中古 エドワーズ Edwards アクティブピラニゲージ APG-L-NW16

アクティブゲージは、真空計の測定子(ゲージヘッド)と、その駆動回路・信号処理回路を一つの筐体にまとめた真空計である。測定子と別置きのコントローラをケーブルで結ぶパッシブ型と違い、直流電源(典型的には十数V〜36V程度)を与えるだけで動作し、圧力に対応したアナログ電圧(0〜10Vや2〜10Vが一般的)を出力する。PLCやデータロガーへ直接取り込めるほか、専用の表示器やコントローラにもつなげる。圧力しきい値で接点を出すセットポイント出力を内蔵した機種も多く、バルブやポンプのインターロックに使われる。
測定原理は、内蔵するセンサの方式で決まる。ピラニ型は熱伝導式で、加熱した細いフィラメントから気体分子が奪う熱量が圧力に依存することを利用し、フィラメントを一定温度に保つのに必要な電力から圧力を求める。測定範囲は大気圧から10^-3〜10^-4mbar程度で、精度は中間域で読み値の±15%程度が目安となり、レンジの両端では落ちる。逆マグネトロン型は冷陰極電離真空計の一種で、磁場と最大数kVの高電圧によって放電を維持し、その放電電流から圧力を間接的に求める。熱フィラメントを持たないため丈夫で、およそ10^-2〜10^-9mbarの高真空域を受け持つ。このほか、隔膜真空計や熱陰極電離真空計、複数のセンサを組み合わせて大気圧から高真空まで一台で測る複合型も、アクティブ型として広く供給されている。
実務では、まず気体種への依存に注意する。ピラニ型も電離型も間接的に測るため、出力は通常、窒素や乾燥空気を基準に校正されている。アルゴンやヘリウム、水素などでは、補正係数か換算表を使わないと指示値が大きくずれる。電圧と圧力の関係は対数特性のものが多いが、換算式やピン配置はメーカーや系列ごとに異なり、互換性はない。交換や他社品への置き換えでは、出力特性、電源電圧、コネクタを必ず確認する。出力インピーダンスが低いため長い配線(数十m〜100m程度)にも対応するが、ノイズの多い環境ではシールドケーブルやサージ保護を検討する。
測定子に電子回路が載っているので、使用温度範囲(5〜60℃程度)やベーキング温度の上限は、パッシブ型より厳しいことがある。逆マグネトロン型は、10^-2mbarを超える圧力で長く動かすと電極の損傷や汚染を招くため、ピラニ型などで圧力を確かめてからイネーブル信号で起動する運用が一般的である。高電圧と磁石を内蔵する点、極低圧では放電が始まるまで時間がかかる点にも配慮が要る。分析機器の近くに付ける場合は、漏れ磁場を抑えた仕様を選ぶ。保守面では、ピラニ型はフィラメントの汚れでゼロ点がずれるため、真空側と大気側の調整を定期的に行う。逆マグネトロン型は電極を分解して清掃・交換できるものが多い。腐食性ガスを扱うプロセスでは、白金系フィラメントやステンレス製の管体など、耐食仕様を選ぶ。
用途として、ピラニ型は粗引き配管や背圧(フォアライン)の監視、ロードロック室の大気開放・排気の判定、ターボ分子ポンプの起動条件の確認に使われる。逆マグネトロン型は、薄膜装置や表面分析装置、質量分析計、電子顕微鏡、加速器のビームラインなどで高真空の監視を担う。両者を組み合わせれば大気圧から高真空まで切れ目なく監視でき、配線の簡素化やラック空間の節約につながることから、装置への組み込み用途で広く採用されている。