Proceedings of the 20th Linear Accelerator Meeting in Japan ( September 6—8,1995, Osaka Japan)

C H A R A C T E R I S T I CS

OFFORA COLDATFCATHODEGAUGE

N.Takagi, S.Nakamura, H.Matsumoto * ,N.Terunuma * and S.Morita **ULVAC JAPAN Ltd., 2500 Hagisono, Chigasaki-shi, Kanagawa, Japan
ABSTRACTAn inverted magnetron type cold cathode gauge ( CCG ) was developed to be used in the vacuum
interlock system for Accelerator Test Facility ( ATF ) at KEK. It was confirmed that dischargeturns on at 10—9 Pa vacuum level and remains stable at that level. The deviation of vacuum
sensitivity is less than about ±35% among the tested gauges. The CCG discharge chamber can be
re-used.
A T F 用コールド力ソードゲージの特性
1. まえがき_S~_band_LINAC Regular unit 1
OOkV
25kV
現在高エネルギー物理学研究所において、儿C-7o d B
25PPS I m 計画用テスト装置ATFの藤受が進んでいる。 ATF
fCCGl[BA]の 各 S-band LINAC Regular uniセには、不測の事
KLYSTRON
HhIE
L-pra
故による圧力上昇に備えてクライス卜ロンを保護
KLYSTRON
M(ccg]
MODULATORする目的で、圧力変動に対する応答速度が速いとSLEDされているコールド力ソードゲージ（以 降 CCGと25ju
INTERLOCK記す）が、インターロック用として6台取り付け
眶 ER5x l 0-l Pa t rられる。応答速度の速さの他にCCGに要求される
すとしマ"[c cg ]
fc| GlfCCGl[ccg ]
rrrri
1:rr-ri
rrrT r1 ) 低压* 下で放電が停止しない、
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E H t "
fRll_-7 0dB[DTl产-70d B| r ai[13 r_-7 0dB
「loAl
iMj r
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2 ) 圧力指示値の精度が良い、
3 ) 個々のゲージの感度のバラツキが'少ない、
I 3mACCELERAT 0R (L. 3)[ 3mACCELERAT 0R ( L 4)4 ) 経時変イはヾ少ない、力<要求される。
Fig.1 LINAC Regular unitのネ冓成
今回開発した逆マグネ卜ロン型CCGにおいて、長時間の経時変化に関するデータ(嫌りつつあると も 1〜2 個後に止めてクライストロンのR F 窓と大電力コンポーネントを髓する。 ここではトリガ段階であるが、1)、2)、3)について良い特性が得られたので幸^ 1する。
一オフの信号を出す圧力は〜5 xl(T5Paである。
jCOUPLEIt

upd

2.
S-band LINAC Regular unitのネ冓成
Accelerator Test Facility (ATF) の S -band
LINAC Regular unit© 構成を図■1に示す。各unitにはクライス卜ロン1基 加 速 管 2基^ CC G 、スノオンポンプ(IP)、B - A(BA)のセツ
卜が6繼受置される。クライス卜ロン変調器は25pps (パルス間隔 40ms)の卜リガ一パルスでクライストロンを動作させる。unitに不測の事故による圧力上昇がある±
昜合、CG G からクライス卜ロン
変調器のトリガーをオフさせる信号を発生させて、圧力上昇後のクライス卜ロンのパルスをおそく、。

ツタイゲージ* National Laboratory for High Energy
Physics
1-1 Oho, Tsukuba-shi, Ibaraki, Japan**ATC Co.,Ltd.
36-7, Namiki-cho, Hachiouji-shi, Tokyo, 193，
Japan

3. CCGの構造
図.2 に CCGのネ冓造を示す。C C G の容器の一端はコンフラットフランジUFC0700JLVAC)、他 端 は SHV端子が付いたフタが溶接され真空容器を構成する。SHV 端子のM には、アノードが取り付けられて正の高電圧が印加される。真空容器の内部には円筒状の
磁 極 が 2個、ノ、。
イプ状の力ソードを挟んで配置されている。磁極及び力ソードはフランジの開口部より挿入して、開口部近傍のC リングで止めている。
磁極輒iiのパ吼は、放電空間の磁場の一様丨生を得る観きからは、小さい方が良いが、C C G の放電空間とCC G が取り付けられる系との間にある程度のコンダク夕ンスが必要であり、又、磁極とアノードの間にある程度の間隔が必要である。小孔の径は 4〜5mniである。 コンダク夕ンスの効果は、對算上例えばCCG が取り付けられる系の圧力が突発的に2桁上昇したとき、C C G の放電空間の圧力は約1〜2ms 後に系の1/10の圧力となり、約10ms後に1 / 2 となる。

これは卜リガーパルス間隔40msに較べて小さく、A T F のインターロック用として使用可能である。
アノー ド基部の径は磁極軸上の小指圣よりも若干大きくしてあり、 しばしば性^劣化の原因になる力ソードのスパッ夕による汚れに起因する端子の絶縁低下を防いでいる。また、前 述の C リングを取り外せば、磁極及び力ソードはフランジ開口部より取り出すことが出来るのでCCGの内部が汚れた場合のクリ 一ニングも可育gである。
軸方向磁場は、外 御 Oraik内径32rmi、 高さ28刚のフェライ卜製磁石により発生させる。磁石の両端にはヨー•クが固定されており、また 1 個のヨークにはネジが切られており磁石とヨークがー体でCC G 容器から工具なしで簡単に着脱出来るようになっている。C C G は一体になった磁石とヨークを取り外してから系のポー卜に取り付ける。
加速器方織で CCGが使用されるとき、近くに電磁石が設置されている場合があり、その漏拽磁場が CCGの感度に影響を与える事がある。こ の CCGには漏拽磁場対策としての磁気シールド取り付け•に備えて、SHV 端子の近傍にネジ穴を用意してある。

GPで排気される。CCG 、B-A ゲージともに小チャンノく一の排気口に対して同じ幾何学的位置にあるので同一圧力のもとにある。B- A ゲージは較正して使用した。 この® ^ ^ を使用して、次の：S 目の試験を行った。
① 圧 力 -イオン電流糊生、② 10 ~9P a 台での放電の安定性、③ _ 特性、④磁気シールドを取り付けたときの圧力-イオン電流■生、B-A (WIN-N3)

B-A (EXTRACTER)

UFC070フ ラ ン シ ，力ソ ー r

アノード

SHV 端子4.纖 方 法図.3に CCGの試験に使用した排気系を示す。チャンバーはメタルパV レブを間に置いた大小2台のチャンパ一により構成されている。大チャンパーはスパッタイオンポンプ（SIP) とチタンゲッタポンプ（TGP)で排気され、小チャンバ一はターボポンプ（TMP)で排気されている。小チャンバ一には
B - A ゲージ 2個 (WIN; ULVAC製エクス卜ラク夕一；LEYB0LD製）、バリアブルリ一クバルブ(VLV), 残留ガス分析器（RGA)、試験に供するCCGが取り付けられている。C C G を取り付けた小チャンノく一は試験圧力が高し、ときにはメタルノ くルブを閉じて TMPのみで排気^試験圧力が低いときにはメ夕ルバルブを開いて大チャンバ一側からSIPと T55.1 圧 力 —イオン_射生
図.4 に 3台 の CCGを 250°C、20 h ベークアウトした後のN2ガスに対する圧力-イオン電流特性を示す
o アノ一 ド電圧は3.3kVである。図中の直線は、3台 の CCGのデ一夕が同じ傾きを持つとして直線近似したものである。3 本の直線はおよそ±20%の範囲内にある。1 x 10—7Pa近傍より低い圧力では、圧力-イオン電流特I生の勾配が若干大きくなっている。
原因としては、 こ の CCGの特丨生とも考えられるがそれ以外に、① 系 の 到 達 圧 が 10—9Pa台である為、電流値に残留ガスの景獲がある、②電源の微小電流検出に問勵ヾある可能性があるが、現状明らかではなしヽ。
図.5 に 7台 の CCGを 200°C、20 h ベークアウトしたあとの、N2ガスに対する3圧力領域における圧力-イオン電流のバラツキを示した。 この場合、図_3の残留ガス分#f器 （RGA)の位置に配管を設けて複数個 の CCGを並べて! ^ したので、C C G とB - A ゲージ

C Ci GIn 6 ： ! i

C Ci GN 0丨
feHtiiib：
iC'Vi'hC, G IN 9 . J 3CiU ' 1■
一...f-u »：：

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i!illl|：：.：—i(V)R
33

圧 力 （P a )圧 力 （P a )Fig.5 圧力と7 台のC C G 出力電流の関係(N2) o 各々のCCG 3 圧力領域での測定。

Fig. 4 圧力とCCG出力電流の関係(N2)o
個々のCCGの最低圧^に対応する電流値
は残留ガスで_したときの値である。
磁気シールドは直径80翻の円筒形で、フランジと端子を除きCCGを覆う形である。 シールドの影響でC C G の放電空間の磁場が弱くなる為に、放電強度が 弱 く な り 10—6Paで は 〜 35 % 、l(T4Paでは〜 25%の圧力条件が異なる。 したがってイオン電流の絶対値の信頼性はあまりなしヽ。図.5中には図.4にある近似謙を参考として示した。7 台 の CCGの圧カ- イオン電» 性^ 、近似I直線と同じ傾きであると仮定すれば7 x 3 = 21個のデ一夕は± 35%の範囲内に入る。なお複数個並べたCCGの圧力条件が各 々 異なることを考慮すれば、バ ラ ツキは土3 5 % よりも小さいと予想される。
5 .2 放電の安定性
1 0 l a 台での CCGの放電安定性を調べた。3台 の CCGで の べ 197 hの間、放電の停止は観測されなかった。一例を図 6 に示す。
5.3 _ 特 性
CCGの_ 特性を調べた。電源スィ チをオンしてから実際にイオン 電流が流れるまでの時間（起動 時 間 ）を 3台 の CCGで24回測定した。10_9Pa台で lmin から300minの間であった。又 10 一7Pa台で lOsecか ら 70miriであったo 起動時間は、CCG電源の電力等に依存する事が経験的に知られてし、るので、起動時間の絶対値はさほど意味を持たない。ちなみに、電源容量の大きいT 觀 電 源 （仕様圧力 >l(T7P a ) では、10—7Pa台 で 5 sec以内であった。よってこのCCGは10—9Pa台の超高真空下でもなおすることがわかる。
5 .4 磁気シールドのイオン電流特丨生への; ^ ®

Fig. 6 —9P a 台 で の CCGの動作例
6. まとめ
今 回 ATF用に開発したCCGは、10_9Pa台の超高真空領域におしヽても安定した動作を示し、放電が'停止することはなかった。一 般 に CCGは測泡青度が悪ぐ
しばしば100% を大きく越えるバラツキを示すが、このC C G の精度あるし、はノくラツキは ±35%の以内であり、B -A ゲージに近い値であった。また、 このCC
G は10—9Pa台の超高真空領域におし、て も起動することが可能であつた。磁気シーノレドを取り付けたとき
10—6Paでは〜 3 5 % 、l(T4Paでは〜 25%の感度 低 下 がみられた。

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