JPS5856820B2 - シンクウドソクテイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空装置の圧力トランスデュ・−サーに関する
。

本発明の目的は、真空装置の圧力トランステユーサーに
音叉型水晶振動子を用い、その発振周波数対真空度特性
および発振周波数の安定性を利用して真空度測定の精度
を上げようとするものである。

従来の真空度測定方法には、カイスラー管で放電させ、
そのグルックス暗部の長さで測る方法、ビラニ真空計で
測る方法、電離真空計で計る方法などがある。

しかし、いずれも、そ０カバーできる領域が狭く、真空
度の各段階において、真空装置を取り替える必要があっ
た。

ガイスラー管では１０ ｔｏｒ以下、ピラニ真空計で
は１．０ ｆｏｒ以下、電離真空計では１０ ｔｏ
ｒ以上という具合で、１ｏ−４ｆｏｒまで測ろうとする
と、２つ以上の真空装置を併置しないと、各段階の真空
度が測れなかった。

また、その測定精度も低く、最近のように高精度測定が
要求されている時には不満足な測定器であった。

また振動子を圧力センサーとした圧力測定装置が、特公
昭４９−１２３４号公報に提示されているが、従来用い
られていた振動子はＡＴあるいはＧＴ等の高周波数振動
子であり、これらの振動子は大気中で発振させても周波
数の変動はほとんど無いものであり、本発明の対象とし
ている真空度測定装置−の適用は不可能なものであった
。

本発明はかかる欠点を除去して十数ｔｏｒから、１０
ｔｏｒまての広い領域を一台の真空装置と１つの圧カ
ドランスデューサーでカバーし、しかもその測定精度は
水晶振動子の発振周波数の変化を使うため非常に高いも
のとすることができる。

以下、本発明を図に従って説明する。

第１図は本発明で圧力トランステユーサーとして用いる
音叉型水晶振動子の外観図である。

１は音叉型の水晶振動子でフォトエツチングによって形
成され、２，３は電極で少なくとも一方の叉の周辺に沿
う電極と叉の中央に沿う電極とで１対の電極対を形成し
ており、図から明らかなように、一方の叉の周辺に沿う
電極が他方の叉の中央に沿う電極となるよう電極配置さ
れ、２端子を形成している。

上述した振動子は電界を加えることにより電極が付与さ
れた面と平行な方向に各々の叉が相反する方向に振動を
する。

４，５はポンチインク線、６は振動子固定台、ｔは水晶
薄板の板厚で２００μ以下であり、直接には、この振動
子の発振周波数とは関係ない。

第２図は、第１図に示す音叉型水晶振動子の真空１ｐ（
ｔｏｒ）と周波数変化量の関係を示す。

第２図のように、一般に真空度が上がると発振周波数は
減少する。

これは、振動子の振巾特性が主要原因である。

また振巾％性は振動子の厚さｔと密接に関係し、第２図
曲線７゜８．９，１０に示すごとく、ｔが小さくなると
真空度変化△ｐに対して周波数変化△ｆが大きくなる。

即ち、振動子を薄くすると△ｆ／△ｐが大きくなり、測
定感度が上昇する。

さらに高真空では発振周波数は飽和して一定値を示すこ
とから、この時の周波数ｆ。

を基準にとり、周波数変化量△ｆと真空度ｐとの関係を
求めておけは△ｆからｐがわかる。

また、測定感度を上げるためには、振動子を薄くして、
△ｆ／△ｐを大きくすれはよい。

そのため、超薄型の振動子を作らねばならないか、近年
フォトエツチング技術と研摩技術の向上により、２５μ
ｔという超薄型の振動子までできるようになった。

このような振動子を使えは、十数ｔｏｒから１０ ｆ
ｏｒまでの広い範囲で周波数が２．５Ｘ１０”以上変化
するので非常に精度がよく真空度の測定ができる。

第３図は、本発明による真空度測定装置の一例である。

１は第１図に示す２００μを以下の超薄型の音叉型水晶
振動子、４，５はホンティング線、６は固定台、１１は
振動子を入れたプローブ、１２は発振回路、△ｆを求め
るための比較回路、△ｆを真空度ｐに換算するための回
路、そして表示部分を含んだ本体である。

このプローブを測定容器に入れて、水晶振動子を発振さ
せ、発振周波数を調べれは測定容器の真空度は簡単に求
まる。

尚、本発明にかかる真空度測定装置のシステムの概略を
、第４図にブロック図で示す。

メモリ１４に記憶させた基準周波数ｆ。

と、センサーとなる音叉型水晶振動子１の発振回路１３
の出力ｆを比較回路１５て比較し、ビート回路１６て周
波数面差△ｆｏを得る。

換算回路１７は△ｆ。と圧力値を変換させるための回路
であり、その出力を通常用いられるデコーダ１８、表示
体１９によって表示し、一目で圧力値が判るように構成
されている。

本発明によれは、厚さ２００μ以下の音叉型水晶振動子
が、雰囲気圧力に応じて連続的に変化することに着目し
、真空容器の雰囲気中に露呈させた音叉型水晶振動子の
周波数の変化量を比較回路を用いて測定し、その出力を
周波数照準△ｆの大きさと圧力値を換算するための換算
回路を通過させ、最終的にデコーダ部表示部を用いて一
目で真空度が判かるように構成しであるので、次のよう
な効果を有する。

ａ）センサーとして厚さ２００μ以下の音叉型水晶振動
子を用い、その周波数面差を真空度として固定するもの
であるので、たいへん小型で、高精度の真空度測定装置
が提供できる。

何故なら、音叉型水晶振動子は屈曲モードで振動するた
めに、雰囲気圧力の影響を極めて敏感に受は易く、大き
な周波数変動を発生するためセンサーとして最適であり
、また同じ屈曲振動子でも、音叉型水晶振動子は対称性
かあるために、振動子が小型になっても安定した振動が
得られるものである。

ｂ）また測定量として周波数扁差を用いているために、
検出表示回路はすべて簡単なデジタル回路によって構成
することができ、安価で高精度の真空度測定装置を提供
できる。

Ｃ）更に音叉型水晶振動子が真空容器に対して着脱自在
に装着されるプローブに固定される構成なので、間＋定
真空度の範囲に応じて、最適な厚さの水晶振動子に簡単
に取替えられる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、厚さｔの音叉型水晶振動子。 第２図は水晶振動子の真空度ｐと周期変化△Ｔとの関係
を示す。 第３図は本発明によって構成された真空度測定装置であ
る。 第４図は本発明による真空度測定装置のシステムのフロ
ック図。 １・・・・・・音叉型水晶振動子、２，３・・・・・・
電極、４゜５・・・・・・ホンティング線、６・・・・
・・振動子固定台、７・・・・・・板厚２００μの振動
子のｐ−△ｆ／ｆ曲線、８・・・・・・板厚１００μの
振動子のｐ−△ｆ／ｆ曲線、９・・・・・・板厚５０μ
の振動子のｐ−△ｆ／ｆ曲線、１０・・・・・・板厚２
５μの振動子のｐ−△ｆ／ｆ曲線、１１・・・・・・プ
ローブ、１２・・・・・・真空度測定装置本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 板厚２００μ以下の水晶薄板からなる音叉型水晶振
   動子を真空容器の圧カドランスジューサーとして用い、
   且つ基準周波数ｆ。 と前記音叉型水晶振動子の測定周波数ｆとを比較する比
   較回路を含み発振周波数重着を検出する手段と、前記検
   出結果に応じて応力値を設定する換算回路を含み該換算
   回路の出力に接続され圧力を表示する手段とを備えると
   ともに、前記真空容器に対して着脱自存なグローブに備
   えられた固定台に前記音叉型水晶振動子の基部を固定し
   、前記音叉水晶振動子を真空容器の雰囲気中に露呈させ
   るよう配置したことを特徴とする真空度測定装置。