JPH03144331A - 冷陰極真空計 - 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】 〔概要〕 冷陰極真空計に関し、 冷陰極真空計のケーブル外れや断線等の事故を検出し、
真空システムの体幹性を向上させることができる冷陰極
真空計を提供することを目的とし、接続フランジ内に中
心電極と外部電極とを有し、外部電極の外側に配置した
永久磁石によりこれらの各電極間に磁界を発生させ、該
中心電極に高電圧を印加したとき、冷陰極放電現象によ
り中心電極と外部電極との間に生ずる放電電流に基づい
て真空度を検出する冷陰極真空計において、前記接続フ
ランジの内部に、磁界に反応する磁性体からなるととも
に、弾力性を有する接触電極を設け、該接触電極は、前
記中心電極に相対する接続フランジの内側に配置され、
前記永久磁石を正規の位置に配置したとき磁界に反応し
て接続フランジの内面に接触し、永久磁石を正規の位置
から移動したとき、磁界への反応を断って弾性力により
前記中心電極に接触するように構成する。

また、中心電極と外部電極とを存し、外部電極の外側に
配置した永久磁石によりこれらの各電極間に磁界を発生
させ、該中心電極に高電圧を印加したとき、冷陰極放電
現象により中心電極と外部電極との間に生ずる放電電流
に基づいて真空度を検出する冷陰極真空計において、前
記中心電極に細い導線を接続し、該導線の他端側に接続
検出端子を設けるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、冷陰極真空計に係り、特に、センサ部と制御
部門のケーブルが確実に接続されていることを検出でき
る手段を設けた冷陰極真空計に関する。

真空を使い半導体薄膜、絶縁薄膜等を製造する装置は年
々その需要が高まり、またその真空性能も高性能化が要
求されている。これらの装置の真空度を計測する真空計
には、を離真空計と冷陰極真空計が使われているが、頷
繁に大気開放を繰り返す部位や、真空破壊事故が発生す
る恐れのある部位には、赤熱しているフィラメントを持
たない冷陰極型真空計の方が優れている。

しかし、冷陰極型真空計は２極型で３〜５ｋＶの電圧を
加え、真空度に比例する放電電流を測定する方式である
が、測定限界以下の超高真空、大気圧付近、および、ケ
ーブルの外れ・断線等によって測定子に規定の電圧が印
加されていない場合は放電が起きず、ともに測定限界以
下の超高真空と測定され、その３条件の区別をすること
ができない、熱陰極型真空計では、真空測定子にフィラ
メント、熱電子コレクター電極を持っているため、真空
計制御装置側でフィラメント電流、熱電子電流をモニタ
ーすれば、制御回路や測定子、接続ケーブルの異常など
が簡単に検出できるが、冷陰極型真空計ではこれらの異
常を検出する手段がない。

〔従来の技術〕

従来の冷陰極真空計としては、例えば第７．８図に示す
ようなものが知られており、これはＳＯＲ装置へ適用し
たものである。第７図はＳＯＲ装置の概略構成図であり
、この図において、ｌは強力Ｘ線源としてのＳＯＲ光を
発生させるための装置本体、２はＳＯＲ光を取り出す通
路、３はベリリウムからなるＳＯＲ光の取り出し窓、４
は取り出し窓３の破壊事故から装置本体ｌの真空を保護
する高速遮断弁、５は通路２の真空度を検出する冷陰極
真空計、６はコントローラ、７は高速遮断弁４を駆動す
るドライバである。

装置本体１の作動中、通路２内の真空は冷陰極真空計５
によって検出され、真空度の低下が検出されると（例え
ば、取り出し窓３の破壊により）、コントローラ６で制
御信号が生成されドライバ７により高速遮断弁４が駆動
されて通路２が閉じられ、装置本体１の真空が保護され
る。

ここで、冷陰極真空計５の構造は第８図（ａ）（ｂ）の
ように示される。なお、第８図（ｂ）は第８図（ａ）に
示す冷陰極真空計５を矢印Ａ方向から中心付近を見た図
である。第８図（ａ）（ｂ）に示すように、冷陰極真空
計５は絶縁された中心電極１１と、その周囲にある間隔
をおいて配置され、接地された複数の穴あき円板状の外
部電極１２とを主要な電極構造としており、同軸ケーブ
ルで中心電極１１に３〜５ｋＶの高電圧を印加し、中心
電極１１と外部電極１２との間における真空度に比例す
る放電電流を計測することで、真空度を検出する。なお
、１３は接続フランジ、１４は中心電極１１に並行磁場
を与える永久磁石、１５は高圧接続コネクタ、１６は絶
縁部材である。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような従来の冷陰極真空計にあって
は、コントローラからは常に開放状態とみえているため
、ケーブルの外れや断線等の事故があっても検出できず
、冷陰極真空計を用いた真空システムの信頼性が低下す
るという問題点があった。

すなわち、通路内は１０−９〜１Ｏ−１０ｔｏｒｒの超
高真空に保たれており、このような超高真空では電極間
の放電電流はｎ　Ａ　−ｐ　Ａ程度の値となる。したが
って、放電電流の検出は非常に困難となるだけでなく、
超高真空においては放電が維持出来なくなり、放電が停
止することもある。しかし、超高真空で放電が停止した
場合はシステム上問題がない、なぜなら、該真空システ
ムの真空度が、該真空計の測定レンジ内になった場合、
ただちに放電を開始し、正常に動作するからである。測
定用の電極に正常な電圧が印加されないのは、測定制御
系の高圧発生器が故障した場合もあるが、これらは制御
回路上に高電圧検出回路を設ければ動作の確認ができる
。問題なのは、ケーブル外れやケーブル断面によって測
定電極に正常な電圧が印加されていない場合であり、真
空装置の故障時の修理や定期的な保守などで、測定電極
のケーブルを外すことがよくあり、点検後の復帰時に接
続を忘れることが多い。

そこで本発明は、冷陰極真空計のケーブル外れや断線等
の事故を検出し、真空システムの信頼性を向上させるこ
とができる冷陰極真空計を従供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の発明による冷陰極真空計は上記目的達成
のため、接続フランジ内に中心電極と外部電極とを有し
、外部電極の外側に配置した永久磁石によりこれらの各
電極間に磁界を発生させ、該中心電極に高電圧を印加し
たとき、冷陰極放電現象により中心電極と外部電極との
間に生ずる放電電流に基づいて真空度を検出する冷陰極
真空計において、前記接続フランジの内部に、磁界に反
応する磁性体からなるとともに、弾力性を有する接触電
極を設け、該接触電極は、前記中心電極に相対する接続
フランジの内側に配置され、前記永久磁石を正規の位置
に配置したとき磁界に反応して接続フランジの内面に接
触し、永久磁石を正規の位置から移動したとき、磁界へ
の反応を断って弾性力により前記中心電極に接触するよ
うに構成している。

また、請求項２記載による冷陰極真空計は、中心電極と
外部電極とを有し、外部電極の外側に配置した永久磁石
によりこれらの各電極間に磁界を発生させ、該中心電極
に高電圧を印加したとき、冷陰極放電現象により中心電
極と外部電極との間に生ずる放電電流に基づいて真空度
を検出する冷陰極真空計において、前記中心電極に細い
導線を接続し、該Ｒ線の他端側に接続検出端子を設けて
いる。

〔作用〕

請求項１記載の発明では、該接触電極が中心電極に相対
する接続フランジの内側に配置され、永久磁石を正規の
位置に配置したとき磁界に反応して接続フランジの内面
に接触し、永久磁石を正規の位置から移動したとき、磁
界への反応を断って弾性力により中心電極に接触する。

したがって、接触電極を中心電極に接触させた状態は閉
ループ回路となり、外部から電流を流すことによって冷
陰極真空計へのケーブルの外れや断線等の事故を確実に
検出できる。

また、請求項２記載の発明では、前記中心電極に細い導
線が接続され、該導線の他端側に接続検出端子が設けら
れるので、接続検出端子に電圧計を接続し、中心電極に
印加されている電圧を直接測定するか、あるいは該端子
を抵抗を通して接地することで、真空計全体の動作が確
認される。

したがって、請求項１記載の発明と同様にケーブル外れ
や断線等の事故が検出できる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は請求項１記載の発明に係る冷陰極真空計の
第１実施例を示す図であり、本実施例は従来例と同様に
本発明をＳＯＲ装置の真空度低下検出の用途に適用した
例である。

第１図＜ａ＞は冷陰極真空計２１の断面構成図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）に示す冷陰極真空計２１を矢印Ａ
方向から中心付近を見た図であり、これらの図において
、従来例と同一構成部分には同一符号を付して重複説明
を省略する。

接続真空フランジ１３の内部には棒状の接触電極２２が
設けられており、接触電極２２は鉄等の強磁性体からな
り、弾力性を有するもの乙その一端は接続真空フランジ
１３の内壁に固定され、他端は移動可能な自由端となっ
ている。２３は外部電極であり、外部電極２３の一部に
は切り込み部２３ａが形成され、接触電極２２の動きを
妨げない構造になっている。接触電極２２は永久磁石１
４を正規の位置（第１図（ａ）の図示位置）に配置した
とき永久磁石１４の作る磁界に反応して接続真空フラン
ジ１３の内面に接触し、永久磁石１４を正規の位置から
移動して接続真空フランジ１３から抜いたとき、磁界へ
の反応を断って弾性力により中心電極１１に接触する構
成となっている。

冷陰極真空計２１は第３図に示すように同軸ケーブル２
４を介して高圧電源２５に接続され、中心電極１１には
高圧電極２５から直流の高電圧（例えば３〜５　ｋＶ）
が供給される。また、外部電極２３は接続真空フランジ
１３と共に接地される。そして、中心電極１１に高電圧
を印加すると、冷陰極放電現象により中心電極１１と外
部電極２３との間に真空度に応じた放電電流が発生し、
この放電電流は抵抗２６の両端の電圧降下として取り出
され、アンプ２７により増幅されて比較器２８に人力さ
れる。比較器２８はアンプ２７の出力と基準の真空度に
対応する基準電圧Ｖｒとを比較し、通路２の真空度が基
準の真空度を超えたとき、例えば高速遮断弁４を閉じる
ような信号をドライバ７に出力する。

以上の構成において、真空装置の故障時の修理や定期的
な保守などの後に、まずケーブルの接続忘れ等の確認動
作のため、冷陰極真空計２１を動作させた状態（第１図
（ａ）（ｂ））の状態から第２図（ａ）（ｂ）に示すよ
うに永久磁石１４を正規の位置から移動させて抜き取る
。そうすると、永久磁石１４による磁界がなくなるので
、接触電極２２に自身の弾性力により曲がって中心電極
１１に接触する。このため、高圧電源２５から電流が接
触電極２２を介して中心電極１１と接続真空フランジ１
３の間で流れ、これは比較器２８の出力によって検出さ
れる。これにより、同軸ケーブル２４が確実に冷陰極真
空計２１の高圧接続コネクタ１５に接続されていること
およびケーブルに断線等の事故がないことを確認するこ
とができる。また、ケーブルの事故のみならず、本実施
例では高圧電源２５を含む高圧回路の異常、抵抗２６を
含む放電流検出回路の異常の場合も高圧回路電流が測定
されないので、このような異常を検出することができる
。その結果、真空システムの信顛性を著しく向上させる
ことができる。

次に、第４図（ａ）（ｂ）は請求項１記載の発明の第２
実施例を示す図であり、本実施例は小型イオンポンプを
真空計として用いた場合の例である。第４図（ａ）は永
久磁石３１を挿入した場合の構成図であり、この図にお
いて、３２は小型イオンポンプの真空容器（接続フラン
ジに相当）で、真空容器３２は後述の第６図（ａ）に示
すものと同様に一部が円筒状に形成されている。３３は
円筒状の中心電極で、高圧端子３４を介して外部から高
電圧が供給されるもの、３５は高圧端子−３４を絶縁す
る絶縁部材、３６は第１実施例と同様の接触電極である
。

したがって、本実施例にあっても永久磁石３１を移動す
ると、第４図（ｂ）に示すように接触電極３Ｇが中心電
極３３に接触し、第１実施例と同様の効果を得ることが
できる。

次に、第５図は請求項２記叔の発明に係る冷陰極真空計
の第１実施例を示す図であり、本発明を請求項１記載の
発明の第１実施例と同様のタイプの冷陰極真空計に適用
した例である。第５図は冷陰極真空ａ１の断面構成図て
あり、この図において、４１は中心電極１１に接続され
る細い導線、４２は導線４１の他端側に設けられた接続
検出端子、４３は接続検出端子４２を絶縁する絶縁部材
である。その他は従来例と同様で同一番号を付している
。

本実施例では、例えば冷陰極真空計を作動させた状態で
接続検出端子４２に電圧計を接続し、中心電極１１に印
加されている電圧を直接測定することにより、ケーブル
外れや断線等の事故を検出することができ、真空システ
ムの信頼性を向上させることができる。また、測定力法
の他の態様として、例えば接続検出端子４２をｌＯ〜１
００ＭΩの抵抗を通して接地することにより、放電電流
が流れている状態と同様の状況にすることができ、上記
事故を検出できる。

次に、第６図（ａ＞（ｂ）は請求項２記載の発明の第２
実施例を示す図であり、小型イオンポンプ真空計に適用
した例である。第６図（ａ）は真空計の半径方向の断面
図、第６図（ｂ）は同しく長平方向の断面図であり、こ
れらの図において、４５は中心電極３３に接続される細
い導線、４６は導線４５の他端側に設けられた接続検出
端子、４７は接続検出端子４６を絶縁する絶縁部材であ
る。その他は第４図の実施例と同様で同一番号を付して
いる。

したがって、本実施例でも前記第５図の第１実施例と同
様の方法によりケーブル外れ等の事故を検出することが
でき、同様の効果を（“）ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷陰極真空３１のケーブル外れや断線
等の事故を検出することができ、冷陰極真空計を用いた
真空システムの信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は請求項１記載の発明に係る冷陰極真空計の
第１実施例を示す図であり、 第１図はその構造を示す図、 第２図はその動作を説明する図、 第３図はその制御系統を示す図、 第４図は請求項１記載の発明に係る冷陰極真空計１の第
２実施例を示すその構造を示す図、第５図は請求項２記
赦の発明に係る冷陰極真空計の第１実施例を示すそのｆ
Ｒａを示す図、第６図は請求項２記載の発明に係る冷陰
極真空、ｉ＋の第２実施例を示すその構造を示す図、第
７図は従来のＳＯＲ装置の主要構成図、第３図は従来の
冷陰極真空計の構造を示す図である。 １１・・・・・・中心電極、 １２・・・・・・外部電極、 １３−・・・接続真空フランジ、 １４．３１・・・・・・永久磁石、 １５・・・・・−高圧接続コネクタ、 １Ｇ・・・・−・絶縁部材、 ２１・・・・・・冷陰極真空計、 ２２．３６・−・・−・接触電極、 ２３・・・・・・外部電極、 ２４・・・−・・同軸ケーブル、 ２５・・・・・・高圧電源、 ２６・・・・−・抵抗、 ２７・・・・・・アンプ、 ２３・・・・・・比較器、 ３２・・・・・・真空容器、 ３３・・・・・・中心電極、 ３４・・・・・・高圧端子、 ３５．４３．４７・・・・・・絶縁部材、４１ ４５−・・・−・導線、 ４２． ４６・・・・・−接続検出端子。 請求項１記載の発明の第１実施例の制御系統を示す図第 図 １ １４ 第 図 第 図 第 図（ａ） 請求項２記載の発明の第２実施例の構造を示す図第 図（ｂ） 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）接続フランジ（１３、３２）内に中心電極（１１
   、３３）と外部電極（１２、２３）とを有し、外部電極
   （１２、２３）の外側に配置した永久磁石（１４、３１
   ）によりこれらの各電極間に磁界を発生させ、 該中心電極（１１、３３）に高電圧を印加したとき、冷
   陰極放電現象により中心電極（１１、３３）と外部電極
   （１２、２３）との間に生ずる放電電流に基づいて真空
   度を検出する冷陰極真空計において、 前記接続フランジ（１３、３２）の内部に、磁界に反応
   する磁性体からなるとともに、弾力性を有する接触電極
   （２２、３６）を設け、 該接触電極（２２、３６）は、前記中心電極（１１、３
   ３）に相対する接続フランジ（１３、３２）の内側に配
   置され、前記永久磁石（１４、３１）を正規の位置に配
   置したとき磁界に反応して接続フランジ（１３、３２）
   の内面に接触し、 永久磁石（１４、３１）を正規の位置から移動したとき
   、磁界への反応を断って弾性力により前記中心電極（１
   １、３３）に接触するように構成したことを特徴とする
   冷陰極真空計。
2. （２）中心電極（１１、３３）と外部電極（１２、２３
   ）とを有し、 外部電極（１２、２３）の外側に配置した永久磁石（１
   ４、３１）によりこれらの各電極間に磁界を発生させ、 該中心電極（１１、３３）に高電圧を印加したとき、冷
   陰極放電現象により中心電極（１１、３３）と外部電極
   （１２、２３）との間に生ずる放電電流に基づいて真空
   度を検出する冷陰極真空計において、 前記中心電極（１１、３３）に細い導線（４１、４５）
   を接続し、 該導線（４１、４５）の他端側に接続検出端子（４２、
   ４６）を設けたことを特徴とする冷陰極真空計。