JP6177492B1 - 冷陰極電離真空計及び冷陰極電離真空計用カートリッジ - Google Patents

Abstract

良好な冷陰極電離真空計及び冷陰極電離真空計用カートリッジを提供する。陽極と、陽極を囲うように配された筒状の陰極と、陰極の一方の開口を封止する封止部と、陰極の内部において封止部と対向し、貫通孔が設けられている第１の部材と、陰極と封止部と第１の部材とによって囲われた空間を、第１の部材が面する第１の空間と、封止部が面する第２の空間とに仕切る仕切部と、仕切部または第２の空間に配されているとともに、電磁波を発する光源とを有し、仕切部の外周部の少なくとも一部と陰極との間に間隙が形成されていることを特徴とする冷陰極電離真空計。

Description

本発明は、冷陰極電離真空計及び冷陰極電離真空計用カートリッジに関する。

冷陰極電離真空計は、測定子容器内の放電空間に設けられた陽極と陰極との間に高電圧を印加し、自己放電を起こすことにより、気体を電離させて圧力を測定するものである。陽極と陰極との間に電圧を印加してから直ちに放電が生ずるわけではないため、放電開始を促すことが好ましい。例えば、特許文献１には、グローランプを設けて陰極に電磁波、具体的には電磁放射線を照射し、光電効果によって陰極から電子を発生させることで、放電を誘発させている。

特開平０６−２６９６７号公報

しかしながら、従来の冷陰極電離真空計は必ずしも良好とはいえなかった。例えば、メンテナンスの周期が比較的短い場合や、また、十分に広い圧力範囲で安定した放電特性が得られない場合があった。

本発明の目的は、良好な冷陰極電離真空計及び冷陰極電離真空計用カートリッジを提供することにある。

実施形態の一観点によれば、陽極と、前記陽極を囲うように配された筒状の陰極と、前記陰極の一方の開口を封止する封止部と、前記陰極の内部において前記封止部と対向し、貫通孔が設けられている第１の部材と、前記陰極と前記封止部と前記第１の部材とによって囲われた空間を、前記第１の部材が面する第１の空間と、前記封止部が面する第２の空間とに仕切る仕切部と、前記仕切部または前記第２の空間に配されているとともに、電磁波を発する光源とを有し、前記仕切部の外周部の少なくとも一部と前記陰極との間に間隙が形成されていることを特徴とする冷陰極電離真空計が提供される。

実施形態の他の観点によれば、陽極と、前記陽極を囲うように配された筒状の陰極と、前記陰極の一方の開口を封止する封止部とを備える冷陰極電離真空計の前記陰極の内部に取り外し可能に配される冷陰極電離真空計用カートリッジであって、前記封止部と対向し、貫通孔が設けられている第１の部材と、前記陰極と前記封止部と前記第１の部材とによって囲われた空間を、前記第１の部材が面する第１の空間と、前記封止部が面する第２の空間とに仕切る仕切部と、前記第１の部材および前記仕切部と連結する筒状の接続部と、を備え、前記接続部と前記仕切部との間に間隙が設けられていることを特徴とする冷陰極電離真空計用カートリッジが提供される。

実施形態の更に他の観点によれば、陽極と、前記陽極を囲うように配された筒状の陰極と、前記陰極の内部において前記陽極によって貫かれる貫通孔を有する円盤状の第１の磁性部材と、前記陰極の内部において前記第１の磁性部材に対向して配される円盤状の第２の磁性部材とを備え、前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材のうちの少なくとも一方は、中心部の厚さが外周部の厚さよりも厚いことを特徴とする冷陰極電離真空計が提供される。

実施形態の更に他の観点によれば、陽極と前記陽極を囲うように配された筒状の陰極とを有する冷陰極電離真空計の前記陰極の内部に取り外し可能に配される冷陰極電離真空計用カートリッジであって、前記陰極の内部において前記陽極によって貫かれる貫通孔を有する円盤状の第１の磁性部材と、前記陰極の内部において前記第１の磁性部材に対向して配される円盤状の第２の磁性部材とを備え、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とのうちの少なくとも一方は、中心部の厚さが外周部の厚さよりも厚いことを特徴とする冷陰極電離真空計用カートリッジが提供される。

本発明によれば、良好な冷陰極電離真空計及び冷陰極電離真空計用カートリッジを提供することができる。

第１実施形態による真空処理装置を示す概略図である。 第１実施形態による冷陰極電離真空計を示す断面図である。 第１実施形態による冷陰極電離真空計の測定子を示す断面図である。 比較例による冷陰極電離真空計を示す断面図である。 圧力−放電電流特性を示すグラフである。 本実施形態による冷陰極電離真空計の圧力−放電電流特性を示すグラフである。 比較例による冷陰極電離真空計の圧力−放電電流特性を示すグラフである。 放電開始時間を示すグラフである。 第１実施形態の変形例（その１）による冷陰極電離真空計を示す断面図である。 第１実施形態の変形例（その２）による冷陰極電離真空計を示す断面図である。 第２実施形態による冷陰極電離真空計を示す断面図である。 第２実施形態による冷陰極電離真空計の測定子を示す断面図である。 第２実施形態の変形例（その１）による冷陰極電離真空計の測定子を示す断面図である。 第２実施形態の変形例（その２）による冷陰極電離真空計の測定子を示す断面図である。

［第１実施形態］
第１実施形態による冷陰極電離真空計及び冷陰極電離真空計用カートリッジについて図面を用いて説明する。図１は、本実施形態による真空処理装置を示す概略図である。図１は、本実施形態による冷陰極電離真空計１００が真空処理装置Ｓに取り付けられた状態を示している。真空処理装置Ｓは、例えば成膜装置である。かかる成膜装置としては、例えば、スパッタリング装置、ＰＶＤ装置、ＣＶＤ装置等が挙げられる。また、真空処理装置Ｓは、アッシング装置、ドライエッチング装置等の表面処理装置であってもよい。

図１に示すように、冷陰極電離真空計１００は、測定子１０２と、測定子１０２に接続された冷陰極電離真空計制御部（真空計動作回路）１３とを備えている。真空処理装置Ｓは、真空容器１０１を備えている。測定子１０２は、真空容器１０１の壁面の開口部分に気密を保持した状態で取り付けられている。具体的には、測定子１０２は、真空容器１０１にフランジ８によって接続されている。なお、冷陰極電離真空計制御部１３と測定子１０２とは、別個に設けられていてもよいし、一体化されていてもよい。

図２は、本実施形態による冷陰極電離真空計１００を示す断面図である。冷陰極電離真空計１００は、例えば逆マグネトロン型真空計であるが、これに限定されるものではない。測定子１０２は、陰極１（カソード）を構成する測定子容器（容器、ケーシング）１０３と、陽極２（アノード）とを備えている。陰極１を構成する測定子容器１０３は、略円筒状（略管状）に成形されている。陽極２は、棒状に成形されている。略円筒状の陰極１が、棒状の陽極２を取り囲むように位置している。陽極２と陰極１とによって放電空間４が形成される。測定子容器１０３は、例えば金属によって形成されている。測定子容器１０３の材料としては、例えばステンレススチール等が用いられる。陽極２は、例えば金属によって形成されている。

磁場を形成する磁石（磁性手段）３が、測定子容器１０３を取り囲むようにリング状に備えられている。磁石３としては、例えばフェライト磁石等の永久磁石が好適に用いられる。

測定子容器１０３の一方の端部１２には、絶縁部材６が備えられている。絶縁部材６によって測定子容器１０３の一方の端部（封止部）１２が封止されている。絶縁部材６には陽極２が気密を保った状態で貫通して固定されている。絶縁部材６の材料としては、例えばアルミナセラミック等が用いられる。測定子容器１０３の他方の端部１７は開口しており、真空容器１０１と接続される。

測定子容器１０３内には、交換可能な測定子用カートリッジ１０６が配されている。測定子用カートリッジ１０６は、磁場を調整するとともに放電空間４を囲うポールピース（部材）１０４、１０５と、測定子容器１０３の壁部１０３ａに沿うような形状に成形されているとともに放電空間４を囲う壁部１０７と、板状体２０と、仕切部に配された光源カバー２５とを備えている。このような交換可能な測定子用カートリッジ１０６を測定子容器１０３内に配するようにしているのは、陰極部分はイオンの衝突によって劣化するためである。また、光源１５を覆うカバー２５に、放電空間４においてスパッタされた陰極構成粒子が付着するためである。

ポールピース（第１の部材）１０４は、筒状の壁部（接続部）１０７の一端に固定されている。ポールピース１０４は、測定子容器１０３の他方の端部１７とポールピース（第２の部材）１０５との間に位置する。ポールピース１０４は、磁性体によって形成されていてもよいし、非磁性体によって形成されていてもよい。ポールピース１０４の材料として非磁性体を用いた場合には、磁力線が測定子容器１０３の壁面に対して曲がってしまうが、ポールピース１０４の材料として磁性体を用いた場合には、磁力線は測定子容器１０３の壁面に対して平行になる。このため、測定子容器１０３内における電子の偏りを抑制する観点からは、ポールピース１０４の材料として磁性体を用いることが好ましい。ポールピース１０４の材料としては、例えば、磁性体のステンレススチールや非磁性体のステンレススチール等が用いられる。ポールピース１０４は、測定子容器１０３とともに陰極１を構成する。図３は、測定子１０２を示す断面図である。図３（ａ）は、図２のI−I線断面に対応している。図３（ａ）に示すように、ポールピース１０４には、複数の開口（開口部）１０が形成されている。測定子１０２と真空容器１０１とは開口１０を介して通気可能となっている。

ポールピース１０５は、筒状の壁部１０７の他端に固定されている。ポールピース１０５は、測定子容器１０３の一方の端部（封止部）１２とポールピース１０４との間に位置する。ポールピース１０５は、後述する板状体（第３の部材）２０と相俟って仕切部を構成している。ポールピース１０５は、ポールピース１０４と同様に、磁性体によって形成されていてもよいし、非磁性体によって形成されていてもよい。ポールピース１０５の材料としては、ポールピース１０４の材料と同様に、例えば、磁性体のステンレススチールや非磁性体のステンレススチール等が用いられる。ポールピース１０５は、測定子容器１０３やポールピース１０４等とともに陰極１を構成する。図３（ｂ）は、図２のII−II線断面に対応している。図３（ｂ）に示すように、ポールピース１０５の中央部には、貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１は、棒状の陽極２によって貫かれている。陽極２と貫通孔１１の内面との間には、間隙１４が存在している。

壁部１０７は、測定子容器１０３の壁部１０３ａに沿うような形状に成形されている。即ち、壁部１０７は、略円筒状に形成されている。壁部１０７は、ポールピース１０４やポールピース１０５と同様に、磁性体によって形成されていてもよいし、非磁性体によって形成されていてもよい。壁部１０７の材料としては、ポールピース１０４やポールピース１０５と同様に、例えば、磁性体のステンレススチールや非磁性体のステンレススチール等が用いられる。壁部１０７は、測定子容器１０３やポールピース１０４、１０５等とともに陰極１を構成する。

上述したように、測定子容器１０３と、ポールピース１０４と、ポールピース１０５と、壁部１０７とが、陰極１を構成している。陽極２は、ポールピース１０４とポールピース１０５と壁部１０７とによって囲まれた放電空間４内、即ち、測定子用カートリッジ１０６によって囲まれた放電空間４内に位置している。

陽極２と陰極１とによって形成された放電空間４が、ポールピース１０５とポールピース１０４とによって仕切られていると考えることもできる。仕切部を構成するポールピース１０５および板状体２０によって、陰極１と封止部１２とポールピース１０４とによって囲われた空間が、ポールピース１０４が面する放電空間（第１の空間）４と、封止部１２が面する空間（第２の空間）５とに仕切られていると考えることもできる。

ポールピース１０５には、光源１５を挿入するための光源配置部（光源設置部、光源挿入部、光源取り付け部）２２が形成されている。光源１５は、電磁波、例えば軟Ｘ線を発する。光源配置部２２は、例えば、ポールピース１０５に形成された貫通孔である。光源配置部２２には、光源１５が配されている。光源配置部２２には、カバー２５が設けられていてもよい。光源配置部２２は、壁部１０７の近傍に位置している。光源配置部２２と壁部１０７との間の距離は、光源配置部２２と陽極２との間の距離よりも短くなっている。すなわち、光源１５は、壁部１０７の近傍に位置している。そして、光源１５と壁部１０７との間の距離は、光源１５と陽極２との間の距離よりも短くなっている。光源１５が壁部１０７の近傍に配されているため、光源１５から発せられる電磁波は、エネルギーの大きな減衰を伴うことなく壁部１０７に到達する。このため、光電効果によって、壁部１０７から放電空間４内に電子（光電子）が放出されやすい。壁部１０７は、陰極１のうちで陽極２までの距離が最も長い部分である。このため、壁部１０７から電子を大量に放出させれば、陽極２に達するまでの移動距離が長い電子が放電空間４に大量に供給されることとなる。陽極２に達するまでの移動距離が長い電子が放電空間４に大量に供給されると、電子２３と気体分子２４との衝突確率が高くなり、放電開始までの時間を短縮させることが可能となる。

ポールピース１０５の放電空間４側には、板状体（部材、板状部材）２０が備えられている。板状体２０の中心部には、貫通孔２０ａが形成されている。板状体２０は、ポールピース１０５の中央部においてポールピース１０５に固定されている。板状体２０は例えば円盤状に形成されている。板状体２０の外周部の少なくとも一部と壁部１０７との間には、間隙２１が存在している。光源１５から発せられる光、即ち、電磁波は、間隙２１を形成する壁部１０７に照射される。または、電磁波は間隙２１を介して放電空間４内に導入され得る。壁部１０７から放出された電子も、間隙２１を介して放電空間４内に導入され得る。光源１５は、板状体２０とポールピース１０５との間に配されている。光源１５は、放電空間４内から直視されないように配されている。ただし、光源の少なくとも一部は放電空間４内から直視されないように光源が配置されていれば、位置決めなどを目的として、光源１５の他の一部が放電空間４内に突出していてもよい。光源１５は、仕切部を構成するポールピース１０５に、放電空間４の外で配されている。本実施形態では、光源１５を覆うように板状体２０を配することによって、光源１５が放電空間４内から直視されないようになっている。本実施形態において、光源１５を放電空間４内から直視されないように配しているのは、放電空間４においてスパッタされた陰極構成粒子が光源１５に付着するのを抑制するためである。陰極構成粒子が光源１５に付着するのを抑制し得るため、光源１５は長期間にわたって電磁波を外部に放出することができる。このため、本実施形態によれば、測定子１０２の寿命を長くすることができる。

ポールピース１０５の放電空間４側の面は傾斜している。換言すれば、ポールピース１０５の外周部におけるポールピース１０５と板状体２０との間の距離は、ポールピース１０５の中心部におけるポールピース１０５と板状体２０との間の距離よりも大きくなっている。ポールピース１０５の中央部の厚さは、ポールピース１０５の外周部の厚さよりも厚くなっている。ポールピース１０５の放電空間４側の面を傾斜させているのは、光源１５から発せられる電磁波を壁部１０７に十分に到達させるためである。

光源１５の少なくとも一部は、カバー２５によって覆われている。より具体的には、光源１５は、例えば円筒状のカバー２５によって覆われている。カバー２５は、例えば石英管によって構成されている。本実施形態において、光源１５をカバー２５によって覆っているのは以下のような理由によるものである。光源１５から引き出された電極２６ａ、２６ｂは、絶縁部材６に設けられた不図示の電極に、例えば溶接等によって固定されている。このため、放電空間４においてスパッタされた陰極構成粒子が光源１５自体に付着し、光源１５が外部に電磁波を十分に放出し得なくなった場合には、絶縁部材６等をも交換しなければならない。これに対し、本実施形態では、光源１５がカバー２５によって覆われているため、放電空間４においてスパッタされた陰極構成粒子はカバー２５には付着することがあり得るが光源１５には付着しにくい。放電空間４においてスパッタされた陰極構成粒子がカバー２５に付着した場合には、カバー２５を含む測定子用カートリッジ１０６を交換すれば足りる。このため、本実施形態によれば、メンテナンスコストの低減に寄与することができる。このような理由により、本実施形態では、光源１５をカバー２５によって覆っている。

光源１５とカバー２５とのうちの少なくとも一方に、仕事関数が低い材料、具体的には金属膜をコーティングするようにしてもよい。仕事関数が低い材料に電磁波が入射すると、より効率的に電子が発生する。従って、光源１５やカバー２５等に仕事関数が低い材料をコーティングしておけば、効率的に電子を生じさせることができる。また、壁部１０７の内面に、壁部１０７の材料よりも仕事関数が低い材料をコーティングするようにしてもよい。この場合にも、かかるコーティングが施された箇所において効率的に電子を生じさせることができる。

陽極２は、気密を保った状態で絶縁部材６を貫通して固定されている。陽極２は、冷陰極電離真空計制御部１３に電気的に接続されている。冷陰極電離真空計制御部１３には、陽極２に電圧を印加する電源１８と、陽極２に流れる放電電流を測定する放電電流検出部１９とが備えられている。

本実施形態では、光源１５がポールピース１０４側ではなくポールピース１０５側に配されているため、光源１５にも陽極２にも同じ側から電力を供給し得る。このため、陽極２が気密を保った状態で貫通している絶縁部材に光源１５に電力を供給するための端子を気密に保った状態で設けることができる。陽極２と、光源１５に電力を供給する端子が設けられる絶縁部材を別々の場所に配置する必要がないため、本実施形態によれば、構造の簡素化や低コスト化等に寄与することができる。

上述したように、ポールピース１０５の中央部の厚さは、ポールピース１０５の外周部の厚さよりも厚くなっている。本実施形態において、ポールピース１０５の中央部の厚さがポールピース１０５の外周部の厚さよりも厚くなっていることは、上記のような意義のみならず、以下のような意義をも有する。即ち、ポールピース１０５には貫通孔１１が存在している。一般に、ポールピース１０５の中央部に貫通孔１１が存在していると、放電空間４の中央部における磁束密度が相対的に小さくなる。これに対し、ポールピース１０５の中央部の厚さを、ポールピース１０５の外周部の厚さよりも大きくすると、放電空間４の中央部における磁束密度を増大させることができる。高真空下においては、電子の絶対数が少なく、絶対数の少ない電子が陽極２付近、即ち、放電空間４の中央部に集中する。このため、放電空間４の中央部における磁束密度を増大させることは、放電を促すこととなり、放電開始時間の短縮等に資する。このように、ポールピース１０５の中央部の厚さを、ポールピース１０５の外周部の厚さよりも厚くすることは、放電開始時間の短縮等にも寄与し得る。

上述したように、ポールピース１０５の放電空間４側の面は傾斜している。このため、ポールピース１０５の厚さは外周部から中央部にかけて徐々に大きくなっている。即ち、本実施形態では、ポールピース１０５の厚さが連続的に変化している。ポールピース１０５の外周部から中央部にかけて厚さを徐々に大きくしていることは、ＩＰ特性（圧力−放電電流特性）や再現性の向上に寄与し得る。

測定子１０２の一部は、測定子１０２から取り外して交換することが可能である。かかる部分は、冷陰極電離真空計用カートリッジと称される。ポールピース１０４、１０５、板状体２０、カバー２５は、測定子用カートリッジ１０６、即ち、冷陰極電離真空計用カートリッジに含まれ得る。

（評価結果）
本実施形態による冷陰極電離真空計１００の評価結果について図面を用いて説明する。図４は、比較例による冷陰極電離真空計２００を示す断面図である。比較例による冷陰極電離真空計２００においては、ポールピース２０５と絶縁部材６との間に光源１５が配されており、光源１５は陽極２の近傍に位置している。また、比較例による冷陰極電離真空計２００においては、ポールピース１０５の厚さが均一になっている。

図５は、実施例、即ち、本実施形態による冷陰極電離真空計１００と比較例による冷陰極電離真空計２００のＩ−Ｐ特性、即ち、圧力−放電電流特性を示すグラフである。横軸は圧力であり、縦軸は放電電流である。図５からわかるように、比較例による冷陰極電離真空計２００では、必ずしも十分にリニアな特性が得られていない。これに対し、本実施形態による冷陰極電離真空計１００の場合には、広い圧力範囲において十分にリニアな特性が得られている。このことから、本実施形態によれば、広い圧力範囲において高精度に測定し得る冷陰極電離真空計１００を提供し得ることが分かる。

図６は、実施例、即ち、本実施形態による冷陰極電離真空計１００のＩ−Ｐ特性を示すグラフである。図６には、３回に亘って行われた測定の結果が示されている。図７は、比較例による冷陰極電離真空計２００のＩ−Ｐ特性を示すグラフである。図７にも、３回に亘って行われた測定の結果が示されている。図７から分かるように、比較例による冷陰極電離真空計２００の場合には、Ｉ−Ｐ特性がばらついている。これに対し、図６から分かるように、本実施形態による冷陰極電離真空計１００の場合には、Ｉ−Ｐ特性が殆どばらついていない。このことから分かるように、本実施形態によれば、再現性の良好な冷陰極電離真空計１００を提供し得ることが分かる。

図８は、実施例、即ち、本実施形態による冷陰極電離真空計１００と比較例による冷陰極電離真空計２００の放電開始時間を示すグラフである。横軸は、０．１Ｐａの窒素によって測定子１０２内を劣化させた累積時間を示している。縦軸は、放電開始時間を示している。図８から分かるように、比較例による冷陰極電離真空計２００では、放電開始時間の良否判定の基準とした３秒を、わずか２５時間の劣化累積時間で超えてしまっている。これに対し、本実施形態によれば、１００時間の劣化累積時間を超えても放電開始時間は良否判定の基準とした３秒を下回っている。このことから、本実施形態によれば、寿命の長い測定子１０２を実現し得ることがわかる。なお、良否判定の基準とした３秒は、便宜的に設定した基準ものであり、一般的な良否判定の基準というわけではない。

このように、本実施形態によれば、ポールピース１０５の放電空間４側に板状体２０が備えられており、板状体２０によって光源１５が放電空間４内から直視されないようになっている。このため、本実施形態によれば、放電空間４においてスパッタされた陰極構成粒子が光源１５に付着するのを抑制することができ、光源１５は長期に亘って電磁波を放出することができる。しかも、本実施形態では、光源１５から発せられる電磁波が壁部１０７に到達しやすいようになっている。このため、本実施形態によれば、放電開始時間が短く寿命の長い冷陰極電離真空計１００を提供することができる。しかも、本実施形態では、ポールピース１０５の中央部の厚さが、ポールピース１０５の外周部の厚さよりも厚くなっている。しかも、ポールピースの厚さは、ポールピースの外周部から中央部に向かって徐々に変化している。このため、本実施形態によれば、広い圧力範囲において安定した特性を実現し得る冷陰極電離真空計１００を提供することができる。このように、本実施形態によれば、良好な特性を有する冷陰極電離真空計１００を提供することができる。

（変形例（その１））
本実施形態による変形例（その１）による冷陰極電離真空計１００ａについて図９を用いて説明する。図９は、本変形例による冷陰極電離真空計１００ａを示す断面図である。

本変形例による冷陰極電離真空計１００ａは、測定子容器１０３の一方の端部１２側に位置するポールピース１０５のみならず、測定子容器１０３の他方の端部１７側に位置するポールピース１０４ａの厚さも、外周部から中央部に向かって徐々に厚くなっているものである。ポールピース１０４ａの放電空間４側の面は傾斜している。本変形例によれば、ポールピース１０４ａの中央部の厚さが、ポールピース１０４ａの外周部の厚さよりも大きいため、放電空間４の中央部における磁束密度をより増大させることができる。このため、本変形例によれば、放電を更に促すことができ、放電開始時間の短縮等に資する。しかも、ポールピース１０４ａの厚さが外周部から中央部に向かって徐々に変化しているため、安定した特性が得られる。このように、ポールピース１０４ａの厚さを、外周部から中央部に向かって徐々に大きくするようにしてもよい。

（変形例（その２））
本実施形態の変形例（その２）による冷陰極電離真空計１００ｂについて図１０を用いて説明する。図１０は、本変形例による冷陰極電離真空計１００ｂを示す断面図である。

本変形例による冷陰極電離真空計１００ｂは、測定子容器１０３の一方の端部１２側に位置するポールピース１０５ａも、測定子容器１０３の他方の端部１７側に位置するポールピース１０４ｂも、中央部において厚さが大きくなるように段差が生じているものである。このように、中央部において厚さが大きくなるように段差が生じていてもよい。本変形例においても、放電空間４の中央部における磁束密度をより増大させることができ、放電を促すことができ、放電開始時間の短縮等に寄与することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態による冷陰極電離真空計及び冷陰極電離真空計用カートリッジについて図面を用いて説明する。図１１は、本実施形態による冷陰極電離真空計を示す断面図である。図１乃至図１０に示す第１実施形態による冷陰極電離真空計と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。

本実施形態による冷陰極電離真空計１００ｃは、ポールピース１０５ｂの形状が、第１実施形態の場合と異なっている。また、本実施形態による冷陰極電離真空計１００は、光源１５の配置が第１実施形態の場合と異なっている。本実施形態による冷陰極電離真空計１００ｃでは、板状体２０は設けられていない。

図１１に示すように、ポールピース１０５ｂの放電空間４側とは反対側に光源配置部２２ａが形成されている。光源配置部２２ａは、例えば、ポールピース１０５に形成された孔である。かかる孔は、ポールピース１０５ｂを貫通していない。光源配置部２２ａには、光源１５が配されている。本実施形態では、ポールピース１０５ｂにより光源１５が放電空間４内から直視されないようになっている。光源配置部２２ａは、第１実施形態と同様に、壁部１０７の近傍に位置している。このため、光源１５は、壁部１０７の近傍に位置している。光源１５は、封止部１２が面する空間（第２の空間）５に配されている。

図１２は、本実施形態による冷陰極電離真空計１００ｃの測定子１０２ｃを示す断面図である。図１２は、図１１のIII−III線断面に対応している。図１２に示すように、ポールピース１０５ｂには、開口２８、即ち、切り欠きが形成されている。開口２８が形成されているため、ポールピース１０５ｂの外周部少なくとも一部と壁部１０７との間には、間隙２７が存在している。光源１５から発せられる光、即ち、電磁波は、間隙２７を介して放電空間４内に導入され得る。壁部１０７から放出された電子も、間隙２７を介して放電空間４内に導入され得る。

本実施形態では、測定子１０２ｃの一方の端部１２側に位置するポールピース１０５ｂの放電空間４側とは反対側の面が傾斜している。このため、ポールピース１０５ｂの外周部において、ポールピース１０５ｂの放電空間４側とは反対側の面と放電空間４との間の距離が短くなっている。このため、本実施形態によれば、壁部１０７のうちの放電空間４に近い箇所に、光源１５から発せられる電磁波を十分に到達させることが可能となる。

ポールピース１０５ｂの中央部の厚さを、ポールピース１０５ｂの外周部の厚さよりも大きくすることは、第１実施形態と同様に、放電空間４の中央部における磁束密度を増大させることに寄与し得る。このため、本実施形態においても、放電を促すことができ、放電開始時間の短縮等を実現することができる。

このように、ポールピース１０５ｂの放電空間４側とは反対側に光源１５を配してもよい。本実施形態においても、光源１５が放電空間４内から直視されないようになっているため、放電空間４においてスパッタされた陰極構成粒子が光源１５に付着するのを抑制することができ、光源１５は長期に亘って電磁波を放出することができる。

しかも、本実施形態では、ポールピース１０４の放電空間４側の面と、ポールピース１０５ｂの放電空間４側の面とが平行となっているため、放電空間４の形状が上下左右対称となっている。このように放電空間４をシンプルな形状、即ち、凹凸のない形状にすると、局所的な異常放電が起き難くなる。このため、本実施形態によれば、測定値のばらつきをより抑制することができ、再現性をより良好にすることができる。

（変形例（その１））
本実施形態による変形例（その１）による冷陰極電離真空計１００ｄについて図１３を用いて説明する。図１３は、本変形例による冷陰極電離真空計１００ｄの測定子１０２ｄを示す断面図である。

本変形例による冷陰極電離真空計１００ｄは、測定子容器１０３の一方の端部１２側に位置するポールピース１０５のみならず、測定子容器１０３の他方の端部１７側に位置するポールピース１０４ｃの厚さも、外周部から中央部に向かって徐々に厚くなっているものである。ポールピース１０４ｃの放電空間４側とは反対側の面は傾斜している。本変形例によれば、ポールピース１０４ｃの中央部の厚さが、ポールピース１０４ｃの外周部の厚さよりも大きいため、放電空間４の中央部における磁束密度をより増大させることができる。このため、本変形例によれば、放電を更に促すことができ、放電開始時間の短縮等に資する。しかも、ポールピース１０４ｃの厚さが外周部から中央部に向かって徐々に変化しているため、安定した特性が得られる。このように、ポールピース１０４ｃの厚さを、外周部から中央部に向かって徐々に大きくするようにしてもよい。

（変形例（その２））
本実施形態による変形例（その２）による冷陰極電離真空計について図１４を用いて説明する。図１４は、図１２とは別の実施形態である。図１４に示すように、ポールピース１０５ｂには、開口２８ａ〜２８ｃ、即ち、切り欠きが複数形成されている。開口２８ａ〜２８ｃが形成されているため、ポールピース１０５ｂと壁部１０７との間には、間隙２７ａ〜２７ｃが存在している。光源１５から発せられる電磁波は、間隙２７ａ〜２７ｃを介して放電空間４内に導入され得る。壁部１０７から放出された電子も、間隙２７ａ〜２７ｃを介して放電空間４内に導入され得る。本変形例によれば、広範囲に間隙２７ａ〜２７ｃが存在しているため、光源１５から発せられる電磁波や、光電効果によって生じる電子をより効率的に放電空間４内に導入し得る。従って、本実施形態によれば、放電開始時間等の更なる短縮等を実現することができる。

［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、第２実施形態において、ポールピース１０４ｃ、１０５ｂの面を傾斜させるのではなく、段差を形成することによって、ポールピース１０４ｃ、１０５ｂの中央部の厚さを外周部の厚さよりも大きくしてもよい。

１…陰極
２…陽極
４…放電空間
１５…光源
１００…冷陰極電離真空計
１０２…測定子
１０３…測定子容器
１０４、１０５…ポールピース
１０６…測定子用カートリッジ
１０７…壁部

Claims (17)

1. 陽極と、
   前記陽極を囲うように配された筒状の陰極と、
   前記陰極の一方の開口を封止する封止部と、
   前記陰極の内部において前記封止部と対向し、貫通孔が設けられている第１の部材と、
   前記陰極と前記封止部と前記第１の部材とによって囲われた空間を、前記第１の部材が面する第１の空間と、前記封止部が面する第２の空間とに仕切る仕切部と、
   前記仕切部または前記第２の空間に配されているとともに、電磁波を発する光源と
   を有し、
   前記仕切部の外周部の少なくとも一部と前記陰極との間に間隙が形成されていることを特徴とする冷陰極電離真空計。
2. 前記仕切部は、第２の部材と、前記第２の部材の前記第１の空間側に配された第３の部材とを含み、
   前記光源の少なくとも一部が前記第２の部材と前記第３の部材との間に配されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電離真空計。
3. 前記第２の部材の外周部における前記第２の部材と前記第３の部材との間の距離は、前記第２の部材の中心部における前記第２の部材と前記第３の部材との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の冷陰極電離真空計。
4. 前記間隙は、前記第３の部材の外周部の少なくとも一部と前記陰極との間に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の冷陰極電離真空計。
5. 前記仕切部は、第２の部材から成り、前記光源の少なくとも一部が、前記第２の空間に配されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電離真空計。
6. 前記第２の部材の中心部の厚さは、前記第２の部材の外周部の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の冷陰極電離真空計。
7. 前記第２の部材の外周部から前記第２の部材の中心部に向かって前記第２の部材の厚さが連続的に変化していることを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載の冷陰極電離真空計。
8. 前記光源と前記陰極との間の距離は、前記光源と前記陽極との間の距離よりも短いことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の冷陰極電離真空計。
9. 前記第１の部材および前記第２の部材は磁性体である請求項２から７のいずれか１項に記載の冷陰極電離真空計。
10. 前記第３の部材は非磁性体により形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の冷陰極電離真空計。
11. 前記光源の少なくとも一部を覆うカバーを更に備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の冷陰極電離真空計。
12. 前記カバーには、金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の冷陰極電離真空計。
13. 前記光源の表面に、金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の冷陰極電離真空計。
14. 陽極と、前記陽極を囲うように配された筒状の陰極と、前記陰極の一方の開口を封止する封止部とを備える冷陰極電離真空計の前記陰極の内部に取り外し可能に配される冷陰極電離真空計用カートリッジであって、
    前記封止部と対向し、貫通孔が設けられている第１の部材と、
    前記陰極と前記封止部と前記第１の部材とによって囲われた空間を、前記第１の部材が面する第１の空間と、前記封止部が面する第２の空間とに仕切る仕切部と、
    前記第１の部材および前記仕切部と連結する筒状の接続部と、
    を備え、
    前記接続部と前記仕切部との間に間隙が設けられていることを特徴とする冷陰極電離真空計用カートリッジ。
15. 前記仕切部に配された光源カバーを更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の冷陰極電離真空計用カートリッジ。
16. 陽極と、
    前記陽極を囲うように配された筒状の陰極と、
    前記陰極の内部において前記陽極によって貫かれる貫通孔を有する円盤状の第１の磁性部材と、
    前記陰極の内部において前記第１の磁性部材に対向して配される円盤状の第２の磁性部材とを備え、
    前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材のうちの少なくとも一方は、中心部の厚さが外周部の厚さよりも厚い
    ことを特徴とする冷陰極電離真空計。
17. 陽極と前記陽極を囲うように配された筒状の陰極とを有する冷陰極電離真空計の前記陰極の内部に取り外し可能に配される冷陰極電離真空計用カートリッジであって、
    前記陰極の内部において前記陽極によって貫かれる貫通孔を有する円盤状の第１の磁性部材と、
    前記陰極の内部において前記第１の磁性部材に対向して配される円盤状の第２の磁性部材とを備え、
    前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とのうちの少なくとも一方は、中心部の厚さが外周部の厚さよりも厚い
    ことを特徴とする冷陰極電離真空計用カートリッジ。

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