三极管式电离真空计和压力测定方法与流程

本发明涉及三极管式电离真空计等技术。

背景技术：

真空处理装置具有通过溅射、蒸镀进行成膜等的真空腔室。由于该真空腔室内的压力会对产品成品率带来很大的影响，所以需要正确地测定真空腔室内的压力。作为高精度地对真空腔室内的压力中的1pa～10^-6pa的范围的压力进行测定的装置，已知有三极管式电离真空计。

三极管式电离真空计通常具有发针形状(倒v字状)的灯丝、配置在灯丝的周围的螺旋状的栅网、和与栅网同轴地配置在栅网的周围的圆筒状的离子收集极。向栅网施加比灯丝高的电压(正电压)，向离子收集极施加比栅网低的电压。

当灯丝被通电时，从灯丝(灯丝的顶部附近)辐射热电子，该热电子朝向栅网被加速，并被栅网捕捉。热电子的一部分在栅网的附近与三极管式电离真空计的内部飞散的气体分子进行碰撞，由此气体分子被离子化。

离子化的气体分子(正离子)被离子收集极吸引而与离子收集极碰撞，并从离子收集极接收电子。由于离子化的气体分子从离子收集极接收电子，在离子收集极中产生离子电流。由于该离子电流的值与在三极管式电离真空计的内部飞散的气体分子的量成比例，所以能够通过对离子电流的值进行测定，从而对安装有三极管式电离真空计的测定对象物(例如，真空处理装置)的内部的压力进行测定。

在此，如下述专利文献1、2所记载的那样，在气体分子(正离子)向离子收集极的表面碰撞时，有时气体分子吸附(例如物理吸附、化学吸附)在离子收集极的表面而形成分子层(物理吸附层、化学吸附层)。

在离子收集极中的轴向上的中央附近的区域为正离子的碰撞概率高的区域，通过正离子在该区域持续地碰撞，尽可能从分子层释放中性碎片分子、中性原子或它们的离子等粒子。因此，在离子收集极中的轴向上的中央附近的区域成为分子层难以堆积的区域。另一方面，在离子收集极中的轴向上的两端部附近的区域为正离子的碰撞概率低的区域，由于正离子不持续地碰撞，所以成为正离子容易堆积为分子层的区域。

另外，作为与本申请相关的技术，列举了以下的专利文献3以及专利文献4。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/151997号；

专利文献2：国际公开第2016/139894号；

专利文献3：日本特开2006-343305号公报；

专利文献4：日本特开平5-66170号公报。

发明要解决的课题

由于在离子收集极中的轴向上的两端部附近所形成的分子层等的影响，存在不能够正确地对测定对象物的内部的压力进行测定的问题。

技术实现要素：

鉴于以上情况，本发明的目的在于提供能够正确地对测定对象物的内部的压力进行测定的三极管式电离真空计。

用于解决课题的方案

为了达成上述目的，本发明所涉及的三极管式电离真空计具有灯丝、栅网、和离子收集极。所述栅网配置在所述灯丝的周围。所述离子收集极为筒状，配置在所述栅网的周围，由300k时的热导率为173w/(m·k)以上的材料构成。

在该三极管式电离真空计中，离子收集极由300k时的热导率为173w/(m·k)以上的材料构成。也就是说，离子收集极由热导率高的材料构成。由此，由灯丝产生的热易于向离子收集极整体传递，即使在离子收集极的轴向上的两端部的附近也能够提高离子收集极的温度。由此，能够防止在离子收集极的轴向上的两端部的附近形成分子层。其结果为，三极管式电离真空计能够正确地对测定对象物的内部的压力进行测定。

在上述三极管式电离真空计中，对所述灯丝的供电功率可以为4w以下。

在此，在如对灯丝的供电功率设为4w以下那样的小型的三极管式电离真空计中，由灯丝产生的热容易变低，因此存在离子收集极的轴向上的两端部的附近温度容易变低的问题。另一方面，如上所述，在本发明所涉及的三极管式电离真空计中，使用热导率高的材料构成离子收集极。因此，即使在如对灯丝的供电功率设为4w以下那样的灯丝的热容易变低的小型的三极管式电离真空计中，也能够在离子收集极的轴向上的两端部的附近适当地提高离子收集极的温度。

上述三极管式电离真空计还可以具有支承构件。所述支承构件对所述离子收集极进行支承，并由热导率比构成所述离子收集极的材料低的材料构成。

由此，能够防止离子收集极的热朝向支承构件逸散，从而能够将离子收集极的热维持在较高的状态。

上述三极管式电离真空计还可以具有收容部。所述收容部由金属材料构成，并将所述灯丝、所述栅网以及所述离子收集极收容在内部。

像这样地，通过使用金属材料构成收容部，能够防止在热电子碰撞收容部时发生带电，从而能够将收容部内的空间内的电位分布维持为固定。由此，能够以长时间固定的灵敏度对压力进行测定。

本发明所涉及的压力测定方法包括以下步骤：准备三极管式电离真空计，所述三极管式电离真空计具有灯丝、配置在所述灯丝的周围的栅网、以及配置在所述栅网的周围、并由300k时的热导率为173w/(m·k)以上的材料构成的离子收集极，所述离子收集极为筒状；以及通过所述三极管式电离真空计对测定对象物的内部的压力进行测定。

发明效果

如上所述，根据本发明，能够提供能够正确地对测定对象物的内部的压力进行测定的三极管式电离真空计。

附图说明

图1为从侧面对本发明的一个实施方式所涉及的三极管式电离真空计进行观察的示意图。

图2为从上方对三极管式电离真空计进行观察的示意图。

图3为表示作为离子收集极的材料来使用的7种金属材料与这些金属材料在300k时的热导率之间的关系的图。

图4为表示由离子收集极的材质各不相同的三极管式电离真空计测定的真空腔室内的压力的图。

图5为表示由300k时的热导率小于173w/(m·k)的材料构成离子收集极的比较例中的、碰撞离子收集极的正离子的移动的情形的示意图。

图6为表示由300k时的热导率为173w/(m·k)以上的材料构成离子收集极的情况下的、碰撞离子收集极的正离子的移动的情形的示意图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明所涉及的实施方式进行说明。

＜三极管式电离真空计的整体结构以及各部分的结构＞

图1为从侧面对本发明的一个实施方式所涉及的三极管式电离真空计100进行观察的示意图。图2为从上方对三极管式电离真空计100进行观察的示意图。

如这些图所示，三极管式电离真空计100具有传感器单元10和控制单元20。传感器单元10具有传感器主体11(收容部)、灯丝12、栅网13、离子收集极14、多个端子15a～15e、栅网支承构件16、以及离子收集极支承构件17(支承构件)。

传感器主体11为具有底部11c的圆筒状的形状，在其内部收容灯丝12、栅网13、离子收集极14、多个端子15a～15e、栅网支承构件16、以及离子收集极支承构件17。

传感器主体11的上部具有凸缘部11a，所述凸缘部11a用于对真空腔室等的测定对象物装卸自如地安装传感器单元10。在凸缘部11a中，在上侧且内周侧的位置，沿周向(θ方向)形成有用于对o形环等的真空密封件进行收容的槽部11b。凸缘部11a通过真空密封件而固定到真空腔室等的测定对象物，由此利用三极管式电离真空计100对测定对象物的内部的压力进行测定。

传感器主体11由不锈钢、镍、镍与铁的合金、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、钨、钼或这些中的两个以上的组合等的金属材料构成。该传感器主体11被接地。

在传感器主体11的底部11c经由绝缘体(未图示)而穿插有5根端子15a～15e。5根端子15a～15e为在z轴方向上长的圆柱状的构件。另外，端子的形状可以为三棱柱状、四棱柱状等形状，关于端子的形状没有特别限定。这些端子由例如铁、镍、钴等金属材料构成。

在5根端子15a～15e中，2根端子15a、15b为与灯丝12连接的端子，1根端子15c为与栅网13连接的端子，剩余的2根端子15d、15e为与离子收集极14连接的端子。

灯丝12配置在传感器主体11的中心位置的附近。灯丝12具有发针形状(倒v字状)的形状，通过将粗细为例如φ0.1～0.2mm左右的线状的构件在中央处弯曲而形成。另外，灯丝12也可以具有直线状的形状，关于灯丝12的形状没有特别限定。

灯丝12的高度hf(在灯丝12中端子15a、15b的上方的部分的高度)设为例如5mm～15mm左右。

在灯丝12中，从弯曲的顶部辐射热电子。灯丝12中弯曲的顶部在轴向(z轴方向)上位于栅网13以及离子收集极14的中心(参照图1)。此外，灯丝12的顶部在水平方向上也位于栅网13以及离子收集极14的中心(参照图2)。

灯丝12由例如表面被氧化钇覆盖的铱、钨等金属材料构成。

灯丝12的一端侧与端子15a进行电连接以及机械连接，另一端侧与端子15b进行电连接以及机械连接。端子15a和端子15b除了作为灯丝12的端子的作用以外，还具有作为从下方对灯丝12进行支承的支承销的作用。另外，在本实施方式中，对灯丝12的供电功率设为4w以下。

栅网13以与灯丝12同心的方式配置在灯丝12的周围。栅网13具有螺旋状的形状，例如通过将粗细为φ0.1～0.3mm左右的线状的构件卷绕成螺旋状而形成。另外，栅网13也可以通过将冲切金属片、光刻片形成为筒状而构成，关于栅网13的形状，没有特别限定。

栅网13的高度hg(参照图1)设为例如10～30mm左右，直径φg(参照图2)设为例如5mm～15mm左右。另外，栅网13的高度hg设为灯丝12的高度hf的2倍的高度。

栅网13由例如钨、钼、表面被铂覆盖的钼、钽、铂、铱、铂与铱的合金、镍、镍与铁的合金、不锈钢或这些中的两个以上的组合等的金属材料构成。

栅网13的下端部与端子15c进行电连接以及机械连接。端子15c除了作为栅网13的端子的作用以外，还具有作为从下方对栅网13进行支承的支承销的作用。在端子15c的上方竖立设置栅网支承构件16。该栅网支承构件16为在轴向(z轴方向)上长的例如圆柱状的构件，能够与栅网13的内周侧抵接并从内周侧对栅网13进行支承。

离子收集极14以与栅网13同心的方式配置在栅网13的周围。离子收集极14具有圆筒状的形状，通过将厚度0.05mm～0.3mm左右的板状的构件形成为筒状而构成。另外，离子收集极14只要为筒状，则并不限定于圆筒状，也可以由方筒等形状构成。

离子收集极14的高度hi(参照图1)设为例如10～30mm左右，直径φi(参照图2)设为例如10mm～30mm左右。另外，离子收集极14的高度hi设为与栅网13的高度hg相同的程度，而且设为灯丝12的高度hf的2倍的高度。

离子收集极14由300k时的热导率为173w/(m·k)以上的金属材料构成。离子收集极14的材料只要为具有上述特性的材料则可以使用任意的材料，作为该材料能够使用例如钨、铜、石墨等金属材料。另外，关于使用这种材料作为离子收集极14的材料的理由在后文详述。

离子收集极14经由离子收集极支承构件17与端子15d及端子15e进行电连接以及机械连接。端子15d、端子15e除了作为离子收集极14的端子的作用以外，还具有作为从下方对离子收集极14进行支承的支承销的作用。

离子收集极支承构件17与端子15d、15e及离子收集极14进行电连接以及机械连接，在被端子15d、15e从下方支承的同时，从下方对离子收集极14进行支承。离子收集极支承构件17在端子15d侧、端子15e侧分别配置有一个。

该离子收集极支承构件17以将厚度薄的板状的构件沿离子收集极14的外周弯曲的方式形成。在本实施方式中，离子收集极支承构件17采用在周向(θ方向)上较短的形状，但也可以在离子收集极14的整个圆周(360°)上设置。

离子收集极支承构件17由热导率比离子收集极14低的材料构成(例如300k)。离子收集极支承构件17的材料只要为热导率比离子收集极14低的材料，则可以使用任意的材料，例如使用不锈钢(sus304)、铁、镍、钴等金属材料作为其材料。

控制单元20具有壳体，在在壳体的内部内置有控制器21、电流计22和三个电源23a～23c等。控制器21包含cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)、易失性存储器、非易失性存储器等。

cpu根据在存储器中存储的各种程序，对三极管式电离真空计100的各部分进行总体控制。例如，cpu执行对各电源23a～23c的工作进行控制的处理、根据由电流计22测定的离子电流值而对压力进行计算的处理、将计算出的压力显示在显示器(未图示)上的处理等。

电流计22对流经离子收集极14的离子电流值进行测定，并将测定的值向控制器21输出。在三个电源23a～23c中，第一电源23a为用于向灯丝12通直流电而使灯丝12红热的电源，第二电源23b为用于向栅网13施加比灯丝12高的电位的电源。此外，第三电源23c为用于使灯丝12的电位高于离子收集极14的电位的电源。

另外，在壳体中设置有与各电源23导通的输出端子(未图示)，传感器单元10和控制单元20通过带有连接器的电缆进行连接。另外，传感器单元10和控制单元20也可以组装在同一壳体的内部。

＜实验＞

接下来，针对为了调查离子收集极14的热导率与所测定的压力之间的关系而实施的实验进行说明。在该实验中，作为离子收集极14的材料而准备了7种材料，通过离子收集极14的材质不同的7种三极管式电离真空计100分别对真空排气时的真空腔室内的压力进行测定。

图3为表示作为离子收集极14的材料而使用的7种金属材料与这些金属材料在300k时的热导率之间的关系的图。图4为表示由离子收集极14的材质各不相同的三极管式电离真空计100测定出的真空腔室内的压力的图。

另外，在该实验中，作为灯丝12的材料，使用表面被氧化钇覆盖的铱，灯丝12的粗细设为φ0.127mm(被氧化钇覆盖前)。此外，灯丝12的高度hf设为10mm。

此外，作为栅网13的材料，使用表面被铂覆盖的钼，栅网13的粗细设为φ0.25mm。此外，栅网13的高度hg设为20mm，栅网13的直径φg设为10mm。

此外，作为离子收集极14的材料，如图3所示，使用了石墨、铜、钨、钼、镍、铂、不锈钢(sus304)这7种材料。如图3所示，这些7种材料在300k时的热导率(面方向)依次为700w/(m·k)、401w/(m·k)、173w/(m·k)、138w/(m·k)、90.9w/(m·k)、71.6w/(m·k)、16w/(m·k)。

此外，离子收集极14的厚度设为0.1mm，离子收集极14的高度hi设为20mm，离子收集极14的直径φi设为17mm。

此外，作为离子收集极支承构件17的材料，使用了不锈钢(sus304)。

此外，灯丝12的电位设为25v，栅网13的电位设为150v，离子收集极14的电位设为0v。此外，对灯丝12的供电功率设为4w以下，灯丝12与栅网13之间的发射电流设为1ma。

另外，使用300k时的热导率为173w/(m·k)以上的石墨、铜、钨作为离子收集极14的材料的情况对应于本发明所涉及的实施方式。另一方面，使用300k时的热导率小于173w/(m·k)的钼、镍、铂、不锈钢(sus304)作为离子收集极14的材料的情况对应于比较例。

参照图4，在图4中示出了由离子收集极14的材质各不相同的三极管式电离真空计100测定出的真空腔室内的压力。在图4中，纵轴表示所测定的压力，横轴表示时间(整体为12小时)。另外，由于钼、镍、铂成为大致相同的曲线图，所以显示为同一个曲线图。

在图4中成为如下结果：热导率最高的石墨的极限压力(2×10^-6pa)最低，随着热导率变低，极限压力逐渐变高，热导率最低的不锈钢(sus304)的极限压力(1×10^-4pa)最高。另外，极限压力是在压力随着真空排气下降后，压力稳定而成为固定时的值。

从该结果可知，热导率变得越高，极限压力变得越低。也就是说，离子收集极14的热导率与极限压力之间存在反比的关系。

在图4中，着眼于与300k时的热导率小于173w/(m·k)的钼、镍、铂对应的曲线图和与不锈钢对应的曲线图的比较例所涉及的两个曲线图。这些曲线图中示出的压力随着通过真空排气使真空腔室内的压力变低而逐渐下降，在下降至约2×10^-5pa(测定极限值)之后逐渐上升并到达约8×10^-5pa，然后稳定。

像这样地，当作为离子收集极14的材料而使用热导率低的材料时，发生所测定的压力在暂时下降之后上升，成为某恒定的值而稳定这样的情况。

＜压力不稳定的情况的理由＞

以下，对在由300k时的热导率小于173w/(m·k)的材料构成离子收集极14的比较例中压力变成这种情况的理由进行说明。图5为表示由300k时的热导率小于173w/(m·k)的材料构成离子收集极14的比较例中的、碰撞离子收集极14的正离子1的移动的情形的示意图。另外，在图5中，为了方便起见而省略了栅网13来图示。

当灯丝12被通电时，从灯丝12的顶部附近辐射热电子，该热电子朝向栅网13而被加速，并被栅网13捕捉。热电子的一部分在栅网13的附近与在三极管式电离真空计100的内部飞散的气体分子碰撞，由此气体分子被离子化而产生正离子1。

正离子1被离子收集极14吸引而与离子收集极14碰撞，并从离子收集极14接收电子。

由于正离子1从离子收集极14接收电子，在离子收集极14中产生离子电流，该离子电流的值通过电流计22测定。由此，对真空腔室的内部的压力进行测定。

在图4中，着眼于与不锈钢对应的曲线图和与钼、镍、铂对应的曲线图这两个曲线图。在这些曲线图中，在对应于真空腔室的真空排气而压力逐渐地下降时，气体分子(正离子1)向离子收集极的表面碰撞，向表面碰撞的气体分子形成了平衡状态：一部分作为气体脱离，剩余的一部分成为分子层(例如，吸附分子2构成的物理吸附层或化学吸附层等)。

另外，由于铂在化学上非常稳定，所以在离子收集极14由铂构成的情况下，与其它示例相比，几乎没有形成通过化学吸附产生的分子层。也就是说，虽然在图5的离子收集极14的表面存在的气体分子的示意图中示出了某时刻的平衡状态，但是可以认为在这里作为气体分子(例如水分子)碰撞离子收集极14的表面的结果而形成的分子层中物理吸附占主导地位。

在离子收集极14中的轴向上的中央附近的区域，是正离子1发生碰撞的概率高于在离子收集极14的表面形成由吸附产生的分子层的概率的区域，是在平衡状态下分子层难以堆积的区域。在该区域中，由于分子层难以堆积，所以即使正离子1碰撞该区域，也难以释放中性分子、中性碎片分子、中性原子或它们的离子等粒子。

另一方面，由于在离子收集极14中的轴向上的两端部附近的区域是正离子1的碰撞概率比中央附近低的区域，所以成为随着时间的经过而分子层易于堆积的区域。当正离子1与所堆积的分子层碰撞时，释放中性分子、中性碎片分子、中性原子或它们的离子等。

另外，分子从表面脱离的能量也能够从作为分子运动的温度来考察。当从该观点出发来看离子收集极14时，由于轴向上的中央附近是靠近产生热的灯丝12的顶部的区域，所以成为温度高的区域(参照图5)。因此，离子收集极14的轴向上的中央附近的分子层保持有比两端部高的能量。也就是说，可以认为与两端部相比，在中央附近的平衡状态下脱离占主导地位，在两端部吸附占主导地位。因此，从离子收集极14的温度的观点出发，在离子收集极14中的轴向上的中央附近的区域也成为分子层难以堆积的区域，轴向上的两端部附近的区域也成为分子层容易堆积的区域。

在从真空腔室的真空排气开始起进一步经过时间后，传感器主体11内的气体分子的组成朝向与真空腔室的排气能力对应的组成变化。通常，相对于吸附，脱离为主导的气体分子优先被排出，其结果为，在真空腔室内朝向吸附为主导的气体分子成为优势的组成而变化。例如，传感器主体11内的气体的组成朝向从真空腔室难以排出的水分子增加的组成而变化。当然，与作为测定对象的真空腔室内的组成的变化对应地，离子收集极14表面的分子层的组成也变化。

由于传感器主体11内的气体分子的组成发生变化等，在离子收集极14表面区域整体中朝向与脱离相比而吸附占优势的平衡状态变化。但是，可以说该变化的过程缓慢，在作为实验例的图4中经过12h/9时间的时刻不能明确地确认该变化，在经过12h/9时间后～经过12h的期间内能够确认该变化。也就是说，可以认为最终的平衡状态为经过了12h的时刻。可以认为这表示真空腔室内的组成在经过了12h/9时间的时刻附近从通常的大气组成比率变化为吸附优势的气体组成。

在图4中设为具有在1.0×10^-3pa以下表现出吸附优势的气体组成环境的真空排气系统的环境，但从大气开放时刻起，开始真空排气的最初的气体组成与初始状态的大气组成没有显著的差异。也就是说，在离子收集极14表面区域整体中，是成为脱离优势的平衡状态，是吸附不发展的状况。也就是说，当将图4的各种材料的时间变化曲线的切线作为1次函数的斜率的值来理解时，全部成为负值，因此能够得到确认该最初的状况。

但是，在1.0×10^-4pa以下时，随着气体组成的变动，离子收集极14表面的组成开始变化，这一点根据图4的变动就能够确认。虽然图4中省略了由其它的真空度测定装置测定的真空度的记载，但由于石墨的值接近于真空腔室中的真实的真空度，所以原本应该示出与石墨相同的真空度。但是，其它材料示出了真空度逐渐恶化的倾向，也就是斜率虽然为负但趋近于零的倾向。

其原因是由于最初的离子收集极14表面的组成从大气组成向吸附优势的气体组成变化，从而离子收集极14表面的分子层的厚度产生了变化。在达到该真空度之前没有产生差异。

该现象表明了由于变成了吸附优势的气体组成，所以与其之前相比，所吸附的面的温度条件占主导地位。也就是说，可以认为在图4的材料之间的比较中，具有更低温度表面的材料易于吸附气体分子，其吸附量即分子层的厚度增加。

在此，当正离子1向厚度增加的分子层碰撞(入射)时，被赋予了入射能量的分子层的分子发生脱离。关于详细的物理现象还有待今后的研究，但从图4等可知，在该真空度下相对于正离子朝向三极管式电离真空计的离子收集极表面的入射，脱离的分子的量与分子层的厚度之间存在比例关系。

也就是说，由于存在通过分子层的厚度的增加而被释放(脱离)的分子增多的关系，所以在1.0×10^-4pa以下随着平衡状态成为吸附优势，脱离的分子也增多，该脱离的分子再次被真空计进行测量，其结果为，真空度的测定值的斜率向零侧移动。

通常，吸附/脱离在向平衡状态转移的阶段中稳定化。也就是说，将真空度的测定值的斜率成为零的时刻认为是吸附/脱离的平衡状态。使用真空计的用户将成为该平衡状态的时刻作为测定极限来识别，将其理解为该真空计的性能差异，但当该测定极限随着时间而变动时，难以与本来的真空度恶化进行区别，此外，变动本身导致用户对测定器不信任，可以说作为商品来说存在问题。

也就是说，必须避免对斜率从零转变而成为正值的真空度进行测量，但是含有铂的该材料会产生该问题现象。其原因为，离子收集极14表面的温度低，也就是说，由于与其它材料相比，相对于正离子的入射频率的脱离和吸附的平衡状态处于吸附一方，进一步使分子层堆积而增加厚度，其结果由正离子的入射引起的分子的脱离量增大。

在经过12h/9时间后～经过了12h的期间内上述斜率成为正值的原因为在离子收集极14的轴向上的两端部附近(温度低的位置)所堆积的分子层中，该分子层成为分子的释放源。也就是说，在由含有铂的各材料构成离子收集极14的情况下存在以下问题：由于从该释放源释放的分子的影响，传感器主体11内的压力变成局部高的压力，成为与作为测定对象物的真空腔室内的压力不同的压力。因此，存在不能正确地对真空腔室内的压力进行测定的问题。

＜吸附分子＞

接下来，针对为了判断吸附分子2主要是哪种分子而实施的测定进行说明。在该测定中，与上述同样地准备了离子收集极14的材质不同的7种(石墨、铜、钨、钼、镍、铂、不锈钢(sus304))三极管式电离真空计。并且，在实施了真空腔室的真空排气之后，在灯丝12断开时以及灯丝12接通时，通过四极质谱仪对传感器主体11内的气体分子的质谱进行测定。

其结果为，在与热导率低的钼、镍、铂、不锈钢的四种材料对应的三极管式电离真空计(比较例)中，灯丝12接通时的质谱中的水的峰值与灯丝12断开时的质谱中的水的峰值相比显著变大。

这表示与灯丝12断开时传感器主体11内飞散的水分子的量相比，灯丝12接通时传感器主体11内飞散的水分子的量相当多。该结果表示吸附分子2主要为水分子。

也就是说，在灯丝12断开时，由于水分子不会成为正离子1，所以水分子不会被离子收集极14吸引，因此水分子作为吸附分子2而吸附在离子收集极14的量少。因此，在灯丝12断开时，由于不存在水分子的释放源，所以在传感器主体11内飞散的水分子的量与真空腔室内的水分子的量大致相同，该水分子的量少。

另一方面，在灯丝12接通时，水分子成为正离子1，水分子被离子收集极14吸引。此外，由于使用热导率低的材料构成了离子收集极14，所以水分子作为吸附分子2而堆积在离子收集极14。而且，由于所堆积的水分子成为水分子的释放源，所以与灯丝12断开时相比，灯丝12接通时在传感器主体11内飞散的水分子的量变得相当多。

在灯丝12接通时的质谱中的水的峰值与灯丝12断开时的质谱中的水的峰值相比显著地变大这一结果示出了上述情况，因此可知吸附分子2主要为水分子。

在此的测定中，即使是在化学上非常稳定的铂，也是在灯丝12接通时的质谱中的水的峰值与灯丝12断开时的质谱中的水的峰值相比显著变大这样的结果。这表示在比较例中压力变得不稳定的理由为，主要原因不是由于化学吸附而产生的分子层的形成，而是由于水分子的吸附而产生的分子层的形成(因为铂难以形成通过化学吸附产生的分子层)。

另外，在与热导率高的石墨、铜、钨的三种材料对应的三极管式电离真空计100(本实施方式)中，虽然在灯丝12接通时的质谱中的水的峰值与灯丝12断开时的质谱中的水的峰值相比也变大，但其差值小。这表示在本实施方式中，与比较例相比，灯丝12接通时水分子进行吸附的量相当少。

＜作用等＞

如以上说明的那样，在使用300k时的热导率小于173w/(m·k)的材料构成离子收集极14的比较例中，主要原因是水分子向离子收集极14进行吸附，导致所测定的压力变得不准确。

因此，在本实施方式中，为了防止吸附分子2(特别是水分子)的产生，采用了由300k时的热导率为173w/(m·k)以上的材料(例如石墨、铜、钨)构成离子收集极14。

图6为表示由在300k时的热导率为173w/(m·k)以上的材料构成离子收集极14的情况下的、碰撞离子收集极14的正离子1的移动的情形的示意图。另外，在图6中，为了便于说明，省略了栅网13来图示。

如图6所示，在本实施方式中，由于由热导率高的材料构成离子收集极14，所以能够将由传递灯丝12产生的热高效地向离子收集极14的整体传递。因此，在离子收集极14中，不仅是轴向(z轴方向)的中心部，而且在轴向上的两端部附近均能够使温度升高，从而能够使离子收集极14整体的温度升高。

因此，在图6中，与比较例的图5不同，在离子收集极14的轴向上的两端部附近，作为正离子1的碰撞离子收集极14的气体分子的用于从离子收集极14脱离的能量变高。由此，能够防止吸附分子2(特别为水分子)的产生。

另外，在上述实验中，实际对由石墨、铜、钨构成的离子收集极14的温度进行测定的结果为超过210度的温度。在此，可知离子收集极14的温度只要是200度以上，就能够防止水分子等的吸附，由此可知，在本实施方式中能够适当地防止吸附分子2的产生。另外，在上述实验中，在实际对由钼、镍、铂、不锈钢(sus304)构成的离子收集极14(比较例)的温度进行测定的结果为160°～180°。

如上所述，在本实施方式中，由于能够防止吸附分子2的产生，所以能够防止如比较例的那样所测定的压力不准确的情况，从而能够正确地对真空腔室等的测定对象物的内部的压力进行测定。

该情况表现为图4中的与石墨、铜、钨对应的曲线图。即，如这些曲线图所示，在本实施方式中所测定的压力随着通过真空排气使真空腔室内的压力变低而逐渐下降，并下降至规定的值(测定极限值)后，在该状态下稳定而取得固定的值。

在此，在本实施方式中，对灯丝12的供电功率设为4w以下。在如对灯丝12的供电功率设为4w以下这样的小型的三极管式电离真空计100中，由灯丝12产生的热容易变低，因此如果不采取任何对策，则存在离子收集极14中的轴向上的两端部的附近的温度容易变低的问题。

另一方面，如上所述，在本实施方式所涉及的三极管式电离真空计100中，由热导率高的材料构成离子收集极14。因此，在如对灯丝12的供电功率设为4w以下这样的灯丝12的热容易变低的小型的三极管式电离真空计100中，也能够在离子收集极14的轴向上的两端部的附近适当地提高离子收集极14的温度。

此外，在本实施方式中，离子收集极支承构件17由热导率比构成离子收集极14的材料低的材料构成。因此，能够防止离子收集极14的热向离子收集极支承构件17逸散，从而能够将离子收集极14的热维持较高的状态。

此外，在本实施方式中，传感器主体11由金属材料构成。像这样地，通过由金属材料构成传感器主体11，能够防止在来自灯丝12的热电子碰撞传感器主体11时产生带电，从而能够将传感器主体11内的空间内的电位分布维持为固定。由此，能够以长时间固定的灵敏度对压力进行测定。

在此，为了防止对离子收集极14产生吸附分子2，可考虑对离子收集极14的轴向(z轴方向)的两端部进行切削，从而降低离子收集极14的高度hi。但是，当像这样地降低离子收集极14的高度hi时，有可能离子收集极14中的正离子1的捕捉效率下降。

另一方面，在本实施方式中，能够通过由热导率高的材料构成离子收集极14来防止吸附分子2的产生，因此无需降低离子收集极14的高度hi。因此，在本实施方式中，能够适当地防止吸附分子2的产生，而不会降低离子收集极14中的正离子1的捕捉效率。另外，如上所述，在本实施方式中，离子收集极14的高度hi设为灯丝12的高度hf的约2倍且与栅网13的高度hg相同的高度。

另外，这并不意味着必须增加离子收集极14的高度hi，例如也能够使离子收集极14的高度hi成为比栅网13的高度hg低的高度。

附图标记说明

1正离子；

2吸附分子；

10传感器单元；

11传感器主体；

12灯丝；

13栅网；

14离子收集极；

15端子；

16栅网支承构件；

17离子收集极支承构件；

20控制单元；

100三极管式电离真空计。