JPH0832184B2 - スパッタイオンポンプ用電源 - Google Patents

スパッタイオンポンプ用電源

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JPH0832184B2
JPH0832184B2 JP62133897A JP13389787A JPH0832184B2 JP H0832184 B2 JPH0832184 B2 JP H0832184B2 JP 62133897 A JP62133897 A JP 62133897A JP 13389787 A JP13389787 A JP 13389787A JP H0832184 B2 JPH0832184 B2 JP H0832184B2
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Japan
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ion pump
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spark discharge
output
power supply
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太吉 小林
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ANERUBA KK
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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、表面分析装置,分子線エピタキシャル成長
装置,加速器等超高真空を利用する諸装置の真空排気用
のスパッタイオンポンプ(以下、イオンポンプと略す)
を駆動する電源の改良に関する。
(従来の技術とその問題点) 第3図は、従来のインバータ方式イオンポンプ用電源
の一例である、特公昭58−54465号公報「イオンポンプ
用電源」の回路構成を示す図である。
この従来の電源においては50または60Hzの交流は、整
流回路20によって整流されたのち、コンデンサーC3によ
って平滑化されて直流とされる。この直流はDC/ACイン
バータ30に入力される。このインバータ30は、スイッチ
ングトランジスタを内蔵し、直流入力を該スイッチング
トランジスタの駆動時間幅に対応したパルス幅をもつ交
流出力に変換する。このインバータ30の出力は小形高周
波トランスT2に入力される。このトランスT2の出力はダ
イオードD1,D2によって整流され、さらにはコンデンサ
ーC1,C2によって平滑される。このD1,D2,C1およびC2
からなる整流・平滑回路の直流出力はイオンポンプ10に
供給される。
またイオンポンプ10の放電電流に対応したトランスT2
の1次側の電流のピーク値を検出する検出回路40と、こ
の検出回路40の検出値に対応してインバータ30内の上記
スイッチングトランジスタの駆動時間幅を制御する制御
回路50とを備え、イオンポンプ10の放電電流値に対応し
た電圧をイオンポンプ10に与えることが出来るようにし
ている。
なお、この第3図の回路には、特公昭58−54465号公
報「イオンポンプ用電源」に描かれていない(しかし、
これも従来技術の)過電流検出用リレー101を付記して
あるが、この過電流検出用リレー101は自己保持型であ
り、後述のように、イオンポンプ10内の圧力が高くてグ
ロー放電域にある場合にイオンポンプの長時間の運転を
行なうとイオンポンプ過熱による事故をひきおこす危険
があるため、イオンポンプ内圧力がグロー放電域にまで
上昇して放電電流の増加が認められたときにこのリレー
101を動作させて、図示のようにその接点102でAC入力を
開放する目的で付加されたものである。
但しイオンポンプの起動時はこの過電流検出用リレー
101は不能動にしておく必要がある。その為、起動時は
リレー101に並列に接続されたスイッチ100を閉じ、グロ
ー放電域でもイオンポンプ電源の動作が可能となるよう
に配慮されている。スイッチ100はイオンポンプが定常
運転時に入れば開放される。
過電流検出用リレー101設置の別の理由を、ここで詳
しく説明すると、従来のイオンポンプ用電源では、出力
のイオンポンプ10に火花放電が発生すると、第4図イ、
ロに示すように、出力電圧が瞬時に0Vになり、且つ、急
峻なパルス状電流が流れる。そして、火花放電が消えて
出力電流が0になると、再び出力電圧が上昇する。出力
電圧が火花放電開始電圧まで上昇すると、再び火花放電
が発生し、これが繰り返されて連続火花放電となる。
インバータ方式イオンポンプ用電源の場合は、商用周
波数のイオンポンプ用電源と比較して昇圧用トランスお
よび出力平滑用コンデンサーが小型に出来、また火花放
電後出力電圧が0Vから火花放電開始電圧まで上昇するに
要する時間が短いという特徴がある。従って、一回の火
花放電でイオンポンプ電源出力抵抗R1およびイオンポン
プ電極間(r1)で消費される放電電力、商用周波数のイ
オンポンプ用電源よりも、出力平滑用コンデンサーの容
量が小さい分だけ小さいが、連続火花放電では火花放電
周期が短くなり、従って、1秒当りの火花放電発生回数
は商用周波数のイオンポンプ用電源より却って多くな
る。
この為、連続火花放電の発生時にはインバータ方式の
場合も出力抵抗R1およびイオンポンプ電極間火花放電等
価抵抗r1で過大な電力が消費されてイオンポンプ用電源
を損傷に至らしめる可能性がある。
上記の現象は、イオンポンプ用電源の負荷であるイオ
ンポンプの内部圧力が大気圧に近い状態でイオンポンプ
を駆動した場合にも発生し、イオンポンプ用電源の損
傷、更にはイオンポンプ内部の電極溶融の危険がある。
従来のインバータ方式イオンポンプ用電源では、この
連続火花放電に対して格別の配慮がなされていなかった
のであるが、第3図の回路では、イオンポンプ内圧力の
異常上昇に対する保護機能として上記の過電流検出リレ
ー101が備えられており、その応答を十分速くして連続
火花放電を検出して動作させ、その動作により電源を保
護するようにしたものである。
しかしこの場合、単発乃至数回の火花放電が発生して
も、過電流検出リレー101は接点102をOFFにし自己保持
してしまうため、昼夜連続運転時の数回の火花放電発生
によって、イオンポンプの運転が停止してしまうという
問題がある。
また、過電流検出リレー101は、イオンポンプ起動時
にはこれを殺しておき、イオンポンプ内部圧力が十分低
下し出力電流が減少してから初めて動作させるようにす
るものであるため、起動時に連続火花放電が発生すると
イオンポンプ用電源およびイオンポンプを保護出来ない
という問題もあった。
(発明の目的) 本発明は、従来のイオンポンプ用電源の前述の問題を
解決し、イオンポンプ用電源およびイオンポンプを起動
時における連続火花放電から保護し、かつ、連続運転中
の火花放電による運転停止をも効果的に防止することを
目的とする。
(発明の構成) 本発明は、インバータ方式の高電圧発生回路と、その
出力に接続されたイオンポンプに発生した火花放電を検
出する検出回路と、該検出回路の検出に基づいて前記イ
ンバータの発振を一時停止させる停止回路と、該停止回
路による停止後に該インバータの発振をスタートさせそ
の出力を徐々に上昇させるスロースタート回路とを備
え、該停止回路及び該スロースタート回路は、インバー
タの発振を停止させたのちスタートさせて前記高電圧発
生回路の出力電圧が所定の定常値に達するまでの時間
を、火花放電の発生周期よりも長く設定するものである
イオンポンプ用電源によって前記目的を達成したもので
ある。
(実施例) 第1図は本発明の実施例の図である。第3図と同一又
は類似の部材に対しては同一の符号が付されている。
尚、第1図に示す整流回路20、インバータ30、トランス
T2等により、インバータ方式の高電圧発生回路が構成さ
れている。
第3図の従来のイオンポンプ用電源と異なり、この実
施例では火花放電検出回路200(詳細後述)が新しく加
えられてその検出出力信号を停止回路としてのワンショ
ット回路210に送り、更にそのワンショット回路210の出
力をAND回路220に送るようにし、ワンショット回路210
で決まる一定時間のみ従来のインバータ制御回路50の出
力をインバータ30に送るのを止め、前記一定時間t1の間
だけインバータ動作を停止させるようにしている。また
ワンショット回路210の出力はスロースタート回路230に
も送られており、このスロースタート回路230では、発
振停止時間t1の終了後に、インバータ内スイッチングト
ランジスタ駆動パルス幅を徐々に広げるようインバータ
制御回路を動作させ、これにより出力電圧を徐々に時間
t2をかけて上昇させ正常値に復帰するよう構成されてい
る。
さて前述の火花放電検出回路200は、次のように構成
することが出来る。
即ち、イオンポンプ内の正常放電であるグロー放電や
ペニング放電時では出力電流がほぼ直流であるのに対し
て、火花放電時には第4図ロに示すように出力電流がパ
ルス状電流となることを利用し、変成器等を使用してこ
のパルス状電流のみを取り出して検出するように構成す
ることが出来る。
または、正常の放電時の最大出力電流は火花放電時パ
ルス状電流ピーク値の数分の1以下であることを利用し
て、数10μsec以下の応答速度を持つ電流検出器を用
い、検出電流閾値を正常の放電時最大出力電流値の数倍
にしておくことによっても構成することが出来る。
第1図の回路の構成においては、高電圧出力にて火花
放電が発生すると、第2図イ、ロに示すように、火花放
電発生後、ワンショット回路210で決定される一定時間t
1の間は、インバータ発振が停止していて出力電圧は0V
に保たれ、且つ、停止時間t1の経過後はスロースタート
回路230で決定される時間t2をかけて徐々に出力電圧が
上昇し定常値に復するようにしてある。
出力電圧上昇が従来の電源のように急峻でないのでこ
れによっても火花放電の再発が抑えられる。またたとえ
火花放電が再度発生しても火花放電周期は第2図に示す
ようにt1+t2であり、従来の電源の火花放電周期tθ
比較して十分にこれを長くするようにしている。
これにより、連続火花放電時にイオンポンプ電源の出
力抵抗R1およびイオンポンプ電極間等価抵抗r1で過大な
電力消費がなされることはなくなり、イオンポンプ内部
電極溶融という事故も防止出来る。また連続運転中火花
放電が発生しても高電圧出力は一時的に0Vとなるが、火
花放電後t1の時間経過後t2の時間をかけて徐々に出力電
圧を上昇させるため火花放電の再発が抑えられる。更に
火花放電後t1+t2の時間経過後、出力電圧は元の値に上
昇するので火花放電によって連続運転中のイオンポンプ
動作が停止してしまうことも防止出来る。
(発明の効果) 本発明により、イオンポンプ用電源およびイオンポン
プを起動時の連続火花放電から保護し、かつ、連続運転
中の火花放電による運転停止も防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例のイオンポンプ用電源の回路
図。 第2図は、第1図の実施例のイオンポンプ用電源におけ
る出力火花放電時の出力電圧、電流変化の図。 第3図は、従来のインバータ方式イオンポンプ用電源の
回路図。 第4図は、従来のイオンポンプ用電源における出力火花
放電時の出力電圧、電流変化の図。 T2……高周波トランス、C3……平滑用コンデンサー、20
……低周波整流回路、30……DC/ACインバータ、D1,D2
……ダイオード、C1,C2……コンデンサー、R1……出力
抵抗、r1……イオンポンプ電極間等価抵抗、10……イオ
ンポンプ、100……スイッチ、101……過電流検出用リレ
ー、102……接点、200……火花放電検出回路、210……
ワンショット回路、220……AND回路、230……スロース
タート回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インバータ方式の高電圧発生回路と、その
    出力に接続されたスパッタイオンポンプに発生した火花
    放電を検出する検出回路と、該検出回路の検出に基づい
    て前記インバータの発振を一時停止させる停止回路と、
    該停止回路による停止後に該インバータの発振をスター
    トさせその出力を徐々に上昇させるスロースタート回路
    とを備え、該停止回路及び該スロースタート回路は、イ
    ンバータの発振を停止させたのちスタートさせて前記高
    電圧発生回路の出力電圧が所定の定常値に達するまでの
    時間を、火花放電の発生周期よりも長く設定するもので
    あることを特徴とするスパッタイオンポンプ用電源。
JP62133897A 1987-05-29 1987-05-29 スパッタイオンポンプ用電源 Expired - Lifetime JPH0832184B2 (ja)

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