもいわゆるドライ
な真空を作り出すことができるため、特にFEG(電界
放出型電子銃)等を採用した超高真空を必要とする真空
装置においては広く使用されている。
【0003】そして、イオンポンプを動作させるための
電源装置としては、約6kV(小型イオンポンプの場
合)の直流高電圧を発生できることが要求される。この
電源回路方式としては、商用電源(電圧:100〜200V;
周波数:50〜60Hz)を用いた直流高電圧発生回路が用
いられるのが一般的である。図1はその構成例を示す図
であり、図中、1は電源装置、2は絶縁昇圧トランス、
3は整流回路、4はイオン電流検出回路、5はメータ、
6は外部モニタ端子、7は商用電源、8はイオンポン
プ、Ipはイオン電流を示す。
【0004】図1において、商用電源7からの商用電圧
は絶縁昇圧トランス2で昇圧され、更に整流回路3で整
流される。これによってイオンポンプ用の電源として必
要な数kVの直流高電圧が発生され、イオンポンプ8に
供給される。
【0005】イオン電流検出回路4及びメータ5は、真
空容器(図示せず)内の真空度をモニターするために設
けられているものである。即ち、イオンポンプ8からの
イオン電流Ipは真空度に対応しているものであり、従
って、イオン電流検出回路4でイオン電流Ipを検出
し、その値をメータ5に表示することによって、真空容
器内の真空度をモニタすることができる。外部モニタ端
子6は、イオン電流検出器回路4によりイオン電流に比
例したイオン電流信号(直流電圧または直流電流)を発
生し、このイオン電流信号の値によって外部の装置を制
御したり、外部にメータ等を設けることにより真空度を
表示する事ができる。次に、イオンポンプの特性につい
て、図2のイオンポンプの特性例を用いて説明する。図
2は、排気速度60L/sのイオンポンプ内の真空度と
イオン電流との特性の一例を示す。イオン電流は、真空
度が高いほど大きく、真空度が低くなるに従って低下
し、ほぼ真空度に比例した特性を持っている。
【0006】通常、イオンポンプは、真空容器の真空度
がおおよそ1×10-3Pa程度まで他の真空ポンプにて排
気した後、イオンポンプに高電圧を印加して真空ポンプ
として起動させる。起動時のイオン電流は、図2より真
空度が約1×10-3Paで約10mAであるが、起動の際
に短時間ではあるがポンプ自体がガスを発生し、これに
よって真空度が低下し、イオン電流が増加する。この真
空度の低下は、真空容器の内容積によって大きく異なる
が、3〜5倍悪化するとみることできる。出力電流とし
ては、起動時のイオン電流が約10mA(真空度が約1
×10-3Pa)とすると、その3〜5倍の約50mA程度
が必要となる。公称出力容量は、出力電圧6kVと出力
電流約50mAより300VAとなる。電源装置の公称
電力は、全体の効率(約60%)を考慮すると約500
VAとなり、電子顕微鏡の電気系ユニットとしては比較
的に大きな電源装置である。
【0007】
【課題を解決しようとする課題】ところで、FEGを用
いた電子顕微鏡(以下、FEG・電子顕微鏡と称す)に
おいては、一般にイオンポンプを3〜5台使用してい
る。装置の小型軽量化に対しては、このイオンポンプの
電源装置を使用台数備えることにより、電気系筐体に占
める割合が非常に大きく、問題の一つの要因となってい
る。
【0008】一方、イオンポンプ動作時のイオン電流
(真空度)変化は、起動より数十分で数十mAから約
0.1mA(10-5Pa)オーダとなり、FEGの使用状
態では10μA以下(約10-7Pa〜10-8Pa)と非常に
少ない値で連続運転されている。
【0009】その結果、電源装置の出力は、起動後、数
十分経過使用状態において1VA以下であり、電源装置
の公称出力容量の数百分の一程度しか活用していないこ
とが判る。
【0010】本発明は、上述した問題点を解決すべく成
されたものであり、イオンポンプの電源装置(通常の高
出力)を使用台数設けるのではなく、1台の電源装置で
順次起動させることのできるイオンポンプ排気系システ
ムを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、スパッタイオンポンプの起動用の第一の電源
装置と、連続運転用の第二の電源装置と、起動終了後前
記スパッタイオンポンプの駆動電源を前記第一の電源装
置から前記第二の電源装置に切り換える手段とを備える
ことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。図3は、本発明に係わるイオン
ポンプを3台使用したFEG・電子顕微鏡の実施例の構
成を示す。図中、10はFEG・電子顕微鏡、20はイ
オンポンプ制御回路(以下、SIP制御回路と称す)、
30は排気系の一連の動作シーケンスを備えた排気制御
部、PS1、PS2はイオンポンプに直流高電圧を供給
するための電源装置を示す。FEG・電子顕微鏡10に
おいて、11はFEGの電子銃室、12は中間室、13
は鏡筒部で、各々にイオンポンプIP1〜IP3が接続
されている。また、電子銃室1と中間室2、中間室2と
鏡筒部3間は、隔離弁(図示せず)および絞り(図示せ
ず)によって真空的に隔離されている。
【0013】電源装置PS1は、通常のイオンポンプ用
の高出力(数百VA)を供給することができる電源(図
1に示す構成内容と同じ)であり、本実施例(本発明)
では起動専用として用いられる。電源装置PS1の端子
は、外部モニター端子(図1の6と同一)で真空度に
比例したイオン電流信号(Vi)が出力されている。電
源装置PS2は、電源装置PS1より低出力(数十V
A)を備えた電源で、イオンポンプ(IP)を起動後の
イオン電流が所定の値以下、即ち真空度が所定の真空度
より良好になった時点で、電源装置PS1より切り変え
て連続運転用として用いられる。
【0014】SIP制御回路20において、21a〜2
3a、21b〜23bは電磁リレー、24は電磁リレー
制御回路である。電磁リレー(21a〜23b)は電磁
リレー制御回路24の出力信号(a1〜b3)によって
作動する。電源装置(PS1,PS2)高電圧の出力
は、この電磁リレー(21a〜23b)を介して各イオ
ンポンプ(IP)へ選択的に供給される。
【0015】25は電源切換回路で、電源装置PS1の
端子のイオン電流信号(Vi)を検出して、このイオ
ン電流信号(Vi)が所定の閾値(Vs)より大きい場合
(Vi>Vs)には常にLレベル、閾値(Vs)より小さ
い場合(Vi<Vs)にはHレベルの出力信号(Vo)が
発生し、この出力信号(Vo)は排気系制御信号として
排気系制御部30に入力される。このような構成の機能
について次に説明する。
【0016】図4は、イオンポンプ(IP)の動作説明
を補足するために用いた電磁リレー(21a〜23b)
の動作および電源切換回路25の出力信号(Vo)レベ
ルを示す。イオンポンプ(IP)起動は、IP1、IP
2、IP3の起動手順に従って説明する。
【0017】FEG・電子顕微鏡10は、排気系制御部
30の排気シーケンスに基づいて、他の真空ポンプ(図
示せず)によりイオンポンプが起動できる真空度(約1
×10-3Pa)に排気された状態で維持されている。この
状態は、図4中のT1時点の直前で、全ての電磁リレー
がOffになっている。
【0018】まず、図4のT1において排気系制御部3
0の排気シーケンスは、電磁リレー21aがONとなる
情報を電磁リレー制御回路24に送り、出力信号a1に
よって電磁リレー21aをON(図4−a)にする。イ
オンポンプIP1は、この電磁リレー21aを介して電
源装置PS1より高電圧が供給され電子銃室1の排気が
行われる。
【0019】そして、電子銃室1の真空度が向上し、イ
オン電流信号(Vi)が閾値(Vs)以下になると、電源
切換回路25の出力信号(Vo)は、LレベルよりHレ
ベルに切り替わる(図4のT2時点)。この図4のT2
の時点において、排気系制御部30の排気シーケンス
は、電磁リレー21aがOff、電磁リレー21bがO
Nする情報を電磁リレー制御回路24に送り、電磁リレ
ー(21)を切り換える。その結果、イオンポンプIP
1は電源装置PS1より電源装置SP2の高電圧に切り
替わって供給され、電子銃室1の排気が継続される。次
に、イオンポンプIP2の起動の操作について説明す
る。図4のT2時点より短時間(約数十秒)後のT3に
おいて、排気系制御部30の排気シーケンスは、電磁リ
レー22aをONする情報を電磁リレー制御回路24に
送り、電磁リレー22aをON(図4−c)にする。イ
オンポンプIP2には、この電磁リレー22aを介して
電源装置PS1より高圧電圧が供給され中間室2の排気
が行われる。この図4のT3の時点において、電源切換
回路25の出力信号(Vo)は、中間室を排気開始した
状態によりイオン電流信号(Vi)が閾値(Vs)に比
べて大きい(Vi>Vs)ことにより、HレベルよりL
レベルに切り替わる。そして、中間室2の真空度が向上
しすると、電源切換回路25の出力信号(Vo)は、イ
オン電流信号(Vi)が閾値(Vs)以下(Vi<Vs)
になりLレベルよりHレベルに切り替わる(図4のT4
時点)。この図4のT4の時点において、排気系制御部
30のシーケンスは、電磁リレー22aがOff、電磁
リレー22bがONする情報を電磁リレー制御回路24
に送り、電磁リレー(22)を切り換える。その結果、
イオンポンプIP2は電源装置PS1より電源装置SP
2の高圧電圧に切り替わって供給され、中間室2の排気
が継続される。電源装置SP2は、イオンポンプIP
1、IP2の2台に対して、リレー21b,22bを介
して高電圧を並列に供給される。また、イオンポンプI
P3の起動は、イオンポンプIP2と同様な排気シーケ
ンス手順操作によって実施され、鏡筒部3の真空度が向
上し、イオン電流信号Viが閾値Vs以下になると、電源
装置SP2に切り替わって高電圧がイオンポンプIP3
に供給され、鏡筒部3の排気が継続される。その結果、
図4のT6以降に示すように、3台のイオンポンプ(I
P)は、電源装置SP2の1台によって高電圧が供給さ
れ、真空ポンプとして連続運転される。
【0020】本発明の一実施例につて説明したが、 本
発明は上記実施例に限定されるものではなく種々の変形
が可能である。例えば、電源装置PS2は、低出力:数
十VAで小型軽量であることより、ポンプの使用台数に
対して必要台数を設けもよい。また、電源切換回路24
は、電源装置SP1の機能として組み込んでもよい。更
に、電源装置の切り替えは、電源切換回路24の入力と
してイオンポンプのイオン電流(真空度に比例)を用い
ているが、別に真空計を設けて用いてもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、イオンポンプ(IP)の使用台数に対し、電源装置
(通常の高出力:数百VA)を使用台数設ける事でな
く、イオンポンプの使用台数に関係なく、1台の電源装
置(通常の高出力:数百VA)と1台の電源装置(低出
力:数十VA)を設けることによってイオンポンプを起
動から連続運転することができる。この結果、装置の小
型軽量化に対して、電気系筐体としての一解決手段とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 通常のイオンポンプ用の電源装置の構成例を
示す図である。
【図2】 排気速度60L/sのイオンポンプの真空度
とイオン電流との特性例を示す。
【図3】 本発明のイオンポンプ排気系システムの構成
例の一実施例を示す。
【図4】 本発明のイオンポンプの動作説明を補足する
ためのタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
1…電源装置、2…絶縁昇圧トランス、3…整流回路、
4…イオン電流検出回路、5…メータ、6…外部モニタ
端子、7…商用電源、8…イオンポンプ、Ip…イオン
電流、10…FEG・電子顕微鏡、11…電子銃室、1
2…中間室、13…鏡筒部、20…SIP制御回路、2
1a,21b〜23a,23b…電磁リーレ、24…電
磁リーレ制御回路、25…電源切換回路、30…排気系
制御部、IP1〜IP3…イオンポンプ、PS1…電源
装置、PS2…電源装置、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スパッタイオンポンプの起動用の第一の電
    源装置と、連続運転用の第二の電源装置と、起動終了後
    前記スパッタイオンポンプの駆動電源を前記第一の電源
    装置から前記第二の電源装置に切り換える手段とを備え
    ることを特徴とするスパッタイオンポンプの排気系電源
    装置。
  2. 【請求項2】上記スパッタイオンポンプが複数であり、
    前記切り換え手段により1つのスッパタイオンポンプが
    第二の電源装置に切り換えられた後、第一の電源装置を
    別の起動されていないスッパッタイオンポンプに接続す
    る切り換え手段を備えることを特徴とする請求項1記載
    のスパッタイオンポンプの排気系電源装置。
JP35053997A 1997-12-19 1997-12-19 スパッタイオンポンプの電源 Withdrawn JPH11185694A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100426847B1 (ko) * 2001-08-27 2004-04-13 재단법인 포항산업과학연구원 이온펌프 콘트롤러
CN100363535C (zh) * 2005-05-25 2008-01-23 中国科学院近代物理研究所 溅射离子泵的供电电源及电源驱动方法
KR101093828B1 (ko) * 2010-05-07 2011-12-14 포항공과대학교 산학협력단 이온 펌프 전원 제어 장치 및 그 방법

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