(57)【要約】電離真空計において、平行化された電子ビームが計器構造のグリッド表面に当たるときに出射されるＸ線の影響を、羽板付ビーム止めにより低減した。この羽板付ビーム止めはＸ線を持たない影領域を形成し、これによりコレクタプレートに当たるＸ線の量を最小にし、残留電流のＸ線作用部分を減少させる。
2006510036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードにより成形された電子ビームを有し、分析のために気体分子を上記電子ビームにより電離する電離真空計であって、上記気体分子と相互作用しない上記電子ビーム中の実質的にすべての電子を捕集するビーム止めを有し、該ビーム止めは、その上に複数の羽板を有するものであることを特徴とする電離真空計。
【請求項２】
上記複数の羽板は、上記ビーム止めの中心部上のみに配置されることを特徴とする請求項１記載のビーム止め。
【請求項３】
上記複数の羽板は、上記ビーム止めの垂直面に対して３０ないし４５度の角度をなすものであることを特徴とする請求項１記載のビーム止め。
【請求項４】
気体の全イオン圧力を判定する装置であって、
第１および第２の電離領域を備え、これら領域の境界をアノードグリッドにより定める電離室と、
上記第１及び第２の電離領域を通過する電子ビームを生成する手段であって、上記電離室内における上記電子ビームと上記気体分子の相互作用により、同一の気体密度から、第１及び第２のイオンストリームを生成する手段と、
上記気体分子と相互作用しない実質的にすべての電子を捕集する、複数の羽板を有する電子ビーム止めと、
上記第１のイオンストリームを分析器に向けるための手段と、
上記第２のイオンストリームをイオンコレクタに向けるための手段とを、備えたことを特徴とする装置。
【請求項５】
上記第１のイオンストリームを、上記イオンコレクタにて捕集する手段と、
上記イオンコレクタにて、上記第２のイオンストリームにより生成される基準電流を測定する手段と、
上記基準電流を用いて、上記電離室内における上記気体の全イオン圧力を計算するための手段とを、さらに備えたことを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
上記複数の羽板は、上記ビーム止めの中心部上のみに配置されることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項７】
上記複数の羽板は、該ビーム止めの垂直面に対して３０ないし４５度の角度をなすものであることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
上記複数の羽板は、上記ビーム止めの垂直面に対して３０ないし４５度の角度をなすものであることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項９】
気体の全イオン圧力を判定するための方法であって、
第１及び第２の電離領域を有し、これら領域の境界がアノードグリッドにより定められる電離室を設ける工程と、
上記第１および第２の電離領域を通過する電子ビームを生成して、上記電離室内における上記電子ビームと上記気体分子との相互作用により同一の気体密度から第１及び第２のイオンストリームを生成する工程と、
上記気体分子と相互作用しない実質的にすべての電子を捕集する、複数の羽板を有する電子ビーム止めを用いる工程と、
上記第１のイオンストリームを分析器に向ける工程と、
上記第２のイオンストリームをイオンコレクタに向ける工程とを、備えたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
電離真空計中の残留電流を減少させる方法であって、
分析されるべき気体の気体分子を収容する電離室を設ける工程と、
上記電離室を通過する電子ビームを生成して、上記電離室内における上記電子ビームと上記気体分子との相互作用により少なくとも１つのイオンストリームを生成する工程と、
上記イオンストリームの少なくとも一部をイオンコレクタに向ける工程と、
上記気体分子と相互作用しない実質的にすべての電子を捕集する、複数の羽板を有する電子ビーム止めを用い、該複数の羽板は、上記電子ビーム止めと相互作用する電子により形成された複数のＸ線を、上記イオンコレクタから離れる方向に向ける工程とを、備えたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、分析用の気体試料を電離する分野に関し、特に、Ｘ線の影響による電離真空計中の残留電流を、羽板付ビーム止めを用いて低減することに関するものである。
【０００２】
（本発明の背景）
全圧力計の低圧測定限界は、その計器構造におけるグリッド表面に電子が当たった際のＸ線の生成により大きく制限される。生成されたＸ線は、表面から離れ、余弦自乗強度分布を持つ。これらエネルギー光子のうちのいくつかは、全圧コレクタに当たり、イオンコレクタから電子を放出させる。この電子の損失は、コレクタへのイオンの到着と区別することが出来ない。このように、光電子放出はイオン電流として記録され、該イオン電流は、非常に低い圧力において、すべての計器に対して低圧での“Ｘ線限界”を生成する。このＸ線限界は、そのコレクタ表面が中央フィラメント及びグリッドを囲む円柱状であるところの三極管型電離真空計にとっては特に高い。この問題を最小に抑えるために従来技術は以下を含む。
１．全圧コレクタを極細のワイヤ状にし、Ｘ線吸収のための領域を最小にする（Ｂ−Ａ（Bayard-Alpert）ゲージ (ＢＡＧ)），
２．イオン捕集を調整することにより、光電子効果を避ける（調整された ＢＡＧ），
３．調整されたイオンリペラを用いて、ゲージ中で生成されたイオンを開口を通して離れた捕集領域へ抽出する（Redhead, et al.のエクストラクタゲージ），
４．イオンを抽出し、静電分析器を用いてこれらイオンをイオンコレクタに向けて屈折させる（ヘルマーゲージ）。
【０００３】
これらのゲージはすべて、コレクタ素子を特定のサイズ及び位置に設計することにより、あるいはイオン捕集工程を調整することにより、標準的な円柱状グリッド構造に存在するＸ線の発生を最小にすることに着目している。
【０００４】
（本発明の要旨）
簡単に述べると、電離真空計において、平行化された電子ビームが計器構造のグリッド表面に当たるときに出射されるＸ線の影響を、羽板付ビーム止めにより低減した。この羽板付ビーム止めは、Ｘ線を持たない影領域を形成し、これによりコレクタプレートに当たるＸ線の量を最小にし、残留電流のＸ線作用部分を減少させる。
【０００５】
本発明のある実施の形態によれば、アノードにより成形された電子ビームを有し、分析のために気体分子を上記電子ビームにより電離する電離真空計であって、さらに電子ビーム中の上記気体分子と相互作用しない実質的にすべての電子を捕集するビーム止めを有する電離真空計において、該ビーム止めは、その上に複数の羽板を有するものである。
【０００６】
本発明のある実施の形態によれば、気体の全イオン圧力を判定する装置は、第１および第２の電離領域を備え、これら領域の境界をアノードグリッドにより定める電離室と、上記第１及び第２の電離領域を通過する電子ビームを生成して、電離室内における上記電子ビームと上記気体分子の相互作用により、同一の気体濃度から、第１及び第２のイオンストリームを生成する手段と、上記気体分子と相互作用しない実質的にすべての電子を捕集する、複数の羽板を有する電子ビーム止めと、上記第１のイオンストリームを分析器に向けるための手段と、上記第２のイオンストリームをイオンコレクタに向けるための手段とを備えたものである。
【０００７】
本発明のある実施の形態によれば、気体の全イオン圧力を判定するための方法は、(ａ) 第１及び第２の領域を有し、これら領域の境界がアノードグリッドにより定められる電離室を設ける工程と、(ｂ) 上記第１および第２の領域を通過する電子ビームを生成して、上記電離室内における上記電子ビームと上記気体分子との相互作用により同一の気体密度から第１及び第２のイオンストリームを生成する工程と、(ｃ)上記気体分子と相互作用しない実質的にすべての電子を捕集する、複数の羽板を有する電子ビーム止めを用いる工程と、(ｄ) 上記第１のイオンストリームを分析器に向ける工程と、(ｅ) 上記第２のイオンストリームをイオンコレクタに向ける工程とを備えたものである。
【０００８】
本発明のある実施の形態によれば、電離真空計中の残留電流を減少させる方法は、(ａ) 分析されるべき気体の気体分子を収容する電離室を設ける工程と、(ｂ) 上記電離室を通過する電子ビームを生成して、上記電離室内における上記電子ビームと上記気体分子との相互作用により少なくとも１つのイオンストリームを生成する工程と、(ｃ)上記イオンストリームの少なくとも一部をイオンコレクタに向ける工程と、(ｄ)上記気体分子と相互作用しない実質的にすべての電子を捕集する、複数の羽板を有する電子ビーム止めを用い、該複数の羽板は、上記電子ビーム止めと相互作用する電子により形成された複数のＸ線を、上記イオンコレクタから離れる方向に向ける工程とを備えたものである。
【０００９】
（好ましい実施の形態の詳細な説明）
図１及び図２を参照すると、電離真空計８が示されており、電子ビーム１０がフィラメント１２より出射されている。電子ビーム１０中の電子は、三面リペラ１４により収束され、この三面リペラ１４は、好ましくはフィラメント１２の中心が該リペラ１４の角から引き出された対角線の中心となるように設置されている。三面リペラ１４はフィラメント１２のマイナス側に接続され、これによりリペラ１４は、出射された電子の電位よりも、該電子が出射される地点における負のリードに対してフィラメント電圧に等しい量だけマイナスに帯電される。これは、フィラメントを通過する電圧の約半分である（〜1.5Ｖ)。
【００１０】
電子ビーム１０中の電子は、フィラメント１２に対してプラスの電圧により、アノード１６（好ましくは、正方形アノード）へ導かれる。アノード１６は、好ましくは、７０Ｖでバイアスが掛けられている。アノード１６は、第１の領域（分圧）２０を第２の領域（全圧）から分離する。電子ビーム１０は、第１，第２の両領域２０，２２においてイオンを生成する。第１の領域２０からの複数のイオン３０は、焦点レンズ２４により抽出され、質量分析器（図示せず）に導かれ、領域２０における気体成分の圧力に比例したイオン電流を生成する。第２の領域２２からの複数のイオン３２は、例えばコレクタプレート２６のようなイオン捕集装置により捕集され、第２の領域２２における気体成分の全圧に比例した電流を生成する。
【００１１】
電子ビーム１０中の電子は、第１および第２の領域２０，２２を通過し、ビーム止め２８に衝突する。アノード１６とビーム止め２８は共に電子ビーム１０のアノードとして作用し、これにより電子ビーム１０の電子の経路は、構造により設定された等電位ラインに対して垂直となり、その結果、焦点の合ったビームが得られる。
【００１２】
電子が第１および第２の領域２０，２２を通過するとき、電子は７０eＶの典型的なエネルギーを持つ。これら電子がビーム止め２８に当たると、そのエネルギーの一部は、Ｘ線３４の形状の電磁放射を生成する可能性がある。これらＸ線３４は、表面から離れる余弦自乗強度分布をもつ。これらエネルギー光子の一部がコレクタプレート２６に当たると、コレクタプレート２６からは電子が出射される。この電子の損失はイオンの到着と区別できないので、この事象はイオン電流として記録され、非常に低い圧力において、任意の計器に対する低圧での“Ｘ線限界”を生成する。
【００１３】
この低圧Ｘ線限界を最小とするための我々の発明において、我々は、平行化された電子ビーム１０が電子ビーム止め２８に当たった時にＸ線３４が出射される方向を制御することに注目した。イオン捕集素子、つまりコレクタプレート２６はＸ線３４のすぐ近くに配置され、これによりＸ線電流を最小化する。ビーム止め２８の複数の羽板３６は、出射されたＸ線３４の方向を制御する。羽板３６は、好ましくは、ビーム止め２８の、電子ビーム１０の中心軸からほぼ±２０度の部分に配置されている。図２に示すように、羽板３６の角度は、好ましくは、ビーム止め２８の垂直面に対して３０〜４５度である。
【００１４】
電子ビーム１０が羽板付ビーム止め２８に当たるとＸ線３４が生成されるが、そのエネルギーは電子エネルギーより小さく、ビーム止め２８の羽板３６の表面からの出射角度は、各羽板３６に垂直な軸を中心とした余弦自乗分布となる。この設計により、羽板３６に対して平行に出射されるＸ線の数が最小となり、従って各羽板の後ろ、及び各角度付き羽板に対して平行に延びるラインの後ろに、Ｘ線を持たない影になった領域が形成される。全体として、コレクタプレート２６に入射するＸ線を最小にするという効果が得られる。コレクタプレート２６の寸法は、上記影になった領域に収まり、さらにイオンを効率的に引き付け捕集するために必要な領域を形成するように設計される。
【００１５】
図３を参照すると、平坦なビーム止めを用いた全圧コレクタの場合の、圧力に対する測定イオン電流が示されている。２Ｅ−８Torr以下では、出力イオン電流は１Ｅ−１０Ａで一定となっていることに注意すべきである。さらに図３には、本発明による羽板付ビーム止めの場合の、圧力に対するイオン電流も示す。イオン電流に対する直線状反応が延長されたことが明確に示されている。
【００１６】
なお、本発明は、特定の好ましい実施の形態及び添付の図面を参照して説明したが、本発明が上記好ましい実施の形態に限定されないこと、また、本発明の特許請求の範囲に定められた発明の範囲を逸脱することなく本発明に対して様々な改良等がなされうるであろうことは、当業者にとっては理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のある実施の形態による電離真空計の一部を示す断面図である。
【図２】
図１に示す電離真空計の一部を示す側面図である。
【図３】
従来の平坦な電子ビーム止めを用いて測定した全圧イオン電流と、本発明による羽板付電子ビーム止めを用いて測定した全圧イオン電流とを比較して示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2006510036.tif 000007
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