真空计ST2 技术报告｜Technology｜解决方案

1．前言

近年来，用于高真空领域压力测量的热阴极电离真空计的读数变低或波动，冷阴极电离真空计难以放电的问题增多了。
当读数变低或者波动时，用户会确认测定子的寿命来判断是否要更换测定子。
正如"关于真空及标准的调查"结果报告1那样，这个问题反映了对于精确和稳定的真空计的需求在不断增加。
在本文中，我们会介绍一种电离真空计，它提高了测定子本身的稳定性，并满足了对精确和稳定的真空计的需求。

2．冷阴极电离真空计和B-A电离真空计的问题点

真空装置的真空室由不锈钢等的金属材料制成，但是用于加工的切削油最近已从油性切削油变为水溶性切削油以减少环境负荷。 1995年底，臭氧破坏物质的有害氟氯化碳的生产被彻底废除，加工后用于清洗的氟氯化碳清洗剂已改为对环境影响较小的水系或碳氢化合物清洗剂。

从那时起，开始在腔体里看到切削油和清洗剂的残留物，在设备启动后气体立刻从残留物中释放出来，经常导致冷阴极和BA电离真空计的读数减少。
另外，如图1所示，发生过这样一个案列，在测定子连接法兰的o-ring上涂抹真空润滑脂或使用丁腈橡胶o-ring代替氟橡胶，读数会降低。

此外，真空工艺中使用的薄膜，丙烯酸基底和有机EL等新材料。由于从这些材料释放的气体，读数也会降低。
由于冷阴极电离真空计要利用放电现象并且比热阴极电离真空计具有更大的排气作用，因此在上述环境中有机物质很容易堆积在电极上。
从而放电变得不稳定，产生读数不稳定，放电停止等问题 2）。

目前使用的大多数热阴极电离真空计是B-A电离真空计。B-A电离真空计使用细金属线通过称为离子收集器的电极收集离子。
当存在于待测量的环境中的有机物质被吸附到离子收集器时，为了脱离，解吸的活性化能增大，并且由于平均停留时间长而开始沉积。

沉积的有机物质变成绝缘体，阻碍例子收集，导致读数下降3）。

图3是在真空干燥炉中使用时的照片。
可以看出，从干燥工件释放的碳化物被吸附在离子收集器上。

另外，与皮拉尼真空计等结合使用，能够连续测量更宽压力范围的复合真空计已投放到市场。
由于该复合真空计是通过皮拉尼真空计等读数自动控制灯丝及高压，因此，即使在接近测量上限的压力下也会继续进行测量，从而会有污染加剧的问题。

当指示值降低时，需要停止装置更换探头，腔室必须恢复到大气，因此会降低生产率。

另外，真空计的测定子就这样直接被废弃了，但是测定子中诸如钨，钼，铱和铂等是稀有金属。
这些稀有金属多用于电子设备，使用量年年增加，但伴随着开采和冶炼，有可能引起水质污染和土壤污染等严重公害。

另外，稀有金属存在的地域性不均衡，价格也不稳定。
因此，测定子的更换频率增加的话，不仅会降低真空装置的生产性和增加维护费用，还会给环境带来不良影响。
另外，在复合真空计中，没有问题的真空计部分也需要更换，从而进一步增加了维护费用。

^{1） H. Yoshida: J. Vac. Soc. Jpn., 54（2011） 483.}
^{2） H. Akimichi: J. Vac. Soc. Jpn., 56（2013）220.}
^{3） Japan patent JP WO2006/121173A1.}
^{4） T. Nakajima, T. Miyashita, Y. Nagata, M. Fukuhara, Y.}^{Uchida, Y. Ohasi and T. Nishimaki: ULVAC}^{TECHNICAL JOURNAL 76（2012）8.}^{5） M. Hirata, M. Ono, Y. Toda, K. Nakayama: Shinku, 25}^{（1982）372.}
^{6） Japan patent JP5827532.}
^{7） WO patent WO2016/139894A1.}
^{8） WO patent WO2016/151997A1.}
^{9） H. Yoshida: J. Vac. Soc. Jpn., 58（2015）155.}
^{10） H. Yoshida: J. Vac. Soc. Jpn., 59（2016）237.}

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