JPH0772030A

JPH0772030A - 真空計

Info

Publication number: JPH0772030A
Application number: JP9180191A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Asamaki; 立男麻蒔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】交差電磁界真空計について、磁石を陰極に用
いることにより、究極的にシンプルな形状にすると共
に、ヌード形を実現できるようにする。また、磁石の効
率を向上させると共に測定の精度を向上させる。【構成】磁石からできた陰極を、真空中に配し、これ
に電源より電力を供給し放電電流を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は真空計に関し，簡単な
構造を持ち高感度で且つ真空容器内の所望の位置に設置
しやすい真空計を作りたい場合に適用して効果が著し
い。

【０００２】

【従来の技術】電界と磁界を直交させた真空計，いわゆ
る交差電磁界真空計は，第１４図に示すように真空容器
の外に磁石をおき，磁極の間に真空容器をおき、その内
部に，陽極と陰極を置いている。

【０００３】従って、真空容器の内部の奥深く感圧部を
挿入するいわゆるヌード形真空計を作ることはできなか
った。また、磁石も比較的大型となり、その効率も低い
ものであった。電極も複雑な構造をしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の交叉電磁界真空
計に比較して、構造を簡単にすること、いわゆるヌード
形を作ること、磁石の効率を向上させること、測定の精
度を向上させることなどにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従来、磁石が真空容器の
外にあったのを、真空容器の内部にいれて陰極とする事
により、前記課題を解決し、新規な真空計を提供する。

【０００６】

【実施例】次にこの発明を図面により詳しく説明する。
第１図の実施例において、１０は陰極、１１はマグネッ
トで放電陰極をかねる。１２は放電空間、１３は磁力
線、１４はリード線である。１５は冷媒の必要な場合の
その出入りを示す。２０は測定系で２１は電源（交・直
どちらでもよいがでんあつは１ＫＶ以上が望ましい）、
２２は測定器で放電電流を測定する。３０は真空容器
で、３１は真空容器をかねた絶縁石、３２は真空容器の
器壁、４０は陽極で、４１は陽電極、４２は必要により
設ける流通穴、４３は支持体である。

【０００７】この真空計の運転は、測定したい所に設置
後、電源２１を動作させれば、終わりで、普通のマグネ
トロン真空計、ペニング真空計などと同じである。この
実施例では、マグネットの直径は１５ｍｍ（必要により
もっと大きくも小さくも設計できる）なので、極めて狭
いところを通しても真空容器の内部にも出し入れが出来
る。多くの場合、陽極４０は真空容器が兼ね、特に作る
必要はないので、実質１５ｍｍよりやや大きい隙間があ
れば設置できる。陽極４０が不要の場合、マグネット１
ケを真空中に入れてこれに電力を供給すれば良いのであ
る。究極的なシンプルさである。このシンプルさは、第
１４図に示す従来の真空計と比較すると良くわかる。即
ち、ａは端子ｊとｈが取り付いたフランジ、ｂとｃもフ
ランジ、ｄは真空容器、ｅはマグネット、ｆは継鉄、ｇ
は取付金具である。真空容器ｄの中には、円板状陰極１
とｍ、円筒状陽極ｎ、陰極と陰極を接続する金具ｋが、
マグネットの作る磁界と円筒状陽極の中心軸とが平行に
なる様におかれている。こうして磁石を重量にして１／
５以下にすることが出来、効率も向上できた。マグネッ
トは、例えばアルニコ等の鋳造磁石で作ってあるのでガ
ス放出の心配も殆どない。それでも心配のある場合第３
図や第７図に示すように被覆すると良い。磁束密度はな
るべく高い方が良く０．０５から０．３テスラくらいが
望ましい。陽極を設ける場合、気体の流通穴４２は、真
の圧力を知るために設けるのが望ましい。マグネット１
１のスパッタされた物質が問題になるときはなくても良
いし、また２重構造にするなどして避けるのも良い。真
空容器３２をフランジにすれば取付取外しに便である。

【０００８】第２図には、別の実施例を示してある。こ
の実施例において、リード線４３とメータ２３を用いて
陽極に流入する電流を測定できるようにしたこと、また
特開平２−２１８９３３に示すような回転電流測定装置
５０を設けたこと、放電空間の位置を代えたこと等が第
１図の実施例と異なる。５２は１０００から１００００
ターンのコイル５１に誘起された電圧の測定器である。
この場合電源２１には、前記特願の第１図と同様な工夫
を要する。勿論コイルによる以外にも特開平２−２１８
９３３に示された方法、あるいはその他の回転電流測定
手段を用いることが出来る。この結果測定精度を大幅に
向上させることが出来た。コイル５１の位置は、回転電
流のつくる磁束と鎖交する位置ならどこでもよく、感度
と構造などを考えて決めると良い。またコイルから電力
を引き出すことは望ましくないので、電流測定よりは入
力インピーダンスの高い電圧計が望ましい。むしろ外部
からコイルに電力を供給して、その電力との比較で行う
のが望ましい。例えばコイル５１を２ケ設け、一方のコ
イルから電力を供給し、他方のコイルでこれと回転電流
の誘起する電圧との合成電圧から回転電流を測定するな
どである。

【０００９】第３図には他の実施例を示してある。この
実施例は、前記２つの実施例が、いわば平板マグネトロ
ン方式であるのに対して同軸マグネトロン方式になって
いるのが異なる。またマグネット１１が薄い表皮として
の被覆１７を有することも異なる。１６は磁性体で出来
た端板兼磁極片である。更に、必要により熱電子を補給
する手段としての熱陰極１９を設けることもできる。１
４１はそのリード線である。熱陰極の位置はいろいろな
位置が可能である。図のようにマグネット１１の軸に平
行でも良いし、マグネットの外周（端板の面にそって）
に沿うようにしても良いし、陰極の外部から、電子を打
ち込むようにしても良いし、放電空間の一部にチョコッ
と顔を出すようにしても良い。また、端板１６はなくと
もよい。この場合、棒磁石１本を真空中に吊るし負電位
を与えればよく、如何に構造が簡単化されているかが理
解されよう。マグネット１１が直径１７ＭＭ長さ１０Ｍ
Ｍ端板の直径２６ＭＭで作った真空計の放電電流と圧力
の関係を第９図に示す。高感度（例えばイオンゲイジの
代表的動作条件では、１Ｘ１０^−３ＰＡで０．７μＡ程
度である。これに比して本発明では６０μＡである）。
且つ広範囲にわたって直線性があり良好な真空計である
ことがわかる。なお放電空間の磁束密度は０．０８から
０．２テスラであった。この実施例には、コイル５１が
２ケあるが、回転電流の位置は、圧力によって異なるの
で、両方のコイルに誘起される電圧によってその位置を
知ることができる。こうして圧力測定の精度の一層の向
上ができる。なおコイルの位置は真空容器の内外いずれ
でもよく、またコイルの個数も幾つでも良い。他の実施
例においても同様である。

【００１０】第４図にも、同軸マグネトロン形の実施例
を示してある。この場合マグネット１１を細くしたい場
合で、端板には別の補助マグネッ卜１５を設け磁場の低
下を補っている。

【００１１】第５図には、磁石１１として円管形のもの
を使用した場合の実施例を示してある。円管の内外で放
電するのが特徴である。

【００１２】第６図には、円管状マグネット１１と熱陰
極１９を用いた実施例を示してある。１６１、１６２は
磁極片、１６３、１６４は絶縁物、６０はイオン電流測
定器で、６１が電極、６２がリード線である。この実施
例では、マグネット１１は陽極として作用し、これと陰
極１９との間でマグネトロン放電を起こし、出来たイオ
ンの一部が電極６１に流入し真空度を測定する。勿論陽
極１１に流入する電流、陰極１９や磁極片１６１や１６
２に流入する電流で真空度を測定しても良い。

【００１３】第７図には、マグネットに被覆を設ける場
合の実施例を示してある。この場合、円柱磁石１１２、
リング状磁石１１１と継鉄１６５を用いて磁気回路を作
っている。この場合特に重要なのは、磁石と継鉄の間の
ギャップを小さくするために被覆１７３を薄くすること
である。他の部分１７１や１７２はむしろ厚い方がよ
い。そのために例えば１７１、１７２を１８の所で溶接
をする。そのさい、磁石の着磁前なら電子ビームで、着
磁後ならレーザービームで、できれば真空中で行うのが
望ましい。そうすれば、内部が減圧状態になり外部を真
空にしても膨らむことがない。

【００１４】第８図には、別の実施例を示してある。第
３図の実施例と同じように同軸形に分類される。回転電
流測定装置５０のコイル５１は、マグネット１１の外に
巻かれ、一端は端板１６に接続され、誘起電圧が測定さ
れる。５６は封入皿、５４は絶縁石である。マグネット
１１とコイルは被覆１７によって機密シールされ内部は
減圧されている。なお、面１６１は被覆１７の表面と直
交しているが、鋭角あるいは鈍角に交わるようにしても
良い。静電的に電荷を閉じこめるのに有効である。

【００１５】第１０図には、第８図類似の実施例を多段
に積み重ねた上に、被覆１７の外に１７１から１７４の
化学的に活性な被覆を設け、これがスパッタされたとき
内部にある気体を吸着して、スパッタイオンポンプの能
力を真空計に兼ね備えさせるようにした実施例である。
この実施例を長く使うと、被覆１７２と１７３が早く消
耗する。その場合１７１と１７４を１７２と１７３と入
れ換えることにより長期にわたって使用し得る。このよ
うに相対的位置を代えるようにすることは重要なこと
で、第１１図にも別の実施例を示してある。

【００１６】この種のポンプは、クナウアによって研究
されたが（米国特許３２１６６５２、１９６５年成立）
この実施例のように磁極片１６が被覆１７１の外へ突出
していなくて、磁界が低い上に磁界の強い容積が小さか
ったためか、せいぜい１０^−３Ｐａ程度までしか放電が
自続せず、スパッタイオンポンプとして使えなかった。
また、被覆１７１から１７４のように位置の交換も出来
ず長期にわたって使用することが出来なかった。この実
施例では、交換するとき被覆１７と磁極片を引き離し、
被覆１７１から１７４の位置を代え再び磁力により吸着
させればよく極めて簡単に行うことができる。

【００１７】第１１図には、別の実施例を示してある。
この実施例では、被覆１７そのものを化学的に活性な材
料で作り、磁性体で作った磁極片１６６、磁石１１と共
にやじるし１１５のように動かし、被覆１７を一様に消
耗し長期にわたって使用する。

【００１８】第１２図は、第１１図の実施例の１１−１
１′断面を示すもので、この様に断面形状は円形のみな
らずいろいろな形にすることができる。

【００１９】第１３図には磁石を鋳造によって作る例を
示してある。

【００２０】以上は何等限定的な意味を持つものではな
く、各種の変形が可能であり、それぞれ各実施例は互い
に利用して別の真空計の設計をする事が出来る。

【発明の効果】磁石を陰極に用いることにより、究極的
にシンプルな形状の真空計やヌード形真空計を実現でき
た。また、磁石の効率や測定の精度も向上できた。

【図面の簡単な説明】図１は、この発明の平板マグネトロン方式の実施例の断
面図、図２も平板マグネトロン方式の別の実施例の断面
図、図３は同軸マグネトロン方式の実施例の断面図、図
４も同軸マグネトロン形の実施例の断面図、図５も同軸
マグネトロン形の実施例の断面図、図６は熱陰極を用い
た場合の断面図、図７はマグネットに被覆を設ける場合
の断面図、図８は同軸形の実施例の断面図、図９はこの
発明の実施例による放電電流と圧力の関係を示す図、図
１０はスパッタイオンポンプと真空計を兼ね備えた実施
例の一部断面を示す図、図１１には図１０と同様な別の
実施例の断面図、図１２は図１１の実施例の１１−１
１′断面を示す図、図１３は磁石を鋳造によって作る場
合の実施例の断面図、図１４は従来の真空計の例を示す
図である。

【符号の説明】

１０陰極１２放電空間１３磁力線１７被覆１９熱電子を補給する手段２０測定系２１電源２２測定器５０回転電流の測定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を真空にできる真空容器，前記真空
容器の内部に設けられた磁石からできた陰極、前記磁石
が発生する磁力線と直交成分を有する電界を発生する電
源及び放電電流を測定する測定器よりなる真空計。
【請求項２】陰極を形成する磁石の表面の少なくとも
一部が被覆で覆われていることを特徴とする請求項１記
載の真空計。
【請求項３】放電空間中に存在する回転電流の測定手
段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の真
空計
【請求項４】放電空間に熱電子を補給する手段を備え
たことを特徴とする請求項１または２または３記載の真
空計。
【請求項５】陰極に化学的に活性な材料を用いるこ
と、被覆より突出した磁極片及び被覆と磁石との相対位
置を代える手段とよりスパッタイオンポンプの機能を兼
ね備えたことを特徴とする請求項１または２または３記
載の真空計。