JPH0715811B2 - 測定装置の測定信号路を検査する方法および装置 - Google Patents

測定装置の測定信号路を検査する方法および装置

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JPH0715811B2
JPH0715811B2 JP61241583A JP24158386A JPH0715811B2 JP H0715811 B2 JPH0715811 B2 JP H0715811B2 JP 61241583 A JP61241583 A JP 61241583A JP 24158386 A JP24158386 A JP 24158386A JP H0715811 B2 JPH0715811 B2 JP H0715811B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/025Detectors specially adapted to particle spectrometers
    • GPHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、帯電された粒子のための粒子捕捉器と、該粒
子捕捉器に後置接続されて電圧または電流信号を発生す
るための増幅器とを備え、上記粒子捕捉器に既知の信号
が導入される測定装置の測定信号路の検査方法に関す
る。さらに、本発明はまた、上記方法を実施するための
装置にも係わり、上記方法及び装置は質量スペクトロメ
ータ、電離真空計等へ適用され得る。
従来技術 イオン捕捉器およびそれに接続された測定増幅器を備
え、例えば、質量スペクトロメータ、電離真空計等で用
いられている測定装置は、一般に高感度でなければなら
ない。その理由は、イオン捕捉器に現れる益々小さくな
る粒子電流を記録できるよう種々と試みがなされている
からである。例えば、毎秒約600個のイオンまたは電子
の電流に対応する例えば10-16Aの粒子電流を記録する場
合には、接続されている増幅器において電圧信号の発生
に用いられる抵抗は極めて高オームでなければならな
い。このようにして与えられるこの種の装置の高い感度
は、イオン捕捉部ならびに後続の増幅器の少なくとも第
1段目の部分を完全に遮蔽された状態で組込むことが要
求される。このため、測定信号にとつて重要な部分にア
クセスすることは多くの場合困難となる。
イオン捕捉器に後置接続されている電子回路における測
定信号路の試験を行う場合には、既知の電流をイオン捕
捉器中に導入しなければならない。このように、10-12A
およびそれより小さい領域の電流を発生することは、試
験モードばかりではなく測定モードにおいて誤差源とな
り不正確さの原因となり得る。従来の試験方法は測定増
幅器の入力に電気的接続を行うことなく実施できないた
め、上に述べたような大きさの電流を用いての感度試験
はこれまで不可能であつた。
発明の目的 本発明は、測定における特性に悪影響を与えることな
く、最小の測定電流でも、イオンもしくは粒子捕捉器に
後置して設けられている電子的補助手段の試験を可能に
することにある。
発明の構成 上の課題は、冒頭に述べた形式の測定信号路の検査方法
において、粒子捕捉部の近傍に存在する制御電極(影響
電極)を用いて発生される遷移(変位)電流を粒子捕捉
部中に導入することにより解決される。粒子捕捉部の近
傍に設けられる制御電極は、粒子捕捉部に対して、固定
の測定可能で再現可能な一定の結合容量CKを有する。こ
の前提条件下で、制御電極に既知の電圧変化を生ぜしめ
ることにより、粒子捕捉部に対し電気接続を形成するこ
となく、粒子捕捉部に特定の遷移電流を発生することが
できる。このようにして、節点(結合点)容量および漏
洩電流の増大ならびにそれに伴う作用、即ち妨害信号レ
ベルの増加およびドリフトの発生等の欠点も除去され
る。この方法によれば、機能試験、例えば直接後置接続
されている電気計用増幅器の機能試験を、高オーム抵抗
(インピダンス)領域に設定することなく非常に短い時
間で実施することができる。と言うのは、制御電極にお
ける既知の電圧変化で、電気計用増幅器の出力端に正確
に測定可能な信号が発生できるからである。また、測定
結果の量子化も可能である。
制御電極としては、試験期間中に電圧発生器に接続され
測定期間中接地される別の電極を設けることができる。
しかしながらまた、測定装置内に存在する電極、例えば
質量スペクトロメータにおける偏向電極または分離電極
或いは電離真空計の陽極を試験期間中制御電極として使
用することも可能である。これらの電極は、イオンまた
は粒子捕捉部に対し、信号捕捉部に試験信号を導入する
経路となる特定の容量を有する。
なお、本発明の方法は粒子捕捉手段に前置して設けられ
た分離または偏向系の電極を制御電極として使用する質
量スペクトロメータに適用され得る。
また本発明の方法は陽極を制御電極として使用する電離
真空計に適用され得る。
本発明の装置構成は粒子捕捉器に別の制御電極が設けら
れるかまたは、粒子捕捉器の前に配設されている分離ま
たは偏向系の電極が制御電極として用いられる粒子捕捉
器は質量スペクトロメータに適用され得る。
また、本発明の装置構成は粒子捕捉器に別の制御電極が
設けられるかまたは陽極が制御電極として用いる陰極、
陽極およびイオン捕捉電極を備えている電離真空計に適
用され得る。
実施例 以下、第1図ないし第5図を参照し本発明の実施例に関
して詳細に説明する。
第1図に示した実施例は真空室2内に設けられている粒
子捕捉器1を有する。この捕捉器は、例えば質量スペク
トロメータまたは電離真空計内に組込まれた場合、発生
されるイオンを捕捉する働きをなす。2次電子増倍管の
場合には、粒子捕捉器1には、増幅された電子流が衝突
する。粒子捕捉器1に現れる帯電粒子は電流を発生し、
この電流は、碍管3を介して室4に導かれる。この室4
には、高オームの抵抗器6を備えた増幅器5が収容され
ており、この増幅器5は粒子捕捉器1から送出される電
流を電圧信号に変換する。この場合、電流信号或いは粒
子流に対応する周波数への変換が望まれる場合もしばし
ばある。
真空室2内には、粒子捕捉器1から適当な間隔で制御電
極7が設けられている。粒子捕捉器1に対するこの制御
電極の大きさおよび配置は、粒子捕捉器1に対しpF台の
容量CKが形成されるように選択するのが合目的的であ
る。スイツチ8を用いて、制御電極を選択的に電圧発生
器9に接続したり(試験時間)または接地する(測定時
間)ことができる。
高感度の電子素子5、6を有する空間もしくは室4が存
在するハウジング11は、遮蔽材料から構成されており、
増幅器はこれにより外部場からの妨害に対して保護され
る。また、粒子捕捉器1および制御電極7の領域にもこ
の種の遮蔽もしくはシールドを設けるのが合目的的であ
る。
第1図に示した実施例においては、制御電極7は測定モ
ード中は接地され、従つて、測定過程には関与しない。
粒子捕捉器1に接続された測定信号路の試験、特に高感
度構成素子の領域における試験を行う際には、制御電極
7は電圧発生器9に接続される。後者は、この電極に三
角波電圧を印加する(第2図参照)。この三角波もしく
はのこぎり波電圧の典型的な値は、立上り速度が1V/秒
よりも小さい領域にあり、周波数は0.1Hzである。三角
波電圧は、一定の立上りの各相中に、捕捉器1に一定の
電流遷移もしくはシフトを発生し、増幅器の出力端に出
力電圧を発生する。
理想的な場合には、出力電圧は矩形の波形として現れ
る。しかしながら実際には、矩形波電圧の高レベル振幅
は遷移関数により相互結合される。予め定められた発生
器電圧UG(第2図)における出力電圧UAの典型的な変化
が第3図に示してある。
出力電圧の波高値は、次式で与えられる。
上式中CKは、制御電極7と粒子捕捉器1との間における
結合容量である。CKは既知であり一定値に再現可能であ
るので、電圧発生器9からの電圧が既知であれば、第1
図に示した実施例の出力端12には正確に求めることがで
きる信号が発生される。制御電極7に第2図に示した三
角波電圧信号を印加すれば、出力端12には矩形波の出力
電圧(第3図)が発生する。この出力信号の正の波高値
および負の波高値の差は、機能の制御に対する尺度或い
は粒子捕捉器1に接続される回路の感度の尺度として用
いることができる。
この試験方法は、少なくとも第1段においてバイポーラ
信号、即ち交流電圧信号を処理することができる全ての
増幅器に適用可能である。と言うのは、増幅器の出力端
に現れる試験信号の平均値は常に零に等しくなる筈であ
るからである。
第4図は、電離真空計測定管13の典型的な構成を示す。
この装置はイオン捕捉部15を取巻く螺旋状の陽極14を備
えている。陰極16は陽極14に隣接して設けられている。
この種の測定管におけるイオン捕捉部15に接続された測
定信号路の試験は、試験モード中陽極14を制御電極とし
て使用することにより実施される。陽極14に第2図のの
こぎり波電圧を印加すると、イオン捕捉部15には所望の
遷移電流が生ずる。接続されている電子素子の機能制御
もしくはモニタは、既述の仕方で行われる。
第5図は、ヘリウム漏洩検査分野でしばしば用いられる
質量スペクトロメータ17を示す。質量スペクトロメータ
のイオン源は参照数字18で示してある。このイオン源に
は、図示されていない仕方で被検ガスが供給される。室
19の領域には、発生されるイオンに対する偏向場が存在
し、この偏向場は試験ガス例えばヘリウムの質量に対し
固定的に設定されている。この質量のイオンだけが、破
線で示した軌跡21を辿り、偏向電極23、24が存在する室
22内に達する。これら偏向電極によりイオンはイオン捕
捉部25に導かれる。斯くして発生される電流は再び碍管
3を介して増幅器5(図示せず)に供給される。
第5図に示した質量スペクトロメータにおいては、制御
電極として2つの偏向電極23、24のうちの1つを使用す
ることが可能である。また、分離装置の粒子捕捉部の前
に設けられている電極(例えば4極質量スペクトロメー
タの電極のうちの1つの電極)をも、制御電極として用
いることができよう。試験モード中、関連の電極は電圧
発生器9に接続され、そして測定信号路の制御もしくは
モニタは既述の仕方で行われる。
第4図および第5図に示した実施例においては、電離真
空計および質量スペクトロメータを接続した状態で測定
信号路のチエツクを行うことができる。試験モード中制
御電極として用いられる電極14および23には、測定モー
ド中測定電圧が印加される。この直流電圧は、電圧発生
器9の出力であるのこぎり波交流電圧に重畳し、それに
より所望の遷移もしくはシフト電流がイオン捕捉部15ま
たは25に惹起する。この方法による接続された電子装置
の許容し得る検査の前提条件は、試験モード期間中、比
較的安定な圧力状態が支配することであることは言う迄
もない。
試験モードの特に有利な実施態様として、各測定開始前
に、制御電極として用いられる電極14、23に印加される
駆動電圧をランプ状に立上らせ、制御されない変化を導
入しない。即ち制御電極には、電圧発生器9により発生
される4つの立上り縁のうちの1つだけが印加される。
この印加電圧の唯一つの画定された立上り縁でイオン捕
捉部14、25に惹起される遷移もしくはシフト電流を、特
別に付加的な費用を伴うこと無く、測定が影響されない
時点で信号路の検査に用いることができる。
本発明によれば、組付けられた状態(例えば待期モード
において)電位計増幅器の感度を特定の較正前提条件下
で試験することができる。特に、ヘリウム漏洩検査装置
のための高感度質量スペクトロメータの場合には、測定
信号路のこの検査方法が有意味である。
対応の制御手段を設けることにより、上述の検査は自動
チエツクで行うことができる。特に、投入される駆動電
圧がランプ状に立上り粒子捕捉部に明確に定義可能な遷
移もしくはシフト電流が惹起される上述の試験方法は自
動検査に適している。
発明の効果 本発明によれば、従来不可能であつた質量スペクトロメ
ータ、電離真空計等を、10-12A領域の微小電流を用いて
試験することが可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の構成を略示する部分断
面図、第2図は第1図の装置で用いられている電圧発生
器により発生されるのこぎり波電圧を示す波形図、第3
図は第1図の装置の出力端12に現れる電圧の波形図、第
4図は本発明の別の実施例による装置の構成を示す図、
そして第5図は本発明のさらに他の実施例による装置の
構成を略示する断面図である。 1…粒子捕捉器、2…真空室、3…碍管、4…室、5…
増幅器、6…電子素子、7…制御電極、8…スイツチ、
9…電圧発生器、11…ハウジング、12…出力端、13…電
離真空計測定管、14…陽極、15…イオン捕捉部、16…陰
極、17…質量スペクトロメータ、18…イオン源、19…
室、22…室、23,24…偏向電極、25…イオン捕捉部。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯電された粒子のための粒子捕捉器と、該
    粒子捕捉器に後置接続されて電圧または電流信号を発生
    するための増幅器とを備え、前記粒子捕捉器中に既知の
    信号が導入される測定装置の測定信号路の検査方法にお
    いて、前記粒子捕捉器(1、15、25)の近傍に存在する
    制御(感応)電極(7、14、23)を用いて遷移(変位)
    電流を前記粒子捕捉器中に導入することを特徴とする測
    定信号路の検査方法。
  2. 【請求項2】制御電極として測定装置に既に存在する電
    極(14、23)を使用する特許請求の範囲第1項記載の測
    定信号路の検査方法。
  3. 【請求項3】制御電極(7、14、23)に、遷移電流を発
    生するためにのこぎり波状電圧を印加する特許請求の範
    囲第1項または第2項に記載の測定信号路の検査方法。
  4. 【請求項4】機能を制御するためまたは感度を測定する
    ための手段として、制御電極(7、14、23)に印加され
    る三角波電圧信号(UG)により惹起される信号処理回路
    の矩形波出力電圧(UA)の正の波高値と負の波高値との
    間の差を利用する特許請求の範囲第3項記載の測定信号
    路の検査方法。
  5. 【請求項5】測定装置内に存在し試験中制御電極として
    用いられる電極(14、23)が必要とする駆動電圧をラン
    プ状に立上らせまたは立下らせて、所望の遷移電流を発
    生する特許請求の範囲第2項記載の測定信号路の検査方
    法。
  6. 【請求項6】帯電された粒子のための粒子捕捉器と、該
    粒子捕捉器に後置接続されて電圧または電流信号を発生
    するための増幅器とを備え、前記粒子捕捉器に既知の信
    号が導入される測定装置の測定信号路の検査方法を実施
    するための装置において、測定装置と、粒子捕捉器と、
    該粒子捕捉器に後置接続された増幅器とを備え、前記粒
    子捕捉器(1、15、25)の領域に制御電極(7、14、2
    3)を設けたことを特徴とする装置。
  7. 【請求項7】粒子捕捉器(1)に、測定モード中設置さ
    れる別の制御電極を設けた特許請求の範囲第6項記載の
    装置。
JP61241583A 1985-10-12 1986-10-13 測定装置の測定信号路を検査する方法および装置 Expired - Fee Related JPH0715811B2 (ja)

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EP85112978.3 1985-10-12
EP85112978A EP0219557B1 (de) 1985-10-12 1985-10-12 Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung des Messsignalpfades einer Messeinrichtung

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JPS62143357A JPS62143357A (ja) 1987-06-26
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US4806765A (en) 1989-02-21
EP0219557B1 (de) 1990-01-10
JPS62143357A (ja) 1987-06-26
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