JPS63145936A - 極高真空測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、極高真空領域（約１０　　　）−ル以下）
の全圧または分圧を測定するための極高真空測定装置に
関する。

（従来の技術） 従来、高真空領域（約１０〜約１０　　）−ル）および
超高真空領域（約１０　−　／（ｆ”　）−ル）の圧力
を測定できる真空計は、広く知られていたが、極高真全
領域の圧力を測定できる極高真空計は、実際上支出され
なかつ次。

この点にかんがみ、この発明の発明者は、第７の提案と
して、真壁雰囲気を収容する真空室に、圧縮機の気体入
口を連結し、この圧縮機の気体出口に、超高真空計（超
高真空領域の全圧？！−測定できる真壁計器〕を連結し
た極高真空測定装置を提案した。

この極高臭突測定装ｆｔにおいて、ｃノ）圧ａ機の気体
入口側の圧力、すなわち前記真空雰囲気の圧カーＰム、
（コ）圧縮機の気体出口側の圧力、すなわち前記超高真
空計によって測定される圧力−ＦＢ、および（３）圧縮
機の圧縮比−９とすれば式（ダ）ＰムＸＱ−ＦＢが成立
つ。ここで。を適当に選べば、ＦＢが超高真空領域の圧
力の場合に、ＦＡが極高真空領域の圧力になる。

よって、超高真空計によって超高真空領域の圧力ＦＢ′
ｔ−測定すｔば、この圧力値と圧縮機の圧縮比Ｑとから
、式（≠）Ｋよって、極高真空領域の圧力ＰＡがわかる
。

しかしながら、この第１の提案による極高真全測定装置
は、真９雰囲気を得るに使用される真空排気装置の１類
によって、真空雰囲気に包含される気体の組成比が異な
るという点、気体の機知によって、圧縮機の圧縮比妙；
異なるという点、およびさらに気体のｍ類によって、超
高真空計の感度係数が異なるという点を無視したもので
あって、精密な圧力測定には適しない。

この点を改善して、精密な圧力測定を達成できるように
するため、この発明の発明者は、きらに＃二の提案とし
て、真空雰囲気を収容する真空室に、各気体に対する圧
縮比が確認されている圧縮機の気体出口を連結し、この
圧縮機の気体出口に、各気体に対する感度係数が確認さ
れている分圧計（超高真空領域の分圧を測定できる真空
計器）を連結した極高真空測定装置を提案した。

この第２の提案による極高真空測定装置によれば、真空
雰囲気に包含される各気体（１）に対して、分圧計の感
度係数と指示値とから、圧縮機の気体出口側における分
圧ＦＢ（１）が求められ、この分圧Ｆ　Ｂ　（ｉ）と圧
縮機の圧縮比Ｑ、（土）とから、式（５）Ｐ　Ａ（ｉ）
Ｘ　Ｑ（ｉ）　−Ｆ　Ｂ（ｉ）によって、圧縮機の気体
入口側の分圧すなわち真空雰囲気における分圧ＦＡ（１
）が求められる。このＦＡ（１）’ｔ、真空雰囲気の各
気体（１）について合計すれば、真空雰囲気の全圧が得
られる。

これＫよれば、明らかに、気体の構成比に拘わら・ず、
極高真空領域における真空雰囲気の圧力が精密に測定で
きる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した＃／および第二の提案による極高真空測定装置
は、真空室における極高真空領域の圧力を測定するに適
しているけれども、これら極高真空測定装置では、真空
室を真を排気装置によって極高真空に排気する際に、圧
縮機（これは、この際に停止状態になっている）が抵抗
になって、圧縮機の気体出口側に連結された真空計器の
内部は、迅速に排気できず、かなシの気体を含有するこ
とになる。この気体は、真空計器による超高真空領域の
圧力または分圧の測定を妨害し、従って真空室内の真空
雰囲気の全圧は、正確に求めることができなくなる。

この発明の目的は、上述した腓ｌおよびＴｈｅの提案に
よる′！に、高真空測定装置の前述したような欠点を除
去して、真空室を排気する際に、Ｘ至計器の内部も迅速
に排気できるようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するだめ、この発明によれば、真空雰
囲気を収容する真空室に、圧縮機の気体入口を連結し、
前記圧路・機の気体出口に、超高真空領域の全圧または
分圧を測定できる真壁計器を連結した極高真空測定装置
において、市１ａピ圧齢俸か、逆転可能に構成される。

（作用） このように構成された極高真空測定装置においては、真
空室を排気する際に、圧縮機を逆転させるようにすれば
、この逆転によって、圧縮機の気体出口から気体入口に
向う気体の流れ、すなわち気体出口に連結された真空計
器の中から真空室に向う気体の流れが生じ、真空計器の
中も迅速に排気される。従って、真空計器の中にり体が
残留してこれか測定を妨害するおそれは解消される。

（実施例） 以下、図面を参照しながら、この発明の実施例について
説明する。

ｔＩ３．１図において、真空容器ＩＯは、開閉バルブ／
／を介して、極高真空領域装［／コに連結される。極高
真空排気装置／、２は、例えばクライオポンプ、ターボ
分子ポンプなどを主要構成要素とする真空排気装置であ
る。真空容器１０によって包凹される真空室１３は、ざ
らに例えば逆転可能のターボ分子ポンプによって構成さ
れた逆転可能の圧縮機ｌダの気体入口１５に連結され、
この圧組機ｌダの気体出口１６には、例えば熱陰極型電
離真空計で構成された、超高真空領域の圧力を測定でき
る超高真空計ｌりが、真空計器として連結される。

上述したような極高真全測定装置において、開閉バルブ
／／を開いて、極高真空排気装置／、２を作動させれば
、Ｘ空室１３の雰囲気は、極高真空領域の圧力まで排気
でき、かつこの圧力に維持できる。この際にＰ１時に、
圧縮機／４Ｌ’ｉ逆転作動させると、圧縮機ｌ弘の気体
出口側（１６）における超高真空計ｌりの内部の気体は
、圧縮機／ダの気体入口側（／Ｓ）における真空室１３
に向って流れ、従って、超高真空計ｌりの内部も、賓質
的に極高真空領域の圧力まで迅速に排気でき、かつこの
圧力に維持できる。

真空室１３の雰囲気の圧力を求めるためには、圧縮機７
≠を正規の状態で作動させて、超高真空計ｌりによって
、圧縮機ｌダの気体出口側（／６）の圧力を測定する。

平衡状態となったときの超高真空計ｌりによって測定さ
れた圧力をＦＢとし、圧縮機／４（の（正規の状態での
）圧縮比をＱとすれは、真空室／３の雰囲気の圧力Ｐム
は、前述した式（弘）ＰＡＸＱ−ＦＢで求められる。

上述した実施例では、逆転可能の圧縮機／ダとして、通
常の逆転可能のターボ分子ポンプが採用され、超高真空
計として熱隘極型％離真空計が採用され、またその作動
方法も普通のものであるが、この発明の実施に当っては
、次の諸点（ａ）〜（ｇ）Ｋ留意することが望ましい。

（ａ）真空室１３を臭突排気装［／コによって排気する
際に、圧縮機ｌ弘を十分にベーキングしながら逆転作動
させて、これに内蔵される気体を放出除去すれば、測定
の際に、とｆｉを妨害する測定時の気体放出が防止でき
る。

（ｂ）上記の点から見て、圧縮機ｌダは、ベーキング可
能でかつ放出気体の少ない材料で構成するのが望ましい
。

（ｃ）圧縮機ｌ弘の正規状態の運転時に、これを液体窒
素などで冷却するよう圧すれば、極高真空雰囲気の維持
を妨げ測定を妨害する気体放出が押窟見られる。

（ｄ）油を全く含まない極高真空雰ｔｉｉ＋気を必要と
する場合には、軸受にグリースなどを使用し従ってこれ
が極高真全雰囲気内圧流入するおそれのある普通のター
ボ分子ポンプの代シに、圧縮機ｌダとして、磁気浮上ま
たは磁気軸受或いはオイルレス軸受を採用したターボ分
子ポンプを採用することが好ましい。

（ｅ　）−１通のターボ分子ポンプは一般に、正規状態
で大きい排気速度を有するが、その必要はなく、圧縮機
／４４として、正規状態で圧縮比が比較的大きいけれど
も排気速度の小さい小型のターボ分子ポンプを使用すれ
ば十分であり、そのようなターボ分子ポンプの翼の角度
は、容易に引算でき設計できる。

（ｆ）圧縮機／ダは、逆転可能であってかつ正規状態で
十分な圧縮比を得ることができるものであれは、ターボ
分子ポンプでなくても良い。

（ｇ）超高真空計ｌりとしては、圧縮後の圧力を良好な
精度で測定できるものであれは、熱賂極型電離真空計以
外のものも採用できる。

第２図に図示されるこの発明の纂コ実施例では、第１図
に示される圧縮機／りの代シとして、いずれも逆転可能
な前段圧縦機ｌダａおよび後段圧縮機ｌダｂの組合わせ
が採用される。この組合わせも、圧縮機／４！の等何物
と見なすことができる。

この組合わせにおいて、罰・膜圧縮機／４！ａおよび後
段圧に、機／９ｂの圧松比を、そｔぞれＱ、ａおよびＱ
ｂとすれば、組合わせ圧縮機の圧縮比Ｑは、Ｑ−Ｑａ−
Ｑｂで表わされ、従って前述した式％式％ よう圧して、＃−図の実施例によれば、極めて低い圧力
も測定できる。勿論、必要に応じ３個以上の多くの圧縮
機の直列連結も、採用できる。

＃３図に示される実施例は、圧縮機ｌダの気体出口１６
に、例えは四重極質量分析計で構成された、超高真空領
域の分圧を測定できる分圧計ｌざが、真空計器として連
結されることを除き、ν１図の実施例と同様に構成され
る。

この実施例において、分圧計ｉｇによって求めた気体（
１）の分圧をＦＢ（１）、気体（１）に対する正規状態
の圧縮機ｌダの圧縮比をＱ（１）とすれば、真壁室１３
における気体（１）の分圧ＦＡ（１）は、前述した式％
式％ この１’　Ａ　（ｉ）を、真空室１．３の真空雰囲気の
各気体（１）について合計すれば、これの全圧が得られ
る。

なお、このような演算は、コンピュータのような演算装
置′で達成できる。この演算装置は、第３図に符号７９
で略示される。

分圧計／ｇとしては、超高臭突領域の分圧を良好な精度
で測定できるものであれば、四重極質量分析計以外のも
のも採用できる。

第９図に図示されるこの発明のシダ実施例は、１２図の
実施例のように前段圧縮機ｌ弘ａおよび後段圧ｍ機／弘
すの組合わせを配備したことを除き、＃３図の実施例と
同様に構成される。その評細は、第１図から第３図の実
施例について前述したことから明らかであるので、省略
する。なお、上記の組合わせで、気体（１）に対する前
段圧縮機ｌダａおよび後段圧縮機１４ｔｂの圧縮比を、
それぞれＱａ（ｉ）およびＱ　１）　（１）とすれば、
気＃：　（ｉ）　［対する組合わせ圧縮機の圧Ｊｊｉ比
Ｑ（１）は、明らかに、Ｑ　（４）　−Ｑ　ａ　（ｔ）
　−Ｑ　ｂ　（ｔ）テ表わされる。

（発明の効果） この発明の極高真空測定装置は、上述したように構成さ
れているので、真空室を極高真空に排気する際に、真空
計器の内部も迅速に排気でき、従って精密な測定が達成
できると言う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第７図、１２図、第３図および第９図は、この発明によ
る極高真空測定装置の第１実施例、シーコ実施例、第３
実施例および第弘実施例をそｔ（″れ表わす簡単な図解
図である。 図面において、１３は真空室、ｌグは圧涌、機、１５お
よび１６はその気体入口および気体出口、１７と７ｇは
真空計器を示す。 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空雰囲気を収容する真空室に、圧縮機の気体入口を連
   結し、前記圧縮機の気体出口に、超高真空領域の全圧ま
   たは分圧を測定できる真空計器を連結した極高真空測定
   装置において、前記圧縮機を逆転可能に構成したことを
   特徴とする極高真空測定装置。