(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量式の真空測定セルの製造方法であって、
ａ．外側および内側の対向する表面ならびに外側周縁を有する第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）を製造する工程と、
ｂ．第１Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレートの内側表面上に電気伝導表面（７）を形成することにより容量式の真空測定セルの第１の電極を形成する工程と、
ｃ．外側周縁を有する第２Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレート（４）を製造する工程と、
ｄ．第２Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレートに、それを貫通する開口を設ける工程と、
ｅ．第２Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレートの開口に接続ポート（５）を設ける工程と、
ｆ．第１および第２の対向する表面と外側周縁とを有し、厚みが１０μｍから２５０μｍのＡｌ2Ｏ3のダイヤフラムを製造する工程を備え、
Ａｌ2Ｏ3のダイヤフラムの製造は
ｉ．Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラム（２）を、Ａｌ2Ｏ3を９４％以上含むＡｌ2Ｏ3スラリーから形成する工程と、
ii．ダイヤフラムを炉の中で第１の時間加熱することによってダイヤフラムを焼結しその後冷却する工程と、
iii．ダイヤフラムを第２の時間加熱してダイヤフラムを平滑化してその後冷却する工
程を含み、
ｇ．Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラム（２）の第１の表面に電気的伝導膜（７）を形成することによって容量式の真空測定セルの第２の電極を形成する工程と、
ｈ．第１のＡｌ2Ｏ3のハウジングプレート（３）と第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートとの間にＡｌ2Ｏ3ダイヤフラムを配置し、Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムの第１の表面が第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートの内側表面と対向し、Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムの第１の表面が第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）の内側表面から所定の距離を隔てて離隔してそれらの間に対照真空室（２５）を規定し、第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（４）がＡｌ2Ｏ3ダイヤフラム（２）の第２の表面から所定の距離を隔てて離隔してそれらの間に測定真空室（２６）を形成する工程と、
ｉ．Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムの外側周縁を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）の外側周縁と第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（４）に対して封止することによりそれらの間の真空密着シールを形成する工程とを備えた、容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項２】
Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムはＡｌ2Ｏ3スラリーから製造される、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項３】
Ａｌ2Ｏ3スラリーを製造する方法はＡｌ2Ｏ3グリーン体をキャリアホイル上に製造する工程と、引続いてキャリアホイルからＡｌ2Ｏ3グリーン体をキャリアホイルから引く工程とを備える、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項４】
真空封止された電気的供給穴（６）を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）に形成し、真空封止された電気的供給穴（６）を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートの内側表面上に形成された電気伝導表面（７）とカップリングして電気的にカップリングをもたらす工程をさらに備えた、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項５】
真空封止された電気的な供給穴（６）を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）に形成し、真空封止された電気的な供給穴（６）をＡｌ2Ｏ3ダイヤフラム（２）の表面に形成された電気的導通を有する表面とカップリングすることにより電気的にカップリングをもたらす工程をさらに備えた、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項６】
Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムの外側周縁を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートの外側周縁と第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートとに密閉する工程は、Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムの外側周縁にガラスペーストを塗布する工程と、Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムを第１Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレートの外側周縁と第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートとの間に載置する工程と、Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムと第１および第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートとを温度３００℃を超えて加熱することによりＡｌ2Ｏ3ダイヤフラムの外側周縁を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートの外側周縁と第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートとに密封して接続する工程とを備えた、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項７】
ダイヤフラムは１０μｍから１２０μｍの範囲の厚みを有する、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項８】
ダイヤフラムは５ｍｍから８０ｍｍの範囲の直径を有する、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項９】
ダイヤフラムは５ｍｍから４０ｍｍの範囲の直径を有する、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項１０】
ダイヤフラム材料は２０μｍより小さい粒径を有する、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項１１】
ダイヤフラム材料は１０μｍよりも小さい粒径を有する、請求項１に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項１２】
Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムを第２の時間加熱してダイヤフラムを平滑化する工程はダイヤフラムを２つの平坦な板の間で圧縮することを含む、請求項１に記載の容量式の真空測定セル。
【請求項１３】
容量式の真空測定セルの製造方法であって、
ａ．第１および第２の対向する表面と外側周縁を有し、厚みの範囲が１０μｍ以上２５０μｍのＡｌ2Ｏ3ダイヤフラムを製造する工程と、
ｂ．第１Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレートの内側表面上に電気伝導表面（７）を形成することにより容量式の真空測定セルの第１の電極を形成する工程と、
ｃ．外側周縁を有する第２Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレート（４）を製造する工程と、
ｄ．第２Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレートに、それを貫通する開口を設ける工程と、
ｅ．第２Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレートの開口に接続ポート（５）を設ける工程と、
ｆ．第１および第２の対向する表面と外側周縁とを有し、厚みが１０μｍから２５０μｍのＡｌ2Ｏ3のダイヤフラムを製造する工程を備え、Ａｌ2Ｏ3のダイヤフラムの製造は、Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムを、Ａｌ2Ｏ3を９４％以上含むＡｌ2Ｏ3スラリーから形成する工程と、ダイヤフラムを炉の中で第１の時間加熱することによってダイヤフラムを焼結しその後冷却する工程と、ダイヤフラムを第２の時間加熱してダイヤフラムを平滑化してその後冷却する工程を含み、
ｇ．Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムの第１の表面に電気伝導性を有する膜（７）を形成することにより容量式の真空測定セルの第２の電極を形成する工程と、
ｈ．Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラム（２）を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートの内側表面と第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（４）との間に載置することでＡｌ2Ｏ3ダイヤフラム（２）の第１の表面が第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレートの内側表面と向かい合い、Ａｌ2
Ｏ3ダイヤフラムの第１の表面が第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）の内側表面か
ら所定の距離を隔てて配置されてそれらの間に対照真空室（２５）を規定し、かつ第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（４）がＡｌ2Ｏ3ダイヤフラム（２）の第２の表面から所定の距離を隔てて配置されてそれらの間に測定真空室（２６）を規定し、
ｉ．Ａｌ2Ｏ3ダイヤフラムの外側周縁を第１Ａｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）の外側周縁および第２のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（４）に対して密閉することによりそれらの間に真空密着シールを形成する工程と、
ｊ．対照真空室（２５）に連なるゲッター開口（１３／１４）を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）に形成する工程と、
ｋ．ゲッター開口（１３／１４）にゲッター（１０）を配置する工程と、
ｌ．対照真空室（２５）を排気する工程と、
ｍ．対照真空室（２５）内でゲッター（１０）を活性化する工程とを備えた、容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項１４】
ゲッター開口（１３／１４）を第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）を貫通させて延長して、対照真空室（２５）に真空ポンプを適用し、その後ゲッター開口（１３／１４）を覆うカバーに熱を加えることにより真空密閉シールをカバー（８）と第１のＡｌ2Ｏ3ハウジングプレート（１）との間に形成するとともに同時にゲッター（１０）を活性化する工程とを含む、請求項１３に記載の容量式の真空測定セルの製造方法。
【請求項１５】
容量式の真空測定セルを用いた測定方法であって、真空測定セルは、
ａ．Ａｌ2Ｏ3セラミック材料でできた第１のケーシング本体（１）と、
ｂ．Ａｌ2Ｏ3セラミック材料でできるダイヤフラムであって、Ａｌ2Ｏ3を９４％以上含むＡｌ2Ｏ3スラリーから形成する工程と、ダイヤフラムを炉の中で第１の時間加熱することによってダイヤフラムを焼結しその後冷却する工程と、ダイヤフラムを第２の時間加熱してダイヤフラムを平滑化してその後冷却する工程を含んで製造され、かつ前記第１のケーシング本体に近接して配置されたダイヤフラム（２）とを備え、前記ダイヤフラムは実質的に平坦でありかつ周縁を有し、前記ダイヤフラムの周縁は、前記第１のケーシング本体と前記ダイヤフラムとの間に対照真空室（２５）が作られるように第１の縁領域で密封して前記第１のケーシング本体に接合され、前記ダイヤフラムは第１および第２の対向する表面を有し、前記ダイヤフラムの第１の表面は前記第１のケーシング本体に面し、前記第１のケーシング本体は前記ダイヤフラムに面する表面を有し、前記ダイヤフラムの直径は５から８０ｍｍの範囲内であり、前記ダイヤフラムは１０μｍから２５０μｍの範囲内の厚さを有し、前記ダイヤフラムは平均粒度が２０μｍ以下の材料からなり、前記ダイヤフラムの断面には厚さ全体にわたって少なくとも２つの粒子が存在しており、さらに
ｃ．Ａｌ2Ｏ3セラミック材料ででき、かつ前記ダイヤフラム（２）と反対に位置する第２のケーシング本体（４）を備え、前記第２のケーシング本体（４）は、第２の縁領域で密封して前記ダイヤフラムの周縁に接合され、前記第２のケーシング本体は、前記ダイヤフラムと共に測定真空室（２６）を形成し、前記第２のケーシング本体は、測定されるべき媒体に真空測定セルを接続するための開口（５）を含み、
ｄ．前記第１のケーシング本体、前記第２のケーシング本体および前記ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムの周縁に沿って、ダイヤフラムを中心として対称にかつ密封するように接続され、さらに
ｅ．測定キャパシタンスを構成するように前記ダイヤフラム（２）の第１の表面を被覆しかつ前記第１のケーシング本体（１）の表面を被覆する電気的に伝導性のある材料（７）を備え、前記ダイヤフラムの第１の表面を被覆する電気的に伝導性のある材料は、第１のケーシング本体を被覆する電気的に伝導性のある材料から２μｍから５０μｍの距離をおいて配置され、
対照真空室（２５）の内部の圧力は測定されるべき最低の圧力よりも低く、
測定真空室に測定されるべき媒体を導入して圧力を測定する、測定方法
【請求項１６】
前記対照真空室の内部の圧力は測定されるべき最低の圧力よりも少なくとも１オーダー低い、請求項１５に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は容量式の真空測定セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄いダイヤフラムに圧力を負荷してその撓み（湾曲）を測定することによって圧力ないし圧力差を測定することが公知である。このようなダイヤフラムの撓曲を測定する公知の好適な方法の１つは、ダイヤフラム構造部を可変な電気的キャパシタンスとして構成することにあり、この場合、測定電子機器によって公知のやり方で圧力変化と相関しているキャパシタンス変化を測定する。このキャパシタンスの構成の仕方は、薄くて撓曲性（可とう性）のあるダイヤフラム面を別の面に対してわずかな間隔をおいて配置し、互いに対向している両方の表面は電気的な伝導性のある被膜を塗布されているか、もしくは電気的に伝導能力のある材料でできている。ダイヤフラムに圧力負荷があると撓曲によって両方の電極の間の間隔が変化し、このことが構造部の評価可能なキャパシタンス変化につながる。この種のセンサはシリコン製のものが大量の個数で製造されている。このとき、平坦な基体とダイヤフラムはいずれも全面的にシリコン材料でできている場合が多い。たとえばシリコンとガラス下層などの組合せによる材料組成での施工方法も存在している。この種の圧力センサは真空での利用には、通例、約１０-1ｍｂａｒから数バールまでの範囲の比較的高い圧力領域でしか利用可能でない。約１０-1ｍｂａｒ以下の低い圧力の場合における高い解像度は、シリコンという材料ではもはや実現不可能である。特にこのことの原因は、シリコンが表面で周囲と反応して感度の高いセンサ特性が妨げられてしまうことにある。通常、周囲の空気に含まれている水蒸気がすでに表面での相応の反応をもたらす。この問題は、センサを化学的な攻撃性のある大気中で用いる場合にはさらに先鋭化する。そこで従来、このようなシリコンセンサを表面の不動態化によって攻撃性のある外部の影響から守ることが試みられてきた。また、表面に保護被膜を施して、化学的に攻撃性のある周囲に対する保持性と抵抗性を高めることも試みられており、このことはＤＥ４１３６９８７などに記載されている。このような対策はコストがかかり、ダイヤフラムなどの物理的に変形可能な部品の場合、特に真空法で用いられているフッ素、臭素酸、およびこれらの化合物のように格別に攻撃的な媒体では限られた成果しか挙げられない。
【０００３】
そのため、真空利用のための圧力測定セルを完全に耐食性の材料、たとえばＡｌ2Ｏ3などで製作することが試みられてきた。このような種類の公知の一つの構成が図１に示されている。この測定セルは、セラミックプレート（２０）を有し、その面の上にはわずかな間隔をおいてダイヤフラム（２２）が配置されており、このダイヤフラムはセラミックプレート（２０）に対して縁領域で溶融シール材（２１）によって密封されながら接合されている。こうしてセラミックプレート（２０）はダイヤフラム（２２）とともに対照真空室（２５）を形成しており、この対照真空室はポンプ開口部を介して製造時に排気されてからシール材（２８）で密封されている。対照真空室（２５）の内部で対向しているセラミックプレート（２０）とダイヤフラム（２２）の表面は電気的に伝導するようにコーティングされているとともに、絶縁された接続部で外部に通じており、それによってキャパシタンス信号を電子装置で評価する（図面には示していない）。プレート（２０）とダイヤフラム（２２）は両方とも耐食性を得るためにＡｌ2Ｏ3などのセラミック材料で製造されている。この測定セルはさらに真空密封されたケーシング（２３）の中に配置されており、このケーシングは、測定されるべき媒体につながれる測定セル接続部（２４）を備えている。こうして形成された測定真空室（２６）は、測定セル接続部（２４）を介してダイヤフラム（２２）に対してエラストマーシール材（２７）で密封されながら接続されているので、測定されるべき圧力はダイヤフラム（２２）の表面だけに負荷される。密封する目的のため、セル全体はセラミックプレート（２０）とダイヤフラム（２２）を介して
エラストマーシール材（２７）に対して押圧されている。このような種類の測定セルはこれまで０．１ｍｂａｒから１００ｂａｒまでの範囲の比較的高い圧力用にしか利用可能でない。しかもこのような構造は、各材料にテンションをもたらし得、このことはたとえば＜１ｍｂａｒという低い圧力領域では測定結果の再現性と解像度を大幅に損なってしまう。従来使用されているセラミックダイヤフラム（２２）は２７９μｍから２５４０μｍの範囲の厚さを有している。このような設計は、特に０．１ｍｂａｒから１０-6ｍａｒまでの低い圧力に至る広い測定領域を実現することを可能にせず、しかもＵＳ５，５５３，５０２にも開示されているこの種の設計はコスト高になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、従来技術のこうした欠点を取り除くことである。特に本発明の課題は、簡素に構成可能で低コストな真空測定セルであって、１０-6ｍｂａｒから１０００ｍｂａｒ、特に１０-6ｍｂａｒから１ｍｂａｒの範囲の圧力を測定値の１％の精度で、有利には０．３％の精度で測定することを可能にするものを実現することにある。このとき測定範囲は、本発明による複数のセル施工形態ないしダイヤフラム施工形態でカバーすることができ、あるいは分担することができる。さらに測定セルは攻撃的な媒体に対して耐食性であるとともに、コンパクトかつ経済的に製造可能であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１および１９に記載の構成要件をもつ本発明の真空測定セルで解決される。従属請求項は本発明のその他の有利な実施形態を対象としている。
【０００６】
本発明による容量式の真空測定セルは全面的にセラミック、特にＡｌ2Ｏ3で製造されている。それにより、非常に高い耐食性と長期間にわたる再現性が得られる。異物質を添加しなくてはＡｌ2Ｏ3を溶接できない場合に限り、密封しなければならない領域にだけ、または引込線が設けられている領域にだけＡｌ2Ｏ3とは異なる材料がわずかな量だけ用いられている。このセルは第１のプレート状のケーシング本体を有し、このケーシング本体の上にダイヤフラムが縁領域（周縁部）で密封するように配置されており、これにより、ダイヤフラムは対照真空室を形成している。対照真空室に対向する側には第２のケーシング本体が同じく縁領域で密封して閉止するように間隔をおいて配置されており、ここに測定真空室が形成される。この測定真空室は、測定されるべき媒体を導入するための接続部を備えている。第１のケーシング本体の表面と、対照真空室を形成しているダイヤフラムとは、電気的に伝導するようにたとえば金でコーティングされており、キャパシタンス測定セルの電極を形成している。これらの電極はたとえば第１のケーシング本体を通って、または縁部ゾーンの密封領域を通って外部に通じている。実質的に平行に配置された電極面は２μｍから５０μｍの範囲の間隔を有している。縁領域における両方のケーシングに対するダイヤフラムの密封は、有利には溶接によって、たとえばレーザ溶接によって行われる。しかしながら同様に耐食性のあるガラスはんだも実際の使用には非常に適していて簡単である。密封的な接合のさらに別の可能性は、Ａｌ2Ｏ3と異なる材料を完全に回避するのが重要となる場合、たとえば圧粉体段階でケーシング部分を拡散的に接合することにある。
【０００７】
本発明による測定セルの構成は実質的に左右対称の構造を可能にし、この構造はケーシング内部のあらゆるテンションを回避する。このことは特に、高い測定感度を達成し、低い測定圧力を高い精度と再現性で実現するために重要である。それによってさらに、非常に薄いセラミック製のダイヤフラムを使用することが可能となるが、こうしたダイヤフラムは、測定セルが１００ｍｂａｒよりも低い真空圧および特に１０ｍｂａｒよりも低い真空圧を容量式の総セラミックの測定セルにより高い信頼性で検出しようとする場合には不可欠である。そのためには１０μｍから２５０μｍのダイヤフラム厚が必要であり、この
場合、非常に優れた解像度を得るためには１０μｍから１２０μｍのダイヤフラム厚が有利である。典型的なダイヤフラム厚範囲はたとえば次のとおりである。
【０００８】
１０００トルのとき、ダイヤフラム厚７６０μｍ±１０μｍ
１００トルのとき、ダイヤフラム厚３４５μｍ±１０μｍ
１０トルのとき、ダイヤフラム厚１５０μｍ±１０μｍ
１トルのとき、ダイヤフラム厚１００μｍ±１０μｍ
０．１トルのとき、ダイヤフラム厚６０μｍ±１０μｍ
０．０１トルのとき、ダイヤフラム厚４０μｍ±１０μｍ
このように薄いダイヤフラムは製造が格別に難しく、焼結工程の後に少なくとも１つの別の平坦化工程が必要となる。さらにダイヤフラムが十分にヘリウム密封性を備えていることも特に重要であり、このことは、ダイヤフラム材料の粒度が大きすぎることなく、＜２０μｍの（２０μｍより小さい）範囲内で変動している場合にしか達成することができない。より小さい＜１０μｍの（１０μｍより小さい）粒度が有利であり、特に＜５μｍの（５μｍより小さい）粒度が有利である。いずれの場合でもダイヤフラムの断面には厚さ全体で見て少なくとも２種の粒子が存在しているべきであり、粒子が上下に５種以上であるとダイヤフラムは格別に密封性を有する。
【０００９】
測定セルの達成可能な精度に関するさらに別の重要な基準は、ダイヤフラム面の平坦さである。面全体にわたる起伏はいずれの場合でも電極間隔の３０％を上回ってはならず、さらに起伏が１５％以下であることが好ましい。このことは、面全体にわたる起伏が１０μｍ以下であることが好ましく、有利には５μｍ以下であるとよいことを意味している。この場合の起伏とは、もっとも低い点ともっとも高い点の差として定義される。使用するダイヤフラムのアルミニウム酸化物の純度は、相応に優れた長期的安定性を得るためには少なくとも９４％であるとよく、さらに有利な数値は９９％以上である。
【００１０】
縁領域に位置しているダイヤフラムシール材の品質に影響を与えないようにするため、電気的に伝導性のある層が、ダイヤフラムシール材ないしダイヤフラム溶接材を介してではなく、第１のケーシング本体に配置された引込線を介して外部に通じていると有利である。
【００１１】
対照真空室は、測定セルの正確な機能を長期にわたって保証できるようにするため、長期間安定した高い品質の真空を備えていなくてはならない。そのために排気の後にゲッターが設けられ、このゲッターは有利には少ない容積で第１のケーシング内部に配置され、対照真空室と接続されている。このゲッターは、対象真空圧が測定されるべき圧力よりも低くなるように、しかも有利には少なくとも１オーダー（１０1）低くなるように作用する。測定セルの内部領域の汚れを防止するため、蒸発しないタイプのゲッターを選択するとよい。
【００１２】
本発明の構成に基づく測定セルは非常にコンパクトかつ低コストに製作することができる。このようなセルの直径は５から８０ｍｍの範囲内であってよく、さらに有利には測定セルは５から４０ｍｍの直径を有している。この場合、このようなセルの厚さは有利には２ｍｍから２５ｍｍの範囲内である。
【００１３】
上述したような特性をもつ機能性の高い測定セルを製造するには、相応の製造方法を守ることが非常に重要である。特に、薄いセラミックダイヤフラムの製造には特別な方策が求められる。ダイヤフラムも、測定セルの全体的な製作も、格別に申し分なく行う必要がある。
【００１４】
Ａｌ2Ｏ3からなる好適なダイヤフラムは、セラミック分野で通常行われているように、
まずスラリーを所定の処方に基づいて混合し、次いでペースト状の塊をテープ状の支持材料、たとえばプラスチックシートの上に薄く均等に塗布することで製造される。乾燥させた後、このシートを気泡や穴などの欠陥部位がないかどうかチェックする。こうしてできた塊はまだ焼結していないのでまだ柔軟であり、圧粉体と呼ばれている。そして所望のダイヤフラム形状をテープ状の圧粉体材料から切断してつくり、このとき圧粉体材料はまだシートに付着したままである。切断はたとえばカッターで、有利にはレーザで行う。圧粉体の切り取りないし切除は特別丁寧に行って、将来のセラミックダイヤフラムの面に対して切断エッジの部分の反りや隆起がダイヤフラムの波打ちの程度を決定づけるので、それらが発生しないようにする。カッターで切断を行うときは、そのためにたとえば切断工程と同時にダイヤフラム側で圧着ローラを連動させることができ、この圧着ローラが圧粉体の過大な反りを防止する。それに続いて、有利には円形に切り抜いたダイヤフラムをシートから丁寧に分離させる。それにはたとえばシートをエッジ部から引き剥がす。次いでダイヤフラムを炉のなかで焼結する。焼結のため、有利には硬質化した平坦なＡｌ2Ｏ3プレートの上にダイヤフラムを載せ、たとえば間隔をあけて上下に重ね、典型的には１６３０℃で焼結を行う。温度はおよそ４００分の間にこの１６３０℃まで上げていき、すなわち１分間に約４℃づつ温度上昇させていき、次いで数分間、たとえば６分間この温度のまま放置し、そして第１の工程では約２１０分のあいだ１分間に３℃のゆっくりした温度低下で１０００℃まで下げ、次の第２の工程では１分間に６℃の温度低下で１７０分間のあいだ再び周囲温度まで冷ましていく。するとセラミックダイヤフラムが出来あがり、これは圧粉体に比べて硬質で純粋なセラミック組成を備えており、このとき圧粉体材料の添加剤は蒸発して逃げている。この焼結工程の後、ダイヤフラムはかなり起伏があり、直径がおよそ４０ｍｍの場合に数ミリの反りがある。
【００１５】
この状態では、ダイヤフラムは反りと材料の内部応力が激しいためにまだ利用することはできない。ダイヤフラムはあと少なくとも１回の工程で平坦化しなければならない。これは、炉の中でさらにダイヤフラムに加熱工程を施すことによって行われる。このときダイヤフラムは、焼結硬化したきわめて薄く純粋なＡｌ2Ｏ3プレート（「ｄｅａｄ」なＡｌ2Ｏ3つまり粒度の大きいＡｌ2Ｏ3とも呼ばれる）の間に丁寧にはさむが、このプレートはダイヤフラム直径が４０ｍｍの場合には有利には数十から数百グラムの重量、たとえば約６０グラムの重量を備えており、もしくは相応に重みづけされている。温度は約３９０分のあいだ１分間に４℃づつゆっくりと約１５７０℃まで上昇させる。この温度のままでの何分間かの短い待機時間の後、たとえば２５分の後、温度を再びゆっくりと下げていき、その間、約１１５分のあいだに１分間に約５℃づつ、１０００℃に達するようにする。次いで温度を１分間に約６℃づつさらに下げていき、その間、約１６６分のあいだに周囲温度まで達するようにする。このような平坦化工程が終わると、ダイヤフラムには数１０分の１ミリという非常にわずかな反りしかなくなっている。この平坦化工程で大切なのは、温度が最初の焼結工程のときほど高くはなく、有利には焼結温度よりも最高１００℃下回るようにすることである。求められる測定セル品質にとって必要な優れた結果を得るためには、この平坦化加熱工程を少なくとも２回実施する必要がある。経済的理由から平坦化加熱工程は、２回以上の平坦化工程が必要でないように実施するのがよい。格別に優れた結果は、平坦化加熱工程の間にダイヤフラムを丁寧にプレートから引き剥がして、ややずらした位置に再び置くことによって得ることができる。有利にはダイヤフラムを回転させてから置くことも可能である。複数の平坦なプレートの積重ねを使用してその間にダイヤフラムをはさむことは、構成を格別に経済的なものにする。こうして出来あがったダイヤフラムは、選択的に１０μｍから２５０μｍまでの範囲内の厚さ、有利には＜１２０μｍの（１２０μｍより小さい）厚さを備えることができる。本方法により、面全体にわたって１０μｍより優れた平坦さ、有利には５μｍよりも優れたダイヤフラムの平坦さを得ることができる。このときダイヤフラム材料の粒子は平均で２０μｍ以下、有利には１０μｍ以下であり、この場合、５μｍ以下の粒子も達成することが可能である。それにより、厚さ全体にわたって少なくとも２種の粒子、好ましくは少なくとも５種の粒子が存在して
いなくてはならないという要求も、容易に達成することができる。かくして、測定セルへの要求を満たすために必要なヘリウム密封性のあるダイヤフラムを実現することができる。この時点でダイヤフラムは測定セル製作に使用する準備が整ったことになる。
【００１６】
次いで、Ａｌ2Ｏ3からなるダイヤフラムおよび第１のケーシング本体の平坦な表面に、電極を形成するため、電気的に伝導性のある（導電性の）被膜を施す。そのために、たとえば金属を含有している、たとえば金を含有している顔料を使用することができ、これをたとえば刷毛で塗り、スプレーで吹き付け、または有利にはプリントする。さらに別の方法は、電気的に伝導性のある層を真空蒸着で生成させ、有利にはスパッタリングで生成させる。この層を正確かつ規定どおりに製作できるようにするため、たとえば最初は約１μｍと比較的厚い金の層を塗布し、続いて内側の領域では再び数ナノメートルの厚さまで、たとえば約５ｎｍまで有利にはエッチング法で、たとえば有利にはイオンエッチング法ないしスパッタエッチング法で薄くすることができる。また、比較的厚い縁領域を形成すれば、この縁領域はたとえばはんだ付けする場合には拡散損失を補償する。実際的に簡単に適用可能で有利な方法では、まず数ｎｍの薄い層を面全体に塗布してから、縁部にこれよりも厚い金の層をスクリーン印刷で（すなわち組合せの方法と異なる層厚で）施す。このように処理されたダイヤフラムないしケーシングを、続いて数百℃の温度で、有利には６５０℃の範囲で焼戻しする。
【００１７】
測定側に配置される第２のセラミックケーシングは平坦なセラミックプレートでできており、このセラミックプレートはダイヤフラム側に浅い切欠きを有していてよく、それによって十分に大きな測定真空室を形成する。接続用パイプをこのセラミックケーシングに溶接、接着、またははんだによって、有利にはガラスはんだによって接続して、接続口が将来の測定真空室と連通できるようにする。
【００１８】
ダイヤフラムは密封を行う周辺の領域で両側に、有利にはスクリーン印刷法でガラスペーストを有している。乾燥させた後、ダイヤフラムをガラスペーストとともに炉の中で数百℃、有利には約６７０℃で焼き付ける。次いでガラス表面の両側を研磨し、このとき有利には将来の電極間隔も規定される。
【００１９】
電極側の上側のセラミックケーシングは、遮蔽部を形成するために、追加的に外側にすでに述べた塗工プロセスにより電気的に伝導性のある層を備えていてよい。さらにここにも接続部位をケーシングに施しておく。その次の工程では、電極接続部の電気的な引込のために穴を有利には銀で金属被覆する。
【００２０】
テスト段階で、第１のケーシングを電極および引込線とともに、上に載せたダイヤフラムも含めて密封性と電極間隔についてチェックする。次いで下側のケーシング部分を載置し、全体の構成を重量負荷してから同様に機能と間隔をテストする。それに続いて組立フレームの内部に場合により追加的にゲッター接続部の装着と、約２００グラムの重量負荷のもとでガラスシール材の焼き付けを数百℃で、有利には約６３０℃で行い、次いで必要な間隔が守られるかどうかのテストをする。場合により、さらに重量負荷または重量除去をしてからさらに焼付け工程を行うことで、ダイヤフラム間隔を修正することができる。密封の工程はきわめて慎重に行う必要があり、すでに上述したように測定セル構成に応力が生じないようにする。代替案として、ガラスはんだその他のシール材料の代わりに直接溶接、有利にはレーザ溶接を行ってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、図面を参照しながら模式的かつ一例として本発明を説明する。
本発明によるＡｌ2Ｏ3からなる容量式の測定セルは、ダイヤフラムを中心として実質的に左右対称に配置された構造を備えており、その断面が図２に示されている。第１のケー
シング（１）はＡｌ2Ｏ3からなるセラミックプレートでできており、セラミック製のダイヤフラム（２）に対して２μｍから５０μｍの間隔をおいて縁領域で密閉しながら接合されているとともに、対照真空室（２５）を包囲している。両方の面の間隔は、通例、ダイヤフラム縁部とケーシング縁部との間に介在しているシール材料（３）によって取付時に直接調整する。このようにして、十分に平坦なケーシングプレート（１）を利用することができる。これと同様のやり方で、対向するダイヤフラム側の第２のケーシング（４）の内部には測定真空室（２６）が形成されており、この測定真空室はケーシング（４）にある測定されるべき媒体のための開口部により、接続用パイプ（５）を介してアクセス可能である。
【００２２】
図３には、測定セルの縁領域の拡大図が断面で示されている。ダイヤフラム（２）の両側のシール材（３）は上述したように両方のケーシング（１および４）の間隔を規定している。このシール材は有利な一例としては、取扱が簡単でたとえばスクリーン印刷により塗布することのできるガラスはんだである。外径が３８ｍｍ、自由なダイヤフラム内径が３０ｍｍの典型的な測定セルでは、前記間隔は約２から５０μｍ、有利には１２から３５μｍである。この場合、たとえば第１のケーシング（１）は厚さが５ｍｍであり、第２のケーシング（４）は厚さが３ｍｍである。第２のケーシング（４）は有利には内部領域で、図２に示すように深さ約０．５ｍｍの切欠きを備えており、それによって測定真空室（２６）を広くしている。ダイヤフラム（２）とケーシング（１）は対照真空室側でそれぞれ電気的に伝導性のある層（７）を被覆されている。両方の層は互いに電気的に接続されていない。層（７）はたとえば塗装、印刷、吹き付け、または真空法で付与することができる。有利にはこの層は真空法で、たとえば蒸着やスパッタリングにより付与される。層の材料として格別に好適なのは金であり、金をたとえば１μｍの層厚で蒸着してから、スパッタエッチングで数ナノメートルまで、たとえば５ｎｍまで薄くする。この層はそれによって厚さを規定することができ、十分に薄く、応力が生じないように調整することができる。ダイヤフラム（７）の電気的な接続は、有利には真空密封された電気的に伝導性のある引込線（６）で行い、引込線は有利にはケーシング（１）を貫通しており、そこからさらに評価電子装置と接続することができる。
【００２３】
長期間安定した対照真空を室（２５）の内部で維持できるようにするため、図４に示すようにゲッター（１０）が設けられる。このゲッターは有利には蒸発性のないゲッターであり、それによって対照真空室（２５）に蒸発する粒子が生じないようにする。ケーシング（１）にはゲッター（１０）を収容するためのゲッター室（１３）が設けられており、このゲッター室は連絡部（１４）ないし排気管を介して対照真空室（２５）と接続されている。ゲッター室（１３）はケーシング（１）の上に載せることもできるが、有利にはケーシング（１）の内部に埋設する。排気管（１４）を介して対照真空室（２５）を排気するときは、キャップ（８）によってゲッター（１０）と間隔をおいて開口部を空けることにより、ゲッター室（１３）を排気装置とつなげることができる。金属製あるいはやはりセラミック製のキャップ（８）は排気のあいだ加熱され、これにより、ゲッターが活性化され、同時にガス抜きされる。ゲッターが活性化された後、排気中にキャップ（８）とケーシング（１）の間のシール材料（９）でキャップ（８）をケーシング（１）に密封するように押圧する。シール材料（９）はたとえば汎用性のものであり、接着剤、はんだ、または有利にはガラスはんだであってよい。ゲッターをキャップ（８）に対して押圧する保持ばね（１１）は、ゲッターがキャップ（８）に対して熱的にうまく接触するように作用する。
【００２４】
ゲッター構造部の別のバリエーションが図５に示されており、ここではキャップ（８）に対するゲッター（１０）の熱的な接触性を向上させるために接触手段（１２）、有利にははんだがゲッター（１０）とキャップ（８）との間に取り付けられている。ここではキャップ（８）を介してゲッター（１０）を熱的に外部から活性化できるようにするために
、優れた熱伝導性が必要である。さらにこのゲッター構造部は、ゲッター（１０）の活性化温度とはんだ（９）の溶接温度が実質的に一致するように配慮すれば、ゲッターの活性化とこれに続くキャップ（８）の溶接を１回の作業工程で行うことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】圧力測定セルの構成を示す断面図である。
【図２】本発明による容量式の真空測定セルを示す模式的な断面図である。
【図３】図２に示す測定セルの部分拡大図である。
【図４】ゲッター構造部を示す詳細な断面図である。
【図５】ゲッター構造の別のバリエーションを示す断面図である。
【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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