JP2816423B2 - 回転形粘性真空計 - Google Patents
回転形粘性真空計Info
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- JP2816423B2 JP2816423B2 JP5096684A JP9668493A JP2816423B2 JP 2816423 B2 JP2816423 B2 JP 2816423B2 JP 5096684 A JP5096684 A JP 5096684A JP 9668493 A JP9668493 A JP 9668493A JP 2816423 B2 JP2816423 B2 JP 2816423B2
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- superconductor
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- superconductor support
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転形粘性真空計に関
するものであり、さらに詳しくは、超伝導非接触ロータ
保持機構を採用することにより、高精度化を図った回転
形粘性真空計に関するものである。
するものであり、さらに詳しくは、超伝導非接触ロータ
保持機構を採用することにより、高精度化を図った回転
形粘性真空計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、気体の粘性から圧力を決
定する真空計として、回転粘性真空計、すなわち、真空
センサに相当する浮上した磁性鋼球（ロータ）のスピン
が、周囲の気体の圧力に比例して減衰していく原理を活
かしたスピニングロータ真空計（ＳＲＧ）がある。
定する真空計として、回転粘性真空計、すなわち、真空
センサに相当する浮上した磁性鋼球（ロータ）のスピン
が、周囲の気体の圧力に比例して減衰していく原理を活
かしたスピニングロータ真空計（ＳＲＧ）がある。
【０００３】このような回転形粘性真空計の高性能化を
図ることができれば、それに伴い、食品，半導体製造、
宇宙用機器などへの横断的要素技術である真空計測の精
度を向上でき、その結果として、前記各製造工程の品質
管理において多くの改善が図れる。また、真空度標準の
国際比較や他の計器の校正においても、比較や校正の精
度を大幅に向上させることができる。
図ることができれば、それに伴い、食品，半導体製造、
宇宙用機器などへの横断的要素技術である真空計測の精
度を向上でき、その結果として、前記各製造工程の品質
管理において多くの改善が図れる。また、真空度標準の
国際比較や他の計器の校正においても、比較や校正の精
度を大幅に向上させることができる。
【０００４】ここで、真空計測に用いられている従来の
回転形粘性真空計のセンサヘッド部分の構造を、図１を
参照して説明する。
回転形粘性真空計のセンサヘッド部分の構造を、図１を
参照して説明する。
【０００５】この計器における真空のトランスジューサ
は、磁性ステンレス製のロータ１である。このロータ１
を、磁気浮上用の永久磁石２、垂直位置ずれ補正コイル
３、および水平位置ずれ補正コイル４の各部品により、
磁気浮上させるとともに、安定位置に保持している。ロ
ータ１の回転の起動は、ロータ起動用のコイル５によ
り、行なわれる。なお、ロータ１は、真空チューブ６内
に収納されている。
は、磁性ステンレス製のロータ１である。このロータ１
を、磁気浮上用の永久磁石２、垂直位置ずれ補正コイル
３、および水平位置ずれ補正コイル４の各部品により、
磁気浮上させるとともに、安定位置に保持している。ロ
ータ１の回転の起動は、ロータ起動用のコイル５によ
り、行なわれる。なお、ロータ１は、真空チューブ６内
に収納されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の回転形粘性
真空計では、ロータ１の重力が永久磁石２の磁界よりや
や勝り、垂直位置ずれ補正コイル３の磁界を加えて初め
て、ロータ１の重力と磁力とが釣り合うように作られて
いる。そのため、コイル５によるロータ１の起動や外部
からの衝撃などの撹乱力が、突然に生じると、ロータ１
の重力と、それを支えている永久磁石２、垂直補正コイ
ル３、および水平補正コイル４との間の平衡が乱れ、ロ
ータ１に振動が生じる。そして、このロータ１の振動が
持続して脈動し続けてしまう。これが、従来の回転形粘
性真空計の欠点であった。
真空計では、ロータ１の重力が永久磁石２の磁界よりや
や勝り、垂直位置ずれ補正コイル３の磁界を加えて初め
て、ロータ１の重力と磁力とが釣り合うように作られて
いる。そのため、コイル５によるロータ１の起動や外部
からの衝撃などの撹乱力が、突然に生じると、ロータ１
の重力と、それを支えている永久磁石２、垂直補正コイ
ル３、および水平補正コイル４との間の平衡が乱れ、ロ
ータ１に振動が生じる。そして、このロータ１の振動が
持続して脈動し続けてしまう。これが、従来の回転形粘
性真空計の欠点であった。
【０００７】本発明の課題は、この望ましくないロータ
の脈動の制動を図った回転形粘性真空計を提供すること
にある。
の脈動の制動を図った回転形粘性真空計を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の回転形粘性真空
計の特徴は、ロータとして球形の磁石を用い、この球形
ロータを、超伝導体支持部材により囲むようにして支持
する構造にある。
計の特徴は、ロータとして球形の磁石を用い、この球形
ロータを、超伝導体支持部材により囲むようにして支持
する構造にある。
【０００９】すなわち、本発明の回転形粘性真空計は、
真空度検知用のロータが球状永久磁石から構成され、こ
のロータをほぼ均等に囲むように、超伝導体支持部材が
設置され、前記ロータおよび超伝導体支持部材を囲むよ
うに、前記ロータを起動するためのコイルが設置されて
いる、ことを特徴とする。
真空度検知用のロータが球状永久磁石から構成され、こ
のロータをほぼ均等に囲むように、超伝導体支持部材が
設置され、前記ロータおよび超伝導体支持部材を囲むよ
うに、前記ロータを起動するためのコイルが設置されて
いる、ことを特徴とする。
【００１０】ここで、超伝導体支持部材は、内面に受け
皿状の凹部が形成された一対の超伝導体支持部材から構
成してもよい。
皿状の凹部が形成された一対の超伝導体支持部材から構
成してもよい。
【００１１】また、前記ロータは、前記超伝導体支持部
材の冷却による超伝導化前に、該超伝導体支持部材間に
設置され、その後、前記超伝導体支持部材が冷却、超伝
導化されることにより、前記ロータの磁界が前記超伝導
体支持部材中を貫通した状態においてもよい。
材の冷却による超伝導化前に、該超伝導体支持部材間に
設置され、その後、前記超伝導体支持部材が冷却、超伝
導化されることにより、前記ロータの磁界が前記超伝導
体支持部材中を貫通した状態においてもよい。
【００１２】これに対し、前記ロータを、前記超伝導体
支持部材の冷却による超伝導化後に、該超伝導体支持部
材間に設置されることにより、前記ロータの磁界が前記
超伝導体支持部材の表面で反発された状態においてもよ
い。
支持部材の冷却による超伝導化後に、該超伝導体支持部
材間に設置されることにより、前記ロータの磁界が前記
超伝導体支持部材の表面で反発された状態においてもよ
い。
【００１３】
【作用】前記本発明の構成によれば、超伝導体の反磁性
効果あるいはロータの磁界が超伝導体中の貫通する状態
による磁界ピン止め効果によって、ロータの振動を制御
するためだけの構造を設けなくても、ロータを安定に静
止位置に保持する作用を発揮することができる。本発明
の構成では、ロータとして球形の磁石を用い、この球形
ロータを超伝導体支持部材により囲むようにして支持し
ている。この場合、ロータは超伝導体の反磁性効果ある
いはロータの磁界が超伝導体中を貫通する状態による磁
界ピン止め効果により、中空に安定的に支持されてい
る。この状態の物理モデルとしては、球形の容器内に球
体（ロータ）を入れ、この球体の外表面に無数のつる巻
きバネの一端を均一に取りつけ、これら無数のつる巻き
バネの他端を周囲のチャンバー内壁に均一に固定した構
造が想定される。この場合、球体は、無数のつる巻きバ
ネによりチャンバー中央に均等に押圧された状態にあ
る。したがって、球体に外力が加わってチャンバー中央
の静止位置から変位しても即座に静止位置に復帰して、
振動することはない。これは、球体の質点が唯一安定な
点にあるためである。これに対し、球体が一本の糸によ
りつり下げられた自由度の高い支持形態では、球体に外
力が加わって静止位置から変位すると、球体は、重力に
より静止位置に戻ろうとするが、静止するまでには、振
動状態が長く続くことになる。本発明の構成では、球状
ロータの質点は前述のように超伝導特性により唯一の安
定点に静止しているので、外部からの撹乱力により、ロ
ータが定位置からずれても、前記超伝導体特性がロータ
を即座に元の静止位置に復帰させるように作用する。
効果あるいはロータの磁界が超伝導体中の貫通する状態
による磁界ピン止め効果によって、ロータの振動を制御
するためだけの構造を設けなくても、ロータを安定に静
止位置に保持する作用を発揮することができる。本発明
の構成では、ロータとして球形の磁石を用い、この球形
ロータを超伝導体支持部材により囲むようにして支持し
ている。この場合、ロータは超伝導体の反磁性効果ある
いはロータの磁界が超伝導体中を貫通する状態による磁
界ピン止め効果により、中空に安定的に支持されてい
る。この状態の物理モデルとしては、球形の容器内に球
体（ロータ）を入れ、この球体の外表面に無数のつる巻
きバネの一端を均一に取りつけ、これら無数のつる巻き
バネの他端を周囲のチャンバー内壁に均一に固定した構
造が想定される。この場合、球体は、無数のつる巻きバ
ネによりチャンバー中央に均等に押圧された状態にあ
る。したがって、球体に外力が加わってチャンバー中央
の静止位置から変位しても即座に静止位置に復帰して、
振動することはない。これは、球体の質点が唯一安定な
点にあるためである。これに対し、球体が一本の糸によ
りつり下げられた自由度の高い支持形態では、球体に外
力が加わって静止位置から変位すると、球体は、重力に
より静止位置に戻ろうとするが、静止するまでには、振
動状態が長く続くことになる。本発明の構成では、球状
ロータの質点は前述のように超伝導特性により唯一の安
定点に静止しているので、外部からの撹乱力により、ロ
ータが定位置からずれても、前記超伝導体特性がロータ
を即座に元の静止位置に復帰させるように作用する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１５】図２は、本発明の回転形粘性真空計の平面
図であり、図３は同真空計の側面図である。さらに詳し
く言うと、図２は、図３のII-II 線に沿う一部断面視し
た平面図であり、図３は、図２のIII-III 線に沿う一部
断面視した側面図である。
図であり、図３は同真空計の側面図である。さらに詳し
く言うと、図２は、図３のII-II 線に沿う一部断面視し
た平面図であり、図３は、図２のIII-III 線に沿う一部
断面視した側面図である。
【００１６】図中、符号１０，１１は、受け皿状の超伝
導体支持部材であり、それらの受け皿状の凹部１０ａ，
１１ｂを対向させて、それぞれ上下に位置するように、
装置の不図示のフレームに取り付けられている。これら
の超伝導体支持部材１０，１１に挟まれるようにして、
球状の永久磁石ロータ１２が設置されている。前記超伝
導体支持部材１０，１１の周囲には、円板状の起動用コ
イル１３，１４，１５，１６が、ロータ１２および超伝
導体支持部材１０，１１を囲むようにして、設置されて
いる。したがって、真空トランスジューサとして働く永
久磁石ロータ１２は、超伝導体支持部材１０，１１によ
って、浮上状態に支持され、起動用コイル１３〜１６に
よって、所定の回転力を与えられる。
導体支持部材であり、それらの受け皿状の凹部１０ａ，
１１ｂを対向させて、それぞれ上下に位置するように、
装置の不図示のフレームに取り付けられている。これら
の超伝導体支持部材１０，１１に挟まれるようにして、
球状の永久磁石ロータ１２が設置されている。前記超伝
導体支持部材１０，１１の周囲には、円板状の起動用コ
イル１３，１４，１５，１６が、ロータ１２および超伝
導体支持部材１０，１１を囲むようにして、設置されて
いる。したがって、真空トランスジューサとして働く永
久磁石ロータ１２は、超伝導体支持部材１０，１１によ
って、浮上状態に支持され、起動用コイル１３〜１６に
よって、所定の回転力を与えられる。
【００１７】この実施例の場合には、ロータを設置する
順序として、二通りが考えられる。
順序として、二通りが考えられる。
【００１８】第１の設置順としては、まず、超伝導体支
持部材１０，１１を冷却し超伝導状態にしておく。つい
で、超伝導状態にある超伝導体支持部材１０，１１に囲
まれた位置に、球状の永久磁石ロータ１２を、不図示の
真空チューブごと挿入する。この場合は、超伝導体支持
部材１０，１１は、永久磁石ロータ１２の磁界に曝され
ていない状態（磁界ゼロ）で冷却されて、超伝導状態と
なるので、後から磁界がかけられると、図４に示すよう
に、その磁界を表面で遮り、磁界に反発する。このよう
に、第１の設置方法で、設置した装置では、磁界ゼロ冷
却による反発力を活用して、永久磁石ロータ１２を浮上
状態に支持する。
持部材１０，１１を冷却し超伝導状態にしておく。つい
で、超伝導状態にある超伝導体支持部材１０，１１に囲
まれた位置に、球状の永久磁石ロータ１２を、不図示の
真空チューブごと挿入する。この場合は、超伝導体支持
部材１０，１１は、永久磁石ロータ１２の磁界に曝され
ていない状態（磁界ゼロ）で冷却されて、超伝導状態と
なるので、後から磁界がかけられると、図４に示すよう
に、その磁界を表面で遮り、磁界に反発する。このよう
に、第１の設置方法で、設置した装置では、磁界ゼロ冷
却による反発力を活用して、永久磁石ロータ１２を浮上
状態に支持する。
【００１９】これに対して、第２の設置方法では、ま
ず、超伝導体支持部材１０，１１を冷却する前に、永久
磁石ロータ１２を超伝導体支持部材１０，１１間に置い
ておく。ついて、超伝導体支持部材１０，１１を冷却し
て超伝導状態にする。この場合は、図５に示すように、
当初、永久磁石ロータ１２の磁界は、超伝導体支持部材
１０，１１内を通過しており、その後で、超伝導体支持
部材１０，１１が超伝導状態と成るので、永久磁石ロー
タ１２の磁界は超伝導体支持部材１０，１１を貫いた状
態のまま、固定状態に置かれる。換言すれば、超伝導体
支持部材１０，１１は、永久磁石ロータ１２の磁界を閉
じ込めた状態で、超伝導化する。したがって、永久磁石
ロータ１２は、言わば、ピンニング（ピン止め）効果に
よる反発力を受けることになる。
ず、超伝導体支持部材１０，１１を冷却する前に、永久
磁石ロータ１２を超伝導体支持部材１０，１１間に置い
ておく。ついて、超伝導体支持部材１０，１１を冷却し
て超伝導状態にする。この場合は、図５に示すように、
当初、永久磁石ロータ１２の磁界は、超伝導体支持部材
１０，１１内を通過しており、その後で、超伝導体支持
部材１０，１１が超伝導状態と成るので、永久磁石ロー
タ１２の磁界は超伝導体支持部材１０，１１を貫いた状
態のまま、固定状態に置かれる。換言すれば、超伝導体
支持部材１０，１１は、永久磁石ロータ１２の磁界を閉
じ込めた状態で、超伝導化する。したがって、永久磁石
ロータ１２は、言わば、ピンニング（ピン止め）効果に
よる反発力を受けることになる。
【００２０】なお、前記実施例では、超伝導体支持部材
を、内面に受け皿状の凹部を形成した一対の超伝導体支
持部材から構成したが、本発明で用いる超伝導体支持部
材としては、このような構成に限られるものではなく、
ロータの上下左右前後方向を囲める構成であれば、どの
ような構成でもよい。例えば、６つの部材から構成し、
それぞれ、ロータの上下左右前後に設置するようにして
もよい。
を、内面に受け皿状の凹部を形成した一対の超伝導体支
持部材から構成したが、本発明で用いる超伝導体支持部
材としては、このような構成に限られるものではなく、
ロータの上下左右前後方向を囲める構成であれば、どの
ような構成でもよい。例えば、６つの部材から構成し、
それぞれ、ロータの上下左右前後に設置するようにして
もよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転形粘
性真空計では、超伝導体の反磁性効果による磁性体に対
する反発力、または磁界ピン止め効果による磁性体に対
する吸引反発力を生じて、真空トランスデューサである
永久磁石ロータが安定な静止位置に浮上する。したがっ
て、装置の外部から撹乱力が作用してロータに位置ズレ
が生じても、これを検知してフィードバックして制御量
を出力するという複雑な制御機構を用いなくても、ロー
タは磁束の反発によって元の安定な位置に即座に収ま
る。その結果、本真空計では、原理的に従来方式のよう
なロータの細かい振動を生じない。また、超伝導体支持
部材の磁界反発作用または磁界ピン止め作用により、ロ
ータ自身の生じた磁束分布がコイルを横切らずに、ロー
タがスピンするため、渦電流を生じないで済む。したが
って、本真空計では、この渦電流によって従来生じてい
た損失に対する補償量が激減されるので、さらに高精度
の測定が可能となる。
性真空計では、超伝導体の反磁性効果による磁性体に対
する反発力、または磁界ピン止め効果による磁性体に対
する吸引反発力を生じて、真空トランスデューサである
永久磁石ロータが安定な静止位置に浮上する。したがっ
て、装置の外部から撹乱力が作用してロータに位置ズレ
が生じても、これを検知してフィードバックして制御量
を出力するという複雑な制御機構を用いなくても、ロー
タは磁束の反発によって元の安定な位置に即座に収ま
る。その結果、本真空計では、原理的に従来方式のよう
なロータの細かい振動を生じない。また、超伝導体支持
部材の磁界反発作用または磁界ピン止め作用により、ロ
ータ自身の生じた磁束分布がコイルを横切らずに、ロー
タがスピンするため、渦電流を生じないで済む。したが
って、本真空計では、この渦電流によって従来生じてい
た損失に対する補償量が激減されるので、さらに高精度
の測定が可能となる。
【図１】市販の回転形粘性真空計の要部の構造を示す一
部断面視した斜視図である。
部断面視した斜視図である。
【図２】本発明の回転形粘性真空計の要部の構造を示す
平面図である。
平面図である。
【図３】本発明の回転形粘性真空計の要部の構造を示す
側面図である。
側面図である。
【図４】本発明の回転形粘性真空計において永久磁石ロ
ータを支持部材の超伝導化前に設置した場合の作動中の
ロータの磁束分布を示す該真空計の側面図である。
ータを支持部材の超伝導化前に設置した場合の作動中の
ロータの磁束分布を示す該真空計の側面図である。
【図５】本発明の回転形粘性真空計において永久磁石ロ
ータを支持部材の超伝導化後に設置した場合の作動中の
ロータの磁束分布を示す該真空計の側面図である。
ータを支持部材の超伝導化後に設置した場合の作動中の
ロータの磁束分布を示す該真空計の側面図である。
１０，１１ 超伝導体支持部材 １０ａ，１１ａ 超伝導体支持部材の受け皿状の凹部 １２ 永久磁石ロータ １３，１４，１５，１６ 起動用コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−61030（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−246202（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−110232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−282774（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109803（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 磁力により浮上されたロータのスピン
が、周囲の気体の圧力に比例して減衰していく原理を利
用した回転形粘性真空計において、 前記真空度検知用のロータが球状永久磁石から構成さ
れ、 前記ロータをほぼ均等に囲むように、超伝導体支持部材
が設置され、 前記ロータおよび超伝導体支持部材を囲むように、前記
ロータを起動するためのコイルが設置されている、 ことを特徴とする回転形粘性真空計。 - 【請求項２】 前記超伝導体支持部材が内面に受け皿状
の凹部が形成された一対の超伝導体支持部材からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の回転形粘性真空計。 - 【請求項３】 前記ロータは、前記超伝導体支持部材の
冷却による超伝導化前に、該超伝導体支持部材内に設置
され、その後、前記超伝導体支持部材が冷却、超伝導化
されることにより、前記ロータの磁界が前記超伝導体支
持部材中を貫通した状態にあることを特徴とする請求項
１または２に記載の回転形粘性真空計。 - 【請求項４】 前記ロータは、前記超伝導体支持部材の
冷却による超伝導化後に、該超伝導体支持部材内に設置
されることにより、前記ロータの磁界が前記超伝導体支
持部材の表面で反発された状態にあることを特徴とする
請求項１または２に記載の回転形粘性真空計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5096684A JP2816423B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 回転形粘性真空計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5096684A JP2816423B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 回転形粘性真空計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288854A JPH06288854A (ja) | 1994-10-18 |
| JP2816423B2 true JP2816423B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14171625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5096684A Expired - Lifetime JP2816423B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 回転形粘性真空計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2816423B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6095005B2 (ja) * | 2013-08-29 | 2017-03-15 | 国立大学法人 東京大学 | 粘性・弾性測定装置及びその方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3431517C2 (de) * | 1984-08-28 | 1986-09-04 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Verfahren zur Druckmessung mit einem Gasreibungsvakuummeter und Gasreibungsvakuummeter zur Durchführung des Verfahrens |
| JPS63282774A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-18 | Hitachi Ltd | 超電導学習用教材 |
| JPH01110232A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | 粘性真空計 |
| JPH02246202A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-02 | Hitachi Ltd | 磁気浮上装置 |
| JP2592430B2 (ja) * | 1990-08-28 | 1997-03-19 | 伸之 秋山 | 搬送装置 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5096684A patent/JP2816423B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06288854A (ja) | 1994-10-18 |
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