JPH04278430A - 減圧を指示するための真空計 - Google Patents
減圧を指示するための真空計Info
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- JPH04278430A JPH04278430A JP3344875A JP34487591A JPH04278430A JP H04278430 A JPH04278430 A JP H04278430A JP 3344875 A JP3344875 A JP 3344875A JP 34487591 A JP34487591 A JP 34487591A JP H04278430 A JPH04278430 A JP H04278430A
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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
- G01L21/10—Vacuum gauges by measuring variations in the heat conductivity of the medium, the pressure of which is to be measured
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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。
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Description
【０００１】本発明は，ガスの減圧を指示するための真
空計に関する。さらに詳細には，本発明は，指示される
減圧にてガスの減圧がガスの熱伝導率低下の関数として
指示される真空計に関する。
空計に関する。さらに詳細には，本発明は，指示される
減圧にてガスの減圧がガスの熱伝導率低下の関数として
指示される真空計に関する。
【０００２】従来技術によれば，例えば周知のピラニ計
（Ｐｉｒａｎｉ ｇａｕｇｅ）等の熱伝導率真空計が
提供されている。ピラニ計は，半ブリッジ回路の外向き
延在レッグ（ｏｕｔｌｙｉｎｇ ｌｅｇｓ）にて接続
された，正の温度係数を有する２つの負荷抵抗器を使用
している。半ブリッジ回路はさらに，２つの抵抗器間に
一定の電流にて一定の電圧を印加するための電源，及び
半ブリッジ回路の外向き延在レッグ間の電圧の不均衡を
指示するための電圧計を使用している。
（Ｐｉｒａｎｉ ｇａｕｇｅ）等の熱伝導率真空計が
提供されている。ピラニ計は，半ブリッジ回路の外向き
延在レッグ（ｏｕｔｌｙｉｎｇ ｌｅｇｓ）にて接続
された，正の温度係数を有する２つの負荷抵抗器を使用
している。半ブリッジ回路はさらに，２つの抵抗器間に
一定の電流にて一定の電圧を印加するための電源，及び
半ブリッジ回路の外向き延在レッグ間の電圧の不均衡を
指示するための電圧計を使用している。
【０００３】２つの負荷抵抗器のうちの１つが，その電
気出力により生成される熱の殆どがガスによって伝導さ
れるような絶縁された仕方で支持される。ガスの圧力が
大気圧より下がると，熱を伝えるガス分子の統計的濃度
が低下する。この結果，抵抗器は自己加熱を起こして周
囲温度より高い温度になる。温度の上昇は抵抗器の抵抗
を増大させ，従って抵抗器によって電圧降下が引き起こ
される。抵抗器の電圧降下には２つの加法的成分（ａｄ
ｄｉｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）が含まれる。 すなわち，周囲温度，及び減圧におけるガスの熱伝導率
低下の関数としての，周囲温度より高い温度である。ガ
スの熱伝導率はその減圧の関数であるので，電圧降下の
後者の成分は減圧の関数でもある。周囲温度に関連した
電圧降下を生成させるために，他の負荷抵抗器が周囲温
度にて熱シンクに接続されている。半ブリッジ回路は，
負荷抵抗器によって生成される電圧降下を減ずるよう作
用し，こうした得られた電圧（本質的に減圧の関数であ
る）が電圧計で読み取られ，そしてこの電圧が減圧と相
関づけられる。
気出力により生成される熱の殆どがガスによって伝導さ
れるような絶縁された仕方で支持される。ガスの圧力が
大気圧より下がると，熱を伝えるガス分子の統計的濃度
が低下する。この結果，抵抗器は自己加熱を起こして周
囲温度より高い温度になる。温度の上昇は抵抗器の抵抗
を増大させ，従って抵抗器によって電圧降下が引き起こ
される。抵抗器の電圧降下には２つの加法的成分（ａｄ
ｄｉｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）が含まれる。 すなわち，周囲温度，及び減圧におけるガスの熱伝導率
低下の関数としての，周囲温度より高い温度である。ガ
スの熱伝導率はその減圧の関数であるので，電圧降下の
後者の成分は減圧の関数でもある。周囲温度に関連した
電圧降下を生成させるために，他の負荷抵抗器が周囲温
度にて熱シンクに接続されている。半ブリッジ回路は，
負荷抵抗器によって生成される電圧降下を減ずるよう作
用し，こうした得られた電圧（本質的に減圧の関数であ
る）が電圧計で読み取られ，そしてこの電圧が減圧と相
関づけられる。
【０００４】ピラニ計，そして一般には抵抗器を使用し
た真空計が内包する１つの大きな問題点は，その測定の
精度が，抵抗器が同一の温度特性を有しているかどうか
ということ，及び電源によって抵抗器間にどの程度一定
の等しい電圧が印加されるかということにより殆ど完全
に決まってしまう点である。必要な精度をもった電源や
抵抗器はコストが高い。ピラニ計等が内包する他の問題
点は，３４０Ｋを越えることのある抵抗器作動温度に関
するものである。このような温度においては，抵抗器は
熱を輻射し始めるため，読取り値が不正確となる。さら
に，このような温度においては，真空ポンプに使用され
ているポンプオイルが分解し始めるので，真空ポンプの
機能のモニタリングにこうした計器を使用すると，真空
ポンプで処理された環境中に汚染物が導入されることが
ある。さらなる欠点は，圧力の読取りが行われる定常状
態に達するまで，こうした計器は応答時間が比較的長い
ということである。後述するように，本発明は，こうし
た従来技術の真空計がもつ欠点を解消する。
た真空計が内包する１つの大きな問題点は，その測定の
精度が，抵抗器が同一の温度特性を有しているかどうか
ということ，及び電源によって抵抗器間にどの程度一定
の等しい電圧が印加されるかということにより殆ど完全
に決まってしまう点である。必要な精度をもった電源や
抵抗器はコストが高い。ピラニ計等が内包する他の問題
点は，３４０Ｋを越えることのある抵抗器作動温度に関
するものである。このような温度においては，抵抗器は
熱を輻射し始めるため，読取り値が不正確となる。さら
に，このような温度においては，真空ポンプに使用され
ているポンプオイルが分解し始めるので，真空ポンプの
機能のモニタリングにこうした計器を使用すると，真空
ポンプで処理された環境中に汚染物が導入されることが
ある。さらなる欠点は，圧力の読取りが行われる定常状
態に達するまで，こうした計器は応答時間が比較的長い
ということである。後述するように，本発明は，こうし
た従来技術の真空計がもつ欠点を解消する。
【０００５】本発明は，減圧時におけるガスの熱伝導率
低下によりガスの減圧を指示するための真空計を提供す
る。本発明による真空計は，第１と第２の一対の集積回
路を含む。各集積回路は，２つの端子と，前記２つの端
子に接続された温度変換手段を有する。この温度変換手
段は，前記２つの端子間に電位を加えたときに温度の関
数として電流を，そしてさらに熱エネルギーとして放散
される電気出力を生成する。
低下によりガスの減圧を指示するための真空計を提供す
る。本発明による真空計は，第１と第２の一対の集積回
路を含む。各集積回路は，２つの端子と，前記２つの端
子に接続された温度変換手段を有する。この温度変換手
段は，前記２つの端子間に電位を加えたときに温度の関
数として電流を，そしてさらに熱エネルギーとして放散
される電気出力を生成する。
【０００６】前記第１と第２の集積回路を，絶縁された
仕方で，及び周囲温度のサーマルグラウンド（ｔｈｅｒ
ｍａｌ ｇｒｏｕｎｄ）にそれぞれ据え付けるための
第１と第２の据え付け手段が供給される。減圧において
，サーマルグラウンドの熱エネルギーの伝導のためにガ
スの熱伝導率が低下する結果，前記第１の集積回路の温
度変換手段が自己加熱を起こす。このため温度差が生じ
，従って前記第１と第２の集積回路の温度変換手段の電
流が生成される。こうした温度差と電流差は，減圧の関
数である。
仕方で，及び周囲温度のサーマルグラウンド（ｔｈｅｒ
ｍａｌ ｇｒｏｕｎｄ）にそれぞれ据え付けるための
第１と第２の据え付け手段が供給される。減圧において
，サーマルグラウンドの熱エネルギーの伝導のためにガ
スの熱伝導率が低下する結果，前記第１の集積回路の温
度変換手段が自己加熱を起こす。このため温度差が生じ
，従って前記第１と第２の集積回路の温度変換手段の電
流が生成される。こうした温度差と電流差は，減圧の関
数である。
【０００７】前記第１の集積回路は，前記２つの端子と
前記温度変換手段が組み込まれていて，且つガスによっ
て熱エネルギーが伝導される基板を有している。前記基
板は，指示すべき減圧も含めた圧力範囲にて熱エネルギ
ーがガスによって伝導されるようなサイズの表面積を有
する。
前記温度変換手段が組み込まれていて，且つガスによっ
て熱エネルギーが伝導される基板を有している。前記基
板は，指示すべき減圧も含めた圧力範囲にて熱エネルギ
ーがガスによって伝導されるようなサイズの表面積を有
する。
【０００８】前記２つの集積回路は，前記第１と第２の
各集積回路の２つの端子間に電位を加えるための電源手
段を有する回路において接続されている。このような回
路は，前記第１と第２の集積回路の電流に差を生じさせ
るためのサブトラクション手段としての機能を果たす半
ブリッジ回路であるのが好ましい。この回路はさらに，
電流差を指示するための，従って電流差の関数である減
圧を指示するための指示手段を有する。
各集積回路の２つの端子間に電位を加えるための電源手
段を有する回路において接続されている。このような回
路は，前記第１と第２の集積回路の電流に差を生じさせ
るためのサブトラクション手段としての機能を果たす半
ブリッジ回路であるのが好ましい。この回路はさらに，
電流差を指示するための，従って電流差の関数である減
圧を指示するための指示手段を有する。
【０００９】図１と図２を参照すると，本発明による真
空計１０が示されている。真空計１０は，第１と第２の
一対の集積回路１２と１４，ＴＯシリーズヘッダー（Ｔ
ＯＳｅｒｉｅｓ Ｈｅａｄｅｒ）１６，一対のバッテ
リー１８と２０，電流計２２，及び任意のスパン電位差
計（ｓｐａｎ ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）２４を
含む。
空計１０が示されている。真空計１０は，第１と第２の
一対の集積回路１２と１４，ＴＯシリーズヘッダー（Ｔ
ＯＳｅｒｉｅｓ Ｈｅａｄｅｒ）１６，一対のバッテ
リー１８と２０，電流計２２，及び任意のスパン電位差
計（ｓｐａｎ ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）２４を
含む。
【００１０】集積回路１２と１４にはそれぞれ，端子２
６と２８，及び３０と３２が設けられている。第１の第
２の各集積回路１２と１４は，端子に接続された温度変
換回路を有する。このような回路は，バッテリー１８に
よって供給される電位が第１の集積回路１２の端子２６
と２８の間に加えられたときに，そしてバッテリー２０
によって供給される電位が第２の温度変換器１４の端子
３０と３２の間に加えられたときに，一定比のエミッタ
ー電流密度を有する２つのトランジスターを含む。この
一定比のエミッター電流密度は，２つのトランジスター
間に，２つのトランジスターの絶対温度に従って変化す
るベースエミッター差動電圧（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ
ｌ ｂａｓｅ ｅｍｉｔｔｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ
）を生成する。この回路はさらに，約０．０の温度係数
を有していて且つ差動電圧が印加される抵抗器も含む。 抵抗器が存在すると，２つのトランジスターの絶対温度
に比例した差動電圧による電流が生じる。後述するよう
に，使用される集積回路は，メイン州ノーウッドのアナ
ログデバイス社で製造されていてアナログデバイスＮｏ
．ＡＤ５９０として販売されている変性集積回路である
。このような集積回路については，米国特許第４，１２
３，６９８号（該明細書と図面を参照の形でここに引用
する）に説明されている。
６と２８，及び３０と３２が設けられている。第１の第
２の各集積回路１２と１４は，端子に接続された温度変
換回路を有する。このような回路は，バッテリー１８に
よって供給される電位が第１の集積回路１２の端子２６
と２８の間に加えられたときに，そしてバッテリー２０
によって供給される電位が第２の温度変換器１４の端子
３０と３２の間に加えられたときに，一定比のエミッタ
ー電流密度を有する２つのトランジスターを含む。この
一定比のエミッター電流密度は，２つのトランジスター
間に，２つのトランジスターの絶対温度に従って変化す
るベースエミッター差動電圧（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ
ｌ ｂａｓｅ ｅｍｉｔｔｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ
）を生成する。この回路はさらに，約０．０の温度係数
を有していて且つ差動電圧が印加される抵抗器も含む。 抵抗器が存在すると，２つのトランジスターの絶対温度
に比例した差動電圧による電流が生じる。後述するよう
に，使用される集積回路は，メイン州ノーウッドのアナ
ログデバイス社で製造されていてアナログデバイスＮｏ
．ＡＤ５９０として販売されている変性集積回路である
。このような集積回路については，米国特許第４，１２
３，６９８号（該明細書と図面を参照の形でここに引用
する）に説明されている。
【００１１】ヘッダー１６には，３つ一組の熱的・電気
的に絶縁されたフィードスルー３４，３６，及び３８が
設けられている。このような集成体は２つの機能を果た
す。すなわち，減圧環境の周囲温度に等しい温度を有す
る熱シンクとして，そしてさらに第１と第２の集積回路
１２と１４を，バッテリー１８と２０，電流計２２，及
び必要に応じて電位差計２４に接続するためのジャンク
ションブロックとして機能する。
的に絶縁されたフィードスルー３４，３６，及び３８が
設けられている。このような集成体は２つの機能を果た
す。すなわち，減圧環境の周囲温度に等しい温度を有す
る熱シンクとして，そしてさらに第１と第２の集積回路
１２と１４を，バッテリー１８と２０，電流計２２，及
び必要に応じて電位差計２４に接続するためのジャンク
ションブロックとして機能する。
【００１２】第１の集積回路１２は，ヘッダー１６より
上に位置するよう，端子２６と２８において，電気導体
４０と４４によって電気フィードスルー３４と３６に接
続されている。さらに，機械的安定化用の枝線リード線
（ｏｆｆｓｅｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔａｂ
ｉｌｉｚｉｎｇ ｌｅａｄ）４６が，一端においてヘ
ッダー１６に，そして他端において第１の集積回路１２
の基板１５に接続されている。導体４０，４４，及び４
６は，約０．０４１ｍｍの直径と約６．２ｍｍの長さを
有するアルミニウムワイヤで形成されているのが好まし
い。アルミニウムは，上記のような高い長さ対直径比を
有するワイヤに延伸されると，良好な熱導体ではなくな
り，従って集積回路１２を絶縁された仕方で据え付ける
よう機能し，これによって第１の集積回路１２において
生成した熱は殆どがガスによってのみ伝導される。第２
の集積回路１４は，良好な熱的接触が得られるようヘッ
ダー１６に接続されている。従って，第２の集積回路１
４は，周囲温度のサーマルグラウンドにて存在する。第
２の集積回路１４の端子３０と３２をヘッダー１６のフ
ィードスルー３６と３８に接続するために，導体４８と
５０が与えられている。
上に位置するよう，端子２６と２８において，電気導体
４０と４４によって電気フィードスルー３４と３６に接
続されている。さらに，機械的安定化用の枝線リード線
（ｏｆｆｓｅｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔａｂ
ｉｌｉｚｉｎｇ ｌｅａｄ）４６が，一端においてヘ
ッダー１６に，そして他端において第１の集積回路１２
の基板１５に接続されている。導体４０，４４，及び４
６は，約０．０４１ｍｍの直径と約６．２ｍｍの長さを
有するアルミニウムワイヤで形成されているのが好まし
い。アルミニウムは，上記のような高い長さ対直径比を
有するワイヤに延伸されると，良好な熱導体ではなくな
り，従って集積回路１２を絶縁された仕方で据え付ける
よう機能し，これによって第１の集積回路１２において
生成した熱は殆どがガスによってのみ伝導される。第２
の集積回路１４は，良好な熱的接触が得られるようヘッ
ダー１６に接続されている。従って，第２の集積回路１
４は，周囲温度のサーマルグラウンドにて存在する。第
２の集積回路１４の端子３０と３２をヘッダー１６のフ
ィードスルー３６と３８に接続するために，導体４８と
５０が与えられている。
【００１３】バッテリー１８と２０（特定の好ましい集
積回路の場合，約３．０〜１２．０ボルトの範囲の電圧
出力を有する）が直列に配線され，ヘッダー１６のフィ
ードスルー３４と３８に接続されている。電流計２２と
任意の電位差計２４は，バッテリー１８と２０の間で直
列に，且つヘッダー１６のフィードスルー３６に接続さ
れている。図面から明らかなように，２つの外向き延在
レッグと中央レッグを有する半ブリッジ回路が造られて
いる。外向き延在レッグのうちの１つは，第１の集積回
路１２，電気導体４０と４４，電気フィードスルー３４
，及びバッテリー１８によって形成されている。もう１
つの外向き延在レッグは，第２の集積回路１４，電気導
体４８と５０，フィードスルー３８，及びバッテリー２
０によって形成されている。中央レッグは，電流計２２
，任意の電位差計２４，及びフィードスルー３６によっ
て形成されている。このようにして形成された半ブリッ
ジ回路は，２つの外向き延在レッグにおける電流を減少
させて，外向き延在レッグでの電流差を表示する中央レ
ッグにおいて異なった信号を形成させるよう作用する。
積回路の場合，約３．０〜１２．０ボルトの範囲の電圧
出力を有する）が直列に配線され，ヘッダー１６のフィ
ードスルー３４と３８に接続されている。電流計２２と
任意の電位差計２４は，バッテリー１８と２０の間で直
列に，且つヘッダー１６のフィードスルー３６に接続さ
れている。図面から明らかなように，２つの外向き延在
レッグと中央レッグを有する半ブリッジ回路が造られて
いる。外向き延在レッグのうちの１つは，第１の集積回
路１２，電気導体４０と４４，電気フィードスルー３４
，及びバッテリー１８によって形成されている。もう１
つの外向き延在レッグは，第２の集積回路１４，電気導
体４８と５０，フィードスルー３８，及びバッテリー２
０によって形成されている。中央レッグは，電流計２２
，任意の電位差計２４，及びフィードスルー３６によっ
て形成されている。このようにして形成された半ブリッ
ジ回路は，２つの外向き延在レッグにおける電流を減少
させて，外向き延在レッグでの電流差を表示する中央レ
ッグにおいて異なった信号を形成させるよう作用する。
【００１４】第１と第２の集積回路１２と１４は，加え
られた電位と各集積回路において生じる電流との積にほ
ぼ等しい電気出力を有する。こうした電気出力は，第１
と第２の集積回路１２と１４から熱エネルギーとして放
散される。第１の集積回路１２の場合，その熱的に絶縁
された据え付けのため，熱エネルギーは本質的に測定さ
れるガスによってのみ伝導される。しかしながら，ガス
の減圧が低くなると，ガス分子の平均数の減少と共に，
ガスによって伝えられる熱エネルギーの量は少なくなる
。この結果，第１の集積回路１２が自己加熱を起こし，
その温度は周囲温度より高くなる。第１の集積回路１２
の自己加熱された温度は，周囲温度にほぼ等しく，ガス
の減圧の関数である。第２の集積回路１４は熱シンクと
良好な熱接触状態にあるので，その温度は常に周囲温度
にほぼ等しい。
られた電位と各集積回路において生じる電流との積にほ
ぼ等しい電気出力を有する。こうした電気出力は，第１
と第２の集積回路１２と１４から熱エネルギーとして放
散される。第１の集積回路１２の場合，その熱的に絶縁
された据え付けのため，熱エネルギーは本質的に測定さ
れるガスによってのみ伝導される。しかしながら，ガス
の減圧が低くなると，ガス分子の平均数の減少と共に，
ガスによって伝えられる熱エネルギーの量は少なくなる
。この結果，第１の集積回路１２が自己加熱を起こし，
その温度は周囲温度より高くなる。第１の集積回路１２
の自己加熱された温度は，周囲温度にほぼ等しく，ガス
の減圧の関数である。第２の集積回路１４は熱シンクと
良好な熱接触状態にあるので，その温度は常に周囲温度
にほぼ等しい。
【００１５】端子２６と２８及び第１の集積回路１２の
温度変換回路が基板１５に集積されている。その出力か
ら生成される放散熱が，測定すべきガスによって基板１
５から伝導される。基板１５は，測定すべき減圧におい
て充分な数のガス分子に直面するに足る表面積を有して
いなければならない。図示したアナログデバイスＡＤ５
９０集積回路は，約１．０×１０Ｅ−３トル〜約５．０
トルの範囲の減圧を測定するに足る面積を有している。 このことは，この範囲内でカットアウトされる荒引きポ
ンプにおける測定に対して特に有用な範囲であることに
留意すべきである。
温度変換回路が基板１５に集積されている。その出力か
ら生成される放散熱が，測定すべきガスによって基板１
５から伝導される。基板１５は，測定すべき減圧におい
て充分な数のガス分子に直面するに足る表面積を有して
いなければならない。図示したアナログデバイスＡＤ５
９０集積回路は，約１．０×１０Ｅ−３トル〜約５．０
トルの範囲の減圧を測定するに足る面積を有している。 このことは，この範囲内でカットアウトされる荒引きポ
ンプにおける測定に対して特に有用な範囲であることに
留意すべきである。
【００１６】以上のことからわかるように，基板の表面
積が大きくなるほど，第１の集積回路１２によって感知
することのできる減圧は小さくなる。しかしながら，基
板１５のサイズが大きくなると，その容積も増大する。 第１の集積回路１２がもつ熱的慣性は容積の増大と共に
増大する。第１の集積回路１２が定常状態に達するため
の時間遅れが増大するからである。通常の基板（例えば
シリコン又はガリウム砒素から製造したもの）の場合，
表面積と容積との比は約６００．０以上であるのが好ま
しいことを本発明者は見出した。アナログＡＤ５９０デ
バイス集積回路では表面積と容積との比が約２００．０
であり，この値は真空計１０に対しては不適切である。 約６００．０の表面積対容積比をもたせるために，基板
１５を厚さ約０．２５４ｍｍにバックラップする。さら
に，耐薬品性を改良するために，第１と第２の集積回路
１２と１４が二酸化ケイ素の皮膜で保護されることに留
意しなければならない。
積が大きくなるほど，第１の集積回路１２によって感知
することのできる減圧は小さくなる。しかしながら，基
板１５のサイズが大きくなると，その容積も増大する。 第１の集積回路１２がもつ熱的慣性は容積の増大と共に
増大する。第１の集積回路１２が定常状態に達するため
の時間遅れが増大するからである。通常の基板（例えば
シリコン又はガリウム砒素から製造したもの）の場合，
表面積と容積との比は約６００．０以上であるのが好ま
しいことを本発明者は見出した。アナログＡＤ５９０デ
バイス集積回路では表面積と容積との比が約２００．０
であり，この値は真空計１０に対しては不適切である。 約６００．０の表面積対容積比をもたせるために，基板
１５を厚さ約０．２５４ｍｍにバックラップする。さら
に，耐薬品性を改良するために，第１と第２の集積回路
１２と１４が二酸化ケイ素の皮膜で保護されることに留
意しなければならない。
【００１７】前述したように，半ブリッジ回路は，第１
と第２の温度変換器１２と１４により生成される電流を
減じるよう作用して電流差を生起させ，この電流差が中
央レッグにおいて電流計２２により指示される。アナロ
グデバイスＡＤ５９０集積回路は，約１．０×１０Ｅ−
６アンペア／Ｋの一定スパンと，約２９８．０Ｋにおい
て約２９８．０×１０Ｅ−６アンペアの出力を有する。 従って電流差は，第１の温度変換器１２の温度変換手段
と第２の温度変換器１４の温度変換手段との間の温度差
に比例する。第１の集積回路１２の電流は，ガスの減圧
の関数と周囲温度とを合わせたものに比例し，そして第
２の集積回路１４の電流は周囲温度に比例し，このとき
電流差はガスの減圧の関数である。アナログデバイスＡ
Ｄ５９０集積回路の応答特性によれば，電流計２２は，
約０．０〜１００．０マイクロアンペアの読取りスケー
ルを有する電流計でよい。
と第２の温度変換器１２と１４により生成される電流を
減じるよう作用して電流差を生起させ，この電流差が中
央レッグにおいて電流計２２により指示される。アナロ
グデバイスＡＤ５９０集積回路は，約１．０×１０Ｅ−
６アンペア／Ｋの一定スパンと，約２９８．０Ｋにおい
て約２９８．０×１０Ｅ−６アンペアの出力を有する。 従って電流差は，第１の温度変換器１２の温度変換手段
と第２の温度変換器１４の温度変換手段との間の温度差
に比例する。第１の集積回路１２の電流は，ガスの減圧
の関数と周囲温度とを合わせたものに比例し，そして第
２の集積回路１４の電流は周囲温度に比例し，このとき
電流差はガスの減圧の関数である。アナログデバイスＡ
Ｄ５９０集積回路の応答特性によれば，電流計２２は，
約０．０〜１００．０マイクロアンペアの読取りスケー
ルを有する電流計でよい。
【００１８】電流計２２は減圧の関数としての電流を指
示するだけであるので，よく知られた方法で真空計を１
０キャリブレーションすることによって，電流計２２の
読取りスケールを減圧と相関づけなければならない。ガ
スの熱伝導率が異なるので，必要に応じてスパン電位差
計２４を組み込んでもよい。キャリブレーション中，ス
パン電位差計２４は，真空計１０によって測定される圧
力範囲の下端と上端にて読取り値を与えるよう設定され
る。
示するだけであるので，よく知られた方法で真空計を１
０キャリブレーションすることによって，電流計２２の
読取りスケールを減圧と相関づけなければならない。ガ
スの熱伝導率が異なるので，必要に応じてスパン電位差
計２４を組み込んでもよい。キャリブレーション中，ス
パン電位差計２４は，真空計１０によって測定される圧
力範囲の下端と上端にて読取り値を与えるよう設定され
る。
【００１９】前述したように，従来技術のピラニ計を凌
ぐ本発明の真空計の利点は明らかである。第１と第２の
集積回路１２と１４は，市販の集積回路，すなわちアナ
ログデバイスＡＤ５９０から形成することができる。こ
の集積回路は３．０ボルトよりやや小さい閾値電圧を有
し，集積回路が正しく機能するにはこの閾値電圧が一定
であってはならない。前述の電源は安価なバッテリーで
もよい。さらに，各集積回路の電流出力の大きさはマイ
クロアンペアで測定されるので，その出力は，輻射によ
る熱伝達が実質的に存在しない程度に充分低く，また潤
滑油の分解を引き起こす恐れのある過剰な温度上昇を起
こす可能性も少ない。最後に，このような集積回路の基
板が，本発明に従って６００．０以上の最適の表面積対
容積比を有するよう変性されると，応答時間は秒の時間
表示で測定することができる。
ぐ本発明の真空計の利点は明らかである。第１と第２の
集積回路１２と１４は，市販の集積回路，すなわちアナ
ログデバイスＡＤ５９０から形成することができる。こ
の集積回路は３．０ボルトよりやや小さい閾値電圧を有
し，集積回路が正しく機能するにはこの閾値電圧が一定
であってはならない。前述の電源は安価なバッテリーで
もよい。さらに，各集積回路の電流出力の大きさはマイ
クロアンペアで測定されるので，その出力は，輻射によ
る熱伝達が実質的に存在しない程度に充分低く，また潤
滑油の分解を引き起こす恐れのある過剰な温度上昇を起
こす可能性も少ない。最後に，このような集積回路の基
板が，本発明に従って６００．０以上の最適の表面積対
容積比を有するよう変性されると，応答時間は秒の時間
表示で測定することができる。
【００２０】好ましい実施態様について詳細に説明して
きたが，当業者にとっては，本発明の精神と範囲を逸脱
することなく，本発明に対する多くの変形や改良形が可
能であることは言うまでもない。
きたが，当業者にとっては，本発明の精神と範囲を逸脱
することなく，本発明に対する多くの変形や改良形が可
能であることは言うまでもない。
【図１】本発明による真空計の上平面図である。
【図２】図１のライン２−２に沿って切り取ったときの
，関連した電気回路を概略的に示した状態の断面図であ
る。
，関連した電気回路を概略的に示した状態の断面図であ
る。
Claims (10)
- 【請求項１】 減圧時におけるガスの熱伝導率低下に
よりガスの減圧を指示するための真空計であって，（ａ
） 一対の第１と第２の集積回路，このときそれぞれ
の集積回路が，２つの端子，前記２つの端子間に電位を
加えたときに温度に比例した電流を発生させるための，
前記２つの端子に接続された温度変換手段，及び熱エネ
ルギーとして放散される電気出力，を有する；（ｂ）
前記第１と第２の集積回路を，絶縁された仕方で，及
び周囲温度のサーマルグラウンドにそれぞれ据え付ける
ための第１と第２の据え付け手段，このとき，減圧にお
いて，サーマルグラウンドの熱エネルギーの伝導のため
にガスの熱伝導率が低下する結果，前記第１の集積回路
の温度変換手段が自己加熱を起こし，前記第１の集積回
路における自己加熱が温度差を生じ，これにより前記第
１と第２の集積回路において電流が減圧の関数として生
成されるようになっており，前記第１の集積回路は，前
記２つの端子と前記温度変換手段が組み込まれていて，
且つガスによって熱エネルギーが伝導される基板を有し
ており，前記基板は，指示すべき減圧も含めた圧力範囲
にて熱エネルギーがガスによって伝導されるようなサイ
ズの表面積を有する；及び （ｃ） 前記第１と第２の各集積回路の２つの端子に
接続されていて，前記第１と第２の各集積回路の２つの
端子間に電位を加えるための電源手段，電流差を生成さ
せるためのサブトラクション手段，及び電流差を指示す
るための，従って電流差の関数である減圧を指示するた
めの指示手段，を有する回路；を含む前記真空計。 - 【請求項２】 前記第１の集積回路の基板が，その表
面積と容積との比が６００．０以上であるようなサイズ
の容積を有する，請求項１記載の真空計。 - 【請求項３】 前記第１と第２の各集積回路が，耐薬
品性を付与するために二酸化ケイ素の皮膜で保護されて
いる，請求項１記載の真空計。 - 【請求項４】 前記温度変換手段が，（ａ） 前記
２つの端子間に電位を加えて２つのトランジスター間に
ベースエミッター差動電圧を生成させるときに一定比の
エミッター電流密度を有する２つのトランジスター，こ
のとき前記ベースエミッター差動電圧は，前記２つのト
ランジスターにおいて測定された温度に比例している；
及び （ｂ） 約０．０の温度係数を有しており，絶対温度
に比例した電流を生成させるために前記差動電圧が加え
られる抵抗器；を含む，請求項１記載の真空計。 - 【請求項５】 前記第１の集積回路の基板が，その表
面積と容積との比が６００．０以上であるようなサイズ
の容積を有する，請求項４記載の真空計。 - 【請求項６】 前記第１と第２の各集積回路が，約２
９８．０Ｋにて約２９８．０×１０Ｅ−６アンペアの出
力及び約１．０×１０Ｅ−６アンペア／Ｋのスパンを有
する，請求項５記載の真空計。 - 【請求項７】 前記第１と第２の集積回路が，耐薬品
性を付与するために二酸化ケイ素の皮膜で保護されてい
る，請求項６記載の真空計。 - 【請求項８】 前記電源手段が，前記第１と第２の集
積回路の２つの端子に直列接続されている一対のバッテ
リーを含み；そして前記回路が，外向き延在レッグと中
央レッグを有する，前記サブトラクション手段を形成す
るための半ブリッジ回路を含み，このとき前記第１と第
２の温度変換器及び前記バッテリーが前記の外向き延在
レッグを含み，そして前記指示手段が前記中央レッグに
おいて直列に接続された電流計を含む；請求項１又は７
に記載の真空計。 - 【請求項９】 前記第２の据え付け手段が，一組の第
１，第２，及び第３の電気的・熱的に絶縁された電気フ
ィードスルーを有するＴＯシリーズヘッダーを周囲温度
にて含み；前記第１の据え付け手段が一組の３つの熱的
絶縁ワイヤを含み，前記ワイヤのうちの２つが，前記第
１と第２のフィードスルーを前記第１の集積回路の２つ
の端子に接続し，そして前記第１の集積回路が，前記第
１のフィードスルーと第２のフィードスルーとの間で且
つ前記ＴＯシリーズヘッダーの上方に指示されるよう，
前記ワイヤの他の１つが，前記第１の集積回路を前記Ｔ
Ｏシリーズヘッダーに接続し；前記第２の集積回路の２
つの端子が，一対の電気導体によって前記第２と第３の
電気フィードスルーに接続され；前記第２の集積回路が
前記ＴＯシリーズヘッダーに接続され；前記バッテリー
が第１のフィードスルーと第３のフィードスルーの間に
直列に接続され；そして前記指示手段が，前記バッテリ
ー間において前記第２の電気フィードスルーに接続され
る；請求項８記載の真空計。 - 【請求項１０】 前記ガスの特定の熱伝導率に関して
真空計をキャリブレーションするために，前記中央レッ
グにおいて前記電流計と直列に接続されたスパン電位差
計をさらに含む，請求項８記載の真空計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US634377 | 1990-12-27 | ||
| US07/634,377 US5079954A (en) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | Vacuum gauge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04278430A true JPH04278430A (ja) | 1992-10-05 |
| JPH0765945B2 JPH0765945B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=24543535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3344875A Expired - Lifetime JPH0765945B2 (ja) | 1990-12-27 | 1991-12-26 | 減圧を指示するための真空計 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5079954A (ja) |
| EP (1) | EP0493074B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0765945B2 (ja) |
| DE (1) | DE69110024T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100614674B1 (ko) * | 2002-05-11 | 2006-08-21 | 주식회사 한국센시스 | 비열측정형 진공게이지 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5347869A (en) * | 1993-03-25 | 1994-09-20 | Opto Tech Corporation | Structure of micro-pirani sensor |
| US6658941B1 (en) | 1997-07-21 | 2003-12-09 | Helix Technology Corporation | Apparatus and methods for heat loss pressure measurement |
| US6023979A (en) * | 1997-07-21 | 2000-02-15 | Helix Technology | Apparatus and methods for heat loss pressure measurement |
| US6938493B2 (en) * | 1997-07-21 | 2005-09-06 | Helix Technology Corporation | Apparatus and methods for heat loss pressure measurement |
| DE19903010B4 (de) * | 1999-01-26 | 2004-07-08 | Plöchinger, Heinz, Dipl.-Ing. | Pirani-Druckmeßanordnung und Kombinationssensor mit einer solchen Pirani-Druckmeßanordnung |
| US7249516B2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-07-31 | Brooks Automation, Inc. | Method of operating a resistive heat-loss pressure sensor |
| US20060021444A1 (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-02 | Helix Technology Corporation | Method of operating a resistive heat-loss pressure sensor |
| US7613586B2 (en) * | 2007-01-16 | 2009-11-03 | Honeywell International Inc. | Thermal vacuum gauge |
| US10845263B2 (en) | 2018-04-17 | 2020-11-24 | Mks Instruments, Inc. | Thermal conductivity gauge |
| US12123794B2 (en) | 2022-10-11 | 2024-10-22 | Mks Instruments, Inc. | Pirani gauge with model of power dissipation |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2736200A (en) * | 1956-02-28 | Pressure measuring apparatus | ||
| US3066537A (en) * | 1958-07-24 | 1962-12-04 | New York Air Brake Co | Pressure gauge |
| US3139754A (en) * | 1961-06-15 | 1964-07-07 | Sylvania Electric Prod | Electronic vacuum gauge |
| US3884080A (en) * | 1973-09-24 | 1975-05-20 | Canadian Patents Dev | Vacuum gage |
| US4123698A (en) * | 1976-07-06 | 1978-10-31 | Analog Devices, Incorporated | Integrated circuit two terminal temperature transducer |
| US4134304A (en) * | 1977-07-12 | 1979-01-16 | Tadayoshi Yamamoto | Air pressure transducer of diffusion type |
| US4369661A (en) * | 1980-08-15 | 1983-01-25 | Gibb Owen L | Automatic nulling circuit for transient pressure rate changes |
| DE3130817A1 (de) * | 1981-08-04 | 1983-02-24 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Waermeleitungsvakuummeter |
| DE3230405A1 (de) * | 1981-08-28 | 1983-03-10 | Boc Ltd., London | Gasdruck-messschaltung |
| US4682503A (en) * | 1986-05-16 | 1987-07-28 | Honeywell Inc. | Microscopic size, thermal conductivity type, air or gas absolute pressure sensor |
| ATE94642T1 (de) * | 1989-01-23 | 1993-10-15 | Balzers Hochvakuum | Gasdruck-messgeraet. |
-
1990
- 1990-12-27 US US07/634,377 patent/US5079954A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-12-23 EP EP91311958A patent/EP0493074B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-23 DE DE69110024T patent/DE69110024T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-26 JP JP3344875A patent/JPH0765945B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100614674B1 (ko) * | 2002-05-11 | 2006-08-21 | 주식회사 한국센시스 | 비열측정형 진공게이지 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5079954A (en) | 1992-01-14 |
| EP0493074A2 (en) | 1992-07-01 |
| EP0493074A3 (en) | 1993-03-31 |
| DE69110024T2 (de) | 1995-11-23 |
| EP0493074B1 (en) | 1995-05-24 |
| DE69110024D1 (de) | 1995-06-29 |
| JPH0765945B2 (ja) | 1995-07-19 |
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