JPS62137533A - 真空センサ - Google Patents
真空センサInfo
- Publication number
- JPS62137533A JPS62137533A JP27675985A JP27675985A JPS62137533A JP S62137533 A JPS62137533 A JP S62137533A JP 27675985 A JP27675985 A JP 27675985A JP 27675985 A JP27675985 A JP 27675985A JP S62137533 A JPS62137533 A JP S62137533A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- tuning fork
- circuit
- electrode
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は真空圧力測定器に係り、特に１０２〜１０−Ｉ
Ｓｔｏｒｒの範囲の圧力測定に好適な真空センサに関す
る。
Ｓｔｏｒｒの範囲の圧力測定に好適な真空センサに関す
る。
従来の真空センサの一つとして、平田他；水晶振動子を
用いた小型センサ；応用物理、第５４巻。
用いた小型センサ；応用物理、第５４巻。
第３号、１９８５年、ｐ２３５〜ｐ２３８に示されてい
るような音叉型水晶振動子を用いたものがある。
るような音叉型水晶振動子を用いたものがある。
その原理は、気体の分子が振動子の面に衝突することに
よる振動の減衰を検出するものである。この振動子とし
て水晶振動子を用いているが、その振動子の断面形状は
ほぼ正方形で、平板状にすることが困難である。そのた
め高真空において気体分子の衝突現象を効果的に利用す
ることが困難で。
よる振動の減衰を検出するものである。この振動子とし
て水晶振動子を用いているが、その振動子の断面形状は
ほぼ正方形で、平板状にすることが困難である。そのた
め高真空において気体分子の衝突現象を効果的に利用す
ることが困難で。
その結果ａ＋＋＋定可能定貫能圧力の範囲がほぼ１０３
〜１０−″”ｔｏｒｒ程度とされている。
〜１０−″”ｔｏｒｒ程度とされている。
本発明の目的は１ｏｚ〜１０−５ｔｏｒｒの高真空圧力
の測定が可能な真空センサを提供することにある。
の測定が可能な真空センサを提供することにある。
上記の目的のため、音叉型振動子の一対の振動体をその
振動方向の投影面積より著しく大きくなるような平板状
の構造とした。またこの振動体面を電極として静電的に
電圧を印加し、振動体を励振するとともに、一方、振動
体間の静電容量の変化から振動の状態を検出する方法を
用いた。さらに検出信号の位相をシフトさせ、増幅して
印加する回路系を組むことにより、特別な周波数発生器
なしに音叉型振動子を共振状態に保つことを可能とした
。
振動方向の投影面積より著しく大きくなるような平板状
の構造とした。またこの振動体面を電極として静電的に
電圧を印加し、振動体を励振するとともに、一方、振動
体間の静電容量の変化から振動の状態を検出する方法を
用いた。さらに検出信号の位相をシフトさせ、増幅して
印加する回路系を組むことにより、特別な周波数発生器
なしに音叉型振動子を共振状態に保つことを可能とした
。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図（ａ）は本発明の平行平板状の音叉形振動子の、陽徹
図で、（ｂ）はその側面図である。
図（ａ）は本発明の平行平板状の音叉形振動子の、陽徹
図で、（ｂ）はその側面図である。
側面積の１００倍以上の面積の振動体１，２を間隙３を
隔てて平行に基部１０を共通として形成する。振動体１
の表面には電極４とリード線７が設けられ、また振動体
２の表面には検出電極５とそのリードａ８および駆動電
極６とそのリード線９が設けられている。
隔てて平行に基部１０を共通として形成する。振動体１
の表面には電極４とリード線７が設けられ、また振動体
２の表面には検出電極５とそのリードａ８および駆動電
極６とそのリード線９が設けられている。
次に本発明の音叉形振動子の製作方法の一例を述べる。
第２図は、Ｓｉ単結晶基板の（１１０）面にリソグラフ
ィ技術によりパターン２２，２３゜２４を露光し現象し
た状態の鳥徹図である。第２図におけるＡＡ断面図を第
３図（ｂ）に示した。
ィ技術によりパターン２２，２３゜２４を露光し現象し
た状態の鳥徹図である。第２図におけるＡＡ断面図を第
３図（ｂ）に示した。
第３図はソリグラフィおよびエツチング技術により音叉
形振動子を作成する工程におけるＳｉ単結晶の断面図で
ある。
形振動子を作成する工程におけるＳｉ単結晶の断面図で
ある。
第３図（ａ）は厚さ６ ｍ ｍのＳｉ単結晶の表裏面に
数十μｍ程ＳｉＯ２を成長させた後、ポジ型レジストＡ
Ｚ１３５０Ｊを塗布して一方の面にパターンを露光した
状態である。同図（ｂ）は感光したレジスト部分を現像
により除去した状態である。同図（ｂ）の状態をフッ化
アンモニウムとフッ化水素酸の混合液に浸すとＳｉＯ２
，がエツチングされ。
数十μｍ程ＳｉＯ２を成長させた後、ポジ型レジストＡ
Ｚ１３５０Ｊを塗布して一方の面にパターンを露光した
状態である。同図（ｂ）は感光したレジスト部分を現像
により除去した状態である。同図（ｂ）の状態をフッ化
アンモニウムとフッ化水素酸の混合液に浸すとＳｉＯ２
，がエツチングされ。
更に有機溶剤によりレジストを除去すると同図（Ｑ）の
状態となる。同図（ｃ）の状態でＫＯＨ水溶液により異
方性エツチングを行うと同図（ｄ）の状態となり同図（
ｄ）の状態で再度５ｉＯｚをエツチングすると同図（ｅ
）に示すように本発明による音叉型振動素子を得る。
状態となる。同図（ｃ）の状態でＫＯＨ水溶液により異
方性エツチングを行うと同図（ｄ）の状態となり同図（
ｄ）の状態で再度５ｉＯｚをエツチングすると同図（ｅ
）に示すように本発明による音叉型振動素子を得る。
第４図に本発明の音叉型振動素子を用いた真空センサの
駆動・検出回路系の一例の概略図を示す。
駆動・検出回路系の一例の概略図を示す。
振動体４１．４２に設けられた電極４３，４４゜４５は
各々基部４６を介して電気的に絶縁状態に保たれている
。電極４３はアース側に継がっている。トリガ回路５１
からの電圧がスイッチ回路５２とアンプ５３を経て駆動
な極４５の印加される。電ｔ＠４３と駆動電極４５に間
に電位差が生じると静電力により振動体４２と４１が振
動する６振動体の検出電極４４には定電圧Ｖｃｃが印加
されている。振動体４１．４２の振動により間隙４７の
静電容量が変化するため振動の振幅に対応した電圧が生
じる。
各々基部４６を介して電気的に絶縁状態に保たれている
。電極４３はアース側に継がっている。トリガ回路５１
からの電圧がスイッチ回路５２とアンプ５３を経て駆動
な極４５の印加される。電ｔ＠４３と駆動電極４５に間
に電位差が生じると静電力により振動体４２と４１が振
動する６振動体の検出電極４４には定電圧Ｖｃｃが印加
されている。振動体４１．４２の振動により間隙４７の
静電容量が変化するため振動の振幅に対応した電圧が生
じる。
この電圧を検出してアンプ５４で増幅し位相シフト回路
５５で、位相検出回路５７がらの駆動信号と一致するよ
うに位相を進ませ、スイッチ回路５２とアンプ５３を経
て駆動ｆｆｉ極に印加すると音叉型振動子を共振状態に
保持することができる。。
５５で、位相検出回路５７がらの駆動信号と一致するよ
うに位相を進ませ、スイッチ回路５２とアンプ５３を経
て駆動ｆｆｉ極に印加すると音叉型振動子を共振状態に
保持することができる。。
なお加算回路５８は、アンプ５４を経て得る検出信号の
ＳＮ比向上のために設けである。加算回路５８からの出
力をアンプ６ｏおよび表示変換回路５９によって真空圧
力値として表示する。音叉型振動子を用いると、その周
囲の真空圧力に応じて振幅や共振周波数が変化したり、
あるいは振動子の変位に応じて検出される電圧が駆動電
圧に対して位相差を生じる。従ってこれらの物理量を適
当に変換することにより真空圧力値に換算することが可
能である。
ＳＮ比向上のために設けである。加算回路５８からの出
力をアンプ６ｏおよび表示変換回路５９によって真空圧
力値として表示する。音叉型振動子を用いると、その周
囲の真空圧力に応じて振幅や共振周波数が変化したり、
あるいは振動子の変位に応じて検出される電圧が駆動電
圧に対して位相差を生じる。従ってこれらの物理量を適
当に変換することにより真空圧力値に換算することが可
能である。
トリガ回路５１は、音叉型振動子を初期駆動する時のみ
使用し、振動子が一度振動し始めた後はスイッチ回路５
２により切断される。
使用し、振動子が一度振動し始めた後はスイッチ回路５
２により切断される。
真空圧力に応じて出力信号を適切なレンジに納めるため
、アンプ５３のゲインを；ｉ整可能とすることもできる
。
、アンプ５３のゲインを；ｉ整可能とすることもできる
。
本発明の音叉型振動子の形状は気体分子の衝突★こよる
効果を大きくするため、支持部は柔軟で振動体の面積が
大きいことが望ましい。この目的に沿った別の実施例を
第５図に示した。第１図に示した音叉型振動子の支持部
をレーザトリミング等の方法で削り細くしたものが第５
図である。第５図における振動部材の面積をａＸｂ、厚
さをｔ、支持部の寸法をＱ×Ｗとした場合の真空圧力と
振幅との関係の実測結果の一例を第６図に示した。
効果を大きくするため、支持部は柔軟で振動体の面積が
大きいことが望ましい。この目的に沿った別の実施例を
第５図に示した。第１図に示した音叉型振動子の支持部
をレーザトリミング等の方法で削り細くしたものが第５
図である。第５図における振動部材の面積をａＸｂ、厚
さをｔ、支持部の寸法をＱ×Ｗとした場合の真空圧力と
振幅との関係の実測結果の一例を第６図に示した。
第６図の曲線１と２とは振動部材の面積が４倍異なって
おり、面積を大きくすることにより更に、高真空側の圧
力を測定できることが実証されている。なお本発明者に
よる実験の結果、梁部の形状や、振動部材の形状の最適
化を図ることによりＬ Ｏ−’ｔｏｒｒ以下の高真空圧
力までの測定が、本発明の音叉型振動子で可能である。
おり、面積を大きくすることにより更に、高真空側の圧
力を測定できることが実証されている。なお本発明者に
よる実験の結果、梁部の形状や、振動部材の形状の最適
化を図ることによりＬ Ｏ−’ｔｏｒｒ以下の高真空圧
力までの測定が、本発明の音叉型振動子で可能である。
本発明で述べた平行な平板状の振動体は厚さの薄い板材
から切出し、二枚を適当な間隙で固定することによって
も製作できる。
から切出し、二枚を適当な間隙で固定することによって
も製作できる。
また第７図に示すように厚さの薄いＳｉ基板１１０の表
裏面１０１，１０２にＳｉＯ２や金属膜を形成し１表裏
の膜面に振動体のパターン・′１０３をソリグラフィッ
クに形成し、更にエツチングにより膜の間のＳｉ基板を
除去することによって、Ｓｉ基部とする一対の振動体１
１１，１１２からなる音叉型振動子を製作することもで
きる。
裏面１０１，１０２にＳｉＯ２や金属膜を形成し１表裏
の膜面に振動体のパターン・′１０３をソリグラフィッ
クに形成し、更にエツチングにより膜の間のＳｉ基板を
除去することによって、Ｓｉ基部とする一対の振動体１
１１，１１２からなる音叉型振動子を製作することもで
きる。
本発明によれば音叉型振動子の材料として、従来からの
水晶振動子ではなく、Ｓｉ単結晶を用いたので表面積が
大きく、かつ支持部の柔軟な平行平板型の振動体を作る
ことが可能となったため、音叉型振動子の設置された雰
囲気の真空圧力が１０−”ｔｏｒｒ以下の高真空領域ま
で測定可能となった。また静電検出信号の位相をシフト
させて駆動電圧に変換する手法を用いることにより、高
精度な発振器なしに音叉型振動子を共振状態に安定に保
持することが可能となった。
水晶振動子ではなく、Ｓｉ単結晶を用いたので表面積が
大きく、かつ支持部の柔軟な平行平板型の振動体を作る
ことが可能となったため、音叉型振動子の設置された雰
囲気の真空圧力が１０−”ｔｏｒｒ以下の高真空領域ま
で測定可能となった。また静電検出信号の位相をシフト
させて駆動電圧に変換する手法を用いることにより、高
精度な発振器なしに音叉型振動子を共振状態に安定に保
持することが可能となった。
第１図は本発明の音叉型振動子の鳥敞図と側面図、第２
図はＳｊ、単結晶上に形成されたパターンの鳥轍図、第
３図は、音叉型振動子の製作工程を示温６図は真空セン
サによる真空圧力測定結果の一例を示した図、第７図は
、音叉型振動子の別の実施例の鳥睡図である。 第４において、 ４１．４２・・・平行平板状の振動体、４３，４４゜４
５・・・電極、５５・・・位相シフト回路。 ７、ｒ 国 （Ｌ） く□乙）γ
４ ロ 篤 ５ 図 第 ６ 口 １空β （ｔρｒγ）
図はＳｊ、単結晶上に形成されたパターンの鳥轍図、第
３図は、音叉型振動子の製作工程を示温６図は真空セン
サによる真空圧力測定結果の一例を示した図、第７図は
、音叉型振動子の別の実施例の鳥睡図である。 第４において、 ４１．４２・・・平行平板状の振動体、４３，４４゜４
５・・・電極、５５・・・位相シフト回路。 ７、ｒ 国 （Ｌ） く□乙）γ
４ ロ 篤 ５ 図 第 ６ 口 １空β （ｔρｒγ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、板面の法線方向に振動する一対の平行平板状の振動
体が音叉型振板動子を形成し、該振動体上に振動体を駆
動する手段、および、振動体の変位を検出する手段を有
し、振動体の振動特性から雰囲気の真空圧力を特定する
ことを特徴とする真空センサ。 ２、前記音叉形振動子の振動検出手段より得た振動体の
変位に関する信号の位相を変えて、さらにその信号の振
幅を増幅して上記第１の電極に印加することにより、該
振動子を常に共振状態に保持することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の真空センサ。 ３、前記検出手段として該振動子の電極間の静電容量を
検知することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
真空センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27675985A JPS62137533A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 真空センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27675985A JPS62137533A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 真空センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62137533A true JPS62137533A (ja) | 1987-06-20 |
Family
ID=17573951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27675985A Pending JPS62137533A (ja) | 1985-12-11 | 1985-12-11 | 真空センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62137533A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002004911A1 (de) * | 2000-07-07 | 2002-01-17 | U-Sen Mikrosystemtechnik Gmbh | Druckmessung mit zwei schwigenden platten |
| JP2010127796A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2010127795A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2010151783A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-07-08 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2010230367A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2011196831A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Fuji Electric Co Ltd | 真空計 |
| JP2011196833A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Fuji Electric Co Ltd | 真空計 |
| JP2011242335A (ja) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Fuji Electric Co Ltd | 真空計 |
-
1985
- 1985-12-11 JP JP27675985A patent/JPS62137533A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002004911A1 (de) * | 2000-07-07 | 2002-01-17 | U-Sen Mikrosystemtechnik Gmbh | Druckmessung mit zwei schwigenden platten |
| JP2010127796A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2010127795A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2010151783A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-07-08 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2013217942A (ja) * | 2008-11-28 | 2013-10-24 | Fuji Electric Co Ltd | 真空計 |
| JP2010230367A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 真空計 |
| JP2011196831A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Fuji Electric Co Ltd | 真空計 |
| JP2011196833A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Fuji Electric Co Ltd | 真空計 |
| JP2011242335A (ja) * | 2010-05-20 | 2011-12-01 | Fuji Electric Co Ltd | 真空計 |
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