電離真空計 タフゲ ジ CCTG説明資料 タフゲージ・CCTG説明資料 株式会社アンペール VTC-A016_04 2015.8.24 1 真空技術の環境 10-6Pa 地球 ~100000Pa 真空技術 星間：10-14Pa 星間 2 真空領域と最近使用される真空計 高真空 超高真空 極高真空 10-9 水素 10-5 中真空 低真空 103 空気（窒素） 10-1 区分 Pa 通常残留ガス 水と一酸化炭素 プロセスガス ベーク 圧力を直接測る 圧力に依存する物理量を測る 分子密度を測る 真空計の 動作原理 隔膜真空計 水晶振動子真空計 ピラニ真空計 スピニングロータ真空計 極高真空計 分析評価装置 真空計の種類 と動作領域 電離真空計 真空を使う製造業 3 Ｂ-Ａ真空計の原理 圧⼒ P Ie Ii = S IeP e e グリッド 感度係数 電子電流 e フィラメント e ＜計測器の条件＞ １．Ｉｅが一定 が 定 ２．Ｓ が不変 コレクター Ii 4 真空計は危険に曝されている プラスチックの表面に 金属などを蒸着する 真空蒸着装置 スパッタ装置 真空装置内の配線、 モータ、シール材 モ タ、シ ル材 半導体製造装置 プラスチック可塑剤が蒸発 フタル酸 アジピン酸 フタル酸、アジピン酸 シロキサン、フッ素塩素化合物等が発生 有機金属原料ガスの付着 レジストなどが残留 5 従来のB-A真空計の問題点 ◇有機性汚染ガスの雰囲気中では、すぐに電極が汚染 気 グリッドの汚染 → エミッション電力の増大→フィラメントが短寿命 短時間 デ 短時間のデガス機能で汚染を除去しきれない 機能 汚染を除去 れな ◇ レクタに汚染ガスが付着 気付かないうちに感度低下が発生 ◇コレクタに汚染ガスが付着 コレクタの汚染 → 真空が良くなった → 実は感度低下！ コレクタのデガス機能がない ◇短期間での交換が必要 総合的にコスト高 → 直ぐに交換作業、都度購入 6 ＢＡ真空計の汚染 グリッドの汚染 コレクタの汚染 ee- マイナス極 プラス極 ＋ ＋ ＋ イオン ＋ e 分解→重合→不導体膜 エミッション電力の増大 → フィラメントが短寿命 ＋ 堆積→重合→不導体膜 真空が良くなった → 実は感度低下 7 Taugh Gauge（タフゲージ）の構造 8 従来型真空計の電極 タフゲージの電極 ～700℃ タフゲージ （BA型真空計） コールドカソードタフゲージ ＣＣＴＧ （冷陰極型真空計） 9 フタル酸ジエチル中曝露試験 10 シロキサン中の感度の経時変化 1.2 1.0 1.0 タフゲージ 08 0.8 比感度係数 0.6 市販のＢＡゲ ジ 市販のＢＡゲージ 0.4 02 0.2 × フ ラメント点灯不能になる フィラメント点灯不能になる 0.0 0 5 10 15 20 経過時間 （ｈ） 11 優れたリニアリティ（直線性） 12 相対誤差（スピニングローターゲージと比較） 13 Windowsアプリケーション：表示、データ保存 14 B-A型タフゲージの特長 有機性汚染ガス中で感度が低下しない グリッドとコレクターを加熱しながら測定 汚染物質が電極に吸着するのを防ぐため、 高精度の圧力測定が長期間に亘り可能 常に真の圧力を測定 電極が清浄なので電子、イオンの軌道が安定し感度が変化しない メンテナンスフリーで経済的 頻繁な測定子の交換が不要 専用のwinアプリケーションでデータ取得 ＰＣに接続しデ タ管理 Ｅｘｃｅｌにデータ変換可能。 ＰＣに接続しデータ管理。 Ｅ ｌにデ タ変換可能 15 B-A型タフゲージの主な仕様 測定圧力範囲 10 ～ 10-77Pa （測定子 ICF70 使用時） 測定フィラメント イットリアコート・イリジウム 2本 （フィラメント1,2自動切換） タフモード（汚染防止） グリッド及びコレクタの通電加熱 外部通信 USB, RS232C接続 （TG200ｼﾘｰｽﾞはRS232Cのみ） 入力信号 測定開始 ・ ﾃﾞｶﾞｽ開始 出力信号 0-10Ｖ （対数 / リニア） セットポイント アラ ム アラーム 16 冷陰極型真空計の原理 17 冷陰極型真空計の種類 ペニング型 逆マグネトロン型 B B K 正マグネトロン型 A B A K HV A K K Ii Ii Ii 18 CCTGの概念図 19 カソードのスパッタを抑える制御 バイアス電圧の最適制御 10 0-3 従来の制御 （定電圧） 一般式 10-4 放電電流 流(A) 10-5 10-6 10-7 最適化制御曲線 スパッタ率の大幅な低減 汚れの軽減 広帯域化 10-8 10-9 100 1000 10000 zzzzzzzzz バイアス電圧(V) 20 ＣＦ４+０２混合ガスを用いた腐食実験 ※2 21 腐食実験結果 比感度 ( (真空計指示 示値 / 基準 準真空計指 指示値) 10 CCTG 3.2×10‐2Pa 3.0×10‐2Pa 1 1.7×10‐22Pa 基準圧力計 0.1 1.2×10‐3Pa A社冷陰極（逆マグネトロン） A社冷陰極（逆マグネト ン） 0.01 5.4×10‐5Pa 10-3 1.4×10 1 4×10‐55Pa B社冷陰極（ペニング） 10-4 1.0×10‐6Pa 熱陰極真空計（5日後にフィラメント切れ） 10-5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 22 CCTGの特長 汚染・腐食性ガス中でも長寿命 セラミック製カソードの加熱と最適制御により実現 安定した放電を維持・開始 過酷な使用環境・超高真空でも安定した放電を行います メンテナンスフリーで経済的 メンテナンスフリ で経済的 頻繁な測定子の交換が不要 低漏洩磁束 周囲100G以下でドライバーやネジがつかず作業性ＵＰ 専用のwinアプリケーションでデータ取得 ＰＣに接続しデータ管理、Ｅｘｃｅｌにデータ変換可能 23 ＣＣＴＧの主な仕様 測定圧力範囲 0.1 ～ 10-8Pa （測定子 ICF70 使用時） フランジ形状 NW25, ICF70 タフモ ド（汚染防止） タフモード（汚染防止） カソード温度を 3段階に設定可能 バイアス電圧 3ｋV ～ 500V最適制御 外部通信 USB RS232C接続 （CCTG200はRS232Cのみ） USB, 入・出力信号 測定開始 ・ ﾃ ﾃﾞｶﾞｽ開始 ｶ ｽ開始 0-10Ｖ （対数 / リニア） セットポイント アラ ム アラーム 24
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