JPS598775B2 - 活性ガス分圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は活性ガスの分圧測定装置に関する。

従来、各種化学プラントや腐食・金属表面反応の研究開
発等において活性ガス濃度の測定は不可欠であつたが、
広い圧力範囲にわたつて再現性よく測定することは困難
であつた。例えば一般に用いられている電離真空計では
、活性ガスを測定しようとすると、活性ガスが熱フィラ
メントあるいは測定球の管壁に吸着されるため測定値の
変動が大きく、特に１０−４〜１０−３Ｔｏｒｒ程度の
圧力範囲では吸着のために応答速度が遅くなり、また再
現性の面でも悪くなり、正確な測定ができなかつた。

一方隔膜真空計は、高真空部に対し隔膜を介してガスを
導入することによる絶対圧測定であるが、ガス圧が非常
に小さい場合では測定できないこと、またガスが活性ガ
ス、特にハロゲンガス等の場合には隔膜が腐食され寿命
が短かくなるなどの欠点を持つていた。本発明は従来の
欠点を解決し、活性ガスの圧力を広範囲にかつ再現性よ
く測定できる装置を提供するもので、以下にその一実施
例を図面とともに説明する。

１は測定装置本体２の上部に設けられた、ヘリウム（Ｈ
ｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスｅオン化させる
一次イオン発生部である。

３は一次イオン発生部より発生した一次イオンを引出し
、収束させイオンビームとする一次イオン収束部で、ア
インツエルレンズ４と静電四極子レンズ５とから構成さ
れている。

６はイオンビームに照射されるターゲットで、１２角形
の断面を有する保持体Ｔの１２の面に取りつけられたシ
リコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）等の金属板である。

この保持体Ｔは、回転軸８を介して測定装置本体２の外
部から回転させることができ、各種の金属からなる前記
のターゲット６を任意に選択してイオンビームに対置さ
せることができる。また被測定部９が測定装置本体２の
下部に接続されているので、前記保持体７およびターゲ
ット６は活性ガス雰囲気中にある。１０はターゲット６
の近傍に設けた二次イオン測定部で、ここではフアラデ
一箱を用いて二次イオン強度を電流量で測定している。

１１は２組の平行平板電極を用いたターゲツト清浄部で
、イオン収束部３とターゲツト６との間に配置されてい
る。

このターゲツト清浄部１１はターゲツト６にイオンビー
ムを照射するとき、酸化等によりターゲツト６の表面が
汚染されていれば発生する二次イオン強度に大きく影響
するので、あらかじめイオンビームをターゲツト６表面
上に走査させて照射し清浄する。１２は排気路で拡散ポ
ンプ（図示せず）等に接続されている。

そして一次イオン発生部１と一次イオン収束部３との間
にスリツト１３を、一次イオン収束部３とターゲツト清
浄部１１との間にスリツト１４を、ターゲツト６と二次
イオン測定部１０との間にスリツト１５をそれぞれ設け
、一次イオン収束部３と二次イオン測定部１０とを差動
排気している。これは一次イオン収束部３または二次イ
オン測定部１０に活性ガスが次第に混入してくるとイオ
ンの平均自由行程が短かくなり、二次イオン発生効率が
悪くなつたり、測定誤差を生じたりするので、ポンプで
排気することにより常に活性ガス圧力より低い圧力に保
つて悪影響を防止している。

一次イオン発生部１で発生させた不活性ガスの一次イオ
ンは、一次イオン収束部３に引出されて収束しイオンビ
ームとなる。イオンビームが活性ガス中のターゲツト６
を照射すると、二次イオンが発生し、その；次イオン強
度を二次イオン測定部１０で測定する。二次イオンの強
度は、イオンビームの強度が一定のとき、ターゲツト６
の材質、活性ガスの種類、活性ガスの分圧によつて異な
る値を示す。いま被測定部９中の活性ガスの種類と、タ
ーゲツト６の材質を特定し、上記のように二次イオン強
度を測定すれば、活性ガスの分圧を求めることができる
。第２図は、ターゲツト６の材質ごとの活性ガス分圧と
二次イオン強度との関係を示したもので、活性ガスが酸
素（０２）の場合である。

ここで一次イオン用の不活性ガスにアルゴン（Ａｒ）を
用いて１２ＫＶで加速し、照射されるターゲツト６には
、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、コバルト（ＣＯ）、モリ
ブデン（ＭＯ）、銅（Ｃｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、
銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、カドミウム（Ｃｄ）を用い
た。第２図においてそれぞれの金属ごとに、酸素分圧の
増加に対して二次イオン強度が直線的に増加している部
分があり、その増加ヰの大きな部分を用いれば測定され
た二次イオン強度から正確な圧力値を容易に求めること
ができる。例えばターゲツト６が、チタン（Ｔｉ）では
１０−７〜３×１０−６Ｔ０ｒｒ（０２）、シリコン（
Ｓｉ）では１０−６〜３×１０−５Ｔ０ｒｒ（０２）、
インジウム（Ｉｎ）では１０−６〜２×１０−４Ｔ０ｒ
ｒ（０２）、カドミウム（Ｃｄ）では１０−６〜１０−
８Ｔ０ｒｒ（０２）等の圧力範囲に対して適当である。
上記の実施例では、ターゲツト６を多数備えた保持体７
を回転させて、適当な金属を選択することにより、広い
範囲にわたつて活性ガス分圧の測定が容易に可能である
。またあらかじめイオンビームをターゲツト６表面に走
査させて照射するターゲツト清浄部１１を備え、また差
動排気して一次イオン収束部３、二次イオン測定部１０
の活性ガス分圧を低下させているので、被測定ガス分圧
に対する二次イオン強度を正確に測定できる。ここでは
二次イオン測定部１０にフアラデ一箱を用いたが、同様
に電流量で測定する場合はエレクトロンマルチプライヤ
を用いればさらに高感度測定が可能である。また電流量
以外の測定器でも使用可能であるので第２図の二次イオ
ン強度は任意単位で表わしてある。さらにターゲツト情
浄部１１は２組の平行平板電極からなり、イオンビーム
をターゲツト６表面に走査させているが、これは電極間
にかけるわずかな電圧でイオンビームの照射方向を大き
く偏向させることができ、ターゲツト６表面を広くも狭
くも、また自由に走査させ清浄することができるからで
ある。以上のように本発明は、不活性ガスを一次イオン
種とする一次イオン発生部と、活性ガス被測定部に接続
された測定装置本体内部にあつて、ターゲツトを前記一
次イオン発生部と対置させて活性ガス中に保持するとと
もにそのターゲツトを複数個備えたターゲツト選択装置
と、前記一次イオン発生部とターゲツトとの間に設けた
一次イオン収束部と、前記ターゲツトの近傍に設けたタ
ーゲツト清浄部および二次イオン測定部と、前記一次イ
オン収束部および二次イオン測定部とに連通する排気系
とを有する構造により、ターゲツトを適宜選択すること
により広い範囲の活性ガス分圧の測定が容易で、ターゲ
ツト清浄機能や排気系を有することから測定精度が非常
に高く寿命も長い等、工業的価値の高い活性ガス分圧測
定装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の活性ガス分圧測定装置の一実施例を示
す要部断面構成図、第２図は各種金属の酸素分圧に対す
る二次イオン強度を示す関係図である。 １・・・・・・一次イオン発生部、２・・・・・・測定
装置本体、３・・・・・・一次イオン収束部、６・・・
・・・ターゲツト、７・・・・・・保持体、９・・・・
・・被測定部、１０・・・・・・二次イオン測定部、１
１・・・・・・ターゲツト清浄部、１２・・・・・・排
気路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不活性ガスを一次イオン種とする一次イオン発生部
   と、活性ガス分圧被測定部に接続された測定装置本体内
   部にあつて、ターゲットを前記一次イオン発生部と対置
   させて活性ガス中に保持するとともにそのターゲットを
   複数個備えたターゲット選択装置と、前記一次イオン発
   生部と前記ターゲットとの間に設けた一次イオン収束部
   と、前記ターゲットの近傍に設けたターゲット清浄部お
   よび二次イオン測定部と、前記一次イオン収束部および
   二次イオン測定部とに連通する排気系とを有することを
   特徴とする活性ガス分圧測定装置。 ２ ターゲット清浄部は、一次イオン収束部とターゲッ
   トとの間に設けられた平行平板電極であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の活性ガス分圧測定装置
   。