中古コールドカソード（ペニングゲージ）の在庫・価格

コールドカソードは冷陰極電離真空計(コールドカソードゲージ)の通称で、加熱フィラメントを使わずに放電を起こし、その放電電流から圧力を求める全圧真空計です。電離真空計の一種ですが、熱電子源を持たない点が熱陰極電離真空計(B-A型など)との大きな違いです。中古市場では、真空容器に取り付ける測定子(ゲージヘッド)と、高電圧電源・表示部を持つコントローラが単体またはセットで出回っています。
動作原理はペニング放電です。陰極と陽極の間に典型的には数百V〜数kV(約2kVが目安)の直流高電圧をかけ、電極の軸方向に永久磁石で0.1T前後の磁場を加えます。電子は磁場によってらせん状に動き、飛ぶ距離が大幅に長くなるため、気体分子が少ない低圧でも衝突と電離が続き、放電が保たれます。ある圧力範囲では放電電流が圧力にほぼ比例するので、コントローラはこの電流を校正曲線で圧力値に換算して表示します。
電極配置にはいくつかの形式があります。ペニング型は環状または円筒状の陽極を一対の平板陰極ではさむ構造で、構造が単純で丈夫です。マグネトロン型は同軸の円筒電極を使い、中心電極が陽極か陰極かによって正マグネトロン型と逆マグネトロン型に分かれます。マグネトロン型は低圧側まで放電を保ちやすく、高真空から超高真空の測定に向いています。
測定範囲の目安は、一般的な機種で1〜10^-4Pa程度です。ペニング型には10Pa付近から10^-3Pa程度の中真空〜高真空用もあり、マグネトロン型には10^-7〜10^-8Pa台まで測れるものもあります。大気圧から測ることはできないため、ピラニ真空計などの低真空用ゲージと組み合わせ、粗引きが進んでから高電圧を入れる運用が基本です。
最大の利点は、フィラメントがないため焼損や断線が起こらず、不意の大気突入や酸化性ガスにも比較的強く、長寿命なことです。測定子を分解して内部を清掃でき、陰極・陽極などの消耗品を交換すれば再生できる点も、ランニングコストの面で有利です。一方で、測定精度は熱陰極型より劣り、指示値はガス種(電離のしやすさ)によっても変わります。超高真空では放電が始まるまでに時間がかかることがあります。また、放電で電極がスパッタされて汚れが付き、油蒸気などの汚染環境では感度が変わったり、放電しにくくなったりします。定期的な清掃と、基準の真空計との比較確認が欠かせません。磁石からの漏れ磁場が周囲の機器や電子ビームに影響しないかも確認が必要です。
主な用途は、スパッタリングや蒸着などの成膜装置、真空熱処理炉、電子顕微鏡や分析装置の排気系、加速器やビームラインなどで、高真空域の監視とインターロックに使われます。コントローラのセットポイント出力を使って、バルブの開閉やイオンゲージの点灯条件、プロセス開始の判定に使うことも多く、精密な絶対測定よりも、丈夫さと保守のしやすさを生かした常時監視に向いた真空計です。中古品を導入するときは、フランジ規格(KF/NWやICF)、ケーブルとコントローラの互換性、電極の摩耗具合、磁石の状態を確認するとよいでしょう。