(57)【要約】 【課題】   超高真空を保持することが必要な空間に容易かつ簡単に取り付けることができるスパッタイオンポンプを提供すること。 【解決手段】  外周側を広幅、内周側を狭幅とした楔形の３個の凸部２ｆを１２０度間隔に配置した輪郭形状の壁によって画成され、底面が開口された本体２と、その内壁に同一形状に形成されたカソード電極３と、カソード電極３内に配置され、両端の開口がそれぞれカソード電極３の面に平行に切断された輪切りパイプ体４ｂとされ、その内周側がカソード電極３の内周側とほぼ同一の円周上にあるアノード電極４と、円周内の中心部に天井面側から垂下されアノード電極４の引出部と取付部とを兼ねる支持棒７と、凸部２ｆの外側の間に形成される凹部に接して設置された横断面がほぼ扇形で柱状の３本の磁石８とからなり、磁石８のＳ極が隣り合う磁石８のＮ極と対向して配置されているスパッタイオンポンプ。【選択図】   図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にアノード電極とカソード電極を設け、両電極間に高電圧を印加し冷陰極放電させて生じた電子を磁場の作用で螺旋運動させ、気体分子が前記電子に衝突して陽イオンと電子を生じ、生じた該電子は前記冷陰極放電を維持し、前記陽イオンは加速されて前記カソード電極に衝突し、スパッタされる前記カソード電極材料が前記アノード電極や前記真空容器の内壁に付着して形成されるゲッタ膜が前記気体分子を収着して前記真空容器内を排気するスパッタイオンポンプにおいて、
横断面の輪郭が外周側を広幅とし内周側を狭幅として前記内周側を中心部に近い位置まで延在させた複数の凸部を前記中心部の回りに等角度間隔に配置した形状の壁によって画成されており底面が開口されている本体と、該本体の内壁面に接して前記本体とほぼ同一の壁形状に形成されたカソード電極と、前記カソード電極内に所定の間隔をあけて配置され両開口端がそれぞれ前記カソード電極の壁面に平行に切断された輪切りパイプ体とされ、前記輪切りパイプ体の内周側が前記カソード電極の内周側とほぼ同一の円周上にあるアノード電極と、前記円周内である前記中心部に天井面側から垂下され前記アノード電極の引出部と取付部とを兼ねる棒状部材と、前記本体の外側において前記の各凸部の間に形成される凹部に接して設置され横断面が扇形である柱状の複数の磁石とからなり、各磁石はそのＳ極が隣り合う磁石のＮ極と対向するように配置されている
ことを特徴とするスパッタイオンポンプ。
【請求項２】
前記本体の横断面における複数の前記凸部の数が少なくとも３個である
ことを特徴とする請求項１に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項３】
前記アノード電極である前記輪切りパイプ体が上下方向に複数段に積み重ねられており、それに応じて前記カソード電極が前記本体と共に高さを大とされている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項４】
複数段に積み重ねられた前記アノード電極が周囲にバンドをかけて束ねられており、前記アノード電極を前記バンドと共に上下で挟持する挟持板によって前記棒状部材に取り付けられている
ことを特徴とする請求項３に記載のスパッタイオンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタイオンポンプに関するものであり、更に詳しくは、超高真空に維持することが要求される空間に容易に取り付ける事ができる小型のスパッタイオンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、スパッタイオンポンプは真空容器内にパイプ状のアノード電極（セルと称される）を挟んで両側にカソード電極を設け、両電極間に高電圧を印加し冷陰極放電させて生じる電子を磁場の作用で螺旋運動させると、螺旋運動している電子に気体分子が衝突して陽イオンと電子を生じ、生じた電子は冷陰極放電を維持するが、陽イオンは加速されてカソード電極に衝突し、スパッタされるカソード電極材料がアノード電極や真空容器の内壁に付着して形成される活性なゲッタ膜が気体分子を収着することにより真空容器内を排気する溜め込み式の真空ポンプであり、超高真空領域で使用される真空ポンプである。
【０００３】
このようなスッパタイオンポンプのなかでも小型のものは、電子管や電子顕微鏡などの電子ビームが通る空間を排気することを目的とするものが多く、従って電子ビームの通路を軸心として軸対称に、すなわち、全体的な形状としては環状ないしは筒状に構成されたものが広く知られている（例えば特許文献１、特許文献２を参照）。そのほか、ガラス製の密閉容器であるＸ線像増倍管内を超高真空に維持するために、Ｘ線像増倍管内で同増倍管の機能に支障を与えない場所に内蔵される小型のものがある（例えば特許文献３を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３２２０９号公報
【特許文献２】特公平０７−０５９９４３号公報
【特許文献３】特開平９−２１３２６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の電子ビームの通路を軸として、また軸とされることを想定して軸対称に作製されたスパッタイオンポンプは、必ずしも均等でない磁石、また必ずしも正確に同軸に配置されていない磁石による通路への洩れ磁場によって電子ビームが偏向されることを防ぐために、また高電圧導入端子をスパッタイオンポンプの側面に設けるために各アノード電極への分配にスペースを要するなど、環状ないしは筒状に構成されたスパッタイオンポンプにおける中空の軸心部の径は比較的大とされている。しかし、超高真空度を維持することが必要な空間は必ずしも電子ビームの通路だけではなく、そのような空間に容易に取り付けることが可能な汎用性のある小型のスッパタイオンポンプは未だ知られていない。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、応用される分野を問わず、また適用される空間形状を問わずに、容易に取り付けて超高真空度に排気することができる小型スッパタイオンポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は請求項１の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。
すなわち、請求項１のスパッタイオンポンプは、真空容器内にアノード電極とカソード電極を設け、両電極間に高電圧を印加し冷陰極放電させて生じた電子を磁場の作用で螺旋運動させ、気体分子が前記電子に衝突して陽イオンと電子を生じ、生じた該電子は前記冷陰極放電を維持し、前記陽イオンは加速されて前記カソード電極に衝突し、スパッタされる前記カソード電極材料が前記アノード電極や前記真空容器の内壁に付着して形成されるゲッタ膜が前記気体分子を収着して前記真空容器内を排気するスパッタイオンポンプにおいて、
横断面の輪郭が外周側を広幅とし内周側を狭幅として前記内周側を中心部に近い位置まで延在させた複数の凸部を前記中心部の回りに等角度間隔に配置した形状の壁によって画成されており底面が開口されている本体と、該本体の内壁面に接して前記本体とほぼ同一の壁形状に形成されたカソード電極と、前記カソード電極内に所定の間隔をあけて配置され両開口端がそれぞれ前記カソード電極の壁面に平行に切断された輪切りパイプ体とされ、前記輪切りパイプ体の内周側が前記カソード電極の内周側とほぼ同一の円周上にあるアノード電極と、前記円周内である前記中心部に天井面側から垂下され前記アノード電極の引出部と取付部とを兼ねる棒状部材と、前記本体の外側において前記の各凸部の間に形成される凹部に接して設置され横断面が扇形である柱状の複数の磁石とからなり、各磁石はそのＳ極が隣り合う磁石のＮ極と対向するように配置されているものである。
【０００８】
このようなスパッタイオンポンプは、本体の中心部にはアノード電極を取り付ける棒状部材が存在するのみで漏れ磁場による影響を考慮する必要がないことから中心部は小径であり、内面にカソード電極が形成されている本体の凸部の内周側が中心部に近い位置まで延在して形成されており、そのカソード電極内に所定の間隔をあけて配置されるアノード電極は両開口端がそれぞれカソード電極の壁面とほぼ平行に切断された輪切りパイプ体とされ、すなわち、平面図で見てアノード電極は楔形とされ、その内周側はカソード電極の内周側とほぼ同一の円周上にあるように形成されており、かつ本体の外側で本体の凸部の間に形成される凹部に接して横断面が扇形である柱状の複数の磁石が設置されており、磁石はそれぞれのＳ極が隣り合う磁石のＮ極と対向するように形成されていることから、アノード電極内の磁場をほぼ均等にすることができ、かつ冷陰極放電空間を大にすることができる。また、本体の底面の開口を真空排気する空間に取り付けるので、スパッタイオンポンプと真空排気する空間との間のコンダクタンスは大である。
【０００９】
請求項１に従属する請求項２のスパッタイオンポンプは、前記本体の横断面における前記凸部の数が少なくとも３個であるものである。
このようなポンプは排気が行なわれるカソード電極とアノード電極からなる冷陰極放電空間を備えた凸部を少なくとも３個有していることから、小型であるにもかかわらず大きい排気能力を持つ。
【００１０】
請求項１に従属する請求項３のスパッタイオンポンプは、前記アノード電極である前記輪切りパイプ体が上下方向に複数段に積み重ねられており、それに応じて前記カソード電極が前記本体と共に高さを大とされているものである。
このようなスパッタイオンポンプは、積み重ねの段数に応じて排気速度が大になる。
【００１１】
請求項３に従属する請求項４の型スパッタイオンポンプは、複数段に積み重ねられた前記アノード電極が周囲にバンドをかけて束ねられており、前記アノード電極を前記バンドと共に上下で挟持する挟持板によって前記棒状部材に取り付けられているものである。
このようなスパッタイオンポンプは、積み重ねたアノード電極である輪切りパイプ体を簡易な束ね部材で束ねて棒状部材に取り付けていることから、超高真空度への排気時に束ね部材から放出されるガス量は小さい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１のスパッタイオンポンプによれば、スパッタイオンポンプの
中心部（軸心部）に電子ビームの通路を持たないので、高電圧導入端子を上端部に設け、アノード電極の引出部、取付部を中心部に配置することができる。それによってカソード電極の内周側およびアノード電極の内周側を中心部に配置することができ、冷陰極放電空間を大にすることができる。それと共にカソード電極面の横断面を外周側が広幅、内周側が狭幅の形状とし、各カソード電極面の外側に近接して横断面が扇型の磁石を設けているので、アノード電極内の磁場が径方向で均等になる。これらの効果によってポンプ容積当りの排気速度が大になることからスパッタイオンポンプを小型化することができる。
またスパッタイオンポンプ本体の底面の開口を真空排気する空間に取り付けるので、スパッタイオンポンプと排気する空間との間のコンダクタンスは大きく、目的とする空間を容易に超高真空度に排気することができる。
【００１３】
請求項２のスパッタイオンポンプによれば、小型であるにも拘らず大きい排気能力をもっているので、目的の空間を超高真空度に排気するに際し、取り付けるスパッタイオンポンプのために大きいスペースを必要としない。
【００１４】
請求項３のスパッタイオンポンプによれば、本体の径はそのままにして、アノード電極である輪切りパイプ体を上下方向に積み重ね、本体の高さを大にすることにより排気能力を大にし得るので、設計を大幅に変更することなく、排気能力の異なるスパッタイオンポンプを揃えることができる。
【００１５】
請求項４のスパッタイオンポンプによれば、積み重ねたアノード電極である輪切りパイプ体を簡易な部材で束ねて棒状部材に取り付けており、束ね部材の表面積は小さく放出されるガス量は小さいので、超高真空度への排気時に支障とならず、超高真空度への排気が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上述したように、本発明のスパッタイオンポンプは、横断面の輪郭が外周側を広幅とし内周側を狭幅として内周側を中心部に近い位置まで延在させた複数の凸部を中心部の回りに等角度間隔に配置した形状の壁によって画成されており底面が開口されている本体と、その本体の内壁面に接して本体とほぼ同一の壁形状に形成されたカソード電極と、そのカソード電極内に所定の間隔をあけて配置され両開口端がそれぞれカソード電極の壁面に平行に切断された輪切りパイプ体とされ、輪切りパイプ体の内周側がカソード電極の内周側とほぼ同一の円周上にあるアノード電極と、上記円周内である中心部に天井面側から垂下されアノード電極の引出部と取付部とを兼ねる棒状部材と、本体の外側において各凸部の間に形成される凹部に接して設置され横断面が扇形である柱状の複数の磁石とからなり、各磁石はそのＳ極が隣り合う磁石のＮ極と対向するように配置されているものである。
【００１７】
内面にカソード電極を形成させた本体の壁は横断面で見た輪郭が外周側を広幅とし内周側を狭幅として、その内周側を中心部近くまで延在させて楔形とした凸部の複数が中心部の周囲に等角度間隔で配置された形状であることを要する。本体およびその内面に形成されているカソード電極を楔形とし、カソード電極内に配置する輪切りパイプ体のアノード電極を平面図で見た形状を相似の楔形としているのは排気のための冷陰極放電空間を可及的に大にするためである。従って、本体の外側で凸部の間の凹部に接して配置される磁石は扇形となる。
【００１８】
本体の凸部の数は少なくとも３個とすることが好ましい。これは、本体の凸部の内壁面に接して形成されるカソード電極と、カソード電極の内部に配置される輪切りパイプ体のアノード電極との間に高電圧を印加して排気が行われるので、凸部の数が大であるほど排気能力は大になるからである。他方、凸部の数の上限は、スパッタイオンポンプのサイズによって形成することが可能な凸部の数、磁石の幅等によって限定される。
【００１９】
そして、輪切りパイプ体のアノード電極は上下方向に複数段に積み重ね、それに応じて本体の高さおよび本体の内壁面に形成するカソード電極の高さ大にしてもよい。このような構造とすることにより、本体の径を変えることなく、冷陰極放電空間を大にすることができ、スパッタイオンポンプの排気速度を大にすることができる。
【００２０】
輪切りパイプ体のアノード電極を部材で保持して上下方向に複数段に積み重ねる場合には、超高真空度において部材から放出されるガス量を可及的に少なくするために、少量の部材で積み重ねを確実に保持することが必要である。その一つの方法としては、各凸部毎に、積み重ねた輪切りパイプ体の周囲にバンドをかけて固定し、そのバンドの上端側と下端側に溶接する挟持板を介して中心部の棒状部材に取り付けるようにしてもよい。
【実施例】
【００２１】
図１は実施例１のスパッタイオンポンプ１の外観図である。すなわち、スパッタイオンポンプ１は開口されている底面を除いてほぼ円柱形状のカバー１２で覆われている。そして、上端部は高電圧導入端子１１となっており、底部は目的とする排気空間に取り付ける部分となっている。従って、内蔵されているスパッタイオンポンプ１は底部が開口されている。そして、図１において一点鎖線で示した部分は目的とする排気空間を有する装置機器２０である。
【００２２】
図２は図１に示したスパッタイオンポンプ１の縦断面図であり、図３は図２における[３]−[３]線方向の断面図である。ただし、図２の縦断面図は図３における[２]−[２]線に沿った断面で示されている。図２と共に図３を参照して、スパッタイオンポンプ１は、ポンプ本体の外郭を形成する筒状の本体２が、外周側を広幅とし内周側を狭幅として内周側が中心部（軸心部）２ｃに近い位置まで延在している楔形の３個の凸部２ｆが中心部の回りに１２０度の等角度間隔に配置された輪郭形状の横断面を有する壁によって画成された排気空間を有しており、本体２の底面は開口されている。そして本体２の内壁面に接して例えばチタン（Ｔｉ）材からなるカソード電極３が同一形状に形成されている。
【００２３】
本体２の凸部２ｆの内面に形成されたカソード電極３内には、カソード電極３と所定の間隔をあけて、輪切りパイプ体４ｂとされたアノード電極４が配置されている。すなわち、輪切りパイプ体４ｂの両端の開口が両側のカソード電極３の面から所定の間隔をあけてカソード電極３の面と平行に、すなわち、凸部２ｆの側面と平行に切断されている。従って、アノード電極４の輪切りパイプ体４ｂは平面図で見て楔形に切断されている。そして、輪切りパイプ体４ｂは両開口端間の距離の最も短い部分を内周側に最も長い部分を外周側にして配置されており、輪切りパイプ体４ｂの内周側は凸部２ｆの内周側とほぼ同一円周上にある。そしてアノード電極４である輪切りパイプ体４ｂは１２０度の等角度間隔に配置されている。
【００２４】
、
また、図３を参照して、本体２の外側で３個の凸部２ｆの間に形成されている凹部の面に接して３個の磁石８が設けられている。すなわち、磁石８は平面図で見て断面が扇形とされた棒状磁石であり、磁石８の扇の要に相当する部分を中心部２ｃへ向けて配置されており、それぞれの磁石８はそのＳ極が隣り合う磁石８のＮ極と向い合うように配列されている。また、本体２の上端部と下端部は上下のフランジ部９ａ、９ｂとなっており、下側のフランジ部９ｂは排気すべき空間と接続するために開口されている。更には上下のフランジ部９ａ、９ｂに接し、開口された底面側を除く全体を覆うようにカバー１２が取り付けられている。
【００２５】
また、図２を参照して、アノード電極４となる輪切りパイプ体４ｂは各凸部２ｆのカソード電極３内で３段に積み重ねられており、その周囲にバンド５を掛けて束ねられている。そして、上端部の高電圧導入端子１１に接続されている支持棒７が天井面側から本体２の中心部２ｃに垂下されているが、バンド５で束ねられた３個の輪切りパイプ体４ｂはバンド５を上下で挟持する挟持板６を介して支持棒７に取り付けられている。なお、カソード電極３はグランド電位とされる。  
【００２６】
なお、図４は図２からアノード電極４のみを取り出し拡大して示した図であり、図５は図４における［５］−［５］線方向の矢視図である。なお、図４は図５における[４]−[４]線方向から見た展開図となっている。すなわち，図４、図５は輪切りパイプ体４ｂのアノード電極４、バンド５、上下の挟持板６ａ、６ｂ、および支持棒７の取り付けの詳細を示す図である。 また、図６は図２における［６］−［６］線方向の部分断面図であり、アノード電極４である輪切りパイプ体４ｂと両側の磁石８を示す図である（ただし、バンド５、上下の挟持板６ａ、６ｂ、および支持棒７は図示を省略している。）。そして、図７は実施例のスパッタイオンポンプ１の要部を示す部分破断斜視図である。図６、図７に示した構成要素には、図２、図３に示した対応する要素と同一の符号を付したので、それぞれの説明は省略する。
【００２７】
実施例のスパッタイオンポンプ１は以上のように構成されるが、次にその作用を説明する。図２、図３を参照して、各凸部２ｆのカソード電極３内には両側の磁石の対向するＮ極とＳ極によって磁場が生じているが、カソード電極３をグランド電位とし、アノード電極４に高電圧導入端子１１から高電圧を印加することにより冷陰極放電が発生する。図６を参照し、冷陰極放電によってアノード電極４内に電子ｅが生じる。生じた電子ｅは磁場の作用で螺旋運動し、粗引き後に残留している気体分子が螺旋運動している電子ｅに衝突して陽イオンと電子を生じる。生じた電子は冷陰極放電を維持するが、陽イオンは加速されてカソード電極３に衝突し、スパッタされるカソード電極３の材料（例えばＴｉ）がアノード電極４に付着し活性のあるゲッタ膜となって気体分子を収着することによりカソード電極３とアノード電極４が設けられている本体２の内部を超高真空度に排気する。すなわち、スパッタイオンポンプ１は溜め込み式の真空ポンプである。
【００２８】
以上、本発明のスパッタイオンポンプを実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００２９】
例えば実施例においては、カソード電極とアノード電極が設けられている楔形の凸部２ｆを１２０度の等角度間隔に３個設けた本体２からなるスパッタイオンポンプを例示したが、凸部２ｆの数を４個ないしは６個としてもよい。
【００３０】
また実施例においては、アノード電極４である輪切りパイプ体４ｂを三段に積み重ねたものを例示したが、単段または二段としてもよく、また四段以上に積み重ねたものとしてもよい。
【００３１】
また本実施例においては、アノード電極４を丸パイプからなる輪切りパイプ体４ｂとしたが、四角形、六角形、八角形等の複数角形からなる角パイプの輪切りパイプ体としてもよい。そのことによって輪切りパイプ体の上下方向への積み重ねが容易になる。
【００３２】
また本実施例においては、スパッタイオンポンプ１をほぼ円柱形状のカバー１０で覆われたものとしたが、設置する箇所のスペース形状に応じて適宜変更することは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例のスパッタイオンポンプの外観を示す図である。
【図２】実施例のスパッタイオンポンプの縦断面図である。
【図３】図２における［２］−［２］線方向の断面図である。
【図４】実施例のスパッタイオンポンプのアノード電極の側面図である。
【図５】図４における［５］−［５］線方向からの矢視図である。
【図６】図２における［６］−［６］線方向の部分断面図である。
【図７】実施例のスパッタイオンポンプの要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  …  スパッタイオンポンプ、  ２  …  本体、  ２ｃ  …  中心部、
２ｃ  …  中心部、  ２ｆ  …  凸部、  ２ｇ  …  凹部、
２ｗ  …  本体の壁、  ３  …  カソード電極、  ４  …  アノード電極、
４ｂ  …  輪切りパイプ体、  ５  …  バンド、  ６ａ…  上側挟持板、
６ｂ  …  下側挟持板、  ７  …  支持棒、  ８  …  磁石、
９ａ  …  上側フランジ部、   ９ｂ  …  下側フランジ部、
１１  …  高電圧導入端子、  １２  …  カバー、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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