气体分析器制造技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体分析器
本专利技术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。
技术介绍
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(JapaneseIndustrialStandard，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(penningdischarge)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(Lorentzforce)，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(earthshield)，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
技术实现思路
专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171024 JP 2017-2052231.一种气体分析器，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：中川贡，榎本和巳，山本节夫，栗巣普挥，
申请(专利权)人：丸中机械设备有限公司，三弘创拓技术有限公司，国立大学法人山口大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP