KR20190006434A - 삼극관형 전리 진공계 및 압력 측정 방법 - Google Patents

삼극관형 전리 진공계 및 압력 측정 방법 Download PDF

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Abstract

<과제> 측정 대상물의 내부의 압력을 정확하게 측정할 수 있는 삼극관형 전리 진공계를 제공한다.
<해결 수단> 본 발명에 관한 삼극관형 전리 진공계는, 필라멘트와 그리드와 이온 수집기를 구비한다. 상기 그리드는, 상기 필라멘트의 주위에 배치된다. 상기 이온 수집기는, 통 모양이며 상기 그리드의 주위에 배치되고 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 구성된다.

Description

삼극관형 전리 진공계 및 압력 측정 방법{TRIODE TYPE IONIZATION VACUUM GAUGE　AND PRESSURE MEASUREMENT METHOD}
본 발명은, 삼극관형 전리 진공계 등의 기술에 관한 것이다.
진공 처리 장치는, 스패터링이나, 증착에 의한 성막 등을 행하는 진공 챔버를 구비하고 있다. 이 진공 챔버 내의 압력은, 제품 생산률에 큰 영향을 주기 때문에, 진공 챔버 내의 압력은 정확하게 측정할 필요가 있다. 진공 챔버 내의 압력 중, 1 Pa~10-6Pa 범위의 압력을 정밀도 좋게 측정하는 장치로서 삼극관형 전리 진공계가 알려져 있다.
삼극관형 전리 진공계는, 일반적으로, 헤어핀상(역V자 모양)의 필라멘트와, 필라멘트 주위에 배치되는 나선상의 그리드와, 그리드 주위에 그리드와 동축으로 배치되는 원통형 이온 수집기를 구비하고 있다. 그리드에는 필라멘트보다 높은 전압(정전압)이 부여되고, 이온 수집기에는 그리드보다도 낮은 전압이 부여된다.
필라멘트가 통전되면, 필라멘트(필라멘트의 정수리부 부근)로부터 열전자가 방사되고, 이 열전자는 그리드를 향해 가속되어 그리드에 의해 포착된다. 열전자의 일부는, 그리드 근방에서, 삼극관형 전리 진공계의 내부를 비산하고 있는 기체 분자와 충돌하고, 이것에 의해 기체 분자가 이온화 된다.
이온화 된 기체 분자(양이온)는, 이온 수집기에 끌어 당겨져 이온 수집기에 충돌해, 이온 수집기로부터 전자를 받는다. 이온화 된 기체 분자가, 이온 수집기로부터 전자를 받는 것에 의해, 이온 수집기에는 이온 전류가 발생한다. 이 이온 전류 값은, 삼극관형 전리 진공계의 내부를 비산하고 있는 기체 분자의 양에 비례하므로, 이온 전류의 값을 측정함으로써, 삼극관형 전리 진공계가 장착된 측정 대상물(예를 들면, 진공 처리 장치)의 내부 압력을 측정하는 것이 가능하다.
여기서, 하기 특허 문헌 1, 2에 기재되어 있는 바와 같이, 기체 분자(양이온)가 이온 수집기의 표면에 충돌할 때, 기체 분자가 이온 수집기의 표면에 흡착(예를 들면, 물리 흡착, 화학 흡착)되어 분자층(물리 흡착층, 화학 흡착층)이 형성되어 버리는 경우가 있다.
이온 수집기에 있어서 축방향의 중앙 부근 영역은, 양이온의 충돌 확률이 높은 영역이며, 양이온이 이 영역에 계속적으로 충돌함으로써, 분자층으로부터, 중성 파편 분자, 중성 원자 또는 이들의 이온 등의 입자가 가급적(可及的 )으로 방출된다. 이 때문에, 이온 수집기에 있어서 축방향의 중앙 부근 영역은, 분자층이 퇴적 되기 어려운 영역으로 되어 있다. 한편, 이온 수집기에 있어서 축방향의 양단부 부근의 영역은, 양이온의 충돌 확률이 낮은 영역이며, 양이온이 계속적으로 충돌하지 않기 때문에, 양이온이 분자층으로서 퇴적되기 쉬운 영역으로 되어 있다.
또한, 본 발명에 관련된 기술로서 이하의 특허 문헌 3및 특허 문헌 4를 예시할 수 있다.
특허 문헌 1 : 국제공개 제2016/151997호 특허 문헌 2 : 국제공개 제2016/139894호 특허 문헌 3 : 특개 2006-343305호 공보 특허 문헌 4 : 특개평 5-66170호 공보
이온 수집기에 있어서 축방향의 양단부 부근에 형성된 분자층 등의 영향으로, 측정 대상물의 내부 압력을 정확하게 측정할 수 없다는 문제가 있다.
이상과 같은 사정에 감안하여, 본 발명의 목적은, 측정 대상물의 내부 압력을 정확하게 측정할 수 있는 삼극관형 전리 진공계를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 삼극관형 전리 진공계는, 필라멘트와 그리드와 이온 수집기를 구비한다. 상기 그리드는, 상기 필라멘트 주위에 배치된다. 상기 이온 수집기는 통 모양이며 상기 그리드 주위에 배치되고, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 구성된다.
이 삼극관형 전리 진공계에서는, 이온 수집기가 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 구성되어 있다. 즉, 이온 수집기가 열전도율이 높은 재료에 의해 구성되어 있다. 이것에 의해, 필라멘트에서 발생하는 열이 이온 수집기 전체에 전달되기 쉬워져, 이온 수집기에 있어서의 축방향 양단부 근방에서도, 이온 수집기의 온도를 올릴 수 있다. 이것에 의해, 이온 수집기에 있어서의 축방향 양단부 근방에서 분자층이 형성되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 이 삼극관형 전리 진공계에서는, 측정 대상물의 내부 압력을 정확하게 측정할 수 있다.
상기 삼극관형 전리 진공계에 있어서, 상기 필라멘트에의 공급 전력이 4W이하여도 좋다.
여기서, 필라멘트에의 공급 전력이 4W이하로 되는 소형 삼극관형 전리 진공계에서는, 필라멘트에서 발생하는 열이 낮아지기 쉽기 때문에, 이온 수집기에 있어서 축방향의 양단부 근방에 있어서 온도가 낮아지기 쉽다고 하는 문제가 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 삼극관형 전리 진공계는, 열전도율이 높은 재료에 의해 이온 수집기가 구성되어 있다. 따라서, 필라멘트에의 공급 전력이 4W이하로 되는, 필라멘트의 열이 낮아지기 쉬운 소형 삼극관형 전리 진공계에 있어서도, 이온 수집기에 있어서 축방향의 양단부 근방에서 이온 수집기의 온도를 적절히 올릴 수 있다.
상기 삼극관형 전리 진공계는, 지지 부재를 더 구비하고 있어도 좋다. 상기 지지 부재는, 상기 이온 수집기를 지지하고, 상기 이온 수집기를 구성하는 재료보다도 열전도율이 낮은 재료로 구성된다.
이것에 의해, 이온 수집기의 열이 지지 부재로 달아나 버리는 것을 방지할 수 있어서, 이온 수집기의 열을 높은 상태로 유지할 수 있다.
상기 삼극관형 전리 진공계는, 수용부를 더 구비하고 있어도 좋다. 상기 수용부는, 금속 재료에 의해 구성되고, 상기 필라멘트, 상기 그리드 및 상기 이온 수집기를 내부에 수용한다.
이와 같이, 수용부를 금속 재료에 의해 구성함으로써, 열전자가 수용부에 충돌했을 때 차지업이 발생해 버리는 것을 방지할 수 있어서 수용부 내의 공간 내의 전위 분포를 일정하게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 장시간에 걸쳐 일정한 감도로 압력을 측정할 수 있다.
본 발명에 관한 압력 측정 방법은, 필라멘트와, 상기 필라멘트 주위에 배치되는 그리드와, 통 모양이며 상기 그리드 주위에 배치되고 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 구성된 이온 수집기를 구비하는 삼극관형 전리 진공계를 마련하고, 상기 삼극관형 전리 진공계에 의해 측정 대상물의 내부의 압력을 측정한다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 측정 대상물의 내부의 압력을 정확하게 측정할 수 있는 삼극관형 전리 진공계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 일 실시 형태에 관한 삼극관형 전리 진공계를 옆에서 본 모식도이다.
도 2는 삼극관형 전리 진공계를 위에서 본 모식도이다.
도 3은 이온 수집기의 재료로서 이용된 7 종류의 금속 재료와, 이들 금속 재료에 있어서 300K에서의 열전도율과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 이온 수집기의 재질이 각각 다른 삼극관형 전리 진공계에 의해 측정된 진공 챔버 내의 압력을 나타내는 도면이다.
도 5는 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 미만인 재료에 의해 이온 수집기가 구성된 비교예에 있어서, 이온 수집기에 충돌하는 양이온의 움직임의 모습을 나타내는 모식도이다.
도 6은 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 이온 수집기가 구성된 경우에 있어서, 이온 수집기에 충돌하는 양이온의 움직임의 모습을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명에 관한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
<삼극관형 전리 진공계의 전체 구성 및 각 부의 구성>
도 1은, 본 발명에 관한 일 실시 형태에 관한 삼극관형 전리 진공계(100)를 옆에서 본 모식도이다. 도 2는, 삼극관형 전리 진공계(100)를 위에서 본 모식도이다.
이들 도면에 나타난 바와 같이, 삼극관형 전리 진공계(100)는, 센서 유닛(10)과 제어 유닛(20)을 구비하고 있다. 센서 유닛(10)은, 센서 본체(11)(수용부), 필라멘트(12), 그리드(13), 이온 수집기(14), 복수의 단자(15a)~(15e), 그리드 지지 부재(16)와 이온 수집기 지지 부재(17)(지지 부재)를 구비하고 있다.
센서 본체(11)는, 바닥부(11c)를 갖는 원통형의 형상을 갖고 있고, 그 내부에, 필라멘트(12), 그리드(13), 이온 수집기(14), 복수의 단자(15a)~(15e), 그리드 지지 부재(16)와 이온 수집기 지지 부재(17)가 수용된다.
센서 본체(11)는, 진공 챔버 등의 측정 대상물에 대해 센서 유닛(10)을 착탈 가능하게 설치하기 위한 플랜지부(11a)를 그것의 상부에 구비하고 있다. 플랜지부(11a)에 있어서, 상측 또한 내주측의 위치에는, O링 등의 진공 씰을 수용하기 위한 홈부(11b)가 둘레 방향(θ방향)을 따라 형성되어 있다. 플랜지부(11a)가 진공 씰을 통해 진공 챔버 등의 측정 대상물에 대해 고정되는 것에 의해, 삼극관형 전리 진공계(100)에 의해 측정 대상물 내부의 압력이 측정된다.
센서 본체(11)는, 스텐레스, 니켈, 니켈과 철의 합금, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 텅스텐, 몰리브덴, 혹은 이들 중 2 이상을 조합한 금속 재료에 의해 구성된다. 이 센서 본체(11)는, 어스 접지 되어 있다.
센서 본체(11)의 바닥부(11c)에는, 5개의 단자(15a)~(15e)가 절연체(도시하지 않음)를 통해 삽통되어 있다. 5개의 단자(15a)~(15e)는, Z축 방향으로 긴 원 기둥상의 부재이다. 또한, 단자의 형상에 대해서는, 삼각 기둥상이나 사각 기둥상 등의 형상이어도 좋고, 단자의 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 이러한 단자는, 예를 들면, 철, 니켈, 코발트 등의 금속 재료에 의해 구성된다.
5개의 단자(15a)~(15e) 중, 2개의 단자(15a), (15b)가 필라멘트(12)와 접속되는 단자이며, 1개의 단자(15c)가 그리드(13)와 접속되는 단자이며, 나머지 2개의 단자(15d), (15e)가 이온 수집기(14)와 접속되는 단자이다.
필라멘트(12)는, 센서 본체(11)의 중심 위치의 근방에 배치되어 있다. 필라멘트(12)는, 헤어핀상(역V자 모양)의 형상을 갖고 있고, 굵기가 예를 들면φ0. 1~0. 2 mm정도인 선상의 부재가 중앙에서 만곡되는 것에 의해 형성되어 있다. 또한, 필라멘트(12)는, 직선상의 형상을 갖고 있어도 좋고, 필라멘트(12)의 형상에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다.
필라멘트(12)는, 그것의 높이 Hf(필라멘트(12)에 있어서 단자(15a), (15b)보다도 위에 있는 부분의 높이)가, 예를 들면 5mm~15mm정도로 된다.
필라멘트(12)에 있어서는, 만곡되어 있는 정수리부로부터 열전자가 방사된다. 필라멘트(12)에 있어서 만곡되어 있는 정수리부는, 축방향(Z축방향)에 있어서, 그리드(13) 및 이온 수집기(14)의 중심에 위치하고 있다(도 1 참조). 또한, 필라멘트(12)의 정수리부는, 수평 방향에 있어서도, 그리드(13) 및 이온 수집기(14)의 중심에 위치하고 있다(도 2 참조).
필라멘트(12)는, 예를 들면, 표면이 산화 이트륨으로 피복된 이리듐, 텅스텐 등의 금속 재료에 의해 구성된다.
필라멘트(12)는, 그 일단측이 단자(15a)에 대해 전기적 및 기계적으로 접속되어 있고, 타단측이 단자(15b)에 대해서 전기적 및 기계적으로 접속되어 있다. 단자(15a) 및 단자(15b)는, 필라멘트(12)의 단자로서의 역할 외에, 필라멘트(12)를 하방으로부터 지지하는 지지 핀으로서의 역할도 하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 필라멘트(12)에의 공급 전력은 4W이하로 된다.
그리드(13)는, 필라멘트(12) 주위에서 필라멘트(12)와 동심으로 배치되어 있다. 그리드(13)는, 나선상의 형상을 갖고 있고, 예를 들면, 굵기가φ0. 1~0. 3mm정도인 선상 부재가 나선상으로 감겨지는 것에 의해 형성된다. 또한, 그리드(13)는, 펀칭 메탈 시트, 포토 에칭 시트가 통 모양으로 형성되는 것에 의해 구성되어 있어도 좋고, 그리드(13)의 형상에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다.
그리드(13)는, 높이 Hg(도 1 참조)가 예를 들면 10~30mm정도로 되고, 직경φg(도 2 참조)가 예를 들면 5mm~15mm정도로 된다. 또한, 그리드(13)의 높이 Hg는, 필라멘트(12) 높이 Hf의 2배의 높이로 되어 있다.
그리드(13)는, 예를 들면, 텅스텐, 몰리브덴, 표면이 백금으로 피복된 몰리브덴, 탄탈, 백금, 이리듐, 백금과 이리듐의 합금, 니켈, 니켈과 철의 합금, 스텐레스 혹은, 이들 중 2 이상을 조합한 금속 재료에 의해 구성된다.
그리드(13)는, 하단부가 단자(15c)에 대해서 전기적 및 기계적으로 접속되어 있다. 단자(15c)는, 그리드(13)의 단자로서의 역할 외에, 그리드(13)를 하방으로부터 지지하는 지지 핀으로서의 역할도 하고 있다. 단자(15c)의 상방에는, 그리드 지지 부재(16)가 수직 설치되어 있다. 이 그리드 지지 부재(16)는, 축방향(Z축방향)으로 긴, 예를 들면 원 기둥상의 부재이며, 그리드(13)의 내주 측에 맞닿아 접해 있어, 그리드(13)를 내주측으로부터 지지하는 것이 가능하도록 되어 있다.
이온 수집기(14)는, 그리드(13) 주위에서 그리드(13)와 동심으로 배치되어 있다. 이온 수집기(14)는, 원통상의 형상을 갖고 있고, 두께 0.05mm~0.3mm정도의 판상 부재가 통 모양으로 형성되는 것에 의해 구성된다. 또한, 이온 수집기(14)는, 통 모양이면, 원통상에 한정되지 않고, 각통 등의 형상에 의해 구성되어 있어도 좋다.
이온 수집기(14)는, 높이 Hi(도 1 참조)가 예를 들면 10~30mm정도로 되고, 직경φi(도 2 참조)이 예를 들면 10mm~30mm정도로 된다. 또한, 이온 수집기(14)의 높이 Hi는, 그리드(13)의 높이 Hg와 동일한 정도로 되고, 또한, 필라멘트(12) 높이 Hf의 2배의 높이로 된다.
이온 수집기(14)는, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 금속 재료에 의해 구성된다. 이온 수집기(14)의 재료는, 상기 특성을 갖는 재료이면 어떠한 재료가 이용되어도 좋지만, 이 재료로는, 예를 들면, 텅스텐, 구리, 그라파이트 등의 금속 재료가 이용된다. 또한, 이온 수집기(14)의 재료로서 이러한 재료가 이용되는 이유에 대해서는, 다음에 상술한다.
이온 수집기(14)는, 이온 수집기 지지 부재(17)를 통해 단자(15d)및 단자(15e)와 전기적 및 기계적으로 접속되어 있다. 단자(15d), 단자(15e)는, 이온 수집기(14)의 단자로서의 역할 외에, 이온 수집기(14)를 하방으로부터 지지하는 지지 핀으로서의 역할도 하고 있다.
이온 수집기 지지 부재(17)는, 단자(15d), (15e) 및 이온 수집기(14)와 전기적 및 기계적으로 접속되어 있고, 단자(15d), (15e)에 의해 하방으로부터 지지받으면서, 이온 수집기(14)를 하방으로부터 지지한다. 이온 수집기 지지 부재(17)는, 단자(15d) 측, 단자(15e) 측에 각각 1개 배치되어 있다.
이 이온 수집기 지지 부재(17)는, 두께가 얇은 판상 부재가 이온 수집기(14)의 외주를 따라 만곡하도록 하여 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이온 수집기 지지 부재(17)는, 둘레 방향(θ방향)으로 짧은 형상으로 되어 있지만, 이온 수집기(14) 전체 둘레((360°)에 걸쳐 설치되어 있어도 좋다.
이온 수집기 지지 부재(17)는, 이온 수집기(14)보다도 열전도율이 낮은 재료에 의해 구성되어 있다(예를 들면, 300K). 이온 수집기 지지 부재(17)의 재료는, 이온 수집기(14)보다 열전도율이 낮은 재료이면 어떠한 재료가 이용되어도 괜찮지만, 이 재료로서는, 예를 들면, 스텐레스강(SUS304), 철, 니켈, 코발트 등의 금속 재료가 이용된다.
제어 유닛(20)은, 하우징을 구비하고 있고, 하우징 내부에는, 콘트롤러(21), 전류계(22), 3개의 전원(23a)~(23c) 등이 내장되어 있다. 콘트롤러(21)는, CPU(Central processing Unit)나, 휘발성, 비휘발성의 메모리 등을 포함한다.
CPU는, 메모리에 기억된 각종 프로그램에 기초하여, 삼극관형 전리 진공계(100)의 각 부를 통괄적으로 제어한다. 예를 들면, CPU는, 각 전원(23)a~(23c)의 동작을 제어하는 처리나, 전류계(22)에서 측정된 이온 전류치에 기초하여 압력을 산출하는 처리, 산출된 압력을 디스플레이(도시하지 않음) 상에 표시하는 처리 등을 실행한다.
전류계(22)는, 이온 수집기(14)에 흐르는 이온 전류치를 측정해, 측정한 값을 콘트롤러(21)에 출력한다. 3개의 전원(23)a~(23c) 중, 제1 전원(23a)은, 필라멘트(12)에 직류 전류를 통전하여 필라멘트(12)를 적열시키기 위한 전원이며, 제2 전원(23b)은, 필라멘트(12)보다도 높은 전위를 그리드(13)에 부여하기 위한 전원이다. 또한, 제3 전원(23c)은, 필라멘트(12)의 전위를 이온 수집기(14)의 전위보다도 높게 하기 위한 전원이다.
또한, 하우징에는, 각 전원(23)에 도통하는 출력 단자(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 센서 유닛(10) 및 제어 유닛(20)은, 커넥터가 장착된 케이블에 의해 접속된다. 또한, 센서 유닛(10) 및 제어 유닛(20)은, 동일한 하우징 내부에 설치되어 있어도 좋다.
<시험>
다음으로, 이온 수집기(14)의 열전도율과 측정되는 압력과의 관계를 조사하기 위해 행해진 시험에 대해 설명한다. 이 시험에서는, 이온 수집기(14)의 재료로서 7 종류의 재료가 준비되고, 이온 수집기(14)의 재질이 다른 7 종류의 삼극관형 전리 진공계(100)에 의해, 각각, 진공 배기시 진공 챔버 내의 압력이 측정되었다.
도 3은, 이온 수집기(14)의 재료로서 이용된 7 종류의 금속 재료와, 이들 금속 재료에 있어서 300K에서의 열전도율과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4는, 이온 수집기(14)의 재질이 각각 다른 삼극관형 전리 진공계(100)에 의해 측정된 진공 챔버 내의 압력을 나타내는 도면이다.
또한, 이 시험에서는, 필라멘트(12)의 재료로서 표면이 산화 이트륨으로 피복된 이리듐이 이용되고, 필라멘트(12)의 굵기는 φ0.127mm(산화 이트륨 피복 전)로 되었다. 또한, 필라멘트(12)의 높이 Hf는10 mm로 되었다.
또한, 그리드(13)의 재료로서 표면이 백금으로 피복된 몰리브덴이 이용되고, 그리드(13)의 굵기는φ0.25 mm로 되었다. 또한, 그리드(13)의 높이 Hg는 20mm로 되고, 그리드(13)의 직경φg은 10mm로 되었다.
또한, 이온 수집기(14)의 재료로는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 그라파이트, 구리, 텅스텐, 몰리브덴, 니켈, 백금, 스텐레스강(SUS304)의 7 종류가 이용되었다. 이들 7 종류 재료의 300K에서의 열전도율(면 방향)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 차례로, 700W/(m·K), 401W/(m·K), 173W/(m·K), 138W/(m·K), 90.9W/(m·K), 71.6W/(m·K), 16W/(m·K)이다.
또한, 이온 수집기(14)의 두께는, 0.1mm로 되고, 이온 수집기(14)의 높이 Hi는 20mm로 되고, 이온 수집기(14)의 직경φi은 17mm로 되었다.
또한, 이온 수집기 지지 부재(17)의 재료로서 스텐레스강(SUS304)이 이용되었다.
또한, 필라멘트(12)의 전위는 25V로 되고, 그리드(13)의 전위는 150 V로 되고, 이온 수집기(14)의 전위는 0V로 되었다. 또한, 필라멘트(12)에의 공급 전력은 4W이하로 되고, 필라멘트(12)와 그리드(13) 사이의 에미션(emission) 전류는,1 mA로 되었다.
또한, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 그라파이트, 구리, 텅스텐이 이온 수집기(14)의 재료로서 이용되는 경우가, 본 발명에 관한 실시 형태에 대응하고 있다. 한편, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 미만인 몰리브덴, 니켈, 백금, 스텐레스강(SUS304)이 이온 수집기(14)의 재료로서 이용되는 경우가, 비교예에 대응하고 있다.
도 4를 참조하면, 도 4에는, 이온 수집기(14)의 재질이 각각 다른 삼극관형 전리 진공계(100)에 의해 측정된 진공 챔버 내의 압력이 도시되고 있다. 도 4에 있어서, 세로축은 측정된 압력을 나타내고 있고, 횡축은 시간(전체12시간)을 나타내고 있다. 또한, 몰리브덴, 니켈, 백금에 대해서는, 대략 동일한 그래프로 되었기 때문에, 동일한 그래프로 표시되어 있다.
도 4에서는, 가장 열전도율이 높은 그라파이트의 도달 압력(2Х10-6Pa)이 가장 낮고, 열전도율이 낮아짐에 따라 도달 압력이 서서히 높아져, 가장 열전도율이 낮은 스텐레스강(SUS304)의 도달 압력(1Х10-4Pa)이 가장 높은 결과로 되었다. 또한, 도달 압력은, 압력이 진공 배기와 함께 하강한 후, 압력이 안정적으로 일정하게 되었을 때의 값이다.
이 결과로부터, 열전도율이 높아질수록, 도달 압력이 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 이온 수집기(14)의 열전도율과 도달 압력 사이에는, 반비례 관계가 있는 것을 알 수 있다.
도 4에 있어서, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 미만인 몰리브덴, 니켈, 백금에 대응하는 그래프와, 스텐레스강에 대응하는 그래프의 비교예에 관한 2개의 그래프에 주목한다. 이들 그래프에 도시되는 압력은, 진공 배기에 의해 진공 챔버 내의 압력이 낮아짐에 따라서 서서히 하강하여, 약 2Х10-5Pa(측정 한계치)까지 하강한 후, 서서히 상승해 약 8Х10-5Pa에 도달하고, 그 후 안정되어 버렸다.
이와 같이, 이온 수집기(14)의 재료로서 열전도율이 낮은 재료가 이용되면, 측정되는 압력이 일단 하강한 후 상승하여 어느 일정한 값으로 되어 안정된다고 하는 거동이 발생한다.
<압력이 불안정한 거동이 되는 이유>
이하, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 미만인 재료에 의해 이온 수집기(14)가 구성된 비교예에 있어서, 압력이 이러한 거동으로 되는 이유에 대해 설명한다. 도 5는, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 미만인 재료에 의해 이온 수집기(14)가 구성된 비교예에 있어서의, 이온 수집기(14)에 충돌하는 양이온(1)의 움직임의 모습을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 5에서는, 편의에 따라, 그리드(13)를 생략하여 도시하고 있다.
필라멘트(12)가 통전되면, 필라멘트(12)의 정수리부 부근으로부터 열전자가 방사되고, 이 열전자는 그리드(13)을 향해 가속되어, 그리드(13)에 의해 포착된다. 열전자의 일부는, 그리드(13) 근방에 있어서, 삼극관형 전리 진공계(100)의 내부를 비산하고 있는 기체 분자와 충돌해, 이것에 의해, 기체 분자가 이온화되어 양이온(1)이 발생한다.
양이온(1)은, 이온 수집기(14)에 끌어 당겨져 이온 수집기(14)에 충돌하여, 이온 수집기(14)로부터 전자를 받는다.
양이온(1)이, 이온 수집기(14)로부터 전자를 받는 것에 의해, 이온 수집기(14)에는, 이온 전류가 발생하고, 이 이온 전류의 값이 전류계(22)에 의해 측정된다. 이것에 의해, 진공 챔버 내부의 압력이 측정된다.
도 4에 있어서, 스텐레스강에 대응하는 그래프와, 몰리브덴, 니켈, 백금에 대응하는 그래프의 2개의 그래프에 주목한다. 이들 그래프에 있어서, 진공 챔버의 진공 배기에 따라, 압력이 서서히 하강하고 있을 때, 기체 분자(양이온(1))가 이온 수집기의 표면에 충돌하고, 표면에 충돌한 기체 분자는, 일부가 기체로서 탈리하고, 나머지 일부가 분자층(예를 들면, 흡착 분자(2)에 의한 물리 흡착층, 혹은 화학 흡착층 등)이 되는 평형 상태가 형성된다.
또한, 백금은 화학적으로 매우 안정적이기 때문에, 이온 수집기(14)가 백금에 의해 구성되어 있는 경우에는, 화학 흡착에 의한 분자층은, 다른 예에 비해 거의 형성되지 않는다. 즉, 도 5의 이온 수집기(14)의 표면에 존재하는 기체 분자의 모식도는, 어느 시점에서의 평형 상태를 나타내고 있지만, 여기서 기체 분자(예를 들면, 물분자)가 이온 수집기(14)의 표면에 충돌한 결과로서 형성되는 분자층은, 물리 흡착이 지배적이라고 생각할 수 있다.
이온 수집기(14)에 있어서 축방향의 중앙 부근 영역은, 이온 수집기(14)의 표면에 서 흡착에 의한 분자층이 형성될 확률에 대해 양이온(1)이 충돌할 확률이 높은 영역으로 되고, 평형 상태에서 분자층이 퇴적되기 어려운 영역이다. 이 영역에서는, 분자층이 퇴적되기 어렵기 때문에, 이 영역에 대해 양이온(1)이 충돌해도 중성 분자, 중성 파편 분자, 중성 원자 또는 이들의 이온 등의 입자가 방출되기 어렵다.
한편, 이온 수집기(14)에 있어서 축방향의 양단부 부근의 영역은, 양이온(1)의 충돌 확률이 중앙 부근에 비해 낮은 영역이기 때문에, 시간의 경과에 따라, 분자층이 퇴적되기 쉬운 영역으로 되어 있다. 퇴적된 분자층에 대해서 양이온(1)이 충돌하면 중성 분자, 중성 파편 분자, 중성 원자 또는 이들의 이온 등이 방출된다.
그런데, 분자가 표면으로부터 탈리되는 에너지는, 분자 운동인 온도로부터도 고찰할 수 있다. 이 관점으로부터 이온 수집기(14)를 보면, 축방향의 중앙 부근은 열이 발생하는 필라멘트(12)의 정수리부에 가까운 영역이기 때문에, 온도가 높은 영역으로 되어 있다(도 5 참조). 따라서, 이온 수집기(14)의 축방향 중앙 부근의 분자층은 양단부에 비해 높은 에너지를 보유하고 있다. 결국, 양단부에 비해 중앙 부근의 평형 상태는 탈리가 지배적이며, 양단부는 흡착이 지배적으로 된다고 생각할 수 있다. 따라서, 이온 수집기(14)의 온도의 관점으로부터도, 이온 수집기(14)에 있어서 축방향의 중앙 부근의 영역은, 분자층이 퇴적되기 어려운 영역으로 되어 있고, 축방향의 양단부 부근의 영역은, 분자층이 퇴적되기 쉬운 영역으로 되어 있다.
진공 챔버의 진공 배기의 개시로부터 시간이 더 경과하면, 센서 본체(11) 내의 기체 분자의 조성은 진공 챔버의 배기 능력에 따른 조성으로 변화한다. 일반적으로는 흡착에 대해 탈리가 우세한 기체 분자가 우선적으로 배기되는 결과, 진공 챔버 내부는 흡착이 우세한 기체 분자가 우세한 조성으로 변화해 간다. 예를 들면, 센서 본체(11) 내의 기체의 조성은, 진공 챔버로부터 배기되기 어려운 물분자가 증가한 조성으로 변화해 간다고 생각할 수 있다. 당연하지만, 측정 대상인 진공 챔버 내의 조성의 변화에 따라, 이온 수집기(14) 표면의 분자층의 조성도 변화해 가게 된다.
센서 본체(11) 내의 기체 분자의 조성이 변화해 가는 것 등에 기인하여, 이온 수집기(14) 표면 영역 전체에 있어서, 탈리보다 흡착이 우세하게 되는 평형 상태로 변화해 간다. 단, 이 변화의 프로세스는 완만하여, 실험예인 도 4에 있어서의 12 h/9시간 경과 시점에 있어서는 명확하게 확인할 수 없고, 12h/9시간 경과 후~12h경과의 기간에 있어서 그 변화를 확인할 수 있다고 말할 수 있다. 즉, 최종적인 평형 상태는12h경과한 시점이라고 생각된다. 이것은 진공 챔버 내의 조성이12h/9시간 경과 시점 근방에서, 통상의 대기 조성 비율로부터, 흡착 우세의 기체 조성으로 변화한 것을 나타내고 있다고 생각된다.
도 4에 있어서, 1.0Х10- 3Pa이하에서 흡착 우세의 기체 조성 환경을 발현하는 진공 배기계를 갖는 환경이라고 했지만, 대기 개방 시점으로부터 진공 배기 개시 당초의 기체 조성은, 초기 상태인 대기 조성과 큰 차이가 없다. 즉, 이온 수집기(14) 표면 영역 전체에서, 탈리 우세로 되는 평형 상태이며, 흡착은 진행하지 않는 상황이다. 즉, 이러한 당초의 상황에서는 도 4에 있어서 각종 재료의 시간 변화 곡선의 접선을 1차 함수의 기울기 값으로서 파악하면, 모두 마이너스의 값으로 되고 있는 것으로부터 확인할 수 있다.
그러나 1.0Х10- 4Pa이하에 있어서, 기체 조성의 변동에 수반하여, 이온 수집기(14) 표면에서의 조성이 변화하기 시작한 것을, 도 4의 변동으로부터 확인할 수 있다. 다른 진공도 측정 장치에 의한 진공도의 기재는 도 4에는 생략되어 있지만, 그라파이트의 값이 진공 챔버에 있어서의 진짜 진공도에 가깝기 때문에, 본래라면 그라파이트와 같은 진공도를 나타내야 하는 것이다. 그러나 다른 소재에서는 진공도가 서서히 악화, 즉 기울기는 마이너스이지만, 제로에 가까워져 가는 경향을 나타내고 있다.
이것은 당초의 이온 수집기(14) 표면의 조성이 대기 조성으로부터 흡착 우세의 기체 조성으로 변화함으로써, 이온 수집기(14) 표면의 분자층의 두께에 변화가 생기고 있기 때문이다. 이 진공도에 이르기 전에는 차이가 생기지 않는다.
이 현상은 흡착 우세의 기체 조성으로 되었기 때문에, 그 이전과 비교해, 흡착된 면의 온도 조건이 지배적으로 된 것을 나타내고 있다. 즉 도 4의 재료끼리의 비교에 있어서, 보다 저온면을 갖는 재료는 기체 분자를 흡착하기 쉬워, 그것의 흡착량, 즉 분자층의 두께를 증가시키고 있다고 생각된다.
여기서, 이 두께를 증가시킨 분자층에 대해 양이온(1)이 충돌(입사)하면, 입사 에너지가 부여된 분자층의 분자는 탈리한다. 상세한 물리 현상에 대해서는 향후의 연구가 기대되지만, 이 진공도에 있어서 삼극관형 전리 진공계의 이온 수집기 표면에의 양이온의 입사에 대해 탈리하는 분자의 양은, 분자층의 두께와 비례 관계가 있는 것이 도 4등으로부터 알 수 있다.
즉, 분자층의 두께가 증가함으로써, 방출(탈리)되는 분자는 증대하는 관계가 있기 때문에, 1.0Х10- 4Pa이하에서 평형 상태가 흡착 우세로 됨에 따라, 탈리하는 분자도 증대하여, 이 탈리한 분자가 재차 진공계에 의해 계측되는 결과, 진공도의 측정치의 기울기는 제로 측으로 옮겨져 간다.
일반적으로, 흡착/탈리는 평형 상태로 이행한 단계에서 안정화된다. 즉 진공도의 측정치의 기울기가 제로가 된 시점을 흡착/탈리가 평형 상태라고 생각할 수 있다. 진공계를 사용하는 사용자는 이 평형 상태로 된 시점을 측정 한계로서 인식하고, 그 진공계의 능력차로서 파악하지만, 이 측정 한계가 시간과 함께 변동해 버리면, 본래의 진공도가 악화된 것과 구별을 하는 것이 어렵고, 또한 변동 그 자체가 측정기로서 사용자에게 불신을 초래하기 때문에 상품으로서 문제가 있다고 할 수 있다.
즉, 기울기가 제로에서 전환하여 플러스로 되어 버리는 진공도를 계측해 버리는 것은 피하지 않으면 안되지만, 백금을 포함하는 해당 재료에 대해서는, 이 문제현상이 발생해 버린다. 이것은 이온 수집기(14) 표면의 온도가 낮고, 즉 다른 재료에 비교해 양이온의 입사 빈도에 대한 탈리와 흡착의 평형 상태가 흡착측이기 때문에, 분자층을 더 퇴적시켜 두께가 증가하여, 이 결과 양이온의 입사에 의한 분자의 탈리량이 증대하기 때문이다.
12h/9시간 경과후~12h경과의 기간에 있어서, 상기 기울기가 플러스로 되는 원인은, 이온 수집기(14)의 축방향 양단부 부근(온도가 낮은 개소)에 퇴적된 분자층에 있어서, 이 분자층이 분자의 방출원으로 되고 있기 때문이다. 즉, 백금을 포함하는 각 재료로 이온 수집기(14)가 구성된 경우, 이 방출원으로부터 방출되는 분자의 영향으로, 센서 본체(11) 내의 압력이 국소적으로 높은 압력으로 되어 버려, 측정 대상물로서의 진공 챔버 내의 압력과는 다른 압력이 되어 버린다고 하는 문제가 있다. 이 때문에, 진공 챔버 내의 압력을 정확하게 측정할 수 없다고 하는 문제가 있다.
<흡착 분자>
다음으로, 흡착 분자(2)가 주로 어떤 분자인지를 판단하기 위해서 행해진 측정에 대해 설명한다. 이 측정에서는, 상기와 같이, 이온 수집기(14)의 재질이 다른 7 종류(그라파이트, 구리, 텅스텐, 몰리브덴, 니켈, 백금, 스텐레스강(SUS304))의 삼극관형 전리 진공계가 준비되었다. 그리고, 진공 챔버의 진공 배기를 행한 후, 필라멘트(12) OFF시 및 필라멘트(12) ON시에, 사중극 질량 분석계에 의해, 센서 본체(11) 내의 기체 분자의 매스 스펙트럼이 측정되었다.
그 결과, 열전도율이 낮은 몰리브덴, 니켈, 백금, 스텐레스강의 4개의 재료에 대응하는 삼극관형 전리 진공계(비교예)에 있어서, 필라멘트(12) ON시에 매스 스펙트럼의 물의 피크치가, 필라멘트(12) OFF시에 매스 스펙트럼의 물의 피크치보다 현저하게 커졌다.
이것은, 필라멘트(12) ON시에 센서 본체(11) 내를 비산하고 있는 물분자의 양이, 필라멘트(12) OFF시에 센서 본체(11) 내를 비산하고 있는 물분자의 양보다도 상당히 많은 것을 나타내고 있다. 이 결과는, 흡착 분자(2)가 주로 물분자인 것을 나타내고 있다.
즉, 필라멘트(12) OFF시에는, 물분자가 양이온(1)으로 되지 않기 때문에, 물분자가 이온 수집기(14)에 끌어 당겨지지 않고, 따라서, 물분자가 흡착 분자(2)로서 이온 수집기(14)에 흡착하고 있는 양은 적다. 따라서, 필라멘트(12) OFF시에는, 물분자의 방출원이 없기 때문에, 센서 본체(11) 내를 비산하고 있는 물분자의 양은, 진공 챔버 내의 물분자의 양과 대략 동일하고, 이 물분자의 양은 적다.
한편, 필라멘트(12) ON시에는, 물분자가 양이온(1)으로 되어, 물분자가 이온 수집기(14)에 끌어 당겨진다. 또한, 열전도율이 낮은 재료에 의해 이온 수집기(14)가 구성되어 있으므로, 물분자가 흡착 분자(2)로서 이온 수집기(14)에 퇴적된다. 그리고, 퇴적된 물분자가, 물분자의 방출원으로 되기 때문에, 필라멘트(12) ON시에는, 센서 본체(11) 내를 비산하고 있는 물분자의 양이, 필라멘트(12) OFF시에 비해 상당히 많아진다.
필라멘트(12) ON시에 있어서 매스 스펙트럼에의 물의 피크치가, 필라멘트(12) OFF시에 있어서 매스 스펙트럼의 물의 피크치보다도 현저하게 커졌다는 결과는, 이것을 나타내고 있고, 따라서, 흡착 분자(2)가 주로 물분자인 것을 알 수 있다.
여기서의 측정에서는, 화학적으로 매우 안정적인 백금에 대해서도, 필라멘트(12) ON시 매스 스펙트럼의 물의 피크치가, 필라멘트(12) OFF시 매스 스펙트럼의 물의 피크치보다 현저하게 커진다고 하는 결과로 되었다. 이것은, 즉, 비교예에 있어서 압력이 불안정하게 되는 이유는, 화학 흡착에 의한 분자층의 형성이 주된 원인은 아니고, 물분자의 흡착에 의한 분자층의 형성이 주된 원인인 것을 나타내고 있다(백금은 화학 흡착에 의한 분자층이 형성되기 어렵기 때문에).
또한, 열전도율이 높은 그라파이트, 구리, 텅스텐의 3개의 재료에 대응하는 삼극관형 전리 진공계(100)(본 실시 형태)에 있어서도, 필라멘트(12) ON시 매스 스펙트럼의 물의 피크치가, 필라멘트(12) OFF시 매스 스펙트럼의 물의 피크치보다 커졌지만, 그 차이는 작았다. 이것은, 본 실시 형태에 있어서는, 필라멘트(12) ON시에, 물분자가 흡착하는 양이, 비교예에 비해 상당히 적게 된 것을 나타내고 있다.
<작용 등>
이상 설명한 바와 같이, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 미만인 재료에 의해 이온 수집기(14)가 구성된 비교예에 있어서는, 물분자의 이온 수집기(14)로의 흡착이 주된 원인으로, 측정되는 압력이 부정확하게 된다.
이에, 본 실시 형태에서는, 흡착 분자(2)(특히, 물분자)의 발생을 방지하기 위해서, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료(예를 들면, 그라파이트, 구리, 텅스텐)에 의해 이온 수집기(14)를 구성하는 것으로 하고 있다.
도 6은, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 이온 수집기(14)가 구성된 경우에 있어서, 이온 수집기(14)에 충돌하는 양이온(1)의 움직임의 모습을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 6에서는, 편의적으로, 그리드(13)를 생략하여 도시하고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 열전도율이 높은 재료에 의해 이온 수집기(14)가 구성되어 있으므로, 필라멘트(12)에서 발생하는 열을, 이온 수집기(14) 전체에 효율적으로 전달할 수 있다. 따라서, 이온 수집기(14)에 있어서, 축방향(Z축방향)의 중심부뿐 아니라, 축방향의 양단부 부근에 있어서도, 온도를 높게 할 수 있어서, 이온 수집기(14) 전체의 온도를 높게 할 수 있다.
따라서, 도 6에서는, 비교예에 있어서의 도 5와는 달리, 이온 수집기(14)의 축방향의 양단부 부근에 있어서, 양이온(1)으로서 이온 수집기(14)에 충돌한 기체 분자가, 이온 수집기(14)로부터 탈리하기 위한 에너지가 높아진다. 이것에 의해, 흡착 분자(2)(특히, 물분자)의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 시험에 있어서, 그라파이트, 구리, 텅스텐으로 구성된 이온 수집기(14)의 온도를 실제로 측정한 결과, 210도를 넘는 온도였다. 여기서, 이온 수집기(14)의 온도는, 200도 이상이 되면, 물분자 등의 흡착을 방지할 수 있는 것이 알려져 있고, 이것으로부터도, 본 실시 형태에서는, 적절히 흡착 분자(2)의 발생을 방지할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 시험에 있어서, 몰리브덴, 니켈, 백금, 스텐레스강(SUS304)으로 구성된 이온 수집기(14)(비교예)의 온도를 실제로 측정한 결과, 160°~180°였다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 흡착 분자(2)의 발생을 방지하는 것이 가능하기 때문에, 비교예와 같이, 측정되는 압력이 부정확하게 되어 버리는 것을 방지할 수 있어서, 진공 챔버 등의 측정 대상물의 내부의 압력을 정확하게 측정할 수 있다.
이것이, 도 4에 있어서의, 그라파이트, 구리, 텅스텐에 대응하는 그래프에 나타나 있다. 즉, 이들 그래프에 나타난 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 측정되는 압력은, 진공 배기에 의해 진공 챔버 내의 압력이 낮아짐에 따라서 서서히 하강하고, 소정의 값(측정 한계치)까지 하강한 후, 그 상태로 안정되어 일정한 값을 취하고 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 필라멘트(12)에의 공급 전력이 4W이하로 되어 있다. 필라멘트(12)에의 공급 전력이 4W이하로 되는 소형의 삼극관형 전리 진공계(100)에서는, 필라멘트(12)에서 발생하는 열이 낮아지기 쉽기 때문에, 아무런 대책을 강구하지 않으면 이온 수집기(14)의 축방향 양단부의 근방에 있어서 온도가 낮아지기 쉽다고 하는 문제가 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 삼극관형 전리 진공계(100)는, 열전도율이 높은 재료에 의해 이온 수집기(14)가 구성되어 있다. 따라서, 필라멘트(12)에의 공급 전력이 4W이하로 되는, 필라멘트(12)의 열이 낮아지기 쉬운 소형의 삼극관형 전리 진공계(100)에 있어서도, 이온 수집기(14)에 있어서 축방향의 양단부 근방에서 이온 수집기(14)의 온도를 적절히 올릴 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이온 수집기 지지 부재(17)가, 이온 수집기(14)를 구성하는 재료보다도 열전도율이 낮은 재료에 의해 구성되어 있다. 따라서, 이온 수집기(14)의 열이 이온 수집기 지지 부재(17)로 달아나 버리는 것을 방지할 수 있어서, 이온 수집기(14)의 열을 높은 상태로 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 센서 본체(11)가, 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 이와 같이, 센서 본체(11)를 금속 재료에 의해 구성함으로써, 필라멘트(12)로부터의 열전자가 센서 본체(11)에 충돌했을 때 차지업이 발생해 버리는 것을 방지할 수 있어서, 센서 본체(11) 내의 공간 내의 전위 분포를 일정하게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 장시간에 걸쳐 일정한 감도로 압력을 측정할 수 있다.
여기서, 이온 수집기(14)에 대한 흡착 분자(2)의 발생을 방지하기 위해서, 이온 수집기(14)의 축방향(Z축방향)의 양단부를 절삭하여, 이온 수집기(14)의 높이 Hi를 낮게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이, 이온 수집기(14)의 높이 Hi를 낮게 해 버리면, 이온 수집기(14)에 있어서의 양이온(1)의 포착 효율이 낮아져 버릴 우려가 있다.
한편, 본 실시 형태에서는, 열전도율이 높은 재료에 의해 이온 수집기(14)를 구성하는 것으로 흡착 분자(2)의 발생을 방지할 수 있으므로, 이온 수집기(14)의 높이 Hi를 낮게 할 필요가 없다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 이온 수집기(14)에 있어서의 양이온(1)의 포착 효율을 저하시키는 일 없이, 적절히, 흡착 분자(2)의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 이온 수집기(14)의 높이 Hi는, 필라멘트(12) 높이 Hf의 약 2배이며, 또한, 그리드(13) 높이 Hg와 동등한 높이로 되어 있다.
또한, 이것은, 이온 수집기(14)의 높이 Hi를 높게 해야 한다는 취지는 아니고, 예를 들면, 이온 수집기(14)의 높이 Hi를, 그리드(13)의 높이 Hg보다 낮은 높이로 할 수도 있다.
1 : 양이온
2 :흡착 분자
10 : 센서 유닛
11 : 센서 본체
12 : 필라멘트
13 :그리드
14 :이온 수집기
15 : 단자
16 :그리드 지지 부재
17 : 이온 수집기 지지 부재
20 :제어 유닛
100 : 삼극관형 전리 진공계

Claims (5)

  1. 필라멘트와,
    상기 필라멘트의 주위에 배치되는 그리드와,
    통 모양이며, 상기 그리드의 주위에 배치되고, 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 구성된 이온 수집기
    를 구비하는 삼극관형 전리 진공계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필라멘트에의 공급 전력이 4W이하인
    삼극관형 전리 진공계.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서,
    상기 이온 수집기를 지지하고, 상기 이온 수집기를 구성하는 재료보다도 열전도율이 낮은 재료에 의해 구성된 지지 부재를 더 구비하는
    삼극관형 전리 진공계.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서,
    금속 재료에 의해 구성되고, 상기 필라멘트, 상기 그리드 및 상기 이온 수집기를 내부에 수용하는 수용부를 더 구비하는
    삼극관형 전리 진공계.
  5. 필라멘트와, 상기 필라멘트의 주위에 배치되는 그리드와, 통 모양이며 상기 그리드의 주위에 배치되고 300K에서의 열전도율이 173W/(m·K) 이상인 재료에 의해 구성된 이온 수집기를 구비하는 삼극관형 전리 진공계를 준비하고,
    상기 삼극관형 전리 진공계에 의해, 측정 대상물의 내부의 압력을 측정하는
    압력 측정 방법.
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