(57)【要約】【課題】高圧力で作動するときに、スパッタリングで生じる堆積物の位置を制御しながら圧力を測定する電離真空計を提供する。【解決手段】電離真空計１００は、電子を放出する少なくとの一つの電子源１０５と、電離空間を形成する陽極構造体１２０とを含む。さらに、電離真空計１００は、電離空間における、電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを収集して、気体圧力を出力するコレクター電極１１０を含む。電子源１０５を電離空間の一つの端部に配置して、スパッタリングされたコレクター電極１１０や外被２０５の表面から飛び出た原子の流れに対して電子源１０５が曝されるのを最小限にすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を測定する電離真空計であって、
電子が気体分子及び原子と衝突する電離空間を形成する網目グリッドを備える陽極構造体と、
電子を放出する電子源と、
電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを収集して、気体圧力を出力する第一のコレクター電極と、
電離空間の外側の第一のシェードであって、前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの一方は前記陽極構造体の内側に位置し、前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの他方は前記陽極構造体の外側に位置し、前記電子源と前記第一のコレクター電極との間に位置する第一のシェードと、
を備える電離真空計。
【請求項２】
前記網目グリッドが円筒形の網目グリッドである、請求項１に記載の電離真空計。
【請求項３】
電子を放出する前記電子源が熱陰極である、請求項１または２に記載の電離真空計。
【請求項４】
前記熱陰極がリボンフィラメントであって、前記第一のコレクター電極に対して約９０°を成すように配置された平面を有し、前記第一のコレクター電極と対面する、前記リボンフィラメントの面の面積が最小限にされるリボンフィラメントである、請求項３に記載の電離真空計。
【請求項５】
電子を放出する前記電子源が前記陽極構造体の外側に位置し、前記第一のコレクター電極が前記陽極構造体の内側に位置し、かつ電離空間が前記陽極構造体の内側にある、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電離真空計。
【請求項６】
前記陽極構造体の内側に位置する第二のコレクター電極をさらに備える、請求項５に記載の電離真空計。
【請求項７】
前記第一のシェードと前記陽極構造体との間に、前記陽極構造体の外側に位置する第三のコレクター電極をさらに備える、請求項５に記載の電離真空計。
【請求項８】
電子を放出する前記電子源が前記陽極構造体の内側に位置し、かつ前記第一のコレクター電極が前記陽極構造体の外側に位置する、請求項１乃至４のいずれかに一項に記載の電離真空計。
【請求項９】
前記電子源と、前記陽極構造体と、前記第一のコレクター電極とを取り囲む外被をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電離真空計。
【請求項１０】
前記外被と前記電子源との間に位置して、スパッタリングされた外被から飛び出した原子が前記電子源に堆積するのを阻止する第二のシェードをさらに備える、請求項９に記載の電離真空計。
【請求項１１】
圧力を測定する電離真空計であって、
電子が気体分子及び原子と衝突する電離空間を形成する網目グリッドであって、電離空間の端部を形成する端部を有する網目グリッドを備える陽極構造体と、
電子を放出する熱陰極電子源であって、電離空間の一つの端部に位置する電子源と、
電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを収集して、気体圧力を出力するコレクター電極であって、そのコレクター電極は、電離空間を通るコレクター軸心に沿って延びており、そのコレクター軸心は、電離空間の端部を通って延びるコレクター電極と、
を備える電離真空計。
【請求項１２】
前記網目グリッドが円筒形の網目グリッドである、請求項１１に記載の電離真空計。
【請求項１３】
電離真空計で圧力を測定する方法であって、
電子源から電子を放出し、その電子を、電離空間を形成する円筒形の網目グリッドを備える陽極構造体の内側で気体分子及び原子と衝突させ、
前記電子源と第一のコレクター電極との間に第一のシェードを配置し、
前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの一方を、前記陽極構造体の内側に配置し、
前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの他方を、前記陽極構造体の外側に配置し、
電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを前記第一のコレクター電極に収集して、気体圧力を出力する方法。
【請求項１４】
測定する圧力が、約１０−１Ｔｏｒｒと約１０−４Ｔｏｒｒとの間の範囲内にある請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
電子を放出する前記電子源が熱陰極である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記熱陰極がリボンフィラメントであって、前記第一のコレクター電極に対して約９０°を成すように配置された平面を有し、前記第一のコレクター電極と対面する、前記リボンフィラメントの面の面積が最小限にされるリボンフィラメントである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
電子を放出する前記電子源がマイクロチャンネル板である請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
電子を放出する前記電子源を前記陽極構造体の外側に配置し、かつ前記第一のコレクター電極を前記陽極構造体の内側に配置する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
第二のコレクター電極を前記陽極構造体の内側に配置する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第一のシェードと前記陽極構造体との間に、第三のコレクター電極を前記陽極構造体の外側に配置する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
電子を放出する前記電子源を前記陽極構造体の内側に配置し、かつ前記第一のコレクター電極を前記陽極構造体の外側に配置する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記電子源と、前記陽極構造体と、前記第一のコレクター電極とを外被で取り囲む、請求項１３乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
第二のシェードを前記外被と前記電子源との間に配置して、スパッタリングされた前記外被から飛び出した原子が前記電子源に堆積するのを阻止する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
電離真空計で圧力を測定する方法であって、
電離空間の一つの端部に位置する熱陰極電子源から電子を放出し、その電子を、電離空間を形成する円筒形の網目グリッドを備える陽極構造体の内側で気体分子及び原子に衝突させ、
電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンをコレクター電極に収集して、気体圧力を出力し、そのコレクター電極は電離空間を通るコレクター軸心に沿って延びており、前記コレクター軸心は電離空間の端部を通って延びる、方法。
【請求項２５】
測定する圧力が、約１０−１Ｔｏｒｒと約１０−４Ｔｏｒｒとの間の範囲内にある請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧力で作動する電離真空計に関し、より詳しくは、高圧力で作動するときに、スパッタリングで生じる堆積物の位置を制御しながら圧力を測定する電離真空計に関する。
【０００２】
本出願は、２０１２年２月８日に出願された米国仮出願第６１／５９６，４７０号の利益を主張する。この出願の全教示は、参照により本願明細書に引用したものとする。
【背景技術】
【０００３】
電離真空計、特に、ベアード−アルパート（ＢＡ）型電離真空計は、超低圧を測定する最も一般的な非磁場型の測定手段であり、世界中で普及している。このような電離真空計は、1952年に発行された特許文献１に開示されている。同文献の全教示内容は、参照によって本願に組み込んだものとする。典型的な電離真空計は、電子源として陰極フィラメント、陽極、及びイオンを収集するコレクター電極（収集電極）を備えている。ＢＡ型電離真空計では、電子源は、イオン化空間の外側、または円筒状の陽極スクリーンによって形成される、電離空間または陽極体積空間の外側に配置される。イオンを収集するコレクター電極は、陽極体積空間内に配置され、電子は電子源から陽極に移動し、陽極内で往来ないし循環して、その結果、陽極内に保持される。
【０００４】
この移動時に、電子は、測定される圧力を形成する気体雰囲気を構成する気体の分子及び原子と衝突する。このような電子と気体との接触により、イオンが生成される。このようにして生成されたイオンは、イオンを収集するコレクター電極（一般的には接地されている）に引き寄せられる。気体雰囲気内の気体の圧力は、イオン電流及び電子電流から式：Ｐ＝（１／Ｓ）（Ｉｉｏｎ／Ｉｅｌｅｃｔｒｏｎ）によって算出される。ここで、Ｓは１／Ｔｏｒｒ単位の係数であり、個々の真空計の構成、電気パラメータ、圧力範囲によって定まる。
【０００５】
典型的な電離真空計の動作寿命は、害のない気体雰囲気で動作させた場合、約１０年に達する。しかしながら、過度に高い圧力下で、または電子源である陰極の電子放出特性を劣化させる種類の気体内で動作させた場合、そのような電離真空計は数分または数時間で故障する。電離真空計を高圧力下で動作させた場合、例えば、アルゴンで１０−４Ｔｏｒｒ超の圧力下で動作させた場合にはスパッタリングが問題となる。スパッタリングが高圧力下で問題となるのは、大量の気体がイオン化するからである。スパッタリングは、イオンと電離真空計の構成品との衝突エネルギーによって引き起こされる。例えば、高エネルギーのイオンは、電離真空計のコレクター柱体を形成するタングステン材に衝突する。このとき、コレクター柱体の表面やコレクター外囲体の表面から原子が放出される。放出された物質は、スパッタリングされた表面から見た視界の中で他の表面に自由に飛んでいって、真空計を故障させ得るが、それは、陰極を被覆するか、または、真空計のフィードスルー絶縁体を被覆するかして、その結果、漏電を引き起こすことによるものである。
【０００６】
従って、前述の問題を最小限とするかまたは除去してしまう電離真空計を設計する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第２，６０５，４３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば熱フィラメントなどの電子源への被覆が助長されるのは、図１に示される、フィラメントとコレクター構造体とが並列に並べられる典型的な配置によってであり、その配置では、しばしば、コレクター表面に対面するフィラメントの表面の面積が大きくなっている。本発明の電離真空計では、スパッタリングされた原子が、コレクター電極から真空計内の電子源に至る直線路を見出すのを阻止して、フィラメントの放出効率に対する自己スパッタリングの堆積作用を最小限としている。
【０００９】
そこで、高圧力で作動するとき、スパッタリングによって生じる堆積物の位置を制御しながら圧力を測定する電離真空計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１構成の電離真空計は、電子が気体分子及び原子と衝突する電離空間を形成する網目グリッドを備える陽極構造体を含む。前記網目グリッドは円筒形の網目グリッドである。前記網目グリッドの端部が電離空間の端部を形成する。また、この電離真空計は電子を放出する熱陰極電子源を含む。前記電子源は、電離空間の一つの端部に位置する。さらに、この電離真空計は、電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを収集して、気体圧力を出力するコレクター電極を含む。前記コレクター電極は電離空間を通る前記コレクターに沿って延びており、このコレクター軸心は、電離空間の端部を通って延びている。あるいは、前記熱陰極電子源は、前記コレクター電極と並列に並べて配置されるリボンフィラメントであり、前記リボンフィラメントは、前記コレクター電極に対して約９０°を成すように配置された平面を有し、前記コレクター電極と対面する、フィラメントの面の面積が最小限にされる。
【００１１】
本発明の第２構成の電離真空計は、電子が気体分子及び原子と衝突する電離空間を形成する網目グリッドを備える陽極構造体と、電子を放出する電子源とを含む。前記網目グリッドは円筒形の網目グリッドである。さらに、この電離真空計は、電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを収集して、気体圧力を出力する第一のコレクター電極を含む。さらに、この電離真空計は電離空間の外側にある第一のシェードを含み、その第一のシェードは前記電子源と前記第一のコレクター電極との間に位置している。前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの一方は、前記陽極構造体の内側に位置しており、前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの他方は、前記陽極構造体の外側に位置している。電子を放出する電子源が前記陽極構造体の外側に位置し、かつ前記第一のコレクター電極が前記陽極構造体の内側に位置すると、電離空間は、前記陽極構造体の内側であり、かつ選択的に、さらに、この電離真空計は、前記陽極構造体の内側に位置する第二のコレクター電極を含む。追加の選択肢として、さらに、この電離真空計には前記第一のシェードと前記陽極構造体との間に、前記陽極構造体の外側に位置する第三のコレクター電極が含まれる。あるいは、電子を放出する電子源が前記陽極構造体の内側に位置し、かつ前記第一のコレクター電極が前記陽極構造体の外側に位置する。前記電子源は熱陰極またはマイクロチャンネル板である。
【００１２】
さらに、この電離真空計は、前記電子源を取り囲む外被と、前記陽極構造体と、前記第一のコレクター電極とを含む。選択的に、前記外被と前記電子源との間に第二のシェードを配置して、スパッタリングされた前記外被から飛び出した原子が前記電子源に堆積するのを阻止できる。
【００１３】
本発明の第３構成の、電離真空計で圧力を測定する方法では、電離空間の一つの端部に位置する熱陰極電子源から電子を放出し、その電子を、電離空間を形成する円筒形の網目グリッドを備える陽極構造体の内側で気体分子及び原子と衝突させる。さらに、この方法では、電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンをコレクター電極に収集して、気体圧力を出力する。前記コレクター電極は、電離空間を通るコレクター軸心に沿って延びており、そのコレクター軸心は、電離空間の端部を通って延びている。測定する圧力は、約１０−１Ｔｏｒｒと約１０−４Ｔｏｒｒとの間の範囲内である。
【００１４】
本発明の第４構成の、電離真空計で圧力を測定する方法では、電子源から電子を放出し、その電子を、電離空間を形成する円筒形の網目グリッドを備える陽極構造体の内側で気体分子及び原子と衝突させる。前記網目グリッドは円筒形の網目グリッドである。さらに、この方法では、電離空間の外側にある第一のシェードを、前記電子源と第一のコレクター電極との間に配置し、前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの一方は、前記陽極構造体の内側に位置し、前記第一のコレクター電極と前記電子源のうちの他方は、前記陽極構造体の外側に位置する。また、この方法では、電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを前記第一のコレクター電極に収集して、気体圧力を出力する。電子を放出する電子源が前記陽極構造体の外側に位置し、かつ前記第一のコレクター電極が前記陽極構造体の内側に位置すると、選択的に、この方法ではさらに、第二のコレクター電極を前記陽極構造体の内側に配置する。追加の選択肢として、さらに、この方法では、前記第一のシェードと前記陽極構造体との間に、前記陽極構造体の外側に第三のコレクター電極を配置する。さらに、この方法では、前記電子源、前記陽極構造体及び前記第一、第二、第三のコレクター電極を外被で囲み、また第二のシェードを前記外被と前記電子源との間に配置して、スパッタリングされた前記外被から飛び出した原子が電子源に堆積するのを阻止する。
【００１５】
本発明の電離真空計によれば、スパッタリングされた前記コレクター電極や前記外被の表面から飛び出した原子の流れに対して、電子源が曝されるのを最小限にするなど多くの利点がある。
【００１６】
前述したことは、添付する図面に例示されている通り、以下の、発明の代表的な実施形態についての、より詳細な記述から明らかであり、それらの図面においては、異なる図面でも同様な参照記号は同じ部分を示している。図面の縮尺は必ずしも一定ではなく、本発明の実施形態を分かりやすく例示することに重きを置いている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術による一般的な電離真空計の概略図である。
【図２】本発明の、電離空間の一つの端部に位置する電子源を有する電離真空計の概略図である。
【図３Ａ】電離空間を取り囲む外被を備える、図２に示される電離真空計の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される電離真空計内でシュミレーションされた電子路を例示する図である。
【図４Ａ】本発明の、電子源とコレクター電極との間にシェードを有する電離真空計の側面図である。
【図４Ｂ】本発明の、電子源とコレクター電極との間にシェードを有し、かつコレクター電極が２つのコレクター電極で形成されている電離真空計の側面図である。
【図５Ａ】本発明の、電子源とコレクター電極との間にシェードを有する電離真空計の上部断面図である。
【図５Ｂ】本発明の、電子源とコレクター電極との間にシェードを有し、かつコレクター電極が２つのコレクター電極で形成されている電離真空計の上部断面図である。
【図５Ｃ】本発明の、電子源とコレクター電極との間にシェードを有し、かつコレクター電極が、電子源の平面に平行な面に置かれる２つのコレクター電極で形成されている電離真空計の上部断面図である。
【図５Ｄ】本発明の、二重ループの電子源を有する電離真空計の側面図である。
【図６Ａ】本発明の、外被と、電子源とコレクター電極との間の第一のシェードと、外被と電子源との間の第二のシェードと、陽極構造体の内側の第二のコレクター電極と、陽極構造体の外側の第三のコレクター電極とを有する電離真空計の側面図である。
【図６Ｂ】本発明の、外被と、電子源とコレクター電極との間の第一のシェードと、外被と電子源との間の第二のシェードと、陽極構造体の外側のコレクター電極とを有する電離真空計の側面図である。
【図７】本発明の、電子源とコレクター電極との間の第一のシェードと、外被と電子源との間の第二のシェードとを有する電離真空計の上部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
例えば熱フィラメントなどの電子源１０５への被覆が助長されるのは、図１に示される、フィラメント１０５とコレクター構造体１１０とが並列に並べられる典型的な配置によってであり、その配置では、しばしば、コレクター表面１１０に対面するフィラメント１０５の面の面積が大きくなっている。
【００１９】
本発明の代表的な実施形態を以下に記述する。
【００２０】
一つの実施形態においては、図２に示されるように、本願で開示される電離真空計１００は、柱体１１２及び１１４の周りに円筒形のワイヤグリッドを備える陽極構造体１２０を有し、この陽極構造体１２０は電子が気体分子及び原子と衝突する電離空間１２１を形成する。２つの端部グリッド１１１ａ及び１１１ｂによって、電離空間１２１の端部を形成する。熱陰極電子源１０５が電子１２５を放出するが、電子源１０５は、電離空間１２１の一つの端部に位置している。コレクター電極１１０は、電子１２５と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンを収集して、気体圧力を出力する。コレクター電極１１０は、電離空間１２１を通るコレクター軸心に沿って延び、そのコレクター軸心は、電離空間１２１の端部を通って延びている。熱陰極電子源１０５と反対側の電離空間１２１の他端において、コレクター電極１１０と柱体１１２及び１１４が、端部グリッド１１１ｂから下方に位置する中実の円盤１１６を通って突出している。電子源１０５は、例えば、図２に示されるような陰極熱フィラメントであるか、円盤形の陰極熱電子エミッター（例えば、ニューハンプシャー州ウィルトンのキンボールフィジクス社製）である。
【００２１】
電子源１０５を含む電離真空計１００の上部の断面が、概略的に図３Ａ及び図３Ｂに例示されている。電離真空計１００は、測定チャンバー１１７における気体分子及び原子が、電子の一定の流れによって電離することを基本としている。図３Ｂに示される、負に帯電した電子１２５（同様に右側にも電子はあるが、図３Ｂにおいては、左側のみが示されている）が、例えば、熱陰極１０５から十分に制御された選択可能な速度で放出され、正に帯電した陽極構造体１２０に向かって放出または加速される。電子１２５は、陽極構造体１２０の中を通って陽極構造体１２０内で往来ないし循環する。そして、端部グリッド１１１ａ及び端部グリッド１１１ｂのポテンシャルバイアス電圧の影響もあって、電子１２５は、陽極構造体１２０の電離空間内に保持される。この空間において、電子１２５は、ワイヤグリッドまたは端部グリッド１１１ａもしくは端部グリッド１１１ｂと衝突する前に、気体分子及び原子と衝突して正に帯電したイオンを生成する。低圧力で作動する間、ほとんどの電離は、陽極構造体１２０内のみにおいて起こり、それで、陽極構造体１２０内の空間１２１を電離空間１２１と称する。電離空間１２１の外でも幾分かは電離が起こるが、これは、特に高圧力（例えば、約１０−４Ｔｏｒｒを超える）での作動の間であって、この時、収集によって十分な電離が起こることもある。イオンは、イオンコレクター１１０によって収集される。コレクター１１０は、殆ど接地電位にあるが、それは、正に帯電した陽極構造体１２０に対して負である。しかしながら、この配置に限られるものではなく、コレクター１１０は、陽極構造体１２０に対して様々に異なる電位を有していてもよい。米国特許出願公開２０１１／００６２９６１Ａ１号明細書として公開された米国特許出願第１２／８６０，０５０号明細書を参照するものとし、それは、援用することで、その全体が本明細書に組み入れられる。陽極構造体に対する陰極の電圧及び電子放出電流が一定であると、正イオンが生成される速度が、電離真空計１００中の気体の密度と関係する。図２に戻ると、コレクター電極１１０からの信号が、電流計１３５によって検出され、それは、すべての圧力目盛用の圧力単位に換算される。
【００２２】
図２に示される実施形態において、スパッタリングされたコレクター１１０から飛び出した原子は、典型的には、コレクター軸心に垂直な経路に沿って放出され、フィラメント１０５に堆積することは考えられない。その理由は、フィラメント１０５が、電離空間１２１の一つの端部に位置し、コレクター電極１１０に垂直な方向の見通し線から外れていて、図１に示される配置とは対照的に、フィラメント１０５がコレクター１１０と並列に並んでいないからである。図２に示される幾何学的配置の熱陰極フィラメントを電子源１０５として用いることによって、電離真空計１１０を高圧力で作動できる。
【００２３】
あるいは、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、第一のシェード１１５を、電子源１０５とコレクター１１０との間に配置して、スパッタリングされるコレクターから飛び出た原子の堆積作用から、曝されているフィラメント表面を効果的に遮蔽する。電場は、電子源１０５によって生成された電子を、第一のシェード１１５を回避して電離空間１２０中に導く。電子源は、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示されるような熱陰極か、またはマイクロチャンネル板である。マイクロチャンネル板については、米国特許出願公開２０１１／０２３４２３３Ａ１号明細書として公開された米国特許出願第１２／８０８，９８３号明細書を参照するものとし、それは、援用することで、その全体が本明細書に組み入れられる。熱陰極１０５は、図４Ａ及び図４Ｂに単一ループとして示される円筒形フィラメントであるか、またはそのフィラメントは、図５Ｄ（明確化のために第一のシェード１１５は示されていない。）に示されるような二重ループか、または図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに上部断面図として示されるリボンフィラメントである。このリボンフィラメント１０５は、コレクター軸心に対して約９０°をなす平面を有していて、コレクター電極１１０に対面するフィラメント１０５の面の面積が最小限にされている。コレクター電極１１０と電子源１０５のうちの一方は、陽極構造体１２０の内側に位置し、コレクター電極１１０と電子源１０５のうちの他方は、陽極構造体１２０の外側に位置する。図６Ａに示されるように、電子を放出する電子源１０５が陽極構造体１２０の外側に位置し、コレクター電極１１０が陽極構造体１２０の内側に位置すると、測定チャンバー１１７において生成される極めて短い平均自由路イオンを高圧力で測定するために、電離真空計２００は、陽極構造体１２０の内側に位置する、第一のコレクター電極１１０ａと、第二のコレクター電極１１０ｂと、選択的に、第一のシェード１１５と陽極構造体１２０との間において陽極構造体１２０の外側に位置する第三のコレクター電極２１０とを含む。あるいは、図６Ｂに示されるように、電離真空計２００は、陽極構造体１２０の内側に位置する単一のコレクター電極１１０と、陽極構造体１２０の外側に位置する第三のコレクター電極２１０とを含む。よって、第三のコレクター電極２１０は、陽極構造体１２０によって形成される電離空間の外側にあるが、高圧力では、この主な電離空間の外でも電離が起こる。
【００２４】
図４Ａ、図５Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂに示される、実施形態では、電離真空計１００が外被のない構造として示されており、真空計容器で取り囲まれていない。前述の図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、外被２０５を有する種類の電離真空計でもよく、図６Ｂに示される電離真空計の上部断面図が示されている図７にも示されている。約１０−４Ｔｏｒｒより大きな圧力では、フィラメント１０５から放出される電子は、陽極構造体１２０に至る途中で気体原子または分子と衝突する確率が高い。そのため、このような圧力では、イオンは、陽極構造体１２０の外側で生成されて、一般的にステンレス鋼で作られている外被２０５に向かって加速され、ステンレス鋼のスパッタリングは今日では可能である。外被２０５からスパッタリングされたステンレス鋼の成分の原子の中には、フィラメント１０５の裏面を被覆するものもある。圧力が上昇して約１０−１Ｔｏｒｒに近づくと、電離の大半は、陽極構造体１２０の外側で起こり、ステンレス鋼製の外被２０５の壁でのスパッタリングが、フィラメント１０５に堆積する物質の主な原因となる。その結果として生じる、フィラメント１０５上の典型的な堆積パターンは、外被２０５に対面しているフィラメント１０５の側面上へのステンレス鋼の成分の原子の被覆と、コレクター１１０に対面しているフィラメント１０５の側面上へのタングステンの被覆である。図６Ａ、図６Ｂ、及び図７には、特定の外被２０５を有する種類の電離真空計２００が示されており、第二のシェード１１９を用いて、スパッタリングされた外被２０５から飛び出た原子の堆積作用を電子源１０５から遮蔽する。すなわち、スパッタリングされた外被２０５から飛び出た原子が電子源１０５に堆積するのを阻止する。第一のシェード１１５及び第二のシェード１１９のそれぞれは成形された金属板、例えば、ステンレス鋼の金属板である。これらのシェードの電位は、陰極の電位と同じか陰極の電位よりも僅かに低いので、前述のスパッタリングの問題は生じない。
【００２５】
前述し、図２に示した電離真空計１００で圧力を測定する方法では、電離空間１２０の一つの端部に位置する熱陰極電子源１０５から電子を放出し、その電子を、電離空間１２０を形成する円筒形の網目グリッドを備える陽極構造体の内側で気体分子及び原子と衝突させる。さらに、この方法では、電子と、気体分子及び原子との衝突で生成されるイオンをコレクター電極１１０に収集して、気体圧力を出力する。コレクター電極１１０は電離空間を通るコレクター軸心に沿って延びており、そのコレクター軸心は、電離空間の端部を通って延びている。
【００２６】
前述し、図６Ａ、図６Ｂ、及び図７に示した電離真空計２００で圧力を測定する方法では、電子源１０５から電子を放出し、その電子を、電離空間１２０を形成する円筒形の網目グリッドを備える陽極構造体の内側で気体分子及び原子と衝突させる。さらに、この方法では、第一のシェード１１５を、電子源１０５とコレクター電極１１０との間であって電離空間の外側に配置し、コレクター電極１１０と電子源１０５のうちの一方を陽極構造体１２０の内側に位置させ、コレクター電極１１０と電子源１０５のうちの他方を陽極構造体１２０の外側に位置させ、電子と、気体分子及び原子との衝突によって生成されるイオンをコレクター電極１１０に収集して、気体圧力を出力する。電子を放出する電子源１０５が陽極構造体１２０の外側に位置し、コレクター電極１１０が陽極構造体１２０の内側に位置すると、選択的に、さらに、この方法では、第一のコレクター電極１１０ａ及び第二のコレクター電極１１０ｂを陽極構造体１２０の内側に配置し、加えて、この方法では、図６Ａに示されるように、第一のシェード１１５と陽極構造体１２０との間において、第三のコレクター電極２１０を、陽極構造体１２０の外側に配置する。さらに、この方法では、外被２０５と電子源１０５との間に第二のシェード１１９を配置して、スパッタリングされた外被２０５から飛び出た原子が電子源１０５に堆積するのを阻止する。測定する圧力は、約１０−１Ｔｏｒｒと約１０−４Ｔｏｒｒとの間の範囲内である。
【００２７】
ここで引用される全ての特許、公報及び参考文献の教示は、援用することによりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００２８】
この発明は、その実施形態を参照して、特定の例示がなされ、記述もされているが、当業者には、添付した請求の範囲に包含される発明の範囲から逸脱すること無く、形式や詳細に様々な変更を加えても良いことが理解される。
【符号の説明】
【００２９】
１００、２００  電離真空計
１０５  電子源（フィラメント）
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０  コレクター電極
１１１ａ、１１１ｂ  端部グリッド
１１２、１１４  柱体
１１５、１１９  シェード
１１６  円盤
１１７  測定チャンバー
１２０  陽極構造体
１２１  電離空間
１２５  電子
２０５  外被
【図１】
2015507203.tif 000003
【図２】
2015507203.tif 000004
【図３Ａ】
2015507203.tif 000005
【図３Ｂ】
2015507203.tif 000006
【図４Ａ】
2015507203.tif 000007
【図４Ｂ】
2015507203.tif 000008
【図５Ａ】
2015507203.tif 000009
【図５Ｂ】
2015507203.tif 000010
【図５Ｃ】
2015507203.tif 000011
【図５Ｄ】
2015507203.tif 000012
【図６Ａ】
2015507203.tif 000013
【図６Ｂ】
2015507203.tif 000014
【図７】
2015507203.tif 000015
【国際調査報告】
2015507203.tif 000016
2015507203.tif 000017