中古真空コンポーネント、ペニングゲージの販売、在庫紹介

■ペニングゲージの仕組み

ペニングゲージは、中真空から高真空領域（おおむね10のマイナス1乗から10のマイナス6乗パスカル程度）の圧力を測定するための冷陰極イオン化真空計です。熱線（フィラメント）を使用せず、高電圧と磁場を利用して冷陰極放電を起こす点が構造上の大きな特徴です。

基本的な構造は、リング状または筒状のアノード（陽極）と、その両側に配置された平らなカソード（陰極）、および全体を挟み込むような永久磁石で構成されています。アノードとカソードの間に数キロボルトの高電圧を印加すると、内部に存在するわずかなフリー電子が加速されます。このとき、永久磁石によって電界と直交する方向に強力な磁界が加えられているため、電子はローレンツ力を受けて直線的ではなく、螺旋を描くように複雑で長い軌道を運動します。

この電子の長い運動軌道により、残留ガス分子と衝突する確率が飛躍的に高まります。電子がガス分子に衝突すると、分子から電子が弾き飛ばされて正イオン化します。発生した正イオンは陰極に向かって移動し、陰極に流れ込むイオン電流（放電電流）を形成します。気体密度（圧力）が高いほど衝突回数が増えて電流値が大きくなり、圧力が低いほど電流値は小さくなるため、この電流を計測することで真空度を特定します。

■ペニングゲージの主な特徴

ペニングゲージには、フィラメントを持つ熱陰極型イオン真空計と比較して明確な長所といくつかの留意点があります。

最も大きなメリットは、フィラメントが存在しない無熱陰極構造である点です。これにより、測定中に誤って大気が導入されてもフィラメントが焼き切れる心配がなく、断線によるトラブルが起きません。構造が非常に堅牢で寿命が長く、測定系への熱影響（熱放射）がないため、熱を嫌う環境での使用に適しています。

一方で、放電現象を利用することに起因する特徴もあります。極めて高い真空度（10のマイナス6乗パスカル以下）になると、気体分子が少なすぎるために最初の放電が始まらない「始動遅れ」が発生することがあります。

また、継続的な放電によってスパッタリング現象が生じ、分解された不純物が電極表面に付着して絶縁破壊を起こしたり、指示値が狂ったりすることがあります。そのため、定期的なメンテナンスや電極の清掃が必要です。さらに、気体の分子構造によってイオン化のしやすさが異なるため、測定対象のガス種に応じた感度補正が必要となる点も特徴の一つです。

■ペニングゲージの主な用途

ペニングゲージは、断線リスクがなく取り扱いが容易であるという強みから、高い信頼性が求められる産業用から研究用までの幅広い真空設備で利用されています。

工業分野では、スパッタリング装置、真空蒸着装置、イオンプレーティング装置などの薄膜形成・コーティング設備で頻繁に使用されます。これらのプロセスでは大気開放や各種プロセスのガス導入が頻繁に行われるため、大気突入に強いペニングゲージが最適です。同様の理由で、真空熱処理炉や真空ろう付け炉、金属溶解炉などの過酷な環境下で動作する真空炉の圧力監視にも多く採用されています。

分析・科学機器の分野では、走査型電子顕微鏡（SEM）や透過型電子顕微鏡（TEM）、表面分析装置などの真空度測定に不可欠です。フィラメントによる熱の発生がないため、精密な電子光学系や測定試料に熱的影響を与えずに安定した測定が行えます。

さらに、理化学研究所などの粒子加速器や核融合実験装置といった、広大かつ高信頼性が要求される大型真空システムの各種モニタリングポートにも広く組み込まれています。