CN111433593A - 气体分析器 - Google Patents

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Abstract

本发明的细长的强磁性体的阳极电极(22)呈悬臂梁状地支撑固定在筒状的可密闭的真空容器(21)中，以当对阳极电极(22)与作为阴极电极的真空容器(21)之间施加了高电压时，磁场集中在成为放电发光的区域的强磁性体阳极电极前端侧的位置的方式，配置磁场施加部件(26)，由此使施加了高电压时的放电发光局限在阳极电极(22)的前端部附近，且发光强度增大。此外，为了使磁场集中在阳极电极(22)的前端附近，有时利用磁力线容易穿过的强磁性体的软磁性材料来形成真空容器(21)，另外，除将阳极电极(22)自身设为强磁性体以外，有时仅将阳极电极的前端侧设为强磁性体、或将强磁性体构件接近阳极电极来配置。在利用所述放电发光的气体分析器中，提高检测精度，使检测下限变成10‑7Pa的超高真空。

Description

气体分析器
技术领域
本发明涉及一种气体分析器，且特别涉及一种利用具有低检测下限的放电发光的气体分析器。
背景技术
在以电子器件制造用真空装置为首的各种真空装置中，为了进行工艺管理，有效的是进行真空工艺中的气体分析。以下，关于真空的程度，按照日本工业标准(JapaneseIndustrial Standard，JIS)，将10-1Pa～102Pa记载为中真空，将10-5Pa～10-1Pa记载为高真空，将10-9Pa～10-5Pa记载为超高真空。
对于可应用于各种真空装置的气体分析器，要求(1)具有10-7Pa的超高真空～102Pa的中真空的宽广的运转范围、(2)具有超低浓度的分压10-7Pa的低检测下限。现有的气体分析器之中，可检测微量气体浓度的四极质量分析器由于热丝在1Pa的中真空以上会损耗，且用于进行质量分析的离子化气体的飞行距离长达几厘米以上，在中真空以上离子化气体与其它气体碰撞，各质量数的分配变得困难，因此原理上难以在中真空中运转。
通常，在真空中对相向的阴极与阳极施加高电压而产生的放电在中真空中显现，其压力下限为1Pa左右。为了在其以下的高真空区域中维持放电，有通过施加高电压电场与磁场来维持放电的方法，应用于冷阴极电离真空计或离子泵等。作为可在从高真空至中真空的宽广的真空区域中运转的气体分析器，被认为有前途的是检测由通过施加所述高电压电场与磁场而产生的放电(以后，称为磁场放电)所引起的激发气体的发光的气体分析器，且已提出有几个现有技术。
在专利文献1中，公开有如下的真空装置用的气体分析器，其将作为磁场放电方式的一种的潘宁放电(penning discharge)方式用作激发气体的方式，包括利用离子电流测量的全压测定机构、及利用各种气体的发光强度测量的分压测定机构。但是，在潘宁放电方式的情况下，高电压电场与磁场未正交，因此在10-4Pa以下难以稳定地维持放电，且放电发光也弱，因此利用发光测量的分压检测下限为10-3Pa左右，在达成超低浓度的分压10-7Pa的低检测下限方面存在问题。
在专利文献2、专利文献3中，公开有如下的气体分析器，其将作为磁场放电方式的一种的反磁控管放电方式用作激发气体的方式，包括利用离子电流测量的全压测定机构、及利用各种气体的发光强度测量的分压测定机构。以下，对图9中所示的利用使用反磁控管放电式的磁场放电发光检测的气体分析器的结构进行说明，其后，对作为现有技术的专利文献2与专利文献3进行记述。
图9中表示利用使用反磁控管放电方式的磁场放电发光检测的气体分析器的示意图。成为阴极的真空容器1经由绝缘端子3而与成为阳极的电极2连接。电极2与直流电源4及电流计5连接。而且，在真空容器1的外侧配置有磁场施加部件(磁铁)6。
若对电极2施加几千伏的直流电压，则在阳极的电极2与阴极的真空容器1之间产生电场E。另一方面，通过磁场施加部件6来产生磁场M。从作为阴极的真空容器1放射的电子由电场E来加速，并且受到由电场E与磁场M所产生的洛伦兹力(Lorentz force)，以缠绕在磁场M的方式进行螺旋运动，由此在真空空间中的飞行距离变长且局限在磁场M。所述电子撞上气体，由此气体被激发，离子化或自由基化并产生放电。如图9所示，在电场E与磁场M正交的附近产生强的放电，发出由已被激发的气体所产生的放电发光L。由于电子的飞行距离变长且局限在磁场M，因此即便在10-7Pa的超高真空下，也可以维持放电。
由激发气体所产生的放电发光L穿过带孔板7，利用聚光透镜8将其聚光在光检测部件9的光接收元件来进行光检测。此处，由放电所激发的阳离子气体撞上作为阴极的真空容器1，打出真空容器材料的粒子(原子或分子)的溅镀现象显现，飞散粒子附着在真空容器内。带孔板7是为了防止由所述溅镀现象的飞散粒子所引起的聚光透镜8的污染而设置。放电发光L在各气体种类中包含原子发光或分子发光，其发光波长根据气体种类而不同。将可进行多波长同时测定的多通道分光器用作光检测部件9来检测放电发光L，由此能够以未满几秒的时间测量许多气体种类的固有发光。事先测定各气体种类的固有发光的发光强度与气体的压力(分压)，并将发光强度转换成气体的压力。
在图9中所示的现有技术的利用反磁控管方式的磁场放电中，由磁场施加部件6的磁铁所产生的磁场M变成与电极2的电极轴平行(与电场E垂直)的区域分布在设置有磁铁的区域，由此放电分布在电极轴方向。在利用聚光透镜8将所述放电发光聚光的情况下，由于放电发光L广泛地分布在电极轴方向，因此聚光位置的范围变广，只不过利用聚光透镜8仅将放电发光的一部分聚光在光检测部件9。因此，在现有技术的气体检测器中，虽然可在10- 7Pa的超高真空中维持放电，但利用磁场放电发光测量的分压检测下限为10-5Pa左右。
在图10中由示意图表示的专利文献2的磁场放电发光气体分析器中，相对于图9中所示的气体分析器，配置在作为阴极的真空容器1导通的有孔金属板10，由此有孔金属板10的中央孔部的电场E得到增强，并产生强的放电发光，由此可检测10-6Pa的气体。但是，在此气体分析设备中，能否如所说明的那样在有孔金属板10的中央孔部实际地获得强的发光并不明确。
在专利文献2中，阴极盘的中央孔径为几毫米([0041])，在此情况下，金属板变成接地屏蔽(earth shield)，在孔内不产生放电。实际[0047]上，也记载有在孔内不产生溅镀，发光略微下降。即便在有孔金属板的中央孔部获得了强的发光，由于相对于所述发光，聚光透镜8位于远方(有约10cm的记载)，且在其前段配置有用于防透镜污染的带孔板7，因此在将有孔金属板10的中央孔部的发光高效率地聚光在光检测部件9而提高检测精度方面也存在难点。
图11中由示意图表示的专利文献3的磁场放电发光气体分析器是在反磁控管型的气体分析器中，在由包含两个圆筒状磁铁的磁场施加部件6所产生的磁场中进行放电发光，并可将放电维持至10-7Pa为止。但是，磁场M的增大不怎么大，放电强度与图9中所示者相等。因此，可认为专利文献3的利用放电发光测量的分压检测下限为10-5Pa左右。
如上所述，在作为现有技术的专利文献2及专利文献3的利用反磁控管方式的磁场放电的气体检测器中，虽然在10-7Pa的超高真空中可维持放电，但未达成超低浓度的分压10-7Pa的低检测下限。为了解决此问题，可考虑将用于放电的电压设定得高，但在此情况下产生高的溅镀，聚光透镜受到污染，由此检测精度下降，并不实用。另一方面，也可以考虑放电维持不变，关于光检测方法，使用可检测极微弱光的光子计数(光子计数法)，但在此情况下，极微弱光的测量需要几分钟以上的长时间，且装置的成本高，因此仍然不实用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭52-131780号公报
专利文献2：日本专利第5415420号公报
专利文献3：日本专利特开2016-170072号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在以电子器件制造用真空装置为首的各种真空装置中，为了进行工艺管理，有效的是进行真空工艺中的气体分析。对于可应用于各种真空装置的气体分析器，要求(1)具有10-7Pa的超高真空～102Pa的中真空的宽广的运转范围、(2)具有超低浓度的分压10-7Pa的低检测下限。但是，现有的气体分析器之中，四极质量分析器虽然达成(2)的低检测下限，但原理上无法达成(1)的宽广的运转范围。在此种背景下，提出有检测真空中的工艺气体或残留气体的放电发光的气体分析器，虽然在某种程度上达成(1)的宽广的真空运转范围，但关于(2)的低检测下限，现状是10-5Pa，需要大幅度的改善。本发明的目的在于提供一种提高检测精度，使10-7Pa的超高真空变成检测下限的气体分析器。
解决问题的技术手段
本发明是为了达成所述问题而成，技术方案1的本发明的气体分析器是利用放电发光的气体分析器，其包括：可密闭的真空容器；阳极电极及阴极电极，设置在所述真空容器中；磁场施加部件，使与对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时产生的电场交叉的方向的磁场产生；以及光检测部件，用于检测对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时在磁场中产生的放电发光，所述阳极电极及所述阴极电极、与所述磁场施加部件的至少一者以使对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时产生的放电发光的区域中产生的磁场集中和/或增强，由此使放电发光局限化并增大发光强度的方式构成，由此可获得低检测下限。
技术方案2的本发明的气体分析器根据技术方案1的气体分析器，其中所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由导电性构件形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性的构件，并且至少前端侧的部分由导电性的强磁性构件形成，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
技术方案3的本发明的气体分析器根据技术方案1的气体分析器，其中所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由导电性构件形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性且非磁性的构件，并且以接近并沿着所述阳极电极的方式呈悬臂梁状地延长的细长的强磁性体构件使前端部变成与所述阳极电极的前端部相同的位置而支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
技术方案4的本发明的气体分析器根据技术方案2或技术方案3的任一项的气体分析器，其中在作为所述阳极电极的前端部的位置的周围的所述真空容器的周面，配设作为所述磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
技术方案5的本发明的气体分析器根据技术方案2或技术方案3的任一项的气体分析器，其中所述阳极电极支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，并且作为棒状的磁场施加部件的棒状磁铁呈悬臂梁状地、且以在所述阳极电极的延长方向上延长的方式支撑固定在所述真空容器的另一个端面侧，所述强磁性体构件的阳极电极的前端部与所述棒状磁铁的一个磁极处于相向的位置关系，磁场集中在所述阳极电极的前端部附近，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
技术方案6的本发明的气体分析器根据技术方案1的气体分析器，其中所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由具有导电性、且强磁性体的软磁性材料形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性的构件，并且至少前端侧的部分由导电性的强磁性构件形成，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，来自所述作为磁场施加部件的磁铁的磁力线的大部分在磁力线容易穿过的强磁性体且软磁性的所述真空容器内穿过，由此磁场集中在所述阳极电极的前端部附近而使放电发光局限化。
技术方案7的本发明的气体分析器根据技术方案1的气体分析器，其中所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由具有导电性、且强磁性体的软磁性材料形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性且非磁性的构件，并且将以接近并沿着所述阳极电极的方式呈悬臂梁状地延长的细长的强磁性体构件以前端部变成与所述阳极电极的前端部相同的位置的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，来自所述作为磁场施加部件的磁铁的磁力线的大部分在磁力线容易穿过的强磁性体且软磁性的所述真空容器内穿过，由此磁场集中在所述阳极电极的前端部附近而使放电发光局限化。
技术方案8的本发明的气体分析器根据技术方案6或技术方案7的任一项的气体分析器，其中在作为所述阳极电极的前端部的位置的周围的所述真空容器的周面，配设作为所述磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
技术方案9的本发明的气体分析器根据技术方案6或技术方案7的任一项的气体分析器，其中所述阳极电极支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，并且作为棒状的磁场施加部件的棒状磁铁呈悬臂梁状地、且以在所述阳极电极的延长方向上延长的方式支撑固定在所述真空容器的另一个端面侧，所述强磁性体构件的阳极电极的前端部与所述棒状磁铁的一个磁极处于相向的位置关系，磁场集中在所述阳极电极的前端部附近，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
技术方案10的本发明的气体分析器根据技术方案1的气体分析器，其中所述真空容器具有大致筒状的形状，并且由强磁性体的软磁性材料形成，细长的强磁性体的构件以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，作为棒状的磁场施加部件的棒状磁铁呈悬臂梁状地、且以在所述阳极电极的延长方向上延长的方式支撑固定在所述真空容器的另一个端面侧，所述强磁性体构件的前端部与所述棒状磁铁的一个磁极处于相向的位置关系，在所述真空容器内，在隔着所述细长的强磁性体的构件的前端部的位置相向地配设阳极电极及阴极电极，来自所述作为磁场施加部件的磁铁的磁力线的大部分在磁力线容易穿过的强磁性体且软磁性的所述真空容器内穿过，由此磁场集中在所述阳极电极的前端部附近而使放电发光局限化。
技术方案11的本发明的气体分析器是利用放电发光的气体分析器，其包括：可密闭的真空容器；阳极电极及阴极电极，设置在所述真空容器中；磁场施加部件，使与对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时产生的电场交叉的方向的磁场产生；以及光检测部件，用于检测对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时在磁场中产生的放电发光，在气体分析时，将具有比用于检测对象气体的放电发光的激发能量高的亚稳态激发能量的微量的其它气体导入所述可密闭的真空容器内，由此放电发光得到增强，可获得低检测下限。
技术方案12的本发明的气体分析器根据在技术方案11的气体分析器，其中将具有比用于检测对象气体的放电发光的激发能量高的亚稳态激发能量的微量的其它气体设为氦气、氮气、空气、或氩气。
发明的效果
在本发明中，在使与对电极间施加了高电压时产生的电场交叉的方向的磁场产生，并检测在磁场中产生的放电发光的利用放电发光的气体分析器中，通过(1)将阳极电极设为强磁性体、或在阳极电极附近配置强磁性体，进而通过(2)将真空容器设为强磁性体的软磁性材料来构成磁力线容易穿过的磁路，增强磁场施加部件的磁铁与强磁性电极间产生的磁场，而使磁场中的放电发光局限在阳极电极前端部附近，由此可使发光强度增大，并且提高检测精度，具有10-7Pa的超高真空的检测下限。
另外，在本发明中，在使与对电极间施加了高电压时产生的电场交叉的方向的磁场产生，并检测在磁场中产生的放电发光的利用放电发光的气体分析器中，微量地导入检测对象气体以外的气体，由此可使检测对象气体的发光强度增大，并且提高检测精度。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的气体分析器的构成的图。
图2是表示本发明实施方式2的气体分析器的构成的图。
图3是表示本发明实施方式3的气体分析器的构成的图。
图4是表示本发明实施方式4的气体分析器的构成的图。
图5是表示本发明实施方式5的气体分析器的构成的图。
图6是表示实施方式1～实施方式4的气体分析器的阳极电极的另一形态的图。
图7是表示实施方式1～实施方式4的气体分析器的阳极电极的另一形态的图。
图8是表示本发明的气体分析器的性能测定装置的概略构成的图。
图9是表示现有的利用放电发光的气体分析器的构成的图。
图10是表示现有的利用放电发光的气体分析器的构成的图。
图11是表示现有的利用放电发光的气体分析器的构成的图。
具体实施方式
本发明的利用放电发光的气体分析器在以下方面与图9～图11中所示的从前的情况相同，即在可密闭的容器内包括阳极电极，将容器设为阴极，并且包括使与电场方向交叉的磁场产生的磁场施加部件，检测通过对电极施加高电压而在磁场中产生的放电发光，由此进行气体分析，但为了进一步达成10-7左右的检测下限，包括如下的构成手段。
(1)使放电发光局限的新的放电发光生成手段
(a)强磁性体的朝放电发光的区域的配置(实施方式1～实施方式5)
将阳极电极设为强磁性体、或在阳极电极附近配置强磁性体，由此使磁场中的放电发光局限在阳极电极前端部附近，使发光强度增大，并且提高检测精度。
(b)磁力线容易穿过的磁路的构成(实施方式3～实施方式5)
将真空容器设为强磁性体的软磁性材料来构成磁力线容易穿过的磁路，增强磁场施加部件的磁铁与强磁性阳极电极间产生的磁场。由此，使放电发光进一步局限化，使发光强度增大，并且提高检测精度。
通过放电发光局限化而可提高检测精度的原因在于：发光的检测部的聚光透镜的光轴方向的强的发光的范围缩小，由此放电发光的区域有效地集中在聚光透镜的焦点附近，更多的发光得到检测。
(2)微量气体的导入
微量地导入检测对象气体以外的气体。由此，当已离子化的气体或具有长的寿命的自由基气体与检测对象气体碰撞时，检测对象气体被激发并发光，检测对象气体的放电发光增大。
以下，对本发明的实施方式进行说明。关于实施方式的气体分析器的使用形态，与气体分析器的性能相关联地进行说明。
[实施方式1]
将本发明实施方式1的气体分析器示于图1。图1表示实施方式1的气体分析器的构成，在可密闭的筒状的真空容器21内，在其纵向设置有作为阳极的细长的强磁性体阳极电极22，在真空容器21的外周部设置有作为磁场施加部件26的筒状的磁铁。真空容器21构成阴极，由导体形成，强磁性体阳极电极22以在真空容器21的纵向上呈悬臂梁状地延伸的方式，经由绝缘构件23而安装在筒状的真空容器21的一个端面侧，朝真空容器21的外侧突出的阳极电极22的端部与直流电源24连接。25是电流计。
阳极电极22在筒状的真空容器21内呈悬臂梁状地延伸至比筒状的真空容器21内的另一个端面侧靠前某一程度为止，在真空容器21的外周部，在环绕包围阳极电极22的前端部的位置上设置作为磁场施加部件26的磁铁。磁铁可以是环绕筒状的真空容器21的形态、或者也可以配置成隔着阳极电极22的端部而相向的位置关系。在真空容器21的另一个端面侧的阳极电极22的延长方向的位置形成窗部，与所述另一个端面侧接触来安装光检测部28，以覆盖真空容器21的另一个端面侧的窗部的形态安装聚光透镜29，在容器21的内部，与另一个端面侧相比在电极22之侧设置带孔板27。带孔板27用于防止因溅镀而飞散的粒子附着在透镜。30是控制部，与包含直流电源24及电流计25的电源部以及光检测部28连接，且进行放电发光的控制、及基于光检测部28中所检测到的放电发光的光量进行用于气体分析的运算。
在带孔板27中，在阳极电极22的延长方向的位置形成孔，在阳极电极22的前端部附近产生的发光的光穿过所述孔，并穿过聚光透镜29而前往光检测部28。真空容器21包含聚光透镜29及其安装部在内具有密闭性，但将光检测部28内设为大气压，不需要密闭性。光检测部28形成多通道分光器的形态，所述多通道分光器以如下方式配置有各光学元件：穿过了聚光透镜29的发光的光穿过节流板a的孔，由凹面镜b反射而前往衍射光栅c，经衍射的光由反射镜d反射而到达检测用的光接收元件e。
若将真空容器21设为圆筒形状，将细长的强磁性体的阳极电极22配置在磁场施加部件26的圆筒形的磁铁的中心部，则从磁场施加部件26发出的磁场M集中在细长的强磁性体的阳极电极22的前端部附近。所述细长的强磁性体阳极电极22的前端部附近的磁场M与电场E大致正交，因此电子局限在此区域，局部的强的放电发光显现。由于所述放电发光强且局限化，因此可利用聚光透镜29在光检测部28中高效率地聚光，可测量10-7Pa的低的气体分压的发光。
另一方面，细长的强磁性体的阳极电极22具有吸引磁场的性质，因此磁场施加部件26的S极侧的磁场M变得稀疏，且不变成与电场E垂直。因此，磁场施加部件26的S极侧的区域的放电变成弱放电，具有抑制其附近的溅镀，防止由飞散粒子所引起的聚光透镜29的污染的效果。
对将真空容器21设为圆筒形状的实施方式1的气体分析器的构成要件进行表示。
(1a)容器的尺寸关系
真空容器21的内径为10mm以上、100mm以下。
将真空容器21设为阴极，将强磁性体的阳极电极22设为阳极来产生放电，但在所述两个电极间距离短的情况下，因屏蔽效应而不产生放电。因此，制作各种内径的真空容器，对放电稳定性进行调查的结果，在内径8mm的真空容器中不产生放电，在内径10mm的真空容器中，在中真空的高压力下产生放电且稳定，在高真空的低压力下放电不稳定。根据这些结果，可以说真空容器21的内径理想的是10mm以上。
另一方面，在真空容器的内径大的情况下，集中在强磁性体的阳极电极22的磁场的集中程度变化。所述磁场的集中程度也依存于磁场施加部件26的磁铁的磁力与其长度、以及强磁性体的磁导率。某一设定的磁场模拟的结果，真空容器内径只要是100mm以下即可，可以说更理想的是50mm以下。
(1b)强磁性体阳极电极22
(1b-1)阳极电极的材料
强磁性体阳极电极22具有使从用于施加高电压的电极与磁场施加部件26的磁铁发出的磁场M集中的作用，作为其材料，可使用软磁性材料的强磁性体或硬磁性材料的强磁性体。
(ⅰ)软磁性材料：可使用铁、碳钢、磁性不锈钢、镍等相对磁导率为2以上且导电的软磁性金属材料，在使用这些材料的情况下，气体分析器的放电发光大致为相同强度。另外，使强磁性体阳极电极22的磁导率变化来进行气体分析器的磁场模拟的结果，若相对磁导率为2以上，则从磁场施加部件26的磁铁发出的磁场集中在强磁性体电极22。根据这些结果，在软磁性材料的情况下，可将强磁性体阳极电极22设为作为相对磁导率为2以上的软磁性材料的导电的金属。
(ii)硬磁性材料：利用永磁铁导电的金属
另一方面，在将硬磁性材料的永磁铁用作强磁性体阳极电极22的情况下，只要使用具有导电性的永磁铁即可，作为此种磁铁，理想的是钕磁铁或钐钴磁铁。另外，在将硬磁性材料的磁铁用作强磁性体阳极电极22的情况下，其前端的磁极以使磁场施加部件26的磁铁形成的磁场集中的方式配置。
(1b-2)电极前端的位置
强磁性体阳极电极22使从作为磁场施加部件26的磁铁发出的磁场M集中，此时，最好集中的磁场相对于电极轴平行，另外，理想的是磁场的集中度高。因此，使强磁性体阳极电极22相对于磁场施加部件26的磁铁的前端位置变化，实施磁场模拟。其结果，强磁性体阳极电极22的前端位置只要是从仅突出了作为磁场施加部件26的磁场轴方向的磁铁的长度的1/2的位置至磁铁的端部位置为止，则可为任何位置，更理想的是位于磁场施加部件26的磁铁的中央附近。
(1c)直流电源24
由于以几kV的直流电压来产生放电，因此只要可施加至最大10kV为止即可。
(1d)磁场施加部件26
为了在高真空以上的压力区域中维持放电而需要作为磁场施加部件26的磁铁26，最好所述磁铁26的磁力强，因此作为材料，理想的是作为强力磁铁的钕磁铁或钐钴磁铁。另一方面，关于所述磁铁的磁场轴方向的长度，在现有的反磁控管磁场放电方式的情况下，为了对阳极电极附近施加相对于电极轴平行的磁场而设为5mm以上的强力磁铁，例如理想的是长度为10mm以上，但在本发明的磁场放电中，由于使磁场集中在强磁性体的阳极电极22，因此磁场施加部件26的磁铁的长度也可以比所述长度短。使用几种长度的磁铁测定放电发光强度的结果，判明磁铁的长度只要有5mm以上即可。
(1e)带孔板27
真空容器21的材料因放电的溅镀而飞散，为了防止由其溅镀粒子所引起的聚光透镜29的污染而设置带孔板27。带孔板27的设置位置可从阳极电极22的前端相隔真空容器的内半径以上，其材质可为金属或绝缘体(电介质)的任一种。在金属的情况下，带孔板27成为阴极，因此因放电而被溅镀。为了防止此情况，理想的是使带孔板27的与磁性体电极22的前端的距离比真空容器21的内半径长。另外，为了防止异常放电，理想的是带孔板27的孔的开口部的周面具有平滑的凸的圆弧。
在将带孔板27的材质设为绝缘体的情况下，绝缘体若被施加电场，则进行介电极化，产生放电之侧的带孔板表面带正电，可避免带孔板因放电而被溅镀。因此，带孔板27的材质更优选绝缘材料。在导电性材料的带孔板27的情况下，可经由绝缘性构件而安装在真空容器21内。
(1f)聚光透镜29
聚光透镜29理想的是石英透镜，其焦点距离考虑放电发光位置与带孔板27的位置来决定。聚光透镜29以在光检测部28中光聚集在光接收元件e的方式设置，但要求各种气体的原子发光及分子发光透过、且光检测部28的测量波长区域的光透过。通常，用于光检测部28的多通道分光器大多检测200nm～1000nm的光。在此情况下，聚光透镜29理想的是紫外光透过的石英透镜。但是，即便是低成本的硼硅酸盐玻璃制的透镜，400nm以上的光也透过，因此也可以使用所述硼硅酸盐玻璃制的透镜。
在本发明的气体分析器中，在放电发光L与聚光透镜29之间设置带孔板27，因此使穿过了带孔板的孔的光聚光。在此情况下，聚光透镜29的焦点距离考虑放电发光位置与带孔板位置来决定，但只要选择大概将带孔板27的位置设为点光源，将带孔板－透镜间隔的1/2设为焦点距离的透镜即可。
(1g)光检测部28
可使用多通道分光器。光检测部28使用可高灵敏度地进行多波长同时测定的多通道分光器。多通道分光器利用衍射光栅对已射入的光进行分光，并利用排列有许多互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)的CMOS传感器、或排列有许多电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)的CCD传感器检测所述经分光的光，且多波长同时执行高灵敏度的光检测。
(1h)控制部件30
控制部件30控制气体分析器，且具有磁场放电的控制功能与对放电发光信号进行分压转换的控制功能。在本发明的磁场放电气体分析器中，以各种气体分子的放电发光强度对于全压，大概进行线性响应的方式控制放电，事先测定各气体种类的固有发光的发光强度与气体的压力(分压)，并将发光强度转换成气体的压力。
[实施方式2]
在图2中所示的实施方式2的气体分析器中，具有使从磁场施加部件36的磁铁产生的磁场M集中在细的强磁性体阳极电极32的前端部的另一形态，另外，在光检测部38的安装位置不同这一方面与图1中所示的实施方式1的气体分析器不同，在其它方面与实施方式1相同。
在图2中所示的气体分析器中，将作为磁场施加部件36的磁铁设为粗的棒状磁铁，其与细长的强磁性体阳极电极32的延长方向相向来配置，所述强磁性体阳极电极32经由绝缘构件33-1而安装在筒状的可密闭的真空容器31的一个端面侧，在筒状的真空容器31的纵向上呈悬臂梁状地延伸，且经由绝缘构件33-2而将作为磁场施加部件36的棒状磁铁呈悬臂梁状地安装在筒状的容器31的另一个端面侧。
磁场M尤其集中在强磁性体阳极电极32的前端与和其相向的棒状磁铁的磁极之间，当对强磁性体阳极电极32施加了高电压时，产生局限在阳极电极32的前端附近的放电发光，用于检测所述光的光检测部38设置在筒状的容器31的周面侧。即，将光检测部38设置在筒状的容器的外侧，以检测穿过产生放电发光的强磁性体电极32的前端的位置，并朝与筒状的容器的纵向垂直的面内的一个方向(图2中为朝上的方向)前进的光，安装光检测部38的部位的筒状的容器31的侧面部分被去除，在此部分嵌入形成有用于放电发光的光穿过的孔的带孔板37。
在带孔板37的外侧，经由聚光透镜安装板而安装聚光透镜39，进而在外侧安装光检测部38。至聚光透镜安装板、聚光透镜39为止设为与筒状的容器21一同被密闭的气密的构成，光检测部38内可为大气压。与实施方式1同样地，可将光检测部38设为多通道分光器。
在图2中所示的实施方式2的气体分析器中，从作为磁场施加部件36的棒状磁铁发出的磁场M集中在强磁性体阳极电极32的前端且与电场E正交，因此可获得局限在强磁性体阳极电极32的前端部附近且经增强的放电发光L。此处，在作为磁场施加部件36的棒状磁铁为导体的情况下，理想的是与作为阴极的真空容器31电绝缘，因此经由绝缘构件33-2而安装在容器31的另一个端面侧。另一方面，在作为磁场施加部件36的棒状磁铁为绝缘体的情况下，可直接安装在真空容器31。
若表示实施方式2的构成要件，则如下所述。
(2a)磁场施加部件36
作为磁场施加部件36的磁铁暴露在高温的放电中，因此适宜的是即便在高温下也不失去磁力的具有高的居里温度的磁铁，作为此种磁铁，理想的是钐钴磁铁或铁氧体磁铁。
实施方式2的其它构成要件与实施方式1相同，与实施方式1同样地包括具有磁场放电的控制功能与对放电发光信号进行分压转换的控制功能的控制部(未图示)。
实施方式1至实施方式2是朝被施加电场E与磁场M的放电区域配置强磁性体电极，且为通过使从磁场施加部件的磁铁产生的磁场M集中在细长的强磁性体阳极电极的前端部，而将电子束缚在此区域，使放电发光L局限化来增大发光强度。针对所述两个实施方式，构成磁力线容易穿过的磁路，由此可进一步使放电发光L局限化。以下对此种实施方式进行说明。
[实施方式3]
图3中所示的本发明的实施方式3的气体分析器在可密闭的筒状的真空容器中，将其侧面的作为磁场施加部件26的磁铁的安装部设为非磁性真空容器部21-1，将其它部分设为强磁性体真空容器部21-2，且使用强磁性体的带孔板27，由此从作为磁场施加部件26的磁铁至强磁性体阳极电极22为止、及从磁铁至强磁性体带孔板27为止构成磁力线容易穿过的磁路。由此，可使从磁场施加部件26发出并集中在强磁性体阳极电极22的磁场M增强且与电场E正交，可将电子进一步束缚在此空间而使放电局限化且增强。
实施方式3的构成要件如下所述。
(3a)强磁性体真空容器部21-2
强磁性体真空容器部21-2由于构成磁力线容易穿过的磁路的缘故，因此设为强磁性体，但理想的是强磁性体的软磁性材料。此处，也可以通过焊接等来将非磁性真空容器部21-1与强磁性体真空容器部21-2的端面接合而一体化，或者在非磁性真空容器21-1的外侧形成凹部，将强磁性体的套筒配置在作为磁场施加部件26的磁铁的两侧。
(3b)强磁性体带孔板27
为了使从作为磁场施加部件26的磁铁至带孔板为止变成磁力线容易穿过的磁路，而将带孔板27设为强磁性体材料。另外，为了防止异常放电与为了发出有效地集中在强磁性体阳极电极22的磁场M，理想的是将带孔板27的孔的开口部内周面设为具有平滑的凸的圆弧的形状。
实施方式3的其它构成要件与实施方式1相同，与实施方式1同样地包括具有磁场放电的控制功能与对放电发光信号进行分压转换的控制功能的控制部(未图示)。
[实施方式4、实施方式5]
实施方式4及实施方式5的气体分析器是在如实施方式2那样包括作为磁场施加部件26的棒状磁铁的形态中，构成磁力线容易穿过的磁路。图4中所示的实施方式4的气体分析器是在实施方式2中将真空容器31设为强磁性体的软磁性材料。软磁性材料容易使磁力线穿过，因此可在细长的强磁性体阳极电极32－强磁性体真空容器31－作为磁场施加部件36的棒状磁铁中，构成磁力线容易穿过的磁路，作为磁场施加部件36的棒状磁铁与细长的强磁性体阳极电极32之间产生的磁场M得到增强。通过构成磁力线容易穿过的磁路，放电进一步局限化，可增大放电发光L的强度，并且在其它真空空间内，磁场大体上消失，因此可抑制溅镀，防止由飞散粒子所引起的聚光透镜的污染。
在图4中，在经由绝缘构件33-1、绝缘构件33-2而分别安装强磁性体阳极电极32、及作为磁场施加部件36的粗的棒状磁铁36的情况下，由于绝缘材料的磁导率低，因此产生磁损耗。图5中所示的实施方式5的气体分析器使强磁性体真空容器31浮动，将安装在筒状的真空容器31的一个端面侧并呈悬臂梁状地延材的细长的强磁性体构件32-1、及安装在真空容器的另一个端面侧的作为磁场施加部件36的棒状磁铁36以前端部彼此相向的方式配置并连接在真空容器，由此构成完全封闭的磁路，且使磁损耗变得非常小。另一方面，以隔着细长的强磁性体构件32-1的前端部的方式，分别经由绝缘构件33-3、绝缘构件33-4而以相向的形态另行设置阳极电极40与阴极电极41，并与真空容器电绝缘，在细长的强磁性体构件32-1的前端部的位置产生电场。
实施方式4至实施方式5的构成要件如下所述。
(4-5a)强磁性体真空容器31
强磁性体真空容器31与实施方式3的强磁性体真空容器部21-2同样地，由于构成磁力线容易穿过的磁路的缘故，因此设为强磁性体，理想的是强磁性体的软磁性材料。
(4-5b)磁场施加部件36
实施方式4至实施方式5的磁铁与实施方式2的磁铁同样地暴露在高温的放电中，因此适宜的是即便在高温下也不失去磁力的具有高的居里温度的磁铁，作为此种磁铁，理想的是钐钴磁铁或铁氧体磁铁。
在图5中所示的实施方式5中，光检测部38由虚线表示，相对于真空容器31安装在图的里侧、或跟前侧的侧面。其它构成要件与实施方式2相同，与实施方式1同样地包括具有磁场放电的控制功能与对放电发光信号进行分压转换的控制功能的控制部(未图示)。
[电极的构成]
在实施方式1至实施方式4中，通过将强磁性体材料用于电极，而使从磁场施加部件的磁铁产生的磁场M集中在细的强磁性体阳极电极的前端部，但如图6至图7所示，可将强磁性体阳极电极设为其它形态。对图6与图7中所示的将实施方式1的阳极电极构成设为其它形态者进行说明。即便设为如图6所示的使用与非磁性阳极电极22-1一并设置的强磁性体22-2的构成、或如图7所示的将非磁性阳极电极22-1的前端部设为强磁性体22-2的构成来代替利用强磁性体形成阳极电极22整体的构成，从磁场施加部件26的磁铁发出的磁场M也可以有效地聚集在强磁性体的前端部，局限化且显现强的放电发光L。
[利用微量气体导入的放电发光的增强]
在本发明中，也发现当检测气体时，若微量地导入检测对象气体以外的气体，则放电发光增强。这是利用如下的现象，即在放电中，当已离子化的气体或具有长的寿命的激发气体与检测对象气体碰撞时，检测对象气体被激发，但其与现有的放电电压的减少或气体离子化的增强中所利用的潘宁电离不同。
潘宁电离是如下的现象：当将具有比气体A的离子化能量高的离子化能量、或接近离子化能量的高的亚稳态激发能量的气体B导入欲离子化的气体A时，因放电而被激发成高能量状态的气体B撞上气体A，由此气体A离子化。例如，在放电灯中，通过略微导入氩气来将水银蒸气有效地离子化，由此可使放电灯的放电电压下降。作为另一例，在溅镀成膜中，通过略微导入氦气来将氩气有效地离子化，由此存在用于形成薄膜的利用氩离子的溅镀增大，可使成膜速度上升等情况。
在本发明中，发现如下的现象：在不仅将具有比气体A的离子化能量高的离子化能量或高的亚稳态激发能量的气体B导入欲检测的气体A，而且将具有比气体A的离子化能量低的离子化能量的气体C导入欲检测的气体A时，检测对象气体A也被激发，其放电发光得到增强。这是由于用于检测对象气体A的放电发光的激发能量比离子化能量或高的亚稳态激发能量低，因此即便使用具有低的离子化能量的气体C，也可以进行激发。即，导入气体C是具有比用于检测对象气体A的放电发光的激发能量高的亚稳态激发能量的气体。
例如，在将检测对象气体A设为氮气的情况下，若导入具有比氮气的离子化能量高的离子化能量的氦气(气体B)，则氮气的放电发光当然得到增强。另一方面，即便在导入具有比氮气的离子化能量低的离子化能量的氧气(气体C)的情况下，氮气的放电发光也增强。此外，在将检测对象气体A设为氖气或氩气的情况下，若导入氦气(气体B)，则所述惰性气体的放电发光当然得到增强，另一方面，即便导入具有低的离子化能量的氮气(气体C)，所述惰性气体的放电发光也得到增强。就安全性与惰性及成本方面而言，导入的微量气体理想的是氦气、氮气、空气及氩气。
另外，气体B或气体C的气体导入量为检测对象气体A的1/100～1/10，检测气体的放电发光增大约2倍～3倍。由此，可降低发明的气体分析器的检测下限。
作为实际的实验，将检测对象气体设为氩气。激发辅助气体使用氦气、二氧化碳气体、氮气、空气。任一种辅助气体的导入量均设为检测对象气体的约1/10。作为结果，在任一种辅助气体中，氩气发光强度均增大约2倍～2.5倍。将气体原子的第一离子化能量示于表1中。
[表1]
Figure BDA0002459482480000121
[本发明的气体分析器的性能]
使用图8中所示的气体分析器性性能测定装置，对本发明的气体分析器的性能进行调查。气体分析器性能测定装置将基准气体流量导入器52连接在真空容器51，并将各种流量Q[Pam3s-1]的各种气体导入真空容器51。在真空容器51连接有将进气口的实效排气速度设定成Se[m3s-1]的高真空泵53。而且，为了测定全压而连接有真空计54，而且连接有试验对象的气体分析器55。
在气体分析器的试验中，流入某一流量Q[Pam3s-1]的气体，根据Q＝Se×p的关系，求出压力p[Pa]，另一方面，测定此时的气体分析器的导入气体的固有发光。作为气体种类，设为作为典型气体的氢气、氦气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳，流量Q在10-9Pam3s-1～10- 4Pam3s-1的范围内依次变更来设定。另外，气体流量导入器52使用作为国家(日本)二级标准器的标准电导元件(Standard Conductance Element)。
为了证实本发明的磁场放电发光气体分析器的性能，针对相当于图9的(1)将电极设为现有的非磁性电极的气体分析器(称为现有气体分析器1)、相当于图11的(2)将电极设为现有的非磁性电极且设置有两个圆筒磁铁的气体分析器(称为现有气体分析器2)、以及(3)将电极设为磁性体的本发明实施方式1的气体分析器、(4)构成有磁路的本发明实施方式3的气体分析器这四种气体分析器，使用图8的气体分析评估装置导入各种气体，对各气体分析器的性能进行比较。此处，实施方式3的气体分析器是在本发明实施方式1的气体分析器中，将强磁性体套筒设置在磁场施加部件的磁铁的两侧，且设置有强磁性体的带孔板。将结果示于表2中。
[表2]
本发明的气体分析器与现有气体分析器的性能比较
Figure BDA0002459482480000131
在本发明中，当检测气体时，若微量地导入检测对象气体以外的气体，则放电发光增强几倍，分压检测下限可进一步下降，因此也将此结果示于表中。所发明的实施方式1及实施方式3的气体分析器与现有气体分析器相比，分压检测下限可提高两位数以上，灵敏度线性也好，耐久性也得到改善。
另外，也查明本发明的实施方式2的气体分析器显示与实施方式1相同的性能，实施方式4至实施方式5的气体分析器显示与实施方式3相同的性能。
[对于各种真空装置的应用]
将本发明的气体分析器应用于溅镀成膜装置与泄漏检查装置并使其运转的结果，在溅镀装置中，可检测到以作为工艺气体的氩气为首的水蒸气等残留气体。另外，在实用的泄漏检查装置中，在实用的短时间的设备运转时间60秒以内，可检测到泄漏流量10-8Pam3s-1。
产业上的可利用性
本发明可用于使用(1)器件制造用真空装置、(2)泄漏检查装置、(3)真空溶解炉、真空冷冻干燥装置等各种真空装置时的气体分析。
符号的说明
21：真空容器
21-1：非磁性真空容器部
21-2：强磁性体真空容器部
22：强磁性体阳极电极
22-1：非磁性阳极电极
22-2：强磁性体
23：绝缘构件
24：直流电源
25：电流计
26：磁场施加部件
27：带孔板
28：光检测部
29：聚光透镜
30：控制部
31：真空容器
32：强磁性体阳极电极
32-1：强磁性体构件
33-1：绝缘构件
33-2：绝缘构件
33-3：绝缘构件
33-4：绝缘构件
34：直流电源
35：电流计
36：磁场施加部件
37：带孔板
38：光检测器
39：聚光透镜
40：阳极电极
41：阴极电极
51：真空容器
52：基准气体流量导入器
53：高真空泵
54：真空计
55：试验对象气体分析器
E：电场
L：放电发光
M：磁场

Claims (12)

1.一种气体分析器，是利用放电发光的气体分析器，包括：能够密闭的真空容器；阳极电极及阴极电极，设置在所述真空容器中；磁场施加部件，使与对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时产生的电场交叉的方向的磁场产生；以及光检测部件，用于检测对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时在磁场中产生的放电发光，所述气体分析器的特征在于，所述阳极电极及所述阴极电极、与所述磁场施加部件的至少一者以使对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时产生的放电发光的区域中产生的磁场集中和/或增强，由此使放电发光局限化并增大发光强度的方式构成，由此能够获得低检测下限。
2.根据权利要求1所述的气体分析器，其特征在于，
所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由导电性构件形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性的构件，并且至少前端侧的部分由导电性的强磁性构件形成，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
3.根据权利要求1所述的气体分析器，其特征在于，
所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由导电性构件形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性且非磁性的构件，并且以接近并沿着所述阳极电极的方式呈悬臂梁状地延长的细长的强磁性体构件使前端部变成与所述阳极电极的前端部相同的位置而支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的气体分析器，其特征在于，
在作为所述阳极电极的前端部的位置的周围的所述真空容器的周面，配设作为所述磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
5.根据权利要求2或3中任一项所述的气体分析器，其特征在于，
所述阳极电极支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，并且作为棒状的磁场施加部件的棒状磁铁呈悬臂梁状地、且以在所述阳极电极的延长方向上延长的方式支撑固定在所述真空容器的另一个端面侧，所述强磁性体构件的阳极电极的前端部与所述棒状磁铁的一个磁极处于相向的位置关系，磁场集中在所述阳极电极的前端部附近，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
6.根据权利要求1所述的气体分析器，其特征在于，
所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由具有导电性、且强磁性体的软磁性材料形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性的构件，并且至少前端侧的部分由导电性的强磁性构件形成，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，来自所述作为磁场施加部件的磁铁的磁力线的大部分在磁力线容易穿过的强磁性体且软磁性的所述真空容器内穿过，由此磁场集中在所述阳极电极的前端部附近而使放电发光局限化。
7.根据权利要求1所述的气体分析器，其特征在于，
所述真空容器具有大致筒状的形状，并且以构成所述阴极电极的方式由具有导电性、且强磁性体的软磁性材料形成，所述阳极电极包含以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧的细长的导电性且非磁性的构件，并且以接近并沿着所述阳极电极的方式呈悬臂梁状地延长的细长的强磁性体构件使前端部变成与所述阳极电极的前端部相同的位置而支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，以磁场集中在所述阳极电极与构成所述阴极电极的所述真空容器的内周部之间的放电发光的区域的方式，配置作为磁场施加部件的磁铁，来自所述作为磁场施加部件的磁铁的磁力线的大部分在磁力线容易穿过的强磁性体且软磁性的所述真空容器内穿过，由此磁场集中在所述阳极电极的前端部附近而使放电发光局限化。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的气体分析器，其特征在于，
在作为所述阳极电极的前端部的位置的周围的所述真空容器的周面，配设作为所述磁场施加部件的磁铁，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
9.根据权利要求6或7中任一项所述的气体分析器，其特征在于，
所述阳极电极支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，并且作为棒状的磁场施加部件的棒状磁铁呈悬臂梁状地、且以在所述阳极电极的延长方向上延长的方式支撑固定在所述真空容器的另一个端面侧，所述强磁性体构件的阳极电极的前端部与所述棒状磁铁的一个磁极处于相向的位置关系，磁场集中在所述阳极电极的前端部附近，使放电发光局限在所述阳极电极的前端部附近。
10.根据权利要求1所述的气体分析器，其特征在于，
所述真空容器具有大致筒状的形状，并且由强磁性体的软磁性材料形成，细长的强磁性体的构件以在所述真空容器内呈悬臂梁状地在纵向上延长的方式，支撑固定在所述真空容器的一个端面侧，作为棒状的磁场施加部件的棒状磁铁呈悬臂梁状地、且以在所述阳极电极的延长方向上延长的方式支撑固定在所述真空容器的另一个端面侧，所述强磁性体构件的前端部与所述棒状磁铁的一个磁极处于相向的位置关系，在所述真空容器内，在隔着所述细长的强磁性体的构件的前端部的位置相向地配设阳极电极及阴极电极，来自所述作为磁场施加部件的磁铁的磁力线的大部分在磁力线容易穿过的强磁性体且软磁性的所述真空容器内穿过，由此磁场集中在所述阳极电极的前端部附近而使放电发光局限化。
11.一种气体分析器，是利用放电发光的气体分析器，包括：能够密闭的真空容器；阳极电极及阴极电极，设置在所述真空容器中；磁场施加部件，使与对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时产生的电场交叉的方向的磁场产生；以及光检测部件，用于检测对所述阳极电极与所述阴极电极之间施加了高电压时在磁场中产生的放电发光，所述气体分析器的特征在于，
在气体分析时，将具有比用于检测对象气体的放电发光的激发能量高的亚稳态激发能量的微量的其它气体导入所述能够密闭的真空容器内，由此放电发光得到增强，能够获得低检测下限。
12.根据权利要求11所述的气体分析器，其特征在于，
具有比用于检测对象气体的放电发光的激发能量高的亚稳态激发能量的微量的其它气体是氦气、氮气、空气、或氩气。
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