(57)【要約】【課題】放電を誘発する簡単な手段を設けることにより、操作開始後瞬時に圧力を測定できる冷陰極電離真空計を提供することを目的とする。【解決手段】圧力を測定するチャンバー３０に連通したエンクロジャー２２に設けられた陽極２４および陰極２３と、前記陽極２４と陰極２３との間の電界にほぼ直交する磁界を形成し、前記陽極２４と陰極２３との間に放電を起こす磁性手段２５ａ，２５ｂとを備えた冷陰極電離真空計１において、前記空間内に、接触状態および非接触状態となる電極３，４を有する放電誘発手段２を設け、前記電極３，４の接点開閉時に発生する放電から生成される電子を用いて、前記陰極２３と陽極２４間の放電を誘発する。【選択図】図１
2007155669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を測定するチャンバーと連通した空間に設けられた陽極および陰極と、前記陽極と陰極との間の電界にほぼ直交する磁界を形成し、前記陽極と陰極との間に放電を起こす磁性手段とを備えた冷陰極電離真空計において、
前記空間内に接触状態及び非接触状態となる電極を有する放電誘発手段を設け、前記電極の接点開閉時に発生する電子を用いて、前記陰極と陽極間の放電を誘発することを特徴とする冷陰極電離真空計。
【請求項２】
前記放電誘発手段は、固定電極と、可動電極と、前記固定電極と可動電極に電圧を印加する電源とを備え、前記可動電極を移動させることにより、電極を接触状態及び非接触状態になすことを特徴とする請求項１に記載された冷陰極電離真空計。
【請求項３】
前記放電誘発手段は、固定電極と、可動電極と、前記固定電極と可動電極に電圧を印加する直流電源又は交流電源と、前記固定電極と可動電極との間に接続された抵抗とを備えることを特徴する請求項２に記載された冷陰極電離真空計。
【請求項４】
前記放電誘発手段は、固定電極と、可動電極と、前記固定電極と可動電極に電圧を印加する直流電源と、前記固定電極と可動電極との間に接続された、前記可動電極を移動させるためのコイルとを備えることを特徴とする請求項２に記載された冷陰極電離真空計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極電離真空計に関し、特に、その電極間の放電を誘発する放電誘発手段を備えた冷陰極電離真空計に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）が良く使用されており、この冷陰極電離真空計には、ペニング真空計、マグネトロン真空計、倒置型マグネトロン真空計等、様々な形式のものがある。
【０００３】
この冷陰極電離真空計の構成をペニング真空計を例にとって、図５に基づいて説明する。
図に示すように、この冷陰極電離真空計２１はチャンバー３０に取り付けられたペニング真空計であって、この真空計２１は、エンクロージャ２２内に、陰極２３と、陰極２３により囲まれた陽極２４と、エンクロージャ２２の外側の磁気手段（磁石２５ａ及び２５ｂ）と、前記陽極２４に電圧を印加する電源２６と、陽極２４を流れる電流を測定する電流計２７とを有している。
なお、前記チャンバー３０、エンクロージャ２２、陰極２３は、接地（アース）されている。
【０００４】
この冷陰極電離真空計２１の動作、原理について簡単に説明する。
まず、自然放射線等により陰極２３よりと陽極２４の空間に初期電子が生成され、その電子が磁石２５ａ，２５ｂの磁界の磁力線に巻きつくような螺旋運動し、最後に陽極２４に捕集される。このとき、該電子が気体と衝突し、電離イオンを生成する。そして、この電離イオンを陽極２４に収集し、その電流値を電流計２７によって測定し、該電流値から圧力を測定する。
【０００５】
ところで、この冷陰極電離真空計２１において、陰極２３と陽極２４との間で放電を開始させるためには、例えば、自然放射線等により生成される初期電子が必要である。そのため、冷陰極電離真空計２１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。この遅れは、気体の圧力によって変わり、標準的な真空計では、１０-3Ｐａの圧力下で数秒間、１０-8Ｐａの圧力下で数時間である。このように、低圧力下における放電開始時の遅れは、許容しがたい長さであり、測定の効率化を阻害するものであった。
【０００６】
上記冷陰極電離真空計２１の放電開始の遅れについては広く知られており、この遅れを改善するために放電を誘発する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、（１）高温のフィラメントから熱電子をパルス状に供給する、（２）放電空間に初期電子を供給するために、陰極面上に針状電極を取り付ける、（３）陰極と陽極の空間に初期電子を生成する手段として、放射線源を設ける、（４）光電効果により光電子を供給するために、短い波長の光を発する外部光源を使用することが記載されている。
【特許文献１】特開平６−２６９６７号公報（第３頁第３欄第２２行乃至第４欄３８行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記（１）の方法では、放電を誘発するためには、放電が発生し得る状態にあることを操作者に判断させる必要があり、その際、放電を発生させるには、制御盤の操作ボタンをほんの少しの間だけ押すようにしなければならない。不必要に操作ボタンを押しても、フィラメントの消耗を招くだけであり、フィラメントを損傷させる虞れがあった。
【０００８】
また、（２）の方法にあっては、針状電極の先端部が放電によるダメージで、電子の放出特性が変化するという問題があった。この方法は、一次的に放電を起こすことができても、長い期間における信頼性に欠けるものであった。
【０００９】
更に、（３）の方法にあっては、今日、放射性物質の危険性を危惧する傾向のために、非実用的になっている。また、（４）の方法については、エンクロージャが紫外線に対して透過性があることを必要とし、エンクロージャが金属製の場合、新たに窓を設ける必要があった。
【００１０】
上記したようにいずれの方法においても課題があり、新規な方法の実現が望まれていた。本願発明者らは、かかる新規な方法（装置）を鋭意検討し、電気接点開閉時に生ずる電子を、冷陰極電離真空計のトリガ用電子（放電誘発用電子）として利用するという独創的な方法を開発し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、前記したように従来の方法とは全く異なる放電誘発方法を提供することにより、従来の課題を解決することを目的とするものである。即ち、本発明は、放電を誘発する簡単な手段を設けることにより、操作開始後瞬時に圧力を測定できる冷陰極電離真空計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の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、圧力を測定するチャンバーと連通した空間に設けられた陽極および陰極と、前記陽極と陰極との間の電界にほぼ直交する磁界を形成し、前記陽極と陰極との間に放電を起こす磁性手段とを備えた冷陰極電離真空計において、前記空間内に接触状態及び非接触状態となる電極を有する放電誘発手段を設け、前記電極の接点開閉時に発生する電子を用いて、前記陰極と陽極間の放電を誘発することを特徴としている。
【００１３】
このように電極を接触状態、非接触状態にさせる放電誘発手段を設け、前記電極接点開閉時に発生する電子を用いて、前記陰極と陽極間の放電を誘発すようにしたため、簡単な構成で、しかも確実に放電を誘発することができる。
また、電極の接点部分が接触を繰り返すことにより、長時間使用しても、信頼性が低下することはなく、長期間、安定して使用することができる。
【００１４】
ここで、前記放電誘発手段は、固定電極と、可動電極と、前記固定電極と可動電極に電圧を印加する電源とを備え、前記可動電極を移動させることにより、電極を接触状態及び非接触状態になすことが望ましい。
また、前記放電誘発手段は、固定電極と、可動電極と、前記固定電極と可動電極に電圧を印加する直流電源または交流電源と、前記固定電極と可動電極との間に接続された抵抗とを備えることが望ましい。
更に、前記放電誘発手段は、固定電極と、可動電極と、前記固定電極と可動電極に電圧を印加する直流電源と、前記固定電極と可動電極との間に接続された、前記可動電極を移動させるためのコイルとを備えるのが望ましい。
【００１５】
このように、本発明においては、直流電源、交流電源を用いることができ、直流電源とコイルを用いた場合には、低電圧であっても、電極の接点開閉時に放電を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の冷陰極電離真空計によれば、放電を誘発する簡単な手段を備えているため、操作開始後瞬時に圧力を測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明にかかる冷陰極電離真空計を示す概略構成図、図２は、図１に用いられている放電誘発装置の原理を説明するための回路図、図３は、図１に示された放電誘発装置の概略構成図である。なお、図５に示された部材と同一あるいは該部材に相当する部材は、同一の符号を付することによって、その詳細な説明は省略する。
【００１８】
本発明にかかる冷陰極電離真空計１は、放電誘発装置２が設けられている点に特徴を有している。この放電誘発装置２は、電極の接点間に生じる電子をトリガ電子（放電誘発用電子）として利用したものである。
この接点間に生じる電子の生成原理について、図２に基づいて説明する。まず、可動電極４が移動すると、固定電極３及び可動電極４の接点間の距離ｄは、時間とともに減少し、ｄ＝０となって接点が接触し、電流Ｉ＝Ｖ／Ｒが流れる。
【００１９】
両電極３，４の接点が接触する直前の接点間電界を平等電界と考えると、その電界Ｅは、Ｅ＝Ｖ／ｄとなる。Ｅはｄに反比例して増大し、ｄ＝０の直前では著しく高い値となるため、接点の陰極側より電子の電界放出が起こる。前記距離ｄが０に近づくにつれて電界電子電流値は増し、ｄ＝０となって、Ｉ＝Ｖ／Ｒの電流に落ち着く。
このように、接点が接触する直前に電界電子が放出される。しかも、前記接点の開閉が繰り返し行われると、接点部分には電界電子が間欠的に生成される。
【００２０】
本発明にかかる放電誘発装置は、前記したように接点の開閉を行うことにより、接触部分に電界電子であるトリガ用電子（放電誘発用電子）が生成される。
なお、固定電極３に対して可動電極を移動させる手段については、特に限定されるものではないが、例えば、後述する静電気力による方法以外に、接点をベローを介してチャンバー外側から手動により開閉しても良く、また小型のリレーのように磁力によって接点の開閉を行なうように構成しても良い。
また、電源として直流電源を用いた場合について説明したが、交流電源を用いても良い。また直流電源の場合、コイルを用いることにより低電圧であっても、電極の接点開閉時に電子を発生させることができる。
【００２１】
次に、具体的な構成ついて図１、図３に基づいて説明する。
この放電誘発装置２は、真空度が測定されるチャンバー３０と、真空計のエンクロージャ２２の間に、前記放電誘発装置２が取り付けられている。放電誘発装置２は、図３に示すように固定電極３と、可動電極４と、前記固定電極３と可動電極４に電圧を印加する電源５と、電源５と可動電極４との間に設けられた抵抗６とを有する。なお、固定電極３及びチャンバー３０は接地（アース）されている。なお、図中の符号７は、ゴム、セラミックス等の絶縁物である。
【００２２】
また、本発明にかかる冷陰極電離真空計１は、図１に示すように、従来の冷陰極電離真空計２１と同様に、エンクロージャ２２内に、陰極２３と、陰極２３により囲まれた陽極２４と、エンクロージャ２２の外側の磁気手段（磁石２５ａ及び２５ｂ）と、前記陽極２４に対して電圧を印加する電源２６と、陽極２４を流れる電流を測定する電流計２７とを有している。
【００２３】
そして、この放電誘発装置２において、固定電極３、可動電極４に電圧Ｖを印加すると、固定電極３と可動電極４との間のギャップ内電界による静電気力によって可動電極４が左方にたわみ、固定電極３に接触する。その際、前記した生成原理に基づいて、接触部分に電界電子が放出され、トリガ電子が生成する。接触するとギャップ内電界は０となるため、可動電極４は右方に戻る。
【００２４】
このようにして、可動電極４は左右に振動を起こし、接点部分に間欠的に電子が発生する。この放電誘発装置２を真空計１の近傍に置けば、真空計１の放電空間へ多数のトリガ用電子（放電誘発電子）が供給され、陰極２３と陽極２４との間で放電が始まる。
このようにして、真空計の放電が瞬時に開始されるため、測定効率を向上させることができる。
【００２５】
なお、上記実施形態にあっては、固定電極３と可動電極４とを管路に対して垂直に配置した場合について説明したが、図４に示すように固定電極３と可動電極４とを管路に対して平行に配置しても、前記した実施形態と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる冷陰極電離真空計を示す概略構成図である。
【図２】図１に用いられている放電誘発装置の動作原理を説明するための回路図である。
【図３】図１に示された放電誘発装置に概略構成図である。
【図４】固定電極と可動電極の配置の変形例を示した概略構成図である。
【図５】従来の冷陰極電離真空計を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      冷陰極電離真空計
２      放電誘発装置
３      固定電極
４      可動電極
５      電源
６      抵抗
７      絶縁物
【図１】
2007155669.tif 000003
【図２】
2007155669.tif 000004
【図３】
2007155669.tif 000005
【図４】
2007155669.tif 000006
【図５】
2007155669.tif 000007