JPH021255B2 - - Google Patents
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- JPH021255B2 JPH021255B2 JP56075825A JP7582581A JPH021255B2 JP H021255 B2 JPH021255 B2 JP H021255B2 JP 56075825 A JP56075825 A JP 56075825A JP 7582581 A JP7582581 A JP 7582581A JP H021255 B2 JPH021255 B2 JP H021255B2
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- rotating body
- gas
- roughness
- friction coefficient
- vacuum gauge
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L21/00—Vacuum gauges
- G01L21/16—Vacuum gauges by measuring variation of frictional resistance of gases
- G01L21/24—Vacuum gauges by measuring variation of frictional resistance of gases using rotating members; Vacuum gauges of the Langmuir type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、測定ヘツドの中に支承され、気体と
の摩擦係数が回転体の表面の顕微鏡的な粗さの変
動に従つて変化する回転体を有する気体粘性真空
計に関する。本発明の対象には気体粘性真空計の
ための回転体を造る方法も含まれている。
の摩擦係数が回転体の表面の顕微鏡的な粗さの変
動に従つて変化する回転体を有する気体粘性真空
計に関する。本発明の対象には気体粘性真空計の
ための回転体を造る方法も含まれている。
回転体を有する気体粘性真空計はすでに公知で
あり、これについては「ダツシユマンおよびラフ
アテイ著、サイエンテイフイツク フアンデーシ
ヨンズ オブ バキユーム テクニツク、ウイリ
イ、ニユーヨーク、1962」（Dushman and
Lafferty Scientific Foundations of Vacuum
Technique、Wiley、New York、1962）を参照
されたい。気体粘性真空計は特に高真空の範囲に
おける圧力を測定するために使用される。圧力を
測定するための測定値としては、排気された空間
内で自由に回転する回転体の表面に衝き当たる気
体の分子による制御作用が利用されている。機械
的な摩擦損失を除外するため、回転体は接触する
ことなく、例えば磁場によつて支承されている。
回転体としては平坦な円板並びに円筒状又は円錐
状の要素が適合している。特に磁場によつて支承
された球が用いられる。実際には球体は平滑にさ
れた表面を所有し、該表面は滑らかな表面と表現
されている。滑らかな回転体は、測定すべき空間
内に存在する気体の種類にほとんど無関係な気体
摩擦係数を有する物体、として価値がある。この
ことは吸着物質によつて惹起された表面の顕微鏡
的な粗さに起因するものであり、この粗さは該表
面に衝き当たる気体分子を散乱させるのである。
あり、これについては「ダツシユマンおよびラフ
アテイ著、サイエンテイフイツク フアンデーシ
ヨンズ オブ バキユーム テクニツク、ウイリ
イ、ニユーヨーク、1962」（Dushman and
Lafferty Scientific Foundations of Vacuum
Technique、Wiley、New York、1962）を参照
されたい。気体粘性真空計は特に高真空の範囲に
おける圧力を測定するために使用される。圧力を
測定するための測定値としては、排気された空間
内で自由に回転する回転体の表面に衝き当たる気
体の分子による制御作用が利用されている。機械
的な摩擦損失を除外するため、回転体は接触する
ことなく、例えば磁場によつて支承されている。
回転体としては平坦な円板並びに円筒状又は円錐
状の要素が適合している。特に磁場によつて支承
された球が用いられる。実際には球体は平滑にさ
れた表面を所有し、該表面は滑らかな表面と表現
されている。滑らかな回転体は、測定すべき空間
内に存在する気体の種類にほとんど無関係な気体
摩擦係数を有する物体、として価値がある。この
ことは吸着物質によつて惹起された表面の顕微鏡
的な粗さに起因するものであり、この粗さは該表
面に衝き当たる気体分子を散乱させるのである。
しかし、極端な高真空内で見られる様に、回転
体の表面が極端に清浄で吸着物質が無い場合の気
体摩擦係数は非常に僅かな値を持つていることが
明らかになつた。このことに関しては「レヤーフ
イルドガス ダイナミツクス、AIAA、New
York、1977、531貢以下に記載のR.G.ロード、タ
ンゼンシアル モーメンタム アコモデーシヨン
コエフイシエンツ オブ レヤ ガセス オン
ポリクリスタライン メタル サーフエーセ
ス」（R.G.Lord、“Tangential momentum
accomodation coefficients of rare gases on
polycrystalline metal surfaces”、Rarefield
Gas Dynamics、AIAA、New York、1977、
P.531 ff.）を参照されたい。気体摩擦係数のこの
様な減少は、気体分子が、顕微鏡的な粗さを持つ
ていない巨視的に滑らかな回転体の表面におい
て、鏡面上で反射される如く、摩擦なく反射され
るからである。この様な条件のもとでのガスと回
転体表面との交互作用は鏡面反射と呼ばれる。
体の表面が極端に清浄で吸着物質が無い場合の気
体摩擦係数は非常に僅かな値を持つていることが
明らかになつた。このことに関しては「レヤーフ
イルドガス ダイナミツクス、AIAA、New
York、1977、531貢以下に記載のR.G.ロード、タ
ンゼンシアル モーメンタム アコモデーシヨン
コエフイシエンツ オブ レヤ ガセス オン
ポリクリスタライン メタル サーフエーセ
ス」（R.G.Lord、“Tangential momentum
accomodation coefficients of rare gases on
polycrystalline metal surfaces”、Rarefield
Gas Dynamics、AIAA、New York、1977、
P.531 ff.）を参照されたい。気体摩擦係数のこの
様な減少は、気体分子が、顕微鏡的な粗さを持つ
ていない巨視的に滑らかな回転体の表面におい
て、鏡面上で反射される如く、摩擦なく反射され
るからである。この様な条件のもとでのガスと回
転体表面との交互作用は鏡面反射と呼ばれる。
回転体の気体摩擦係数は更に表面の巨視的な変
化の影響を受ける。例えば表面に錆が付着するこ
とによつて気体摩擦係数は増大しそして測定値が
変動し、その変動はこの種類の測定器によつて達
成される測定精度の１％をはるかに超えたものに
なる。
化の影響を受ける。例えば表面に錆が付着するこ
とによつて気体摩擦係数は増大しそして測定値が
変動し、その変動はこの種類の測定器によつて達
成される測定精度の１％をはるかに超えたものに
なる。
本発明の目的は、表面の腐蝕による顕微鏡的な
粗さの変化および巨視的な変化にほとんど無関係
な気体摩擦係数を有する回転体を創成することで
ある。
粗さの変化および巨視的な変化にほとんど無関係
な気体摩擦係数を有する回転体を創成することで
ある。
上記の目的は、冒頭に述べた種類の気体粘性真
空計において、本発明により特許請求の範囲第１
項に記載した回転体の表面の形成によつて達成さ
れる。表面の巨視的な粗さは、顕微鏡的な粗さが
少ない場合でも気体分子を散乱させることができ
る様な巨視的な粗さが選択される。従つて気体摩
擦係数は顕微鏡的な粗さにほとんど無関係にな
る。更に表面の腐蝕も、滑らかな表面を持つ回転
体の場合よりもより少ない影響を与える。
空計において、本発明により特許請求の範囲第１
項に記載した回転体の表面の形成によつて達成さ
れる。表面の巨視的な粗さは、顕微鏡的な粗さが
少ない場合でも気体分子を散乱させることができ
る様な巨視的な粗さが選択される。従つて気体摩
擦係数は顕微鏡的な粗さにほとんど無関係にな
る。更に表面の腐蝕も、滑らかな表面を持つ回転
体の場合よりもより少ない影響を与える。
巨視的な粗さは少くとも特許請求の範囲第２項
に記載した値に設定するのが好都合である。滑ら
かな表面を持ちそして顕微鏡的には最大の粗さを
持つ回転体の気体摩擦係数に対する比が１・１の
値から該係数はなお僅かに増大できるが、その上
限は特許請求の範囲第３項に記載された値に限定
するのが合目的である。
に記載した値に設定するのが好都合である。滑ら
かな表面を持ちそして顕微鏡的には最大の粗さを
持つ回転体の気体摩擦係数に対する比が１・１の
値から該係数はなお僅かに増大できるが、その上
限は特許請求の範囲第３項に記載された値に限定
するのが合目的である。
本発明は次の記述において、添付図に略図によ
り示されている実施例を用いて詳細に説明され
る。
り示されている実施例を用いて詳細に説明され
る。
第１図から明らかな如く、実施例を示す気体粘
性真空計では、測定ヘツドの中の回転体として球
体１が使用されており、該球体は、同一方向に磁
化された永久磁石２，３の間に浮遊する如く支承
されている。この実施例では永久磁石の上に極板
４，５が取り付けられており、該極板は特に鉄か
ら成り立つている。磁気帰還は特に鉄により造ら
れそして測定ヘツドを外部から取り囲んでいる容
器６を介して行われる。球体１は排気されている
空間に向つて開いている室７に挿入されている。
室７の壁は磁性を持たない材料、特に特殊鋼又は
硝子から成り立つている。
性真空計では、測定ヘツドの中の回転体として球
体１が使用されており、該球体は、同一方向に磁
化された永久磁石２，３の間に浮遊する如く支承
されている。この実施例では永久磁石の上に極板
４，５が取り付けられており、該極板は特に鉄か
ら成り立つている。磁気帰還は特に鉄により造ら
れそして測定ヘツドを外部から取り囲んでいる容
器６を介して行われる。球体１は排気されている
空間に向つて開いている室７に挿入されている。
室７の壁は磁性を持たない材料、特に特殊鋼又は
硝子から成り立つている。
室７と極板４，５との間には２箇の操作コイル
８，９が挿入されており、これらのコイルは図示
されていない調節装置と結合し、該装置は、球体
１が平衡位置から変位する都度、元の位置に引き
戻す作用を発生する。この様な種類の磁気支承装
置はドイツ連邦共和国特許第2444099号明細書に
より公知になつている。室７はフランジ１０と気
密に結合し、該フランジを用いて気体粘性真空計
は排気鐘に接続可能になつている。
８，９が挿入されており、これらのコイルは図示
されていない調節装置と結合し、該装置は、球体
１が平衡位置から変位する都度、元の位置に引き
戻す作用を発生する。この様な種類の磁気支承装
置はドイツ連邦共和国特許第2444099号明細書に
より公知になつている。室７はフランジ１０と気
密に結合し、該フランジを用いて気体粘性真空計
は排気鐘に接続可能になつている。
第２図には回転体の表面の巨視的な粗さに依存
する気体摩擦係数の比の値の理論的な変化が示さ
れている。第２図の線図において縦軸には顕微鏡
的に最大の粗さを持つ滑らかな表面の気体摩擦係
数に対する気体摩擦係数の比が記録されている。
従つて上記した如き種類の表面に対しては線図上
で示される摩擦係数は１に等しくなる。線図の横
軸には巨視的な表面の粗さが対数目盛りで示され
ている。巨視的な粗さ１とは、45゜の角度に傾斜
した多数の平面要素から成り立つている表面の粗
さとして定義される。気体摩擦係数の比の値１か
ら出発して、顕微鏡的に最大の粗さを持つ表面に
対する巨視的な粗さの増加にともなう気体摩擦係
数の比の変化が示されている。更に鏡面反射が行
れている場合の気体摩擦係数の比の変化も示され
ている。気体摩擦係数の比が顕微鏡的な表面の粗
さにほとんど関係ないことが散乱する表面と鏡面
反射する表面の気体摩擦係数の比の変化を示す曲
線の交叉する点で判明する。このことは、表面の
巨視的粗さが、気体摩擦係数の比の値が１・１と
１・２の間の値になる様な場合である。
する気体摩擦係数の比の値の理論的な変化が示さ
れている。第２図の線図において縦軸には顕微鏡
的に最大の粗さを持つ滑らかな表面の気体摩擦係
数に対する気体摩擦係数の比が記録されている。
従つて上記した如き種類の表面に対しては線図上
で示される摩擦係数は１に等しくなる。線図の横
軸には巨視的な表面の粗さが対数目盛りで示され
ている。巨視的な粗さ１とは、45゜の角度に傾斜
した多数の平面要素から成り立つている表面の粗
さとして定義される。気体摩擦係数の比の値１か
ら出発して、顕微鏡的に最大の粗さを持つ表面に
対する巨視的な粗さの増加にともなう気体摩擦係
数の比の変化が示されている。更に鏡面反射が行
れている場合の気体摩擦係数の比の変化も示され
ている。気体摩擦係数の比が顕微鏡的な表面の粗
さにほとんど関係ないことが散乱する表面と鏡面
反射する表面の気体摩擦係数の比の変化を示す曲
線の交叉する点で判明する。このことは、表面の
巨視的粗さが、気体摩擦係数の比の値が１・１と
１・２の間の値になる様な場合である。
本発明による回転体は例えば次の様にして造ら
れる。市販されている、磁化可能な、ボールベヤ
リング用ボールの在庫品から１箇又は若干箇が紙
ヤスリを張り付けられた室の中に入れられ、この
室の中でボールが振動させられる。若干の時間が
経過した後で、始め光沢を持つていた球が光沢を
失なう。研磨工程を中断して球体の表面の粗さを
調べる。
れる。市販されている、磁化可能な、ボールベヤ
リング用ボールの在庫品から１箇又は若干箇が紙
ヤスリを張り付けられた室の中に入れられ、この
室の中でボールが振動させられる。若干の時間が
経過した後で、始め光沢を持つていた球が光沢を
失なう。研磨工程を中断して球体の表面の粗さを
調べる。
球体の表面の粗さは特に、末だ手を加えていな
い滑らかな表面を有する球体摩擦係数と研磨によ
つて粗くなつた表面を有する球体摩擦係数との比
較によつて決定される。このため、双方の球体の
１つを夫々所有している第１図に示されている様
な２箇の気体粘性真空計が共通な排気鐘に接続さ
れている。比較測定を行う前に、表面が粗くなつ
た球体から吸着物を除去される。そのことは例え
ば水素中において球体を加熱することにより行わ
れる。次に排気鐘は不活性ガス、特にアルゴンガ
スを約10-4ミリバール封入される。それから球体
は、図に示されていない回転駆動装置により、例
えば400ヘルツの出発回転数まで回駆駆動される。
駆動を遮断した後で自由回転している球体の制動
作用が比較される。粗くなつた表面を有する球体
の粗さの程度は第２図に示されている線図を用い
て決定される。
い滑らかな表面を有する球体摩擦係数と研磨によ
つて粗くなつた表面を有する球体摩擦係数との比
較によつて決定される。このため、双方の球体の
１つを夫々所有している第１図に示されている様
な２箇の気体粘性真空計が共通な排気鐘に接続さ
れている。比較測定を行う前に、表面が粗くなつ
た球体から吸着物を除去される。そのことは例え
ば水素中において球体を加熱することにより行わ
れる。次に排気鐘は不活性ガス、特にアルゴンガ
スを約10-4ミリバール封入される。それから球体
は、図に示されていない回転駆動装置により、例
えば400ヘルツの出発回転数まで回駆駆動される。
駆動を遮断した後で自由回転している球体の制動
作用が比較される。粗くなつた表面を有する球体
の粗さの程度は第２図に示されている線図を用い
て決定される。
上記した如き研磨と測定過程を繰り返すことに
より、最も都合のよい粗さに到達するに必要な研
磨時間と研磨の強さが発見される。巨視的な表面
粗さはこの様な方法で再現可能に調製される。
より、最も都合のよい粗さに到達するに必要な研
磨時間と研磨の強さが発見される。巨視的な表面
粗さはこの様な方法で再現可能に調製される。
第１図は回転体として磁場によつて支承されて
いる球体を有する気体粘性真空計を示し、第２図
は散乱する表面を有する場合および鏡面反射する
表面を有する場合の回転体の表面の巨視的粗さに
依存する気体摩擦係数相対比を示す。 １……回転体、２，３……永久磁石、４，５…
…極板、６……容器、７……室、８，９……操作
コイル、１０……フランジである。
いる球体を有する気体粘性真空計を示し、第２図
は散乱する表面を有する場合および鏡面反射する
表面を有する場合の回転体の表面の巨視的粗さに
依存する気体摩擦係数相対比を示す。 １……回転体、２，３……永久磁石、４，５…
…極板、６……容器、７……室、８，９……操作
コイル、１０……フランジである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定ヘツドの中に支承され、気体との摩擦係
数が回転体の表面の顕微鏡的な粗さの変動に従つ
て変化する回転体を有する気体粘性真空計におい
て、回転体の表面の顕微鏡的な粗さが回転体の気
体摩擦係数にほとんど影響を与えない様な巨視的
な粗さを回転体の表面が所有していることを特徴
とする気体粘性真空計。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の気体粘性真空計
において、回転体表面の巨視的な粗さは、滑らか
な表面を持ちそして顕微鏡的には最大の粗さを持
つ回転体の気体摩擦係数に対する比が１・１以上
の値になる粗さになつていることを特徴とする気
体粘性真空計。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項記載の気体
粘性真空計において、回転体表面の巨視的な粗さ
は、滑らかな表面を持ちそして顕微鏡的には最大
の粗さを持つ回転体の気体摩擦係数に対する比が
１・２以下の値になる粗さになつていることを特
徴とする気体粘性真空計。 ４ 測定ヘツドの中に支承され、気体との摩擦係
数が回転体の表面の顕微鏡的な粗さの変動に従つ
て変化する回転体を有する気体粘性真空計におい
て、回転体の表面の顕微鏡的な粗さが回転体の気
体摩擦係数にほどんと影響を与えない様な巨視的
な粗さを回転体の表面が所有している特許請求の
範囲第１項記載の気体粘性真空計の回転体を造る
方法において、回転体の表面の巨視的な粗さは、
加工された回転体の制動作用を、気体摩擦係数が
よく知られている回転体の制動作用と比較して調
製されることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3019315A DE3019315C2 (de) | 1980-05-21 | 1980-05-21 | Gasreibungsvakuummeter mit im Messkopf gelagertem Rotationskörper sowie Verfahren zur Herstellung von Rotationskörpern für Gasreibungsvakuummeter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5717831A JPS5717831A (en) | 1982-01-29 |
| JPH021255B2 true JPH021255B2 (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=6102913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7582581A Granted JPS5717831A (en) | 1980-05-21 | 1981-05-21 | Gas viscosity vacuum gauge with rotating body supported in measuring head and method of making rotating body therefor |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4395914A (ja) |
| EP (1) | EP0040405B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5717831A (ja) |
| AT (1) | ATE5832T1 (ja) |
| CA (1) | CA1160471A (ja) |
| DE (1) | DE3019315C2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3334750C2 (de) * | 1983-09-26 | 1986-12-18 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Spulensystem zur induktiven Abtastung der Bewegungsgeschwindigkeit eines magnetisierten Körpers |
| 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 |
| DE3716016A1 (de) * | 1987-05-11 | 1988-12-22 | Physikalisch Tech Bundesanstal | Transportvorrichtung fuer den rotationskoerper eines gasreibungs-druckmessgeraetes |
| DE4343575C2 (de) * | 1993-12-21 | 1995-10-19 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Gasreibungsvakuummeter mit um eine ortsfeste Rotationsachse rotierendem Gasreibungssensor |
| DE4438591A1 (de) * | 1994-10-28 | 1996-05-02 | Kloeckner Moeller Gmbh | Störlichtbogen-Schutzvorrichtung für Schaltanlagen zur Verteilung elektrischer Energie und Verfahren zur Fertigung und Prüfung |
| DE19651487A1 (de) * | 1996-12-11 | 1998-06-18 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von im Vakuumbereich liegenden Gasdrücken |
| RU2263886C2 (ru) * | 2003-01-17 | 2005-11-10 | Деулин Евгений Алексеевич | Фрикционный вакуумметр |
| RU2316744C1 (ru) * | 2007-01-24 | 2008-02-10 | Евгений Алексеевич Деулин | Способ измерения вакуума |
| DE102007062481A1 (de) | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. | Verfahren zur Gasdruckmessung in evakuierten Verglasungen nach dem Gasreibungsprinzip |
| EP2918986B1 (de) * | 2014-03-10 | 2018-05-16 | Nexans | Vorrichtung zur Bestimmung des Drucks in einem Vakuumraum |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2691306A (en) * | 1951-01-30 | 1954-10-12 | Jesse W Beams | Magnetically supported rotating bodies |
| US3041482A (en) * | 1953-02-19 | 1962-06-26 | Jesse W Beams | Apparatus for rotating freely suspended bodies |
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