中古 アルバック Ulvac 真空計 sh2-1／SPU

真空計は、真空容器や配管内の圧力(全圧、または特定の気体の分圧)を測る計器である。大気圧の約10^5 Paから超高真空の10^-8 Pa以下まで十数桁にわたる圧力を一つの原理で測ることはできないため、領域ごとに原理の異なる真空計を使い分ける。
大気圧から1 Pa程度の低真空では、隔膜真空計が基本となる。薄いダイアフラムが圧力差でたわむ量を静電容量の変化として検出する方式(キャパシタンスマノメータ)は、圧力を力として直接測るため気体の種類による指示の違いがほとんどなく、成膜やエッチングのプロセス圧力制御に広く使われる。1台でカバーできるのはフルスケールからおよそ3〜4桁である。
ピラニ真空計は、加熱したフィラメントから気体分子が奪う熱量が圧力で変わることを利用し、およそ10^-1〜10^3 Pa程度を測る。熱電対真空計も同じ熱伝導型で、対流を利用して大気圧付近まで範囲を延ばした型もある。熱伝導率は気体で異なるため、窒素で校正した指示をヘリウムやアルゴンで使う場合は補正が必要になる。
高真空では電離真空計を用いる。熱陰極型はフィラメントから出た電子で気体分子を電離し、イオン電流が分子密度に比例することから圧力を求め、B-A型ではおよそ10^-8〜10^-1 Pa程度が測定範囲になる。冷陰極型(ペニング型、マグネトロン型)は磁場中の放電電流から圧力を求め、フィラメントがないため丈夫だが、低圧側で放電が始まりにくい、汚れで指示が変わるといった癖がある。電離真空計の感度も気体の種類で異なり、窒素を1とした比感度係数で換算する。
分圧真空計は、四重極質量分析計などでイオンを質量電荷比ごとに分けて検出し、水、窒素、酸素、水素などの成分ごとの分圧を測る。残留ガスの分析、リークの発見、プロセスの汚染監視に用いられる。
実務上の要点は、測定範囲と気体の種類による違いを理解して組み合わせることである。ピラニと電離真空計、あるいはピラニと冷陰極を一体にした複合型は、大気圧付近から高真空までを1台で連続して表示できる。熱陰極型は高い圧力でフィラメントを点灯すると焼損や劣化を招くため、別の真空計で十分に下がったことを確かめてから点灯させる。成膜材料や油蒸気によるセンサーの汚れは指示のずれの主な原因で、定期的な比較校正や測定子の交換が必要になる。取付け位置や配管のコンダクタンスによっても、容器内の圧力と指示値が一致しないことがある。