特許 6772391 電離真空計及び制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6772391

(24)【登録日】2020年10月2日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】電離真空計及び制御装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 41/04 20060101AFI20201012BHJP

   G01L 21/32 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   H01J41/04

   G01L21/32

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-554002(P2019-554002)

(86)(22)【出願日】2019年6月17日

(86)【国際出願番号】JP2019023844

(87)【国際公開番号】WO2019244826

(87)【国際公開日】20191226

【審査請求日】2019年9月30日

(31)【優先権主張番号】特願2018-115191(P2018-115191)

(32)【優先日】2018年6月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 貴伸

(72)【発明者】

【氏名】中島 豊昭

(72)【発明者】

【氏名】宮下 剛

(72)【発明者】

【氏名】福原 万沙洋

【審査官】 中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−１０６２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２１５１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３７９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１４３３１８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／００１０１７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ４１／０４

Ｇ０１Ｌ ２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子放出源と、グリッドと、コレクタとを有する測定子と、
前記電子放出源を駆動する駆動電源を含み前記電子放出源と前記グリッドとの間に流れるエミッション電流が一定となるように前記駆動電源を制御する駆動回路と、
前記グリッドを所定のグリッド電位に維持するグリッド電源と、
前記コレクタに流入するイオン電流を検出するイオン電流検出回路と、
前記駆動回路と前記グリッド電源との間に接続され、前記電子放出源の電位を前記コレクタの電位よりも高い第１の電位と前記グリッド電位よりも低い第２の電位との間の所定範囲に維持する電位制限回路と
を有する制御部と
を具備し、
前記電位制限回路は、
前記グリッド電位を前記第１の電位に分圧する第１の分圧抵抗と、
前記グリッド電位を前記第２の電位に分圧する第２の分圧抵抗と、
前記駆動回路と前記第１の分圧抵抗との間に接続された第１の整流素子と、
前記駆動回路と前記第２の分圧抵抗との間に接続された第２の整流素子と、を有する
電離真空計。

【請求項2】

請求項１に記載の電離真空計であって、
前記駆動回路は、前記エミッション電流から前記電子放出源の電位を生成する抵抗素子と、前記抵抗素子を流れる電流が所定の値となるように前記駆動電源を制御する電流電圧変換器と、を有する
電離真空計。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電離真空計であって、
前記エミッション電流と前記イオン電流とに基づいて圧力値を演算する演算部をさらに具備する
電離真空計。

【請求項4】

電子放出源と、グリッドと、コレクタとを有する電離真空計用の制御装置であって、
前記電子放出源を駆動する駆動電源を含み、前記電子放出源と前記グリッドとの間に流れるエミッション電流が一定となるように前記駆動電源を制御する駆動回路と、
前記グリッドを所定のグリッド電位に維持するグリッド電源と、
前記コレクタに流入するイオン電流を検出するイオン電流検出回路と、
前記駆動回路と前記グリッド電源との間に接続され、前記電子放出源の電位を前記コレクタの電位よりも高い第１の電位と前記グリッド電位よりも低い第２の電位との間の所定範囲に維持する電位制限回路と
を具備し、
前記電位制限回路は、
前記グリッド電位を前記第１の電位に分圧する第１の分圧抵抗と、
前記グリッド電位を前記第２の電位に分圧する第２の分圧抵抗と、
前記駆動回路と前記第１の分圧抵抗との間に接続された第１の整流素子と、
前記駆動回路と前記第２の分圧抵抗との間に接続された第２の整流素子と、を有する
制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱陰極型の電離真空計及びこれに用いられる制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

気体分子を電離させ、生成したイオンの数から圧力を求める電離真空計が知られている。電離真空計には、気体を電離させるための電子源に、電極表面に強電界を印加しトンネル効果で真空中に放出された電子を利用する冷陰極型と、加熱したフィラメントから放出される熱電子を利用する熱陰極型とに分けられる。冷陰極型としてはペニング真空計が、熱陰極型としてはＢ−Ａ型（Bayard-Alpert）電離真空計が代表的である。

【0003】

熱陰極電離真空計は、典型的には、電子を放出するフィラメントと、フィラメントから放出された電子を加速し捕集するグリッドと、加速した電子との衝突により電離した気体のイオンを捕集するコレクタと、これらを収容するケースとを有する。各部の電位は、例えば、ケース部分がグランド電位、フィラメント部分がプラス数十Ｖ、グリッド部分がプラス百数十Ｖ、コレクタ部分がグランド電位となっている。フィラメントから放出された電子はグリッドへ向かい、電子の加速エネルギーが気体分子のイオン化エネルギーを超えると、雰囲気中の気体分子をイオン化する。イオン化された気体分子は、電位の低いコレクタへ移動する。コレクタを流れるイオン電流とフィラメントからの電子電流（エミッション電流）からコレクタに到達したイオンの数が算出され、そのイオンの数から圧力値が算出される。

【0004】

フィラメントからのエミッション電流は、圧力領域に応じて段階的に切り替えられるのが一般的である。例えば、０．１〜０．０１Ｐａ以下の圧力領域では数ｍＡ、上記を超える圧力領域（より高圧側）では数μＡ前後にエミッション電流が制御される。このエミッション電流が切り替えられたとき、フィラメントの電位が一時的に大きく変動し、これが原因で圧力測定を安定に継続することができないことがある。このようなフィラメント電位の変動を抑制するために、例えば特許文献１には、フィラメントバイアス電源をフィラメントとグランド電位との間に配置する構成が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−８３６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、フィラメント電位の変動を抑制するためにフィラメントバイアス電源を別途設ける必要があるため、装置構成の複雑化、大型化、高コスト化を招くという問題がある。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、追加の電源を必要とすることなく、圧力を安定に測定することができる電離真空計及び制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電離真空計は、測定子と、制御部とを具備する。
前記測定子は、電子放出源と、グリッドと、コレクタとを有する。
前記制御部は、駆動回路と、グリッド電源と、イオン電流検出回路と、電位制限回路とを有する。前記駆動回路は、前記電子放出源を駆動する駆動電源を含み、前記電子放出源と前記グリッドとの間に流れるエミッション電流が一定となるように前記駆動電源を制御する。前記グリッド電源は、前記グリッドを所定のグリッド電位に維持する。前記イオン電流検出回路は、前記コレクタに流入するイオン電流を検出する。前記電位制限回路は、前記駆動回路と前記グリッド電源との間に接続され、前記電子放出源の電位を前記コレクタの電位よりも高い第１の電位と前記グリッド電位よりも低い第２の電位との間の所定範囲に維持する。

【0009】

上記電離真空計においては、電子放出源の電位の変動幅がコレクタ電位とグリッド電位との間の所定領域に限定されるため、電子放出源からの放出電子をグリッドへ確実に到達させることができ、これにより圧力を安定に測定することができる。

【0010】

前記電位制限回路は、前記グリッド電位を前記第１の電位に分圧する第１の分圧抵抗と、前記グリッド電位を前記第２の電位に分圧する第２の分圧抵抗と、前記駆動回路と前記第１の分圧抵抗との間に接続された第１の整流素子と、前記駆動回路と前記第２の分圧抵抗との間に接続された第２の整流素子と、を有してもよい。

【0011】

前記駆動回路は、前記エミッション電流から前記電子放出源の電位を生成する抵抗素子と、前記抵抗素子に流れる電流が所定の値となるように前記駆動電源を制御する電流電圧変換器と、を有してもよい。

【0012】

前記電離真空計は、前記エミッション電流と前記イオン電流とに基づいて圧力値を演算する演算部をさらに具備してもよい。

【0013】

本発明の一形態に係る制御装置は、電子放出源と、グリッドと、コレクタとを有する電離真空計用の制御装置であって、駆動回路と、グリッド電源と、イオン電流検出回路と、電位制限回路とを具備する。
前記駆動回路は、前記電子放出源を駆動する駆動電源を含み、前記電子放出源と前記グリッドとの間に流れるエミッション電流が一定となるように前記駆動電源を制御する。
前記グリッド電源は、前記グリッドを所定のグリッド電位に維持する。
前記イオン電流検出回路は、前記コレクタに流入するイオン電流を検出する。
前記電位制限回路は、前記駆動回路と前記グリッド電源との間に接続され、前記電子放出源の電位を前記コレクタの電位よりも高い第１の電位と前記グリッド電位よりも低い第２の電位との間の所定範囲に維持する。

【発明の効果】

【0014】

以上述べたように、本発明によれば、追加の電源を必要とすることなく、圧力を安定に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る電離真空計を示す概略構成図である。

【図2】上記電離真空計の通常駆動時の電位障壁構造を示す模式図である。

【図3】フィラメント電位の変動要因を説明するフィラメント駆動回路の概念図である。

【図4A】オーバーシュート発生時の電位障壁構造を示す模式図である。

【図4B】アンダーシュート発生時の電位障壁構造を示す模式図である。

【図5】比較例に係る電離真空計の概略構成図である。

【図6】図１の電離真空計の電位障壁構造を示す模式図である。

【図7】図１の電離真空計と図５の電離真空計の作用の違いを説明する一実験結果を示す図である。

【図8】図１の電離真空計と図５の電離真空計の作用の違いを説明する他の実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態に係る電離真空計を示す概略構成図である。本実施形態では、Ｂ−Ａ型熱陰極電離真空計を例に挙げて説明する。

【0018】

［基本構成］
本実施形態の電離真空計１００は、測定子１０と、制御装置としての制御部２０とを備える。

【0019】

測定子１０は、電子放出源としてのフィラメント１１と、グリッド１２と、コレクタ１３と、これらを収容するケース１４とを有する。
制御部２０は、フィラメント１１を駆動する駆動回路２１と、グリッド１２をグリッド電位に維持するグリッド電源２２と、コレクタ１３を流れるイオン電流を検出するイオン電流検出回路（電流計）２３とを有する。

【0020】

フィラメント１１は、タングステン等の高融点金属材料で構成される。フィラメント１１は、ケース１４の底部に支持されるとともに、後述する駆動回路２１に電気的に接続される。フィラメント１１は、駆動回路２１によって所定の設定電位（例えば＋２５Ｖ）に維持されるとともに、フィラメント加熱電源２１１から加熱電流が供給されることによって、電子（熱電子）を放出することが可能に構成される。

【0021】

グリッド１２は、コイル状に巻回された金属線で構成される。グリッド１２は、ケース１４の底部に支持されるとともに、グリッド電源２２に電気的に接続される。グリッド１２は、グリッド電源２２によって、フィラメント１１の設定電位よりも高い所定のグリッド電位（例えば＋１５０Ｖ）に維持される。

【0022】

コレクタ１３は、グリッド１２の軸心に配置された直線的な金属線で構成される。コレクタ１３は、ケース１４の底部に支持されるとともに、イオン電流検出回路２３を介してグランド電位に接続される。コレクタ１３は、フィラメント１１からグリッド１２に向かう電子との衝突により生成されたケース１４内の気体分子のイオンを捕集することが可能に構成される。

【0023】

ケース１４は、金属材料で構成され、典型的には円筒形状を有する。ケース１４は、その内部がチャンバ１の内部空間と連通可能にチャンバ１の周壁部や底壁部などに取り付けられる。ケース１４は、グランド電位に接続される。

【0024】

駆動回路２１は、駆動電源としてのフィラメント加熱電源２１１と、フィラメント１１とグリッド１２との間を流れるエミッション電流からフィラメント電位を生成する抵抗素子２１２と、電流電圧変換器２１３とを有する。

【0025】

フィラメント加熱電源２１１は、フィラメント１１を加熱するための電流源である。フィラメント１１を通電することで電子にエネルギーを与え、フィラメント材料の仕事関数以上のエネルギーになったときに、電子はフィラメント１１の外部に印加された電界により、フィラメント１１から放出される。フィラメント１１の抵抗値は、常温時は比較的低く、通電加熱されるとその抵抗値が高くなる。フィラメント駆動開始時は常温に近い状態からの駆動になるため、駆動初期は抵抗値が低く、大きな突入電流が流れやすい。温度の上昇とともに抵抗値も高くなり、流れる電流も低く安定する。

【0026】

抵抗素子２１２は、フィラメント加熱電源２１１の陰極とグランド電位との間に接続される。電流電圧変換器２１３は、所定の基準電圧（本例ではグランド電位）に接続される非反転入力端子と、抵抗素子２１２と接続される反転入力端子とを有する負帰還増幅器で構成される。電流電圧変換器２１３は、抵抗素子２１２を流れる電流が所定の値となるようにフィラメント加熱電源２１１を制御する。

【0027】

抵抗素子２１２の抵抗値（Ｒ１）は特に限定されないが、例えば、数十ｋΩ〜数ＭΩである。エミッション電流値と抵抗値（Ｒ１）との積が、グランド−フィラメント間電位、つまり、フィラメント１１の設定電位（本例では＋２５Ｖ）となるように抵抗値（Ｒ１）が設定される。エミッション電流の切り替えのため、抵抗素子２１２はその抵抗値が可変に構成されてもよい。駆動回路２１は、抵抗素子２１２経由でグランド電位へ流れる電流を電流電圧変換器２１３で電流−電圧変換して、フィラメント加熱電源２１１へフィードバックをかける。このように、抵抗素子２１２のグランド端子側が常にグランド電位になるようにフィードバックがかかるようにすることで、数μＡのエミッション電流を高精度に制御することができる。

【0028】

［基本的動作］
電離真空計１００の通常駆動時の電位障壁構造を図２に示す。
フィラメント１１には、グリッド１２に印加されたグリッド電位により、電解の勾配がかけられており、フィラメント１１から放出された多数の電子はグリッド１２へ向かって移動する。一部の電子は、フィラメント１１とケース１４間の電位の低い位置を通り、グリッド１２周囲の飛跡をたどり、最終的にはグリッド１２に到達する。電子の加速エネルギーはグリッド１２付近で最大となり、電子が雰囲気中の気体分子の電離断面積が最大となる加速エネルギーを持った際に雰囲気中の気体分子と衝突すると、気体分子が最も効率よくイオン化する。イオン化された気体分子はフィラメント１１の電位よりも勾配の急峻なコレクタ１３へ向かい、コレクタ１３で供給される電子と再結合し、イオン電流検出回路２３においてイオン電流として計測される。

【0029】

電離真空計１００は、エミッション電流とイオン電流とに基づいて圧力値を演算する圧力演算部３０をさらに備える。エミッション電流は、電流電圧変換器２１３の出力が参照され、イオン電流は、イオン電流検出回路２３の出力が参照される。圧力演算部３０は、コレクタ１３に到達したイオン電流を計測し、そのイオン数を次式（１）に示すように圧力値に換算する。
Ｐ＝Ｉi／（Ｓ×Ｉe） …（１）
ここで、Ｐは圧力（Ｐａ）、Ｉiはイオン電流（Ａ）、Ｉeはエミッション電流（Ａ）、Ｓは感度である。
圧力演算部３０において算出された圧力値は、表示部Ｍを介して表示される。

【0030】

電離真空計１００は、圧力領域に応じて、フィラメント１１からのエミッション電流を段階的に制御するように構成される。例えば、０．１Ｐａ〜０．０１Ｐａ以下の圧力領域では数ｍＡに、それを超える圧力領域では数μＡ前後に、電流レンジが切り替えられる。

【0031】

電離真空計の感度係数Ｓは測定子の形状に依存するため、いかなる圧力においても一定である。圧力の低い領域では、圧力に比例してイオン電流Ｉiが少なくなり信号が増幅回路内の熱雑音に埋もれ正確な測定が難しくなる。従って、正確に測定するには真のイオン電流Ｉiを増やす必要がある。そのため、エミッション電流Ｉeを増やし、相対的にイオン電流Ｉiを増やしている。また、圧力の低い領域では気体分子がグリッド電極に吸着する割合に対して、エミッション電流により電子励起脱離する割合が増加し、結果としてグリッド電極への気体分子の吸着量が減り、電子励起脱離イオンによるイオン電流Ｉiの誤差量も少なくなる。

【0032】

逆に圧力の高い領域において、エミッション電流Ｉeが多すぎると、気体イオンによる空間電荷の影響を受け、正確なイオン電流Ｉiが測定できなくなるため、エミッション電流Ｉeの電流量を少なくする動作をさせている。これにより、フィラメント１１の耐久性を高めつつ、精度の高い圧力計測を安定して行うことが可能となる。エミッション電流の制御は、例えば、駆動回路２１に対する圧力演算部３０からの制御指令（例えば、抵抗素子２１２の抵抗値設定指令）に基づいて実行される。

【0033】

［フィラメント電位の変動］
一方、フィラメント加熱電源２１１とグランドとの間のインピーダンスが比較的高いため、フィラメント１１の駆動時やフィラメント電流レンジの切り替え時に、フィラメント１１に突入電流が流れてフィラメント電位が一時的に大きく変動してしまう場合がある。

【0034】

すなわち、フィラメント加熱電源２１１は、上述のように、フィラメント１１からのエミッション電流が所定の値となるように、抵抗素子２１２に流れる電流を、電流電圧変換器２１３を用いてフィードバック制御される。フィラメントに流れる電流が最大値になると、定常電流値に安定していく。この際、図３に概念的に示すように、駆動回路２１には抵抗素子２１２と直列にコイルの寄生容量が存在するため、フィラメント１１に大きな突入電流が流れると、抵抗素子２１２を流れている電流はすぐには減衰しない。また、フィラメント１１も突入電流により、定常時よりも温度が高くなっており、エミッション電流を流しやすい状態になる。コイルの寄生容量とフィラメント１１の温度が定常時よりも高いことにより、短い間ではあるがフィラメント電位が、図４Ａに示すように、グリッド電位よりも高い電位になることがある（オーバーシュート）。この場合、電子はグリッド１２に到達することができなくなり、一時的に気体分子のイオン化に寄与する電子が無くなるため、圧力指示が最小値を示すことになる。

【0035】

また、フィラメント１１を駆動する駆動回路２１の時定数、配線などによる寄生容量によってはアンダーシュートを起こし、図４Ｂに示すように、フィラメント１１の電位が設定電位（＋２５Ｖ）よりも低くなる場合がある。この場合、グリッド１２に到達する際の電子の加速エネルギーが大きな値をとり、クーロン散乱の断面積が運動エネルギーの逆数に比例することから、イオン化効率が低下する。

【0036】

このような問題を解消するため、図５に示す電離真空計２００のように、フィラメント電源２４を設置することにより、フィラメント１１の電位を担保する方法も考えられる。この方式だと、フィラメント１１から放出されたエミッション電流を高精度に測定するには、フィラメント加熱電源２１１の陰極とフィラメント電源２４との間に電流計２５を設置する必要がある。

【0037】

しかし、電流計２５を用いると、μＡオーダーの電流を計測するには量産機器としてのコストメリットを考えると、電流検出用の内部抵抗には１０ｋΩ以上の抵抗値のものを使う必要があり、エミッション電流の電流量の変化によりフィラメント１１の電位が変化してしまう。また、フィラメント電源２４を別途設置することになるので、装置構成の複雑化、大型化、コストの上昇等が避けられない。さらに、フィラメント１１の電位の変動を回避するため、グリッド１２側に電流計２６を設置する場合も、電流計２６の内部抵抗として１０ｋΩ以上の抵抗値のものを用いる必要があり、エミッション電流量により、グリッド電位が変動してしまうため、高精度な測定には向かない。

【0038】

このような問題を解消するため、本実施形態の電離真空計１００は、図１に示すように、フィラメント１１の電位が予め設定された電圧範囲内でしか変動しないようにフィラメント電位の変動幅を制限する電位制限回路２８を備えている。以下、電位制限回路２８の詳細について説明する。

【0039】

［電位制限回路］
図１に示すように、制御部２０は、電位制限回路２８を有する。電位制限回路２８は、駆動回路２１とグリッド電源２２との間に接続される。電位制限回路２８は、フィラメント１１の電位をコレクタ１３の電位よりも高い第１の電位Ｖ１と、グリッド１２の電位よりも低い第２の電位Ｖ２との間の所定範囲に維持するように構成される。

【0040】

本実施形態において電位制限回路２８は、第１の分圧抵抗２８１と、第２の分圧抵抗２８２と、第１の整流素子２８３と、第２の整流素子２８４と、を有する。

【0041】

第１の分圧抵抗２８１及び第２の分圧抵抗２８２は、それぞれ、グリッド電源２２の陽極とグランド電位との間にグリッド１２に対して並列的に接続され、グリッド電位を第１の電位Ｖ１と、第１の電位Ｖ１よりも高い第２の電位Ｖ２とに分圧する。

【0042】

第１の分圧抵抗２８１及び第２の分圧抵抗２８２はそれぞれ、固定抵抗素子で構成されてもよいし、可変抵抗素子で構成されてもよい。第１の電位Ｖ１及び第２の電位Ｖ２の大きさは特に限定されず、許容されるフィラメント１１の電位の変動幅に応じて適宜設定可能である。

【0043】

第１の整流素子２８３は、駆動回路２１（フィラメント加熱電源２１１の陰極）と第１の分圧抵抗２８１との間に接続され、第１の分圧抵抗２８１から駆動回路２１へ向かう電流の流れを順方向とするダイオードで構成される。第２の整流素子２８３は、駆動回路２１（フィラメント加熱電源２１１の陰極）と第２の分圧抵抗２８２との間に接続され、駆動回路２１から第２の分圧抵抗２８２へ向かう電流の流れを順方向とするダイオードで構成される。

【0044】

第１及び第２の分圧抵抗２８１，２８２は可変抵抗器で構成されてもよく、これにより、第１及び第２の電位Ｖ１，Ｖ２を任意に調整することができる。

【0045】

電位制限回路２８は、上述のように、２つの抵抗（第１及び第２の分圧抵抗２８１，２８２）により形成される分圧電圧（第１及び第２の電位Ｖ１，Ｖ２）と、２つのダイオード（第１及び第２の整流素子２８３，２８４）とを用いてフィラメント１１の電位の変動領域を固定する。これにより、フィラメント電流の大幅な変動があった際でも強制的にフィラメント１１の電位障壁が形成されるため、フィラメント電位のアンダーシュートが起きた場合は第１の電位Ｖ１以下にならないように、オーバーシュートが起きた場合は第２の電位Ｖ２以上にならないようにすることができる。

【0046】

その結果、図６に示す電位障壁構造の様に、フィラメント１１の電位が一時的に変動した際でも、フィラメント１１から放出されたすべての電子がグリッド１２に到達する電位の範囲内（Ｖ２−Ｖ１に相当）に抑えられるようにフィラメント１１の移動範囲が固定される。このため、フィラメント電流の切り替わり時やフィラメント１１の起動時などにおいても、フィラメント１１への突入電流により電子が喪失しない電位にフィラメント電位を維持することができる。

【0047】

フィラメント１１から放出されたすべての電子が最短の時間でグリッド１２へ到達するように、また、放出された電子がイオン化エネルギー以上の加速エネルギーを得ることができるように、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２とを調整することで、圧力指示の変動を最小限にとどめることができる。さらに、高精度にエミッション電流の測定が可能となり、万が一なんらかの原因により、エミッション電流が低下した場合においても、高精度に測定されたエミッション電流値を上記式（１）に代入することにより、真の圧力値を指示することが可能となる。更には、フィラメント電流の切り替え時や起動時での圧力指示値の変動を小さくすることができるので、切り替え時間や起動時間を短くする効果がある。また、新たに電源系を追加するコストも不要である。

【0048】

図７及び図８に、図５に示した比較例に係る電離真空計２００及び本実施形態の電離真空計１００について、エミッション電流を１０μＡから１ｍＡへ切り替えたときの圧力指示値及びフィラメント電位の時間変化をそれぞれ比較して示す。

【0049】

本実施形態の電離真空計１００においては、フィラメント１１の変動範囲として下限が＋１５Ｖ、上限が＋３５Ｖとなるように、電位制限回路２８における第１の電位Ｖ１及び第２の電位Ｖ２をそれぞれ設定した。なお、本実施形態及び比較例ともに、フィラメント１１の定常時の電位は＋２５Ｖとした。

【0050】

図７及び図８において実線で示すように、比較例に係る真空計２００ではフィラメントの突入電流によりオーバーシュートが起き、フィラメント電位がグリッド電位以上になったため、グリッド電極に電子が到達せず、圧力指示が極端に低い値になることが確認された。その後、アンダーシュートが起き、フィラメント電位がグランド電位まで低下し、エミッション電流が安定するまで、正確な圧力指示を行う事ができなかった。

【0051】

これに対して本実施形態の電離真空計１００においては、図７及び図８において破線で示すように、フィラメント１１の電位の変動が制限されるため、エミッション電流の切り替えに伴うオーバーシュートを回避でき、これにより電子がグリッド１２へ到達しない時間を発生させることなく、圧力値の指示を連続かつ安定に行うことができる。

【0052】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

【0053】

例えば以上の実施形態では、電位制限回路２８において形成される第１の電位Ｖ１及び第２の電位Ｖ２をそれぞれ固定としたが、これに限られず、圧力の測定タイミングや条件に応じてこれらの電位が可変に構成されてもよい。

【0054】

また、以上の実施形態では、電離真空計として、Ｂ−Ａ型電離真空計（Ｂ−Ａゲージ）を例に挙げて説明したが、他の型式の熱陰極型電離真空計にも同様に適用可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０…測定子
１１…フィラメント
１２…グリッド
１３…コレクタ
１４…ケース
２０…制御部
２１…駆動回路
２２…グリッド電源
２３…イオン電流検出回路
２８…電位制限回路
３０…圧力演算部
１００…電離真空計
２１１…フィラメント加熱電源
２１２…抵抗素子
２１３…電流電圧変換器
２８１…第１の分圧抵抗
２８２…第２の分圧抵抗
２８３…第１の整流素子
２８４…第２の整流素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】