JP2018036132A - Cold-cathode ionization gauge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷陰極電離真空計に関し、例えば、放電を誘発させることにより、放電開始時の遅れをより抑制し、測定を効率的に行える冷陰極電離真空計に関する。 The present invention relates to a cold cathode ionization vacuum gauge, for example, a cold cathode ionization vacuum gauge that can suppress a delay at the start of discharge by inducing discharge and can efficiently perform measurement.
一般に、高真空状態の気体の圧力を計測する真空計として、冷陰極電離真空計(CCG)が良く使用されている。
この冷陰極電離真空計について、本出願人は、既に特許文献1において冷陰極電離真空計を提案している。特許文献1で提案した冷陰極電離真空計を図14に示すと共に、図14に基づいてこの冷陰極電離真空計について説明する
図14に示すように、この冷陰極電離真空計50は、一端に開口が形成された筒状の陰極51と、前記陰極51の内部空間に配置された棒状の陽極52と、前記陽極52と前記陰極51との間の電界に直交する磁界を形成し、該陽極52と該陰極51との間に放電を起こす磁性手段53と、前記陰極51の開口縁に着脱自在に嵌合され、前記開口を覆うポールピース54とを備えている。
また、前記ポールピース54には、前記棒状の陽極52の先端部と所定の隙間T(ギャップ)をもって相対向する突起部55が形成されている。
In general, a cold cathode ionization vacuum gauge (CCG) is often used as a vacuum gauge for measuring the pressure of gas in a high vacuum state.
Regarding this cold cathode ionization vacuum gauge, the present applicant has already proposed a cold cathode ionization vacuum gauge in
In addition, the
この冷陰極電離真空計にあっては、棒状の陽極52の先端部と相対向する突起部55によって、突起部55と棒状の陽極52の先端部との間で放電が生じやすく、冷陰極電離真空計50に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間の時間の遅れが小さくなり、測定を効率的に行なうことができる(即ち、前記突起部55が放電誘発部材として機能し、測定を効率的に行なうことができる)。
また、ポールピース54を交換することにより、使用により消耗する突起部55(放電誘発部材として機能する突起部)も交換されるため、放電誘発部材の交換作業を簡単に行うことができる。
In this cold cathode ionization vacuum gauge, the
Further, by replacing the
ところで、前記突起部は放電誘発を確実なものとなすために、陽極の先端部と所定の隙間(ギャップ)をもって相対向して配置する必要がある。
しかしながら、陽極の取付け精度、突起部のポールピースへの取付け精度等の問題から、突起部と陽極の先端部との間の隙間(ギャップ)にばらつきが生じ、隙間が大きい場合には、陰極と陽極との間に高電圧を印加しても放電が生じないという技術的課題があった。また、冷陰極電離真空計に放電が生じても、冷陰極電離真空計に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間には時間の遅れが生ずることがあった。
By the way, in order to ensure the induction of discharge, it is necessary that the protrusion is disposed opposite to the tip of the anode with a predetermined gap (gap).
However, due to problems such as the mounting accuracy of the anode and the mounting accuracy of the protruding portion to the pole piece, the gap between the protruding portion and the tip of the anode is uneven. There has been a technical problem that no discharge occurs even when a high voltage is applied between the anode and the anode. In addition, even if a discharge occurs in the cold cathode ionization gauge, there may be a time delay between the time when a high voltage is applied to the cold cathode ionization gauge and the time when the discharge starts and current starts flowing. there were.
一方、突起部と陽極の先端部との間の隙間が小さい場合には、陰極と陽極との間に高電圧を印加した場合、異常放電が生じ、測定圧力値が時間により変動する(測定圧力値が変動し(振れ)、一定値を示さない)という技術課題があった。 On the other hand, when the gap between the protrusion and the tip of the anode is small, when a high voltage is applied between the cathode and the anode, abnormal discharge occurs and the measured pressure value varies with time (measured pressure). There is a technical problem that the value fluctuates (shakes) and does not show a constant value).
本発明者は、ポールピースに放電誘発部材(突起部)が形成された冷陰極電離真空計について、更に鋭意研究を重ねた。
その結果、ポールピースに、特定の構成を有する放電誘発部材(突起部)を取り付けることによって、陽極の取付け精度、放電誘発部材(突起部)のポールピースへの取付け精度等の影響を受けることなく、突起部と陽極の先端部との間に所定の隙間(ギャップ)を形成でき、また冷陰極電離真空計に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間には時間の遅れを抑制でき、更に測定圧力値の変動(振れ)を抑制できることを知見し、本発明を想到するに至った。
The inventor conducted further earnest research on a cold cathode ionization vacuum gauge in which a discharge inducing member (protrusion) is formed on a pole piece.
As a result, by attaching a discharge inducing member (projection) having a specific configuration to the pole piece, it is not affected by the mounting accuracy of the anode, the mounting accuracy of the discharge inducing member (projection) to the pole piece, etc. A predetermined gap (gap) can be formed between the protrusion and the tip of the anode, and between the time when the high voltage is applied to the cold cathode ionization vacuum gauge and the time when the electric current starts to flow after discharging Thus, the inventors have found that it is possible to suppress the time delay and further suppress the fluctuation (vibration) of the measured pressure value, and arrived at the present invention.
上記状況ものでなされた本発明の目的は、未放電、異常放電を抑制し、冷陰極電離真空計に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間には時間の遅れを抑制し、また測定圧力値の振れを抑制した冷陰極電離真空計を提供することにある。 The object of the present invention made in the above situation is to suppress undischarge and abnormal discharge, between the time when a high voltage is applied to the cold cathode ionization gauge and the time when the current starts to flow after discharge. An object of the present invention is to provide a cold cathode ionization vacuum gauge that suppresses time delay and suppresses fluctuation of a measured pressure value.
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる冷陰極電離真空計は、一端に開口が形成された筒状の陰極と、前記陰極の内部空間に配置された棒状の陽極と、前記陽極と前記陰極との間の電界に直交する磁界を形成し、該陽極と該陰極との間に放電を起こす磁性手段と、前記陰極の開口縁に着脱自在に嵌合され、前記開口を覆うポールピースと、前記陽極の先端部と相対向するポールピースの一面側に設けられた放電誘発部材とを備えた冷陰極電離真空計において、前記放電誘発部材は、リング形状に形成された本体部と、前記本体部の一端部から前記ポールピースと反対方向に延設された複数の突起部を有し、前記陽極の中心線が前記複数の突起部の先端部によって形成される仮想円の中心上に位置し、かつ前記陽極の外周面と前記複数の突起部の先端部との間に隙間が形成され、更に、前記陽極の先端部が前記複数の突起部の先端部よりポールピース側に位置していることを特徴としている。 The cold cathode ionization vacuum gauge according to the present invention made to achieve the above object includes a cylindrical cathode having an opening formed at one end thereof, a rod-like anode disposed in the internal space of the cathode, and the anode. Magnetic means for forming a magnetic field perpendicular to the electric field between the cathode and causing discharge between the anode and the cathode, and a pole piece that is detachably fitted to the opening edge of the cathode and covers the opening And a cold cathode ionization vacuum gauge comprising a discharge inducing member provided on one surface side of a pole piece opposite to the tip of the anode, the discharge inducing member comprises a main body formed in a ring shape, A plurality of protrusions extending from one end of the main body in the opposite direction to the pole piece, and the center line of the anode is on the center of a virtual circle formed by the tips of the plurality of protrusions And the outer peripheral surface of the anode and the composite Gap is formed between the projections of the distal end, further characterized in that the tip portion of the anode is located on the pole piece side of the distal end portion of the plurality of protrusions.
このように、本発明にかかる冷陰極電離真空計は、放電誘発部材がポールピースと反対方向に延設された複数の突起部を有し、陽極の中心線が前記複数の突起部の先端部によって形成される仮想円の中心上に位置している。
したがって、陽極の取付け精度(陽極の先端とポールピースとの距離)にばらつきが生じても、前記放電誘発部材の突起部と陽極との間の隙間を一定の寸法(距離)になすことができる。
Thus, in the cold cathode ionization vacuum gauge according to the present invention, the discharge inducing member has a plurality of protrusions extending in the direction opposite to the pole piece, and the center line of the anode is the tip of the plurality of protrusions. Is located on the center of the virtual circle formed by.
Therefore, even when the mounting accuracy of the anode (the distance between the tip of the anode and the pole piece) varies, the gap between the projection of the discharge inducing member and the anode can be made to have a certain size (distance). .
また、本発明にかかる冷陰極電離真空計にあっては、前記陽極の先端部が前記複数の突起部の先端部よりポールピース側に位置しているため、前記突起部の両面(表面及び裏面)を放電空間に配置することができる。その結果、放電を確実に、しかも迅速に発生させることができ、冷陰極電離真空計に対して高電圧をかけた時刻と放電して電流が流れ始める時刻との間の時間の遅れを抑制し、また測定圧力値の変動(振れ)を抑制することができる。因みに、特許文献1に示された冷陰極電離真空計では、陽極の先端部と相対向して配置された突起部の一面が放電空間に配置される。
In the cold cathode ionization vacuum gauge according to the present invention, since the tip of the anode is positioned on the pole piece side with respect to the tips of the plurality of projections, both sides (front and back surfaces) of the projection ) Can be placed in the discharge space. As a result, the discharge can be generated reliably and quickly, and the time delay between the time when the high voltage is applied to the cold cathode ionization gauge and the time when the current starts to flow after discharging is suppressed. In addition, the fluctuation (vibration) of the measured pressure value can be suppressed. Incidentally, in the cold cathode ionization vacuum gauge shown in
ここで、前記陽極の外周面と前記複数の突起部の先端部との間に形成された前記隙間が、0.8mm以上2.5mm以下であることが望ましい。
陽極と前記複数の突起部の先端部との間に形成された隙間が0.8mm未満の場合には、隙間が小さく電界強度が大きくなるために、異常放電が生じ、測定圧力値の変動(振れ)が生じるため好ましくない。
一方、陽極と前記複数の突起部の先端部との間に形成された隙間が2.5mmを超えると、隙間が大きく、電界強度が小さくなり、放電が生じ難いため、好ましくない。より好ましくは、2.0mm以下である。
尚、陽極の外周面と複数の突起部の先端部との間に形成された隙間とは、陽極の外周面と複数の突起部の先端部とを結ぶ、陽極の中心線に垂直な線分の長さをいう。
Here, it is preferable that the gap formed between the outer peripheral surface of the anode and the tips of the plurality of protrusions is 0.8 mm or more and 2.5 mm or less.
When the gap formed between the anode and the tips of the plurality of protrusions is less than 0.8 mm, the gap is small and the electric field strength is large, so abnormal discharge occurs and the measurement pressure value fluctuates ( This is not preferable because of fluctuations).
On the other hand, if the gap formed between the anode and the tips of the plurality of protrusions exceeds 2.5 mm, the gap is large, the electric field strength is reduced, and electric discharge is difficult to occur, which is not preferable. More preferably, it is 2.0 mm or less.
The gap formed between the outer peripheral surface of the anode and the tips of the plurality of protrusions is a line segment perpendicular to the center line of the anode that connects the outer periphery of the anode and the tips of the protrusions. The length of
また、前記突起部が前記本体部の一端部の周方向に等間隔に2個または3個設けられ、前記突起部が前記ポールピースと反対方向に、前記ポールピースの一面に対して55度以上90度以下の角度をもって延設されていることが望ましい。
前記突起部の角度が55度未満の角度をもって斜めに延設されている場合には、陽極棒と突起部先端との放電スパッタによるクリーニング効果が発揮されにくくなるため、好ましくない。これは、前記突起部の角度が小さくなるほど突起部の片面のみクリーニングされるため、突起部先端部の酸化(劣化)が優位になることに起因しているものと推測される。
一方、前記突起部が90度を超える角度をもって延設されている場合には、前記突起部の先端部と陽極棒との距離が長くなり、電界強度が弱くなるため、好ましくない。
更に、突起部が前記本体部の一端部の周方向に等間隔に4個以上設けられている場合には、電界強度が分散し、弱くなる(スパッタ効果が発揮されにくくなる)ため、好ましくない。
In addition, two or three protrusions are provided at equal intervals in the circumferential direction of one end of the main body, and the protrusions are at least 55 degrees with respect to one surface of the pole piece in a direction opposite to the pole piece. It is desirable to extend with an angle of 90 degrees or less.
When the angle of the protrusion is obliquely extended with an angle of less than 55 degrees, the cleaning effect by discharge sputtering between the anode rod and the tip of the protrusion is difficult to be exhibited, which is not preferable. This is presumably due to the fact that the oxidation (deterioration) of the tip of the protrusion becomes dominant because only one side of the protrusion is cleaned as the angle of the protrusion becomes smaller.
On the other hand, when the protrusion is extended at an angle exceeding 90 degrees, the distance between the tip of the protrusion and the anode rod becomes long, and the electric field strength becomes weak.
Furthermore, when four or more protrusions are provided at equal intervals in the circumferential direction of the one end of the main body, the electric field strength is dispersed and weakened (sputtering effect is difficult to be exhibited), which is not preferable. .
また、前記放電誘発部材の本体部には、前記本体部から下方に延設された複数の脚部が形成され、かつ前記ポールピースの一面側には、前記放電誘発部材を装着するための円筒部が形成され、前記放電誘発部材の脚部が前記円筒部の外周面に嵌合することにより、前記放電誘発部材が前記ポールピースに装着されることが望ましい。
このように、放電誘発部材を、ポールピースに着脱自在に装着できるように構成することにより、使用により消耗する突起部(放電誘発部材)の取付け及び交換を簡単に行うことができる。
The main body of the discharge inducing member is formed with a plurality of legs extending downward from the main body, and a cylinder for mounting the electric discharge inducing member on one side of the pole piece. It is preferable that the discharge inducing member is attached to the pole piece by forming a portion and fitting the leg portion of the discharge inducing member to the outer peripheral surface of the cylindrical portion.
In this way, by configuring the discharge inducing member so that it can be detachably attached to the pole piece, it is possible to easily attach and replace the protrusion (discharge inducing member) that is consumed by use.
前記放電誘発部材が、磁性材料により形成されていることが望ましい。このように、前記放電誘発部材を磁性材料により形成することにより、前記陽極の電界に加えて、さらに、前記磁性手段による磁界の影響を受けるため、前記放電誘発部材と陽極の先端部との間で放電が生じやすくなる。 The discharge inducing member is preferably made of a magnetic material. As described above, since the discharge inducing member is formed of a magnetic material, in addition to the electric field of the anode, it is further affected by the magnetic field by the magnetic means. It becomes easy to generate discharge.
本発明によれば、未放電、異常放電を抑制し、冷陰極電離真空計に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間には時間の遅れを抑制し、また測定圧力値の振れを抑制した冷陰極電離真空計を得ることができる。 According to the present invention, undischarged and abnormal discharge is suppressed, and a time delay is suppressed between the time when a high voltage is applied to the cold cathode ionization gauge and the time when electric current starts to flow after discharging. In addition, a cold cathode ionization vacuum gauge that suppresses fluctuations in the measured pressure value can be obtained.
以下、本発明の実施形態について、図1乃至図6に基づいて説明する。尚、図14に示した部材と同一、相当部材は同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
図1に示すように、本発明にかかる冷陰極電離真空計1は、一端に開口が形成された筒状の陰極51と、筒状の陰極51の内部空間に配置された棒状の陽極52と、陽極52と陰極51との間の電界にほぼ直交する磁界を形成し、陽極52と陰極51との間に放電を起こす磁性手段(磁石53a及び53b)とを備えている。
また、前記筒状の陰極51の開口縁には、放電状態を維持するポールピース2が嵌合され、ポールピース2により前記開口が覆われている。このポールピース2により、超高真空以下の圧力になった場合においても、放電状態を維持することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The same members as those shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 1, a cold cathode
A
また、ポールピース2には、放電誘発部材3が着脱自在に設けられている。この放電誘発部材3により、突起部3aの先端部と陽極52の先端部との間で放電が生じやすくなり、また冷陰極電離真空計1に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間の時間の遅れが小さくなり、測定を効率的に行なうことができる。
The
以下、本実施形態の各構成を具体的に説明する。まず、ポールピース2及び放電誘発部材3の構成について説明する。
図1乃至図3に示すように、ポールピース2は、例えば、SUS430等のステンレスによって、円盤形状に形成されている。このポールピースの一面側、即ち陽極52の先端部52aと相対向するポールピースの一面側に放電誘発部材3が着脱自在に取り付けられている。
Hereafter, each structure of this embodiment is demonstrated concretely. First, the configuration of the
As shown in FIGS. 1 to 3, the
前記ポールピース2は、陽極52の対向する一面側において陽極側に突出した突出部2aと、前記突出部2aから更に陽極52側に突出した円筒部2bとを有している。この円筒部2bの外周面に、放電誘発部材3が嵌合することによって、放電誘発部材3はポールピース2に取り付けられている。
尚、図示しないが、円筒部2bの外周面の一部に凹部を形成し、放電誘発部材3の脚部3cの少なくとも一つの脚部3cの下端部を折り曲げることにより、放電誘発部材3をポールピース2の前記凹部の側壁に係止させても良い。
また前記円筒部2bの中央部には凹部2cが形成され、この凹部2cによって、陽極52の先端部52aとポールピースの一面との間に所定の空間が形成される。この空間は、陽極52がポールピース2の一面に接触しないように設けたもので、電界強度等に影響しない寸法、形状に形成されている。
The
Although not shown, a recess is formed in a part of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 2b, and the lower end portion of at least one
A concave portion 2c is formed in the central portion of the cylindrical portion 2b, and a predetermined space is formed between the tip portion 52a of the
前記突出部2aと円筒部2cとの間の第1の平面部2dが形成され、この平面2d上に放電誘発部材3の脚部3cの端部が載置されるように構成されている。尚、脚部3cの下端部が折り曲げられている場合には、折り曲げられていない脚部3cの端部が、平面2d上に載置される。
また、ポールピース2は、前記突出部2aの外側の第2の平面部2eに配置された複数の貫通孔2fを備えている(図3では、4つの貫通孔2fを例示している)。
この貫通孔2fは、大気圧からの排気特性をスムーズにするために設けられたものであり、その数については適宜設計される。
A first flat portion 2d is formed between the protruding portion 2a and the cylindrical portion 2c, and the end portion of the
Further, the
The through holes 2f are provided for smooth exhaust characteristics from atmospheric pressure, and the number thereof is appropriately designed.
前記放電誘発部材3は、図4、図5に示すように、リング形状に形成された本体部3bと、前記本体部3bの上端部からポールピース2と反対方向に斜めに延設された複数の突起部3aと、前記本体部3bから下方に延設された脚部3cとを備えている。
前記放電誘発部材3は金属により形成され、望ましくは磁性材料、より望ましくは軟磁性材料で形成され、具体的には、例えば、SUS430等のステンレス材、ニッケルメッキ等を施した純鉄材等により形成される。この放電誘発部材3を磁性材料により形成することにより、前記陽極52の電界に加えて、さらに、前記磁性手段53a,53bによる磁界の影響を受けるため、前記放電誘発部材3と陽極52の先端部52aとの間で放電が生じやすくなる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
The
前記突起部3aは、図5に示すように、本体部3bの一端部の周方向に等間隔に2個形成され、その形状は陽極52に頂点(先端部)3a1が対向する三角形状に形成されている。
また、図2、図4、図5に示すように、前記複数の突起部3aの先端部3a1によって形成される仮想の円(二つの突起部の先端部を直径とする円)の中心O上に前記陽極52の中心線Lが位置し、前記陽極52の外周面と前記複数の突起部3aの先端部3a1との間に隙間t(図2参照)が形成されるように、前記放電誘発部材3はポールピース2に配置される。
したがって、ポールピース2と陽極52の先端部52aとの間の距離に(陽極の取付け精度に)ばらつきが生じても、前記突起部3aと陽極52との間の隙間tを常に一定の距離になすことができ、放電を確実になすことができる。
As shown in FIG. 5, two protrusions 3a are formed at equal intervals in the circumferential direction of one end of the
Further, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the center O of a virtual circle (a circle having the diameter of the tips of the two protrusions) formed by the tips 3a1 of the plurality of protrusions 3a. And the center line L of the
Therefore, even if the distance between the
前記隙間tは0.8mm以上2.5mm以下に形成される。好ましくは、2.0mm以下に形成される。
前記陽極52と前記複数の突起部3aの先端部3a1との間に形成された隙間tが0.8mm未満の場合には、隙間tが小さく電界強度が大きくなるために、異常放電が生じ、測定圧力値の変動(振れ)が生じる虞があるため、好ましくない。
一方、陽極52と前記複数の突起部3aの先端部3a1との間に形成された隙間tが2.5mmを超えると、隙間が大きく、電界強度が小さくなるため、放電が生じない虞がるあるため、好ましくない。放電の確実性を考慮すれば2.0mm以下が好ましい。
The gap t is formed between 0.8 mm and 2.5 mm. Preferably, it is formed to 2.0 mm or less.
When the gap t formed between the
On the other hand, if the gap t formed between the
また、前記突起部3aはポールピース2と反対方向に、水平面から(ポールピース2の一面に対して)55度以上90度以下の角度θをもって延設されている。
前記突起部の角度が55度未満の角度をもって斜めに延設されている場合には、陽極棒と突起部先端との放電スパッタによるクリーニング効果が発揮されにくくなるため、好ましくない。これは、前記突起部の角度が小さくなるほど突起部の片面のみクリーニングされ、突起部の先端部の酸化(劣化)が優位になることに起因しているものと推測される。
一方、前記突起部が90度を超える角度をもって延設されている場合には、突起部の先端部と陽極棒との距離が長くなり、電界強度が弱くなるため、好ましくない。
The protrusion 3a extends in the opposite direction to the
When the angle of the protrusion is obliquely extended with an angle of less than 55 degrees, the cleaning effect by discharge sputtering between the anode rod and the tip of the protrusion is difficult to be exhibited, which is not preferable. This is presumably due to the fact that as the angle of the protrusion becomes smaller, only one surface of the protrusion is cleaned, and the oxidation (deterioration) of the tip of the protrusion becomes dominant.
On the other hand, when the protrusion is extended at an angle exceeding 90 degrees, the distance between the tip of the protrusion and the anode rod is increased, and the electric field strength is decreased, which is not preferable.
また、図2に示すように、前記陽極52の先端部52aは前記複数の突起部3aの先端部3a1からポールピース2側に位置している。即ち、放電誘発部材3の裏面とポールピース2の一面で形成される空間内に、陽極52の先端部52aが位置している。具体的には、陽極52の先端部52aは複数の突起部3aの先端部3a1からポールピース2側に1.5mm〜2.5mm程度侵入している。
このように、陽極52の先端部52aが突起部3aの先端部3a1からポールピース2側に位置しているため、前記突起部3aの両面(表面及び裏面)を放電空間に配置することができる。その結果、放電を確実に、しかも迅速に発生させることができ、冷陰極電離真空計1に対して高電圧をかけた時刻と放電して電流が流れ始める時刻との間の時間の遅れを抑制し、また測定圧力値の変動(振れ)を抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the tip 52a of the
Thus, since the tip 52a of the
また、図5に示すように、前記脚部3cは本体部3bの一端部の周方向に等間隔に4個形成され、前記脚部3cが前記円筒部2cの外周面に嵌合するように形成されている。更に、前記脚部3cの外側に、図6に示す取付け部材4が取り付けられることにより、放電誘発部材3がポールピース2に装着(固定)される。
尚、前記したように、放電誘発部材3の脚部3cの少なくとも一つの脚部3cの下端部を折り曲げることにより、放電誘発部材3をポールピース2の前記凹部の側壁に係止させ、更に取付け部材4を取り付けても良い。
Further, as shown in FIG. 5, four
As described above, the
前記取付け部材4は、例えば、SUS430等のステンレスにより形成され、図6に示すように、切欠部4aを有するリング状に形成されている。この取付け部材4は締付けリングであり、ポールピース2に装着された放電誘発部材3の外周面に取付けられることにより、放電誘発部材3の脱落が防止される。
尚、放電誘発部材3をポールピース2から取り外す場合には、取付け部材4を取り外すことにより、容易に取り外すことができる。このように放電誘発部材3を、ポールピース2に着脱自在に装着できるように構成することにより、使用により消耗する突起部(放電誘発部材)の取付け及び交換を簡単に行うことができる。
The
In addition, when removing the
上記実施形態にあっては、前記突起部3aが本体部3bの一端部の周方向に等間隔に2個形成された場合について説明したが、図7に示すように、3個形成した場合であっても良い。
但し、前記突起部3aを多数設けると、電界強度が分散し(小さくなり)、良好な放電を得ることができない。前記突起部3aは、形状、寸法にもよるが、好ましくは、2個あるいは3個が好ましく、4個以上形成された場合には、電界強度が分散して弱まるため、好ましくない。
In the above embodiment, the case where two protrusions 3a are formed at equal intervals in the circumferential direction of one end of the
However, if a large number of the protrusions 3a are provided, the electric field strength is dispersed (decreased), and good discharge cannot be obtained. Depending on the shape and size, the number of the protrusions 3a is preferably two or three, and when four or more are formed, the electric field strength is dispersed and weakened, which is not preferable.
次に、本発明にかかる冷陰極電離真空計1におけるポールピース2及び放電誘発部材3の構造以外の構成については、従来の構成と同様であるため、図1に基づいて簡単に説明する。
前記筒状の陰極51は、一端に開口が形成され、他端に底部51aが形成され、前記底部51aの軸心には、貫通孔51a1が設けられている。また、前記底部51aには、後述するピラニ真空計5用の貫通孔51a2が設けられている。
また、陰極51の一端の開口縁には、ポールピース2の外周部と嵌合する形状になされた段差状の嵌合部51bが形成されている。そして、前記嵌合部51bに、ポールピース2が嵌合し、例えば、スナップリング等の固定手段により固定されることにより、陰極51にポールピース2が装着される。
Next, since the configuration other than the configuration of the
The
In addition, a stepped fitting part 51 b is formed at the opening edge of one end of the
また、陽極52は、一端がコネクタ6に取り付けられ、そのコネクタ6に対して電気的に接続されている。また、陽極52の他端(先端部)は、フィードスルー(電流導入端子)13を介し、更に陰極51の底部51aの貫通孔51a1を挿通し、陰極51の筒内の空間に配置される。
尚、陽極52の他端(先端部52a)は、陰極51の空間内において、陰極51の開口端の嵌合しているポールピース2に相対向している(放電誘発部材3内に侵入している)。
One end of the
The other end (tip 52a) of the
また、前記陽極52及び陰極51はエンクロージャ7内に配置されている。また、エンクロージャ7には、フランジ8及びフランジ8に取り付けられた補助圧力センサとしてのピラニ真空計5が設けられている。
The
また、前記コネクタ6は、回路基板9c、9b、9aを介して、コネクタ10bに電気的に接続されている。更に、このコネクタ10bは、陽極52に電圧を印加する電源(図示せず)に接続され、更に前記電源は陽極52を流れる電流を測定する電流計に接続されている。
更にまた、このエンクロージャ7は、カソード板11を介して基板9cに接続され、接地されている。尚、これら回路基板9a、9b、9cは基板保持部材12によって保持され、ケース14内に収容されている。
The
Furthermore, the
また、前記ケース14の背面には、前記したコネクタ10bのほか、スイッチ10a、電源のオン−オフを表示するLED10cが設けられている。更に、図中の符号15は回路基板9a、9bを接続するコネクタ、符号16は回路基板9b、9cを接続するコネクタである。
In addition to the connector 10b, the back surface of the
図1に示す冷陰極電離真空計を用いて、測定圧力値の振れ試験及び劣化試験を行った。
実施例1の放電誘発部材は、突起部の数を2個、突起部の角度θを58度、陽極と突起部の先端部との隙間を1mmとした。
ここで、測定圧力値の振れ試験は、時間と共に減圧されていく測定値(圧力値)を求め、その測定値の振れを検証した。
また、劣化試験は、累積劣化時間における放電確率から判断した。この累積劣化時間における放電確率は次のようにして求めた。まず圧力を0.1Paとし、1時間使用し、その後、圧力を5×10−5Paとし、そのときの放電確率を求めた。その後、再び圧力を0.1Paとし1時間使用し、その後、圧力を5×10−5Paとし、そのときの放電確率を求めた。このように、1時間ずつ使用時間を累積し、そのときの放電確率を求めた。
尚、放電確率とは、1秒未満に放電した場合には1とし、1秒〜5秒未満に放電した場合には0.5とし、5秒から10秒未満に放電した場合には0.2とし、10秒から30秒未満に放電した場合には0.1とし、30秒以上に放電した場合には0とし、放電における時間を前記数値に換算し、3回分の放電における前記数値を加算し、その平均値を放電確率とした。即ち、放電確率を、(1回目の前記数値+2回目の前記数値+3回目の前記数値)÷3とし、前記放電確率が70%を下回ったときに、放電誘発部材が劣化したと判断した。
Using the cold cathode ionization vacuum gauge shown in FIG. 1, a runout test and a deterioration test of measured pressure values were performed.
In the discharge inducing member of Example 1, the number of protrusions was two, the angle θ of the protrusion was 58 degrees, and the gap between the anode and the tip of the protrusion was 1 mm.
Here, in the fluctuation test of the measured pressure value, a measured value (pressure value) that was depressurized with time was obtained, and the fluctuation of the measured value was verified.
Moreover, the deterioration test was judged from the discharge probability in the cumulative deterioration time. The discharge probability during this cumulative deterioration time was determined as follows. First, the pressure was set to 0.1 Pa, the pressure was used for 1 hour, and then the pressure was set to 5 × 10 −5 Pa, and the discharge probability at that time was obtained. Thereafter, the pressure was again set to 0.1 Pa and used for 1 hour. Thereafter, the pressure was set to 5 × 10 −5 Pa, and the discharge probability at that time was determined. In this way, the usage time was accumulated hour by hour, and the discharge probability at that time was obtained.
The discharge probability is 1 when discharged in less than 1 second, 0.5 when discharged within 1 to 5 seconds, and 0 when discharged from 5 to less than 10 seconds. 2 and 0.1 when discharged from 10 seconds to less than 30 seconds, 0 when discharged for 30 seconds or more, and the time in discharge is converted to the above-mentioned numerical value, and the numerical value in three discharges is The average value was added to the discharge probability. That is, the discharge probability was (the first value + the second value + the third value) / 3, and when the discharge probability was less than 70%, it was determined that the discharge inducing member was deteriorated.
その結果、実施例1では、図8から明らかなように、測定圧力値の振れが少なく、振れが抑制されることが確認された。また、実施例1では、図9に示すように、60時間程度で放電確率が80%程度に低下するが、再び100%に復帰し、100時間まで100%を維持できることが確認できた。即ち、実施例1にあっては、未放電が抑制され、冷陰極電離真空計に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間には時間の遅れを抑制することができることが確認された。また、長寿命化の効果を得られることが確認できた。
因みに、図14に示す冷陰極電離真空計の場合は、測定圧力値の振れが大きく、1時間程度で放電が生じなくなった。
As a result, in Example 1, it was confirmed that the fluctuation of the measured pressure value was small and the fluctuation was suppressed, as is apparent from FIG. Moreover, in Example 1, as shown in FIG. 9, although the discharge probability fell to about 80% in about 60 hours, it returned to 100% again and it has confirmed that it could maintain 100% until 100 hours. That is, in Example 1, undischarge is suppressed, and a time delay is suppressed between the time when a high voltage is applied to the cold cathode ionization gauge and the time when electric current starts to flow after discharging. Confirmed that you can. It was also confirmed that the effect of extending the life could be obtained.
Incidentally, in the case of the cold cathode ionization vacuum gauge shown in FIG. 14, the measured pressure value fluctuated greatly and no discharge occurred in about 1 hour.
また、実施例2として、図7に示すような、突起部の数を3個、突起部の角度θを58度、陽極と突起部の先端部との隙間を1mmとした放電誘発部材を用いて、実施例1と同様に、測定圧力値の振れ試験及び劣化試験を行った。その結果、実施例1と同様な、図8、図9に示す結果が得られた。 Further, as Example 2, a discharge inducing member as shown in FIG. 7 having three protrusions, an angle θ of the protrusions of 58 degrees, and a gap between the anode and the tip of the protrusion of 1 mm was used. In the same manner as in Example 1, a run test and a degradation test of the measured pressure value were performed. As a result, the results shown in FIG. 8 and FIG.
実施例3として、図10に示すような突起部3A、3Bの数を8個、このうち4個が短突起部3B、4個が長突起部3Aとして交互に配置し、各突起部3A,3Bの角度θを45度、陽極と長突起部3Aの先端部との隙間を0.65mmとした放電誘発部材3を用いた。
そして、5台の冷陰極電離真空計に装着し、測定圧力値の振れ試験及び劣化試験を行った。
その結果、5台中2台が図8に示すような測定圧力値の振れ変動が抑制されたものであり、図9に示すような累積劣化時間における放電確率であった。一方、残りの3台は、図11に示すような、測定圧力値の振れ変動が多少認められた。また図12に示したように、放電確率が70%を下回る累積劣化時間は12時間程度であった。
これら結果からして、放電誘発部材における突起部の個数が2個または3個の場合に、より優れた測定圧力値の振れ抑制効果を得ることができ、また冷陰極電離真空計に対して高電圧をかけた時刻と、放電して電流が流れ始める時刻との間には時間の遅れをより抑制することができ、より長寿命化の効果を得られることが確認された。
As Example 3, the number of
And it attached to five cold cathode ionization vacuum gauges, and performed the runout test and the deterioration test of the measured pressure value.
As a result, two of the five units suppressed fluctuations in the measured pressure value as shown in FIG. 8, and the discharge probability in the cumulative deterioration time as shown in FIG. On the other hand, some fluctuations in the measured pressure value were recognized in the remaining three units as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 12, the cumulative deterioration time when the discharge probability was less than 70% was about 12 hours.
From these results, when the number of protrusions on the discharge inducing member is two or three, it is possible to obtain a more excellent effect of suppressing the fluctuation of the measured pressure value, which is higher than that of the cold cathode ionization vacuum gauge. It was confirmed that the time delay can be further suppressed between the time when the voltage is applied and the time when the current starts to flow after discharging, and the effect of extending the life can be obtained.
実施例4として、陽極の外周面と突起部の先端部との隙間を2mmとし、突起部の数を3個、突起部の角度θを90度とし、前記突起部を交互に配置した放電誘発部材を用いて、振れ試験及び劣化試験を行った。
その結果、振れ試験では図8と同様な結果が得られ、優れた測定圧力値の振れ抑制効果を確認できた。また、劣化試験では図13に示すように、より長寿命化の効果を得られることが確認できた。
In Example 4, the gap between the outer peripheral surface of the anode and the tip of the protrusion is 2 mm, the number of protrusions is three, the angle θ of the protrusions is 90 degrees, and the discharges are alternately arranged. A runout test and a deterioration test were performed using the members.
As a result, in the shake test, the same result as that in FIG. 8 was obtained, and an excellent shake suppression effect of the measured pressure value was confirmed. In the deterioration test, as shown in FIG. 13, it was confirmed that the effect of extending the life could be obtained.
1 冷陰極電離真空計
2 ポールピース
2a 突出部
2b 円筒部
2c 凹部
2d 第1の平面部
2e 第2の平面部
2f 貫通孔
3 放電誘発部材
3a 突起部
3a1 先端部
3b 本体部
3c 脚部
3A 長突起部
3B 短突起部
4 取付け部材
4a 切欠き部
L 陽極
O 突起部の先端を結ぶ仮想円の中心
θ 突起部の傾斜角度
t 陽極と突起部の先端部との隙間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記陰極の内部空間に配置された棒状の陽極と、
前記陽極と前記陰極との間の電界に直交する磁界を形成し、該陽極と該陰極との間に放電を起こす磁性手段と、
前記陰極の開口縁に着脱自在に嵌合され、前記開口を覆うポールピースと、
前記陽極の先端部と相対向するポールピースの一面側に設けられた放電誘発部材とを備えた冷陰極電離真空計において、
前記放電誘発部材は、リング形状に形成された本体部と、前記本体部の一端部から前記ポールピースと反対方向に延設された複数の突起部を有し、
前記陽極の中心線が前記複数の突起部の先端部によって形成され仮想円の中心上に位置し、かつ前記陽極の外周面と前記複数の突起部の先端部との間に隙間が形成され、
更に、前記陽極の先端部が前記複数の突起部の先端部よりポールピース側に位置していることを特徴とする冷陰極電離真空計。 A cylindrical cathode having an opening at one end;
A rod-shaped anode disposed in the internal space of the cathode;
A magnetic means for forming a magnetic field orthogonal to the electric field between the anode and the cathode and causing a discharge between the anode and the cathode;
A pole piece that is detachably fitted to the opening edge of the cathode and covers the opening;
In a cold cathode ionization vacuum gauge comprising a discharge inducing member provided on one side of a pole piece opposite to the tip of the anode,
The discharge inducing member has a main body formed in a ring shape, and a plurality of protrusions extending in the opposite direction from the pole piece from one end of the main body,
A center line of the anode is formed by the tips of the plurality of protrusions and is located on the center of an imaginary circle, and a gap is formed between the outer peripheral surface of the anode and the tips of the plurality of protrusions,
Furthermore, the cold cathode ionization vacuum gauge is characterized in that the tip of the anode is positioned on the pole piece side with respect to the tips of the plurality of protrusions.
前記放電誘発部材の脚部が前記円筒部の外周面に嵌合することにより、前記放電誘発部材が前記ポールピースに装着されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の冷陰極電離真空計。 The main body portion of the discharge inducing member is formed with a plurality of legs extending downward from the main body portion, and a cylindrical portion for mounting the discharge inducing member is provided on one surface side of the pole piece. Formed,
The said discharge induction member is mounted | worn with the said pole piece by the leg part of the said discharge induction member fitting to the outer peripheral surface of the said cylindrical part, The Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Cold cathode ionization vacuum gauge.
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