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JP7534198B2 - Diaphragm Vacuum Gauge - Google Patents

Diaphragm Vacuum Gauge Download PDF

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JP7534198B2
JP7534198B2 JP2020196857A JP2020196857A JP7534198B2 JP 7534198 B2 JP7534198 B2 JP 7534198B2 JP 2020196857 A JP2020196857 A JP 2020196857A JP 2020196857 A JP2020196857 A JP 2020196857A JP 7534198 B2 JP7534198 B2 JP 7534198B2
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capacitance
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卓也 石原
正志 関根
悠祐 新村
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Description

本発明は、隔膜真空計に関するものである。 The present invention relates to a diaphragm vacuum gauge.

半導体製造設備等において使用される真空計などの圧力センサは、要求される圧力範囲に応じて種々の計測原理を用いたタイプの製品が利用される。例えばその中の1つである静電容量式の隔膜真空計は、可動ダイアフラム(隔膜)が圧力を受け、そのたわみ量を静電容量値として検出するものである(特許文献1、特許文献2参照)。隔膜真空計は、流量計測値のガス種依存性が少ないことから、半導体の成膜工程やエッチング工程を始めとするプロセス装置ではよく使用されている。 Pressure sensors such as vacuum gauges used in semiconductor manufacturing facilities use a variety of types of products that use different measurement principles depending on the required pressure range. For example, one such type is the capacitance-type diaphragm vacuum gauge, in which a movable diaphragm is subjected to pressure and the amount of deflection is detected as a capacitance value (see Patent Documents 1 and 2). Diaphragm vacuum gauges are often used in process equipment, including semiconductor film formation and etching processes, because the flow measurement value is less dependent on the type of gas.

隔膜真空計は、通常、1.3Pa程度が最小の圧力レンジフルスケールであることが多い。1.3Pa程度になっている理由は、真空計の構造上、隔膜の厚さによって計測可能な圧力レンジが決まってしまうためである。すなわち、通常よりも低い圧力を計測するためには隔膜を薄くする必要がある。反対に高い圧力に対しては、隔膜が厚くなるように真空計を設計して仕様に対応している。 Diaphragm vacuum gauges usually have a minimum full-scale pressure range of around 1.3 Pa. The reason for the 1.3 Pa limit is that the measurable pressure range is determined by the thickness of the diaphragm due to the structure of the vacuum gauge. In other words, in order to measure pressures lower than normal, the diaphragm needs to be made thinner. Conversely, for higher pressures, the gauge is designed to accommodate the specifications by making the diaphragm thicker.

より高い圧力を計測するために隔膜真空計の隔膜を厚くする場合、圧力感度が不足する可能性がある。具体的には、ダイアフラムに印加される圧力pとダイアフラムの垂直方向の変位wとの関係が式(1)のように表されるため、隔膜真空計の圧力感度は、ダイアフラムの厚さhの3乗に反比例して低下することが分かる。 When the diaphragm of a diaphragm vacuum gauge is made thicker to measure higher pressures, the pressure sensitivity may be insufficient. Specifically, the relationship between the pressure p applied to the diaphragm and the vertical displacement w of the diaphragm is expressed as in equation (1), and it can be seen that the pressure sensitivity of a diaphragm vacuum gauge decreases inversely proportional to the cube of the diaphragm thickness h.

Figure 0007534198000001
Figure 0007534198000001

式(1)において、rはダイアフラムの中心から半径方向の距離、Eはダイアフラムのヤング率、vはダイアフラムのポアソン比、aはダイアフラムの半径である。
また、隔膜を厚くした場合、圧力印加時のダイアフラムの変位が微小となるため、ダイアフラムの微小な変位を検知するための高精度な計測回路が必要となる。このように隔膜真空計の現実的な圧力計測範囲には構造的な上限があるが、状況によっては圧力感度を確保したままでこの上限を上回る計測が必要になることがあり、改善が求められている。
In equation (1), r is the radial distance from the center of the diaphragm, E is the Young's modulus of the diaphragm, v is the Poisson's ratio of the diaphragm, and a is the radius of the diaphragm.
In addition, if the diaphragm is made thicker, the displacement of the diaphragm when pressure is applied becomes minute, so a highly accurate measurement circuit is required to detect the minute displacement of the diaphragm. Although there is a structural upper limit to the practical pressure measurement range of a diaphragm vacuum gauge, in some situations it may be necessary to measure beyond this upper limit while maintaining pressure sensitivity, and improvements are required.

特開2009-210482号公報JP 2009-210482 A 特開2002-328045号公報JP 2002-328045 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、圧力計測範囲の上限を拡張することができる隔膜真空計を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a diaphragm vacuum gauge that can expand the upper limit of the pressure measurement range.

本発明の隔膜真空計は、被計測チャンバと配管を介して連通するように設けられた圧力調整室と、前記圧力調整室と連通するように設けられた圧力計測室と、前記圧力計測室内の被計測媒体の圧力によるダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された受圧部と、前記圧力計測室を冷却するように構成された冷却器と、前記圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第1の温度センサと、前記静電容量を圧力計測値に変換するように構成された圧力計測部と、前記第1の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正するように構成された圧力補正部とを備え、前記圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して前記圧力計測値を補正することを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記圧力調整室と前記圧力計測室とは直列に配置され、前記圧力調整室を介して前記圧力計測室に被計測媒体が流入することを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記圧力調整室と前記圧力計測室とは並列に配置され、前記配管を介して前記圧力調整室と前記圧力計測室とに被計測媒体が流入することを特徴とするものである。
The diaphragm vacuum gauge of the present invention comprises a pressure adjustment chamber provided to communicate with a measurement chamber via a piping, a pressure measurement chamber provided to communicate with the pressure adjustment chamber, a pressure receiving section configured to change in capacitance in response to displacement of a diaphragm due to the pressure of a measurement medium in the pressure measurement chamber, a cooler configured to cool the pressure measurement chamber, a first temperature sensor configured to measure the temperature of the measurement medium in the pressure measurement chamber, a pressure measurement section configured to convert the capacitance into a pressure measurement value, and a pressure correction section configured to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the first temperature sensor and the temperature of the measurement medium in the measurement chamber, and is characterized in that the temperature difference between the temperature of the measurement medium in the pressure measurement chamber and the temperature of the measurement medium in the measurement chamber is converted into a pressure difference to correct the pressure measurement value.
In one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the pressure adjustment chamber and the pressure measurement chamber are arranged in series, and the medium to be measured flows into the pressure measurement chamber via the pressure adjustment chamber.
In one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the pressure adjustment chamber and the pressure measurement chamber are arranged in parallel, and the medium to be measured flows into the pressure adjustment chamber and the pressure measurement chamber via the piping.

また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記圧力調整室と前記圧力計測室とは、絞りを介して連通し、前記絞りは、固定絞りまたは可変絞りであることを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記圧力調整室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第2の温度センサと、前記第2の温度センサによって計測された温度から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定するように構成された温度推定部とをさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記被計測チャンバに設けられた第2の温度センサから、前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を得ることを特徴とするものである。
In one embodiment of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the pressure adjustment chamber and the pressure measurement chamber communicate with each other via a throttle, and the throttle is a fixed throttle or a variable throttle.
In addition, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that it further includes a second temperature sensor configured to measure the temperature of the measurement medium in the pressure adjustment chamber, and a temperature estimation unit configured to estimate the temperature of the measurement medium in the measurement chamber from the temperature measured by the second temperature sensor.
In addition, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber is obtained from a second temperature sensor provided in the measurement chamber.

また、本発明の隔膜真空計は、被計測チャンバと配管を介して連通するように設けられた圧力計測室と、前記圧力計測室内の被計測媒体の圧力によるダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された受圧部と、前記圧力計測室を冷却するように構成された冷却器と、前記圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第1の温度センサと、前記静電容量を圧力計測値に変換するように構成された圧力計測部と、前記第1の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正するように構成された圧力補正部とを備え、前記圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して前記圧力計測値を補正することを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記配管内の熱流を計測するように構成された熱流センサと、前記熱流センサによって計測された熱流量から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定するように構成された温度推定部とをさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記被計測チャンバに設けられた第2の温度センサから、前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を得ることを特徴とするものである。
Furthermore, the diaphragm vacuum gauge of the present invention comprises a pressure measurement chamber provided to communicate with a measurement chamber via a pipe, a pressure receiving section configured to change in capacitance in response to displacement of a diaphragm due to the pressure of a measurement medium in the pressure measurement chamber, a cooler configured to cool the pressure measurement chamber, a first temperature sensor configured to measure the temperature of the measurement medium in the pressure measurement chamber, a pressure measurement section configured to convert the capacitance into a pressure measurement value, and a pressure correction section configured to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the first temperature sensor and the temperature of the measurement medium in the measurement chamber, and is characterized in that the temperature difference between the temperature of the measurement medium in the pressure measurement chamber and the temperature of the measurement medium in the measurement chamber is converted into a pressure difference to correct the pressure measurement value.
Moreover, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that it further comprises a heat flow sensor configured to measure a heat flow in the piping, and a temperature estimation unit configured to estimate a temperature of the measurement medium in the measurement chamber from the heat flow measured by the heat flow sensor.
In addition, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber is obtained from a second temperature sensor provided in the measurement chamber.

また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差が所定値になるように前記冷却器を制御して除熱させるように構成された制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記受圧部は、台座に形成された第1の電極と、前記台座とギャップを隔てて配置された前記ダイアフラムと、前記ダイアフラムに前記第1の電極と対向するように形成された第2の電極と、前記第1の電極の外側の前記台座に形成された第3の電極と、前記第2の電極の外側の前記ダイアフラムに前記第3の電極と対向するように形成された第4の電極とから構成され、前記第1、第2の電極間の第1の静電容量を算出するように構成された容量算出部と、前記第1の静電容量から、前記第3、第4の電極間の第2の静電容量を減算した値を算出するように構成された容量差算出部と、前記容量算出部の算出結果と前記容量差算出部の算出結果とに基づいて、前記第2の静電容量により前記第1の静電容量を補正するように構成された容量補正部とをさらに備え、前記圧力計測部は、前記補正された第1の静電容量を前記圧力計測値に変換することを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記圧力補正部は、前記圧力計測値が規定の圧力計測範囲の上限を上回ったときのみ前記圧力計測値を補正することを特徴とするものである。
In addition, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that it further comprises a control unit configured to control the cooler to remove heat so that the temperature difference between the temperature of the measured medium in the pressure measurement chamber and the temperature of the measured medium in the measurement chamber becomes a predetermined value.
In one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the pressure receiving unit is composed of a first electrode formed on a base, the diaphragm disposed across a gap from the base, a second electrode formed on the diaphragm so as to face the first electrode, a third electrode formed on the base outside the first electrode, and a fourth electrode formed on the diaphragm outside the second electrode so as to face the third electrode, and further includes a capacitance calculation unit configured to calculate a first capacitance between the first and second electrodes, a capacitance difference calculation unit configured to calculate a value obtained by subtracting a second capacitance between the third and fourth electrodes from the first capacitance, and a capacitance correction unit configured to correct the first capacitance by the second capacitance based on a calculation result of the capacitance calculation unit and a calculation result of the capacitance difference calculation unit, and the pressure measurement unit converts the corrected first capacitance into the pressure measurement value.
In one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the pressure correction section corrects the pressure measurement value only when the pressure measurement value exceeds an upper limit of a specified pressure measurement range.

また、本発明の隔膜真空計は、被計測チャンバと配管を介して連通するように設けられた第1の圧力計測室と、前記被計測チャンバと前記配管を介して連通し、かつ前記第1の圧力計測室と連通するように設けられた第2の圧力計測室と、前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の圧力による第1のダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された第1の受圧部と、前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の圧力による第2のダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された第2の受圧部と、前記第1の圧力計測室を冷却するように構成された冷却器と、前記第2の圧力計測室を加熱するように構成された加熱器と、前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第1の温度センサと、前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第2の温度センサと、前記冷却器が動作し、前記加熱器が動作しない第1の計測モード時に前記第1の受圧部の静電容量を圧力計測値に変換し、前記加熱器が動作し、前記冷却器が動作しない第2の計測モード時に前記第2の受圧部の静電容量を圧力計測値に変換するように構成された圧力計測部と、前記第1の計測モード時に前記第1の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正し、前記第2の計測モード時に前記第2の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正するように構成された圧力補正部とを備え、前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の温度または前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して前記圧力計測値を補正することを特徴とするものである。 The diaphragm vacuum gauge of the present invention further comprises a first pressure measurement chamber provided to communicate with a measured chamber via a pipe, a second pressure measurement chamber provided to communicate with the measured chamber via the pipe and to communicate with the first pressure measurement chamber, a first pressure receiving section configured to change in capacitance in response to the displacement of a first diaphragm due to the pressure of a measured medium in the first pressure measurement chamber, a second pressure receiving section configured to change in capacitance in response to the displacement of a second diaphragm due to the pressure of a measured medium in the second pressure measurement chamber, a cooler configured to cool the first pressure measurement chamber, a heater configured to heat the second pressure measurement chamber, a first temperature sensor configured to measure the temperature of the measured medium in the first pressure measurement chamber, a second temperature sensor configured to measure the temperature of the measured medium in the second pressure measurement chamber, and the cooler. The pressure measuring unit is configured to convert the capacitance of the first pressure receiving unit into a pressure measurement value in a first measurement mode in which the heater is in operation and the cooler is not in operation, and to convert the capacitance of the second pressure receiving unit into a pressure measurement value in a second measurement mode in which the heater is in operation and the cooler is not in operation; and a pressure correction unit is configured to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the first temperature sensor and the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber in the first measurement mode, and to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the second temperature sensor and the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber in the second measurement mode, and is characterized in that the temperature difference between the temperature of the medium to be measured in the first pressure measurement chamber or the temperature of the medium to be measured in the second pressure measurement chamber and the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber is converted into a pressure difference to correct the pressure measurement value.

また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記第1の圧力計測室と前記第2の圧力計測室とは、絞りを介して連通し、前記絞りは、固定絞りまたは可変絞りであることを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記第1の計測モード時に前記第2の温度センサによって計測された温度から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定し、前記第2の計測モード時に前記第1の温度センサによって計測された温度から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定するように構成された温度推定部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記被計測チャンバに設けられた第3の温度センサから、前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を得ることを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例は、前記第1の計測モード時に前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差が第1の所定値になるように前記冷却器を制御して除熱させ、前記第2の計測モード時に前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差が第2の所定値になるように前記加熱器を制御して発熱させるように構成された制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
In one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the first pressure measuring chamber and the second pressure measuring chamber communicate with each other via a throttle, and the throttle is a fixed throttle or a variable throttle.
In addition, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that it further includes a temperature estimating unit configured to estimate a temperature of the measured medium in the measured chamber from the temperature measured by the second temperature sensor in the first measurement mode, and to estimate a temperature of the measured medium in the measured chamber from the temperature measured by the first temperature sensor in the second measurement mode.
Moreover, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that the temperature of the measurement medium in the measurement chamber is obtained from a third temperature sensor provided in the measurement chamber.
In addition, one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention is characterized in that it further comprises a control unit configured to control the cooler to remove heat so that the temperature difference between the temperature of the measured medium in the first pressure measurement chamber and the temperature of the measured medium in the measured chamber becomes a first predetermined value in the first measurement mode, and to control the heater to generate heat so that the temperature difference between the temperature of the measured medium in the second pressure measurement chamber and the temperature of the measured medium in the measured chamber becomes a second predetermined value in the second measurement mode.

また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記第1の受圧部は、第1の台座に形成された第1の電極と、前記第1の台座とギャップを隔てて配置された前記第1のダイアフラムと、前記第1のダイアフラムに前記第1の電極と対向するように形成された第2の電極と、前記第1の電極の外側の前記第1の台座に形成された第3の電極と、前記第2の電極の外側の前記第1のダイアフラムに前記第3の電極と対向するように形成された第4の電極とから構成され、前記第2の受圧部は、第2の台座に形成された第5の電極と、前記第2の台座とギャップを隔てて配置された前記第2のダイアフラムと、前記第2のダイアフラムに前記第5の電極と対向するように形成された第6の電極と、前記第5の電極の外側の前記第2の台座に形成された第7の電極と、前記第6の電極の外側の前記第2のダイアフラムに前記第7の電極と対向するように形成された第8の電極とから構成され、前記第1の計測モード時に前記第1、第2の電極間の第1の静電容量を算出し、前記第2の計測モード時に前記第5、第6の電極間の第2の静電容量を算出するように構成された容量算出部と、前記第1の計測モード時に前記第1の静電容量から、前記第3、第4の電極間の第3の静電容量を減算した値を算出し、前記第2の計測モード時に前記第2の静電容量から、前記第7、第8の電極間の第4の静電容量を減算した値を算出するように構成された容量差算出部と、前記第1の計測モード時に前記容量算出部の算出結果と前記容量差算出部の算出結果とに基づいて、前記第3の静電容量により前記第1の静電容量を補正し、前記第2の計測モード時に前記容量算出部の算出結果と前記容量差算出部の算出結果とに基づいて、前記第4の静電容量により前記第2の静電容量を補正するように構成された容量補正部とをさらに備え、前記圧力計測部は、前記第1の計測モード時に前記補正された第1の静電容量を前記圧力計測値に変換し、前記第2の計測モード時に前記補正された第2の静電容量を前記圧力計測値に変換することを特徴とするものである。
また、本発明の隔膜真空計の1構成例において、前記圧力補正部は、前記第1の計測モード時に前記圧力計測値が規定の圧力計測範囲の上限を上回ったときのみ前記圧力計測値を補正し、前記第2の計測モード時に前記圧力計測値が規定の圧力計測範囲の下限を下回ったときのみ前記圧力計測値を補正することを特徴とするものである。
In one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the first pressure receiving portion is composed of a first electrode formed on a first pedestal, the first diaphragm disposed across a gap from the first pedestal, a second electrode formed on the first diaphragm so as to face the first electrode, a third electrode formed on the first pedestal outside the first electrode, and a fourth electrode formed on the first diaphragm outside the second electrode so as to face the third electrode, a fifth electrode formed on a second pedestal, the second diaphragm disposed across a gap from the second pedestal, a sixth electrode formed on the second diaphragm so as to face the fifth electrode, a seventh electrode formed on the second pedestal outside the fifth electrode, and an eighth electrode formed on the second diaphragm outside the sixth electrode so as to face the seventh electrode, and calculates a first capacitance between the first and second electrodes in the first measurement mode, The pressure measuring device further includes a capacitance calculation unit configured to calculate a second capacitance between the fifth and sixth electrodes in a second measurement mode, a capacitance difference calculation unit configured to calculate a value obtained by subtracting a third capacitance between the third and fourth electrodes from the first capacitance in the first measurement mode, and to calculate a value obtained by subtracting a fourth capacitance between the seventh and eighth electrodes from the second capacitance in the second measurement mode, and a capacitance correction unit configured to correct the first capacitance by the third capacitance based on a calculation result of the capacitance calculation unit and a calculation result of the capacitance difference calculation unit in the first measurement mode, and to correct the second capacitance by the fourth capacitance based on a calculation result of the capacitance calculation unit and a calculation result of the capacitance difference calculation unit in the second measurement mode, wherein the pressure measuring unit converts the corrected first capacitance into the pressure measurement value in the first measurement mode, and converts the corrected second capacitance into the pressure measurement value in the second measurement mode.
In one configuration example of the diaphragm vacuum gauge of the present invention, the pressure correction unit corrects the pressure measurement value only when the pressure measurement value exceeds an upper limit of a specified pressure measurement range in the first measurement mode, and corrects the pressure measurement value only when the pressure measurement value falls below a lower limit of a specified pressure measurement range in the second measurement mode.

本発明によれば、圧力計測室内の被計測媒体の温度と被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して圧力計測値を補正することにより、隔膜真空計の圧力計測範囲の上限を拡張する(上限を上げる)ことができる。 According to the present invention, the upper limit of the pressure measurement range of the diaphragm vacuum gauge can be expanded (the upper limit can be raised) by converting the temperature difference between the temperature of the medium to be measured in the pressure measurement chamber and the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber into a pressure difference and correcting the pressure measurement value.

また、本発明では、第1の計測モード時に第1の圧力計測室を冷却して、第1の圧力計測室内の被計測媒体の温度と被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して圧力計測値を補正し、また第2の計測モード時に第2の圧力計測室を加熱して、第2の圧力計測室内の被計測媒体の温度と被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して圧力計測値を補正することにより、第1の計測モードで圧力計測範囲の上限を拡張する(上限を上げる)ことができ、第2の計測モードで圧力計測範囲の下限を拡張する(下限を下げる)ことができる。 In addition, in the present invention, the first pressure measurement chamber is cooled in the first measurement mode, and the temperature difference between the temperature of the medium to be measured in the first pressure measurement chamber and the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber is converted into a pressure difference to correct the pressure measurement value, and the second pressure measurement chamber is heated in the second measurement mode, and the temperature difference between the temperature of the medium to be measured in the second pressure measurement chamber and the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber is converted into a pressure difference to correct the pressure measurement value, thereby making it possible to expand the upper limit of the pressure measurement range in the first measurement mode (raise the upper limit) and expand the lower limit of the pressure measurement range in the second measurement mode (lower the lower limit).

図1は、本発明の隔膜真空計の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the diaphragm vacuum gauge of the present invention. 図2は、被計測チャンバと隔膜真空計の受圧部との圧力差の1例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the pressure difference between a chamber to be measured and a pressure receiving part of a diaphragm vacuum gauge. 図3は、計測対象の圧力と隔膜真空計の圧力計測値との関係を解析した結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of an analysis of the relationship between the pressure of the measurement target and the pressure measurement value of the diaphragm vacuum gauge. 図4は、計測対象と隔膜真空計との温度差により生じる計測対象の圧力と隔膜真空計の圧力計測値との比を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the ratio of the pressure of the measurement object caused by the temperature difference between the measurement object and the diaphragm vacuum gauge to the pressure measurement value of the diaphragm vacuum gauge. 図5は、本発明の第1の実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a diaphragm vacuum gauge according to a first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第1の実施例に係る隔膜真空計の受圧部の要部の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the pressure receiving part of the diaphragm vacuum gauge according to the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第1の実施例に係る隔膜真空計の回路部の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a circuit section of a diaphragm vacuum gauge according to a first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第1の実施例に係る隔膜真空計の信号検出部の構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a signal detection section of a diaphragm vacuum gauge according to a first embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第1の実施例に係る隔膜真空計の演算処理部の動作を説明するフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the calculation processing unit of the diaphragm vacuum gauge according to the first embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第2の実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a diaphragm vacuum gauge according to a second embodiment of the present invention. 図11は、本発明の第3の実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a diaphragm vacuum gauge according to a third embodiment of the present invention. 図12は、本発明の第3の実施例に係る隔膜真空計の回路部の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a circuit section of a diaphragm vacuum gauge according to a third embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第3の実施例に係る隔膜真空計の演算処理部の動作を説明するフローチャートである。FIG. 13 is a flow chart for explaining the operation of the calculation processing unit of the diaphragm vacuum gauge according to the third embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第4の実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of a diaphragm vacuum gauge according to a fourth embodiment of the present invention. 図15は、本発明の第4の実施例に係る隔膜真空計の受圧部の要部の構成を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of a pressure receiving portion of a diaphragm vacuum gauge according to a fourth embodiment of the present invention. 図16は、本発明の第4の実施例に係る隔膜真空計の回路部の構成を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of a circuit section of a diaphragm vacuum gauge according to a fourth embodiment of the present invention. 図17は、本発明の第4の実施例に係る隔膜真空計の演算処理部の第2の計測モードにおける動作を説明するフローチャートである。FIG. 17 is a flow chart for explaining the operation in the second measurement mode of the calculation processing section of the diaphragm vacuum gauge according to the fourth embodiment of the present invention. 図18は、本発明の第1~第4の実施例に係る隔膜真空計の演算処理部を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram showing an example of the configuration of a computer that realizes the arithmetic processing unit of the diaphragm vacuum gauge according to the first to fourth embodiments of the present invention.

[発明の原理]
発明者は、隔膜真空計の構造自体を改良せずに計測条件を変更できる要素として、計測対象の気体の温度があることに着眼した。そして、隔膜真空計に供給される気体を真空計近傍あるいは真空計内部で規定された温度に冷却することで、計測可能(上限以内の)範囲へと圧力を下降させて計測し、冷却による温度差に基づいて圧力値を換算すれば、圧力計測範囲の上限を等価的に拡張できることに想到した。換算については、物理的な原理に基づいて行なってもよいし、温度差に起因する圧力差の関係を予め実験的に求めることで行なってもよい。
[Principle of the Invention]
The inventors noticed that the temperature of the gas to be measured is an element that can change the measurement conditions without improving the structure of the diaphragm vacuum gauge itself. They then came up with the idea that by cooling the gas supplied to the diaphragm vacuum gauge to a specified temperature near or inside the gauge, the pressure can be reduced to a measurable range (within the upper limit) and measured, and the pressure value can be converted based on the temperature difference caused by cooling, so that the upper limit of the pressure measurement range can be equivalently expanded. The conversion may be based on physical principles, or may be performed by experimentally determining in advance the relationship between the pressure difference caused by the temperature difference.

[第1の実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。本実施例では、隔膜真空計が配管を介して被計測チャンバに接続されているシステムを想定する。隔膜真空計は、異物堆積を防止するために自己加熱しており、被計測チャンバとは温度が異なるので、両空間に熱遷移による圧力差が生じることが知られている。
[First embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a system is assumed in which a diaphragm vacuum gauge is connected to a chamber to be measured via piping. It is known that the diaphragm vacuum gauge is self-heated to prevent the accumulation of foreign matter, and since the temperature of the diaphragm vacuum gauge is different from that of the chamber to be measured, a pressure difference occurs between the two spaces due to thermal transition.

この圧力と温度の関係は、図1のように2つのチャンバ200,201が直径dの配管202で接続されている状態を想定する場合、中間流(式(2))および分子流(式(3))のそれぞれで近似式が提案されている。 Assuming that two chambers 200, 201 are connected by a pipe 202 of diameter d as shown in Figure 1, approximate equations have been proposed for the relationship between pressure and temperature for both intermediate flow (equation (2)) and molecular flow (equation (3)).

Figure 0007534198000002
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Figure 0007534198000003
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式(2)、式(3)において、P1,P2はそれぞれチャンバ200,201内のガスの圧力、T1,T2はチャンバ200,201内のガスの温度、a,b,cはガス種と温度による係数である。
式(2)、式(3)の関係から、被計測チャンバと隔膜真空計の受圧部との圧力差が図2のようになると報告されている(文献「吉川康秀他,“サファイア高温隔膜真空計の開発”,azbil Technical Review,アズビル株式会社,2011年1月」)。
In equations (2) and (3), P 1 and P 2 are the gas pressures in the chambers 200 and 201, T 1 and T 2 are the gas temperatures in the chambers 200 and 201, and a, b, and c are coefficients depending on the gas type and temperature.
It has been reported that, based on the relationship between equations (2) and (3), the pressure difference between the chamber to be measured and the pressure-receiving part of the diaphragm vacuum gauge is as shown in FIG. 2 (see the literature "Yasushi Yoshikawa et al., "Development of a Sapphire High-Temperature Diaphragm Vacuum Gauge", azbil Technical Review, Azbil Corporation, January 2011").

図2の例では、ガス種をN2、被計測チャンバ内のガスの温度T1を25℃、被計測チャンバと隔膜真空計とを接続する配管の直径dを12.7mmとしている。図2の横軸は被計測チャンバ内のガスの圧力P1、縦軸は被計測チャンバと隔膜真空計の受圧部との圧力差である。図2の203は隔膜真空計の受圧部の自己加熱温度が125℃の場合の特性を示し、204は自己加熱温度が200℃の場合の特性を示している。 In the example of Fig. 2, the gas type is N2 , the gas temperature T1 in the measured chamber is 25°C, and the diameter d of the pipe connecting the measured chamber and the diaphragm vacuum gauge is 12.7 mm. The horizontal axis of Fig. 2 is the gas pressure P1 in the measured chamber, and the vertical axis is the pressure difference between the measured chamber and the pressure receiving part of the diaphragm vacuum gauge. 203 in Fig. 2 shows the characteristics when the self-heating temperature of the pressure receiving part of the diaphragm vacuum gauge is 125°C, and 204 shows the characteristics when the self-heating temperature is 200°C.

図3は、これらの近似関係を基にして、計測対象(被計測チャンバ)のガスの圧力P1と隔膜真空計の圧力計測値P2との関係を解析した結果を示す図である。ここでは、被計測チャンバ内のガスの温度T1と隔膜真空計の受圧部の冷却温度T2(T1>T2)との温度差を100℃としている。図3において、300は圧力P1とP2との関係を示し、301は被計測チャンバと隔膜真空計との間に熱遷移がない場合の圧力P1とP2との関係を示している。図3におけるA1は粘性流の領域、A2は中間流の領域、A3は分子流の領域と呼ばれる。 Figure 3 shows the results of an analysis of the relationship between the pressure P1 of the gas in the measurement target (measured chamber) and the pressure measurement value P2 of the diaphragm vacuum gauge based on these approximate relationships. Here, the temperature difference between the temperature T1 of the gas in the measured chamber and the cooling temperature T2 ( T1 > T2 ) of the pressure receiving part of the diaphragm vacuum gauge is set to 100°C. In Figure 3, 300 shows the relationship between the pressures P1 and P2 , and 301 shows the relationship between the pressures P1 and P2 when there is no thermal transition between the measured chamber and the diaphragm vacuum gauge. In Figure 3, A1 is called the viscous flow region, A2 is called the intermediate flow region, and A3 is called the molecular flow region.

図3によれば、半導体の成膜やエッチングプロセスなどにおいて頻繁に利用される圧力レンジとなる中間流と分子流の領域において、圧力P1とP2が異なり、熱遷移による圧力差が発生していることが分かる。圧力差は、圧力計測値P2の20%前後にも達する。
具体的には図4に示すように、熱遷移がある場合(被計測チャンバと隔膜真空計との温度差が大きい場合)には、被計測チャンバのガスの圧力P1は、隔膜真空計の圧力計測値P2よりも実際には高い圧力となる。
3, it can be seen that the pressures P1 and P2 are different in the intermediate flow and molecular flow regions, which are pressure ranges frequently used in semiconductor film formation and etching processes, and a pressure difference occurs due to thermal transition. The pressure difference reaches about 20% of the pressure measurement value P2 .
Specifically, as shown in FIG. 4, when there is a thermal transition (when the temperature difference between the measured chamber and the diaphragm vacuum gauge is large), the gas pressure P1 in the measured chamber is actually higher than the pressure measurement value P2 of the diaphragm vacuum gauge.

したがって、隔膜真空計の圧力計測値P2は、被計測チャンバの実際の圧力P1に近くなるように補正されるのが通常である。すなわち、熱遷移という現象を誤差要因としてとらえるため、補正演算することで隔膜真空計の圧力計測値P2を補正し変更する。具体的には、図3に示すように隔膜真空計の圧力計測値P2=0.004Torrという値を0.01Torrに補正する。 Therefore, the pressure measurement value P2 of the diaphragm vacuum gauge is usually corrected so that it approaches the actual pressure P1 of the chamber being measured. That is, in order to consider the phenomenon of thermal transition as an error factor, the pressure measurement value P2 of the diaphragm vacuum gauge is corrected and changed by a correction calculation. Specifically, as shown in Figure 3, the pressure measurement value P2 of the diaphragm vacuum gauge, which is 0.004 Torr, is corrected to 0.01 Torr.

本実施例では、図3に示した関係を積極的に利用することで、隔膜真空計の物理的な計測限界を超えることなく、より高い圧力範囲まで計測精度を維持したまま計測が可能となる。本実施例では、被計測チャンバ側の計測温度データあるいは計測温度データを予測できる隔膜真空計側の計測温度データをパラメータとして利用する。この温度パラメータと実際の圧力値との相関テーブルを隔膜真空計校正時に作成しておき、この相関テーブルに基づいて隔膜真空計の出力を決定する。 In this embodiment, by actively utilizing the relationship shown in Figure 3, it is possible to perform measurements up to a higher pressure range while maintaining measurement accuracy without exceeding the physical measurement limit of the diaphragm vacuum gauge. In this embodiment, the measured temperature data on the measured chamber side or the measured temperature data on the diaphragm vacuum gauge side that can predict the measured temperature data is used as a parameter. A correlation table between this temperature parameter and the actual pressure value is created when the diaphragm vacuum gauge is calibrated, and the output of the diaphragm vacuum gauge is determined based on this correlation table.

隔膜真空計側を冷却して低温にし、被計測チャンバと隔膜真空計との温度差を100℃にすれば、従来と同じ圧力感度(従来と同じダイアフラムの厚さ)を維持した状態で、従来は計測が困難であった133kPaの圧力レンジにおいても、およそ36%ほど圧力レンジを拡大できる。具体的な計測値としては、207kPaのチャンバ圧力まで計測可能となる。 By cooling the diaphragm gauge to a low temperature and setting the temperature difference between the chamber being measured and the diaphragm gauge to 100°C, the pressure range can be expanded by approximately 36% even to the 133 kPa pressure range, which was previously difficult to measure, while maintaining the same pressure sensitivity (same diaphragm thickness as before). In concrete terms, it becomes possible to measure chamber pressures up to 207 kPa.

本実施例では、被計測チャンバの温度を正確に把握する必要があるが、半導体製造装置などでは被計測チャンバは通常、温度管理されているため、被計測チャンバで計測された温度を用いればよい。もしくは、被計測チャンバの温度を予測できる温度センサあるいは熱流束センサを隔膜真空計側に設置し、その演算値(例えば積算値)を利用してもよい。なお、温度を正確に把握できない場合に備え、出荷時に最低限の校正を行う場合もある。 In this embodiment, the temperature of the chamber to be measured must be accurately known, but in semiconductor manufacturing equipment and the like, the chamber to be measured is usually temperature controlled, so the temperature measured in the chamber to be measured can be used. Alternatively, a temperature sensor or heat flux sensor that can predict the temperature of the chamber to be measured can be installed on the diaphragm vacuum gauge side, and the calculated value (e.g., integrated value) can be used. Note that in cases where the temperature cannot be accurately known, a minimum calibration may be performed at the time of shipment.

以下、本実施例の隔膜真空計についてより詳細に説明する。図5は本実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。隔膜真空計は、被計測チャンバ12と配管2を介して連通するように設けられた圧力調整室1と、圧力調整室1と絞り4を介して連通するように設けられた圧力計測室3と、圧力計測室3内の被計測媒体(例えばプロセスガス)の圧力によるダイアフラム(隔膜)の変位に応じて静電容量が変化する受圧部5と、圧力計測室3を冷却する冷却器6と、圧力調整室1内の被計測媒体の温度T3を計測する温度センサ7と、圧力計測室3内の被計測媒体の温度T2を計測する温度センサ8と、受圧部5の静電容量を圧力計測値に変換する回路部10とを備えている。 The diaphragm vacuum gauge of this embodiment will be described in more detail below. Fig. 5 is a block diagram showing the configuration of the diaphragm vacuum gauge according to this embodiment. The diaphragm vacuum gauge includes a pressure adjustment chamber 1 provided to communicate with a measurement chamber 12 via a pipe 2, a pressure measurement chamber 3 provided to communicate with the pressure adjustment chamber 1 via a throttle 4, a pressure receiving portion 5 whose capacitance changes according to the displacement of a diaphragm (diaphragm) due to the pressure of a measurement medium (e.g., process gas) in the pressure measurement chamber 3, a cooler 6 for cooling the pressure measurement chamber 3, a temperature sensor 7 for measuring the temperature T3 of the measurement medium in the pressure adjustment chamber 1, a temperature sensor 8 for measuring the temperature T2 of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3, and a circuit portion 10 for converting the capacitance of the pressure receiving portion 5 into a pressure measurement value.

図6は隔膜真空計の受圧部5の要部の構成を示す断面図である。受圧部5の台座50の中央部には凹部が形成されている。この凹部が形成された台座50の面には、被計測媒体の圧力Pに応じて変形可能に構成されたダイアフラム51が接合されている。台座50の凹部は、ダイアフラム51と共に基準真空室52を形成する。 Figure 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the main parts of the pressure-receiving part 5 of the diaphragm vacuum gauge. A recess is formed in the center of the base 50 of the pressure-receiving part 5. A diaphragm 51 that is configured to be deformable in response to the pressure P of the medium to be measured is bonded to the surface of the base 50 on which this recess is formed. The recess of the base 50 forms a reference vacuum chamber 52 together with the diaphragm 51.

台座50の基準真空室52側の面には固定電極53が形成され、ダイアフラム51の基準真空室52側の面には固定電極53と対向するように可動電極54が形成されている。こうして、固定電極53と可動電極54とがギャップを隔てて対向するように配置されている。ダイアフラム51が圧力計測室3内の被計測媒体の圧力Pを受けて撓むと、可動電極54と固定電極53との間の間隔が変化し、可動電極54と固定電極53との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化からダイアフラム51が受けた被計測媒体の圧力Pを検出することができる。 A fixed electrode 53 is formed on the surface of the base 50 facing the reference vacuum chamber 52, and a movable electrode 54 is formed on the surface of the diaphragm 51 facing the reference vacuum chamber 52 so as to face the fixed electrode 53. In this way, the fixed electrode 53 and the movable electrode 54 are arranged to face each other across a gap. When the diaphragm 51 is deflected by the pressure P of the medium to be measured in the pressure measurement chamber 3, the distance between the movable electrode 54 and the fixed electrode 53 changes, and the electrostatic capacitance between the movable electrode 54 and the fixed electrode 53 changes. From this change in electrostatic capacitance, the pressure P of the medium to be measured received by the diaphragm 51 can be detected.

また、固定電極53の外側の台座50の基準真空室52側の面には、固定電極55が形成されている。可動電極54の外側のダイアフラム51の基準真空室52側の面には、固定電極55と対向するように可動電極56が形成されている。固定電極55と可動電極56とはダイアフラム51の縁部に形成されている。ダイアフラム51が被計測媒体の圧力Pを受けて撓んだとしても、ダイアフラム51の縁部は殆ど変形しないため、可動電極56と固定電極55との間の静電容量は変化し難い。この静電容量は、センサ内外の温度変化および基準真空室52内の湿度変化等に基づく測定誤差を除去するために設けられたものである。ダイアフラム51と台座50とは、例えばサファイアなどの絶縁体から構成されている。 A fixed electrode 55 is formed on the surface of the base 50 on the reference vacuum chamber 52 side outside the fixed electrode 53. A movable electrode 56 is formed on the surface of the diaphragm 51 on the reference vacuum chamber 52 side outside the movable electrode 54 so as to face the fixed electrode 55. The fixed electrode 55 and the movable electrode 56 are formed on the edge of the diaphragm 51. Even if the diaphragm 51 is deflected by the pressure P of the medium to be measured, the edge of the diaphragm 51 is hardly deformed, so the capacitance between the movable electrode 56 and the fixed electrode 55 is unlikely to change. This capacitance is provided to eliminate measurement errors due to temperature changes inside and outside the sensor and humidity changes in the reference vacuum chamber 52. The diaphragm 51 and the base 50 are made of an insulator such as sapphire.

配管2より導入される被計測媒体は、圧力調整室1内に流入し、絞り4を通って圧力計測室3内に流入する。
絞り4を設けることで、配管の直径dを変えることが可能となる。複数の直径dに紐づいたデータ(温度、圧力)を取得することで、主に中間流領域の多くのパラメータを把握することができる。すなわち、絞り4を入れることで計測精度を向上させることができる。絞り4は、孔径が固定されている固定絞りでもよいし、外部から孔径の変更が可能な可変絞りでもよい。可変絞りの場合には、絞りの程度を調整することができる。
The medium to be measured introduced through the pipe 2 flows into the pressure adjustment chamber 1 , passes through the throttle 4 and then flows into the pressure measurement chamber 3 .
Providing the orifice 4 makes it possible to change the diameter d of the pipe. By acquiring data (temperature, pressure) associated with multiple diameters d, it is possible to grasp many parameters, mainly in the intermediate flow region. In other words, the inclusion of the orifice 4 can improve the measurement accuracy. The orifice 4 may be a fixed orifice with a fixed hole diameter, or a variable orifice whose hole diameter can be changed externally. In the case of a variable orifice, the degree of orifice can be adjusted.

図7は隔膜真空計の回路部10の構成を示すブロック図である。回路部10は、可動電極54と固定電極53との間の静電容量に比例する振幅の信号、および可動電極54と固定電極53との間の静電容量から可動電極56と固定電極55との間の静電容量を減算した値に比例する振幅の信号を出力する信号検出部100と、信号検出部100と温度センサ7,8の出力をデジタル信号に変換するAD変換部101と、演算処理部102と、演算処理部102のプログラムを記憶するメモリ103と、回路部10の各部に電源電圧を供給する電源104と、インターフェース部105とを備えている。 Figure 7 is a block diagram showing the configuration of the circuit section 10 of the diaphragm vacuum gauge. The circuit section 10 includes a signal detection section 100 that outputs a signal with an amplitude proportional to the capacitance between the movable electrode 54 and the fixed electrode 53, and a signal with an amplitude proportional to the capacitance between the movable electrode 54 and the fixed electrode 53 minus the capacitance between the movable electrode 56 and the fixed electrode 55, an AD conversion section 101 that converts the outputs of the signal detection section 100 and the temperature sensors 7 and 8 into digital signals, an arithmetic processing section 102, a memory 103 that stores a program for the arithmetic processing section 102, a power supply 104 that supplies power supply voltage to each section of the circuit section 10, and an interface section 105.

図8は信号検出部100の構成を示すブロック図である。信号検出部100は、信号発生器1000と、容量CfとオペアンプA1とからなる増幅器1001,1002と、減算器1003と、差動入力型のローパスフィルタ1004,1005と、増幅器1001とローパスフィルタ1004との間に設けられたスイッチ1006と、減算器1003とローパスフィルタ1005との間に設けられたスイッチ1007とから構成される。図8では、可動電極54と固定電極53との間の静電容量をCxで表し、可動電極56と固定電極55との間の静電容量(参照容量)をCrで表している。 Figure 8 is a block diagram showing the configuration of the signal detection unit 100. The signal detection unit 100 is composed of a signal generator 1000, amplifiers 1001 and 1002 each consisting of a capacitance Cf and an operational amplifier A1, a subtractor 1003, differential input type low-pass filters 1004 and 1005, a switch 1006 provided between the amplifier 1001 and the low-pass filter 1004, and a switch 1007 provided between the subtractor 1003 and the low-pass filter 1005. In Figure 8, the capacitance between the movable electrode 54 and the fixed electrode 53 is represented by Cx, and the capacitance (reference capacitance) between the movable electrode 56 and the fixed electrode 55 is represented by Cr.

信号発生器1000は、圧力計測時に正弦波状のセンサ駆動信号Esin(2πft)を受圧部5の第1の電極(例えば固定電極53)と第3の電極(例えば固定電極55)とスイッチ1006,1007とに印加する。Eは振幅、fは周波数、tは時間である。 During pressure measurement, the signal generator 1000 applies a sinusoidal sensor drive signal E sin (2πft) to the first electrode (e.g., fixed electrode 53) and the third electrode (e.g., fixed electrode 55) of the pressure receiving unit 5 and to the switches 1006 and 1007. E is the amplitude, f is the frequency, and t is the time.

増幅器1001は、受圧部5の第2の電極(例えば可動電極54)から出力される電流を電圧に変換して増幅し、静電容量Cxに比例した振幅の信号を出力する。増幅器1002は、受圧部5の第4の電極(例えば可動電極56)から出力される電流を電圧に変換して増幅し、静電容量Crに比例した振幅の信号を出力する。
減算器1003は、増幅器1001の出力信号から増幅器1002の出力信号を減算する。
The amplifier 1001 converts the current output from the second electrode (e.g., the movable electrode 54) of the pressure receiving unit 5 into a voltage, amplifies the voltage, and outputs a signal with an amplitude proportional to the capacitance Cx. The amplifier 1002 converts the current output from the fourth electrode (e.g., the movable electrode 56) of the pressure receiving unit 5 into a voltage, amplifies the voltage, and outputs a signal with an amplitude proportional to the capacitance Cr.
The subtractor 1003 subtracts the output signal of the amplifier 1002 from the output signal of the amplifier 1001 .

スイッチ1006とローパスフィルタ1004とは、同期検波部1008を構成している。ローパスフィルタ1004は、センサ駆動信号Esin(2πft)を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている。同期検波部1008は、増幅器1001の出力から、センサ駆動信号Esin(2πft)に同期した信号を復調する。 The switch 1006 and the low-pass filter 1004 constitute the synchronous detection unit 1008. The cutoff frequency of the low-pass filter 1004 is set to pass the sensor drive signal Esin (2πft). The synchronous detection unit 1008 demodulates a signal synchronized with the sensor drive signal Esin (2πft) from the output of the amplifier 1001.

具体的には、スイッチ1006は、信号発生器1000から出力されるセンサ駆動信号Esin(2πft)が正のとき、増幅器1001の出力端子とローパスフィルタ1004の非反転入力端子とを接続する。また、スイッチ1006は、センサ駆動信号Esin(2πft)が負のとき、増幅器1001の出力端子とローパスフィルタ1004の反転入力端子とを接続する。これにより、増幅器1001の出力から、センサ駆動信号Esin(2πft)に同期した信号を復調することができる。 Specifically, when the sensor drive signal Esin (2πft) output from the signal generator 1000 is positive, the switch 1006 connects the output terminal of the amplifier 1001 to the non-inverting input terminal of the low-pass filter 1004. Also, when the sensor drive signal Esin (2πft) is negative, the switch 1006 connects the output terminal of the amplifier 1001 to the inverting input terminal of the low-pass filter 1004. This makes it possible to demodulate a signal synchronized with the sensor drive signal Esin (2πft) from the output of the amplifier 1001.

一方、スイッチ1007とローパスフィルタ1005とは、同期検波部1009を構成している。ローパスフィルタ1005は、センサ駆動信号Esin(2πft)を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている。同期検波部1009は、減算器1003の出力から、センサ駆動信号Esin(2πft)に同期した信号を復調する。 On the other hand, the switch 1007 and the low-pass filter 1005 constitute a synchronous detection unit 1009. The cutoff frequency of the low-pass filter 1005 is set so as to pass the sensor drive signal Esin (2πft). The synchronous detection unit 1009 demodulates a signal synchronized with the sensor drive signal Esin (2πft) from the output of the subtractor 1003.

具体的には、スイッチ1007は、信号発生器1000から出力されるセンサ駆動信号Esin(2πft)が正のとき、減算器1003の出力端子とローパスフィルタ1005の非反転入力端子とを接続する。また、スイッチ1007は、センサ駆動信号Esin(2πft)が負のとき、減算器1003の出力端子とローパスフィルタ1005の反転入力端子とを接続する。これにより、減算器1003の出力から、センサ駆動信号Esin(2πft)に同期した信号を復調することができる。 Specifically, when the sensor drive signal Esin (2πft) output from the signal generator 1000 is positive, the switch 1007 connects the output terminal of the subtractor 1003 to the non-inverting input terminal of the low-pass filter 1005. Also, when the sensor drive signal Esin (2πft) is negative, the switch 1007 connects the output terminal of the subtractor 1003 to the inverting input terminal of the low-pass filter 1005. This makes it possible to demodulate a signal synchronized with the sensor drive signal Esin (2πft) from the output of the subtractor 1003.

AD変換部101は、信号検出部100の出力(同期検波部1008の出力と同期検波部1009の出力)と、温度センサ7,8の出力とをデジタル信号に変換する。
図7に示すように、演算処理部102は、温度推定部1020と、制御部1021と、容量算出部1022と、容量差算出部1023と、容量補正部1024と、圧力計測部1025と、圧力補正部1026とを備えている。
The AD conversion section 101 converts the outputs of the signal detection section 100 (the outputs of the synchronous detection sections 1008 and 1009) and the outputs of the temperature sensors 7 and 8 into digital signals.
As shown in FIG. 7, the calculation processing unit 102 includes a temperature estimation unit 1020 , a control unit 1021 , a capacity calculation unit 1022 , a capacity difference calculation unit 1023 , a capacity correction unit 1024 , a pressure measurement unit 1025 , and a pressure correction unit 1026 .

図9は演算処理部102の動作を説明するフローチャートである。温度推定部1020は、温度センサ7によって計測された温度T3から被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定する(図9ステップS100)。圧力調整室1内の被計測媒体の温度T3と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との関係は、事前の試験によって確認されている。温度推定部1020は、予め設定された式により温度T3から温度T1を算出してもよいし、予め設定されたテーブルから温度T3に対応する温度T1の値を取得するようにしてもよい。 9 is a flow chart for explaining the operation of the calculation processing unit 102. The temperature estimation unit 1020 estimates the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 from the temperature T3 measured by the temperature sensor 7 (step S100 in FIG. 9). The relationship between the temperature T3 of the measurement medium in the pressure adjustment chamber 1 and the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 has been confirmed by a prior test. The temperature estimation unit 1020 may calculate the temperature T1 from the temperature T3 using a preset formula, or may obtain the value of the temperature T1 corresponding to the temperature T3 from a preset table.

制御部1021は、温度推定部1020によって推定された温度T1と温度センサ8によって計測された温度T2との差T2-T1が所定値(例えば-100℃)になるように冷却器6に電力を供給して除熱させる(図9ステップS101)。こうして、圧力計測室3内の被計測媒体の温度T2と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との温度差T2-T1が所定値になるように圧力計測室3が冷却される。温度差T2-T1を決定する所定値は、-200℃~0℃の範囲で任意に設定することが可能である。冷却器6としては、例えばヒートポンプやペルチェ素子がある。 The control unit 1021 supplies power to the cooler 6 to remove heat so that the difference T 2 -T 1 between the temperature T 1 estimated by the temperature estimation unit 1020 and the temperature T 2 measured by the temperature sensor 8 becomes a predetermined value (e.g., -100°C) (step S101 in FIG. 9). In this way, the pressure measurement chamber 3 is cooled so that the temperature difference T 2 -T 1 between the temperature T 2 of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3 and the temperature T 1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 becomes a predetermined value. The predetermined value that determines the temperature difference T 2 -T 1 can be set arbitrarily within the range of -200°C to 0°C. The cooler 6 can be, for example, a heat pump or a Peltier element.

容量算出部1022は、同期検波部1008の出力信号の振幅から静電容量Cxの値を算出する(図9ステップS102)。
容量差算出部1023は、同期検波部1009の出力信号の振幅から容量差(Cx-Cr)の値を算出する(図9ステップS103)。
The capacitance calculation unit 1022 calculates the value of the capacitance Cx from the amplitude of the output signal of the synchronous detection unit 1008 (step S102 in FIG. 9).
The capacitance difference calculation unit 1023 calculates the value of the capacitance difference (Cx-Cr) from the amplitude of the output signal of the synchronous detection unit 1009 (step S103 in FIG. 9).

容量補正部1024は、容量算出部1022の算出結果と容量差算出部1023の算出結果とに基づいて、参照容量Crにより静電容量Cxを補正した値(Cx-Cr)/Cxを算出する(図9ステップS104)。
圧力計測部1025は、容量補正部1024によって算出された静電容量(Cx-Cr)/Cxを圧力計測値P2に変換する(図9ステップS105)。
The capacitance correction unit 1024 calculates a value (Cx-Cr)/Cx obtained by correcting the electrostatic capacitance Cx using the reference capacitance Cr based on the calculation result of the capacitance calculation unit 1022 and the calculation result of the capacitance difference calculation unit 1023 (step S104 in FIG. 9).
The pressure measurement unit 1025 converts the capacitance (Cx-Cr)/Cx calculated by the capacitance correction unit 1024 into a pressure measurement value P2 (step S105 in FIG. 9).

圧力補正部1026は、温度センサ8によって計測された、圧力計測室3内の被計測媒体の温度T2と、温度推定部1020によって推定された、被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1とに基づいて、圧力計測値P2を補正した値を得る(図9ステップS106)。 The pressure correction unit 1026 obtains a value obtained by correcting the pressure measurement value P2 based on the temperature T2 of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3 measured by the temperature sensor 8 and the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 estimated by the temperature estimation unit 1020 (step S106 in FIG. 9).

具体的には、温度T2,T1と圧力計測値P2と被計測チャンバ12内の被計測媒体の実際の圧力値P1とを対応付けた相関テーブルが隔膜真空計の校正時に作成され、圧力補正部1026に設定されている。圧力補正部1026は、相関テーブルから温度T2,T1と圧力計測値P2とに対応する圧力値P1の値を取得する。こうして、圧力計測値P2を、被計測チャンバ12の実際の圧力値P1に近くなるように補正することができる。 Specifically, a correlation table that associates temperatures T2 , T1 , pressure measurement value P2 , and actual pressure value P1 of the measurement medium in the measurement target chamber 12 is created when the diaphragm vacuum gauge is calibrated and set in the pressure correction unit 1026. The pressure correction unit 1026 obtains the pressure value P1 corresponding to temperatures T2 , T1 , and pressure measurement value P2 from the correlation table. In this way, the pressure measurement value P2 can be corrected to be close to the actual pressure value P1 of the measurement target chamber 12.

そして、圧力補正部1026は、算出した圧力値P1をインターフェース部105を介して例えば上位装置に出力する(図9ステップS107)。
演算処理部102は、例えばユーザの指示によって圧力計測動作が終了するまで(図9ステップS108においてYES)、ステップS100~S107の処理を計測周期毎に行う。
Then, the pressure correction unit 1026 outputs the calculated pressure value P1 to, for example, a higher-level device via the interface unit 105 (step S107 in FIG. 9).
The calculation processing unit 102 performs the processes of steps S100 to S107 for each measurement period, for example, until the pressure measurement operation is ended by a user instruction (YES in step S108 in FIG. 9).

こうして、本実施例では、隔膜真空計の圧力計測範囲の上限を拡張することができる。 In this way, this embodiment makes it possible to expand the upper limit of the pressure measurement range of the diaphragm vacuum gauge.

[第2の実施例]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。図10は本発明の第2の実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。本実施例の隔膜真空計は、圧力調整室1aと、圧力計測室3aと、受圧部5と、冷却器6と、温度センサ7,8と、回路部10とを備えている。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Fig. 10 is a block diagram showing the configuration of a diaphragm vacuum gauge according to the second embodiment of the present invention. The diaphragm vacuum gauge of this embodiment includes a pressure adjustment chamber 1a, a pressure measurement chamber 3a, a pressure receiving portion 5, a cooler 6, temperature sensors 7 and 8, and a circuit portion 10.

第1の実施例では、圧力調整室1と圧力計測室3とが直列に配置され、圧力調整室1内に流入した被計測媒体は、絞り4を通って圧力計測室3内に流入するようになっていた。
これに対して、本実施例では、圧力調整室1aと圧力計測室3aとが並列に配置されている。圧力調整室1aおよび圧力計測室3aと、配管2aとの間にはバッフル9が設けられている。被計測チャンバ12から配管2aを介して導入される被計測媒体は、バッフル9の面に当たり、バッフル9の周囲の隙間を通して、圧力調整室1aと圧力計測室3aとに同じ量が導入される。また、圧力調整室1aと圧力計測室3aとは、絞り4aを介して連通している。
In the first embodiment, the pressure adjustment chamber 1 and the pressure measurement chamber 3 are arranged in series, and the medium to be measured that flows into the pressure adjustment chamber 1 flows into the pressure measurement chamber 3 through the orifice 4 .
In contrast to this, in this embodiment, the pressure adjustment chamber 1a and the pressure measurement chamber 3a are arranged in parallel. A baffle 9 is provided between the pressure adjustment chamber 1a and the pressure measurement chamber 3a and the piping 2a. The measurement medium introduced from the measurement chamber 12 through the piping 2a hits the surface of the baffle 9 and is introduced in equal amounts into the pressure adjustment chamber 1a and the pressure measurement chamber 3a through the gap around the baffle 9. The pressure adjustment chamber 1a and the pressure measurement chamber 3a are also connected via a restrictor 4a.

受圧部5と冷却器6と回路部10の構成は、第1の実施例と同様である。第1の実施例と圧力調整室1aの構造が異なるため、圧力調整室1a内の被計測媒体の温度T3と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との関係は、本実施例用に校正されていることは言うまでもない。この関係を用いて、回路部10の温度推定部1020は、温度センサ7によって計測された温度T3から被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定することができる。同様に、回路部10の圧力補正部1026が用いる相関テーブルも本実施例用に校正されていることは言うまでもない。 The configurations of the pressure receiving section 5, the cooler 6, and the circuit section 10 are the same as those of the first embodiment. Since the structure of the pressure adjustment chamber 1a is different from that of the first embodiment, it goes without saying that the relationship between the temperature T3 of the measurement medium in the pressure adjustment chamber 1a and the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 is calibrated for this embodiment. Using this relationship, the temperature estimation section 1020 of the circuit section 10 can estimate the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 from the temperature T3 measured by the temperature sensor 7. Similarly, it goes without saying that the correlation table used by the pressure correction section 1026 of the circuit section 10 is also calibrated for this embodiment.

こうして、本実施例では、第1の実施例と同様の効果を得ることができる。なお、第1、第2の実施例では、温度推定部1020によって被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定しているが、被計測チャンバに温度センサが設けられている場合には、この温度センサから温度T1の値を取得するようにしてもよい。 In this way, this embodiment can obtain the same effect as that of the first embodiment. In the first and second embodiments, the temperature T1 of the measurement target medium in the measurement target chamber 12 is estimated by the temperature estimation unit 1020, but if a temperature sensor is provided in the measurement target chamber, the value of the temperature T1 may be obtained from this temperature sensor.

[第3の実施例]
次に、本発明の第3の実施例について説明する。図11は本発明の第3の実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。本実施例の隔膜真空計は、被計測チャンバ12と配管2bを介して連通するように設けられた圧力計測室3bと、受圧部5と、冷却器6と、温度センサ8と、回路部10bと、配管2b内の熱流を計測する熱流センサ11とを備えている。
[Third Example]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Fig. 11 is a block diagram showing the configuration of a diaphragm vacuum gauge according to the third embodiment of the present invention. The diaphragm vacuum gauge of this embodiment includes a pressure measurement chamber 3b that is provided to communicate with a measured chamber 12 via a pipe 2b, a pressure receiving portion 5, a cooler 6, a temperature sensor 8, a circuit portion 10b, and a heat flow sensor 11 that measures the heat flow in the pipe 2b.

第1、第2の実施例では、圧力調整室1,1aが設けられていたが、本実施例では、被計測媒体は、被計測チャンバ12から配管2bを介して直接、圧力計測室3bに導入されるようになっている。この場合、被計測チャンバ12が圧力調整室となり、配管2bが絞りの役割を果たす。 In the first and second embodiments, pressure adjustment chambers 1 and 1a were provided, but in this embodiment, the medium to be measured is introduced directly from the chamber to be measured 12 through pipe 2b into the pressure measurement chamber 3b. In this case, the chamber to be measured 12 serves as the pressure adjustment chamber, and pipe 2b serves as a throttle.

受圧部5と冷却器6は、第1の実施例と同様である。図12は本実施例の回路部10bの構成を示すブロック図である。回路部10bは、信号検出部100と、AD変換部101と、演算処理部102bと、メモリ103bと、電源104と、インターフェース部105とを備えている。
信号検出部100とAD変換部101については第1の実施例で説明したとおりである。
The pressure receiving unit 5 and the cooler 6 are the same as those in the first embodiment. Fig. 12 is a block diagram showing the configuration of a circuit unit 10b in this embodiment. The circuit unit 10b includes a signal detection unit 100, an AD conversion unit 101, an arithmetic processing unit 102b, a memory 103b, a power supply 104, and an interface unit 105.
The signal detection section 100 and the AD conversion section 101 are as described in the first embodiment.

図12に示すように、演算処理部102bは、温度推定部1020bと、制御部1021と、容量算出部1022と、容量差算出部1023と、容量補正部1024と、圧力計測部1025と、圧力補正部1026bとを備えている。 As shown in FIG. 12, the calculation processing unit 102b includes a temperature estimation unit 1020b, a control unit 1021, a capacity calculation unit 1022, a capacity difference calculation unit 1023, a capacity correction unit 1024, a pressure measurement unit 1025, and a pressure correction unit 1026b.

図13は演算処理部102bの動作を説明するフローチャートである。温度推定部1020bは、熱流センサ11によって計測された熱流量から被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定する(図13ステップS200)。配管2b内の熱流と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との関係は、事前の試験によって確認されている。温度推定部1020bは、予め設定された式により熱流量から温度T1を算出してもよいし、予め設定されたテーブルから熱流量に対応する温度T1の値を取得するようにしてもよい。 Fig. 13 is a flow chart for explaining the operation of the calculation processing unit 102b. The temperature estimation unit 1020b estimates the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 from the heat flow measured by the heat flow sensor 11 (step S200 in Fig. 13). The relationship between the heat flow in the pipe 2b and the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 has been confirmed by a prior test. The temperature estimation unit 1020b may calculate the temperature T1 from the heat flow using a preset formula, or may obtain the value of the temperature T1 corresponding to the heat flow from a preset table.

熱流センサ11によって計測された熱流量を面積換算した熱流束をq(W/m2)とし、対流熱伝達による伝熱を想定すると、熱流束qと温度センサ8によって計測された温度T2と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との関係は次式のようになる。
q=k(T1-T2) ・・・(4)
If the heat flux obtained by converting the heat flow rate measured by the heat flow sensor 11 into an area is taken as q (W/ m2 ) and heat transfer is assumed to be by convection, the relationship between the heat flux q, the temperature T2 measured by the temperature sensor 8, and the temperature T1 of the medium to be measured in the measurement chamber 12 is expressed by the following equation.
q=k(T 1 - T 2 )...(4)

式(4)におけるkは熱伝達率である。式(4)により、熱流束qと温度T2とから温度T1を算出することができる。 In formula (4), k is the heat transfer coefficient. Using formula (4), the temperature T1 can be calculated from the heat flux q and the temperature T2 .

制御部1021と容量算出部1022と容量差算出部1023と容量補正部1024と圧力計測部1025の動作(図13ステップS201~S205)は、第1の実施例と同じである。 The operations of the control unit 1021, the capacity calculation unit 1022, the capacity difference calculation unit 1023, the capacity correction unit 1024, and the pressure measurement unit 1025 (steps S201 to S205 in FIG. 13) are the same as those in the first embodiment.

第1の実施例と同様に、圧力補正部1026bは、温度センサ8によって計測された、圧力計測室3内の被計測媒体の温度T2と、温度推定部1020bによって推定された、被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1とに基づいて、圧力計測値P2を補正した値を得る(図13ステップS206)。具体的には、圧力補正部1026bは、予め設定された相関テーブルから温度T2,T1と圧力計測値P2とに対応する圧力値P1の値を取得する。相関テーブルは、本実施例用に校正されていることは言うまでもない。 As in the first embodiment, the pressure correcting unit 1026b obtains a value obtained by correcting the pressure measurement value P2 based on the temperature T2 of the measurement target medium in the pressure measurement chamber 3 measured by the temperature sensor 8 and the temperature T1 of the measurement target medium in the measurement target chamber 12 estimated by the temperature estimating unit 1020b (step S206 in FIG. 13). Specifically, the pressure correcting unit 1026b obtains the pressure value P1 corresponding to the temperatures T2 , T1 and the pressure measurement value P2 from a preset correlation table. It goes without saying that the correlation table is calibrated for this embodiment.

そして、圧力補正部1026bは、算出した圧力値P1をインターフェース部105を介して例えば上位装置に出力する(図13ステップS207)。
演算処理部102bは、例えばユーザの指示によって圧力計測動作が終了するまで(図13ステップS208においてYES)、ステップS200~S207の処理を計測周期毎に行う。
Then, the pressure correction unit 1026b outputs the calculated pressure value P1 to, for example, a higher-level device via the interface unit 105 (step S207 in FIG. 13).
The calculation processing unit 102b performs the processes of steps S200 to S207 for each measurement period, for example, until the pressure measurement operation is ended by a user instruction (YES in step S208 in FIG. 13).

こうして、本実施例では、第1の実施例と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例では、温度推定部1020bによって被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定しているが、被計測チャンバ12に温度センサが設けられている場合には、この温度センサから温度T1の値を取得するようにしてもよい。 In this way, the present embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment. In this embodiment, the temperature estimation unit 1020b estimates the temperature T1 of the measurement target medium in the measurement target chamber 12, but if a temperature sensor is provided in the measurement target chamber 12, the value of the temperature T1 may be obtained from the temperature sensor.

第1~第3の実施例では、圧力補正部1026,1026bによって圧力計測値P2を常時補正しているが、これに限るものではない。すなわち、圧力補正部1026,1026bは、通常は圧力計測値P2を補正せずにそのまま圧力値P1として出力し、圧力計測値P2が規定の圧力計測範囲の上限を上回ったときのみステップS106,S206の処理により圧力計測値P2を補正するようにしてもよい。 In the first to third embodiments, the pressure measurement value P2 is constantly corrected by the pressure correction units 1026 and 1026b, but this is not limited to the above. That is, the pressure correction units 1026 and 1026b may normally output the pressure measurement value P2 as the pressure value P1 without correcting it, and may correct the pressure measurement value P2 by the processing of steps S106 and S206 only when the pressure measurement value P2 exceeds the upper limit of the specified pressure measurement range.

[第4の実施例]
次に、本発明の第4の実施例について説明する。図14は本発明の第4の実施例に係る隔膜真空計の構成を示すブロック図である。本実施例の隔膜真空計は、被計測チャンバ12と配管2cを介して連通するように設けられた圧力計測室3c,3dと、圧力計測室3c内の被計測媒体の圧力によるダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化する受圧部5と、圧力計測室3cを冷却する冷却器6と、圧力計測室3c内の被計測媒体の温度を計測する温度センサ8と、回路部10cと、圧力計測室3d内の被計測媒体の圧力によるダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化する受圧部13と、圧力計測室3d内の被計測媒体の温度を計測する温度センサ14と、圧力計測室3dを加熱する加熱器15(ヒータ)とを備えている。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Fig. 14 is a block diagram showing the configuration of a diaphragm vacuum gauge according to the fourth embodiment of the present invention. The diaphragm vacuum gauge of this embodiment includes pressure measurement chambers 3c, 3d provided to communicate with a measurement chamber 12 via a pipe 2c, a pressure receiving section 5 whose capacitance changes according to the displacement of a diaphragm caused by the pressure of a measurement medium in the pressure measurement chamber 3c, a cooler 6 for cooling the pressure measurement chamber 3c, a temperature sensor 8 for measuring the temperature of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3c, a circuit section 10c, a pressure receiving section 13 whose capacitance changes according to the displacement of a diaphragm caused by the pressure of a measurement medium in the pressure measurement chamber 3d, a temperature sensor 14 for measuring the temperature of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3d, and a heater 15 for heating the pressure measurement chamber 3d.

本実施例では、2つの圧力計測室3c,3dが並列に配置されている。圧力計測室3c,3dと配管2cとの間にはバッフル9が設けられている。被計測チャンバ12から配管2cを介して導入される被計測媒体は、バッフル9の面に当たり、バッフル9の周囲の隙間を通して、圧力計測室3c,3dに同じ量が導入される。また、圧力計測室3cと圧力計測室3dとは、絞り4cを介して連通している。第1、第2の実施例と同様に、絞り4cは、固定絞りでもよいし、可変絞りでもよい。
受圧部5と冷却器6の構成は、第1の実施例と同様である。
In this embodiment, two pressure measurement chambers 3c, 3d are arranged in parallel. A baffle 9 is provided between the pressure measurement chambers 3c, 3d and the pipe 2c. The measurement medium introduced from the measurement chamber 12 through the pipe 2c hits the surface of the baffle 9 and is introduced into the pressure measurement chambers 3c, 3d in equal amounts through the gap around the baffle 9. The pressure measurement chambers 3c and 3d are also connected via a throttle 4c. As in the first and second embodiments, the throttle 4c may be a fixed throttle or a variable throttle.
The configurations of the pressure receiving portion 5 and the cooler 6 are similar to those in the first embodiment.

図15は隔膜真空計の受圧部13の要部の構成を示す断面図である。受圧部13の台座130の中央部には凹部が形成されている。この凹部が形成された台座130の面には、被計測媒体の圧力Pに応じて変形可能に構成されたダイアフラム131が接合されている。台座130の凹部は、ダイアフラム131と共に基準真空室132を形成する。 Figure 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the main parts of the pressure-receiving part 13 of the diaphragm vacuum gauge. A recess is formed in the center of the base 130 of the pressure-receiving part 13. A diaphragm 131 that is configured to be deformable in response to the pressure P of the medium to be measured is bonded to the surface of the base 130 on which this recess is formed. The recess of the base 130 forms a reference vacuum chamber 132 together with the diaphragm 131.

台座130の基準真空室132側の面には固定電極133が形成され、ダイアフラム131の基準真空室132側の面には固定電極133と対向するように可動電極134が形成されている。こうして、固定電極133と可動電極134とがギャップを隔てて対向するように配置されている。ダイアフラム131が圧力計測室3d内の被計測媒体の圧力Pを受けて撓むと、可動電極134と固定電極133との間の間隔が変化し、可動電極134と固定電極133との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化からダイアフラム131が受けた被計測媒体の圧力Pを検出することができる。 A fixed electrode 133 is formed on the surface of the base 130 facing the reference vacuum chamber 132, and a movable electrode 134 is formed on the surface of the diaphragm 131 facing the reference vacuum chamber 132 so as to face the fixed electrode 133. In this way, the fixed electrode 133 and the movable electrode 134 are arranged to face each other across a gap. When the diaphragm 131 is deflected by receiving the pressure P of the medium to be measured in the pressure measurement chamber 3d, the distance between the movable electrode 134 and the fixed electrode 133 changes, and the electrostatic capacitance between the movable electrode 134 and the fixed electrode 133 changes. From this change in electrostatic capacitance, the pressure P of the medium to be measured received by the diaphragm 131 can be detected.

また、固定電極133の外側の台座130の基準真空室132側の面には、固定電極135が形成されている。可動電極134の外側のダイアフラム131の基準真空室132側の面には、固定電極135と対向するように可動電極136が形成されている。このように受圧部13は、受圧部5と同様の構造を有するものである。 A fixed electrode 135 is formed on the surface of the base 130 facing the reference vacuum chamber 132, outside the fixed electrode 133. A movable electrode 136 is formed on the surface of the diaphragm 131 facing the reference vacuum chamber 132, outside the movable electrode 134, so as to face the fixed electrode 135. In this way, the pressure receiving section 13 has the same structure as the pressure receiving section 5.

図16は隔膜真空計の回路部10cの構成を示すブロック図である。回路部10cは、信号検出部100と、可動電極134と固定電極133との間の静電容量に比例する振幅の信号、および可動電極134と固定電極133との間の静電容量から可動電極136と固定電極135との間の静電容量を減算した値に比例する振幅の信号を出力する信号検出部106と、信号検出部100,106と温度センサ8,14の出力をデジタル信号に変換するAD変換部101cと、演算処理部102cと、演算処理部102cのプログラムを記憶するメモリ103cと、電源104と、インターフェース部105とを備えている。 Figure 16 is a block diagram showing the configuration of the circuit section 10c of the diaphragm vacuum gauge. The circuit section 10c includes a signal detection section 100, a signal detection section 106 that outputs a signal with an amplitude proportional to the capacitance between the movable electrode 134 and the fixed electrode 133, and a signal with an amplitude proportional to the capacitance between the movable electrode 134 and the fixed electrode 133 minus the capacitance between the movable electrode 136 and the fixed electrode 135, an AD conversion section 101c that converts the outputs of the signal detection sections 100 and 106 and the temperature sensors 8 and 14 into digital signals, an arithmetic processing section 102c, a memory 103c that stores the program of the arithmetic processing section 102c, a power supply 104, and an interface section 105.

信号検出部106の構成は、信号検出部100と同様であるので、図8の符号を用いて説明する。信号検出部106の信号発生器1000は、圧力計測時にセンサ駆動信号Esin(2πft)を受圧部13の第1の電極(例えば固定電極133)と第3の電極(例えば固定電極135)とスイッチ1006,1007とに印加する。 The configuration of the signal detection unit 106 is similar to that of the signal detection unit 100, and will be described using the symbols in FIG. 8. The signal generator 1000 of the signal detection unit 106 applies a sensor drive signal Esin (2πft) to the first electrode (e.g., fixed electrode 133) and the third electrode (e.g., fixed electrode 135) of the pressure receiving unit 13 and to the switches 1006 and 1007 during pressure measurement.

信号検出部106の増幅器1001は、受圧部13の第2の電極(例えば可動電極134)から出力される電流を電圧に変換して増幅し、可動電極134と固定電極133との間の静電容量Cxに比例した振幅の信号を出力する。信号検出部106の増幅器1002は、受圧部13の第4の電極(例えば可動電極136)から出力される電流を電圧に変換して増幅し、可動電極136と固定電極135との間の静電容量(参照容量)Crに比例した振幅の信号を出力する。 The amplifier 1001 of the signal detection unit 106 converts the current output from the second electrode (e.g., movable electrode 134) of the pressure receiving unit 13 into a voltage, amplifies it, and outputs a signal with an amplitude proportional to the capacitance Cx between the movable electrode 134 and the fixed electrode 133. The amplifier 1002 of the signal detection unit 106 converts the current output from the fourth electrode (e.g., movable electrode 136) of the pressure receiving unit 13 into a voltage, amplifies it, and outputs a signal with an amplitude proportional to the capacitance (reference capacitance) Cr between the movable electrode 136 and the fixed electrode 135.

信号検出部106の同期検波部1008は、増幅器1001の出力から、センサ駆動信号Esin(2πft)に同期した信号を復調する。信号検出部106の同期検波部1009は、減算器1003の出力から、センサ駆動信号Esin(2πft)に同期した信号を復調する。 The synchronous detection unit 1008 of the signal detection unit 106 demodulates a signal synchronized with the sensor drive signal Esin (2πft) from the output of the amplifier 1001. The synchronous detection unit 1009 of the signal detection unit 106 demodulates a signal synchronized with the sensor drive signal Esin (2πft) from the output of the subtractor 1003.

AD変換部101cは、信号検出部100,信号検出部106の出力と温度センサ8,14の出力とをデジタル信号に変換する。
図16に示すように、演算処理部102cは、温度推定部1020cと、制御部1021cと、容量算出部1022cと、容量差算出部1023cと、容量補正部1024cと、圧力計測部1025cと、圧力補正部1026cとを備えている。
The AD conversion section 101c converts the outputs of the signal detection sections 100 and 106 and the outputs of the temperature sensors 8 and 14 into digital signals.
As shown in FIG. 16, the calculation processing unit 102c includes a temperature estimation unit 1020c, a control unit 1021c, a capacity calculation unit 1022c, a capacity difference calculation unit 1023c, a capacity correction unit 1024c, a pressure measurement unit 1025c, and a pressure correction unit 1026c.

本実施例の隔膜真空計は、第1の実施例と同様の高い圧力範囲を対象とする第1の計測モードと、第1の計測モードよりも低い圧力範囲を対象とする第2の計測モードの2つのモードを備えている。第1の計測モードにするか、第2の計測モードにするかは、ユーザが任意に選択して演算処理部102cに指示することができる。 The diaphragm vacuum gauge of this embodiment has two modes: a first measurement mode for a high pressure range similar to that of the first embodiment, and a second measurement mode for a lower pressure range than the first measurement mode. The user can select either the first measurement mode or the second measurement mode at will and instruct the calculation processing unit 102c.

第1の計測モードでは、圧力計測室3dが第2の実施例の圧力調整室1aの役割を果たす。また、第1の計測モードでは、制御部1021cは、加熱器15を動作させず、冷却器6のみ動作させる。第1の計測モードにおける処理の流れは第1の実施例と同じなので、図9の符号を用いて演算処理部102cの動作を説明する。 In the first measurement mode, the pressure measurement chamber 3d plays the role of the pressure adjustment chamber 1a in the second embodiment. In addition, in the first measurement mode, the control unit 1021c does not operate the heater 15, and operates only the cooler 6. Since the processing flow in the first measurement mode is the same as in the first embodiment, the operation of the calculation processing unit 102c will be explained using the symbols in FIG. 9.

第1の計測モードにおいて、温度推定部1020cは、温度センサ14によって計測された温度T3から被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定する(図9ステップS100)。第1の計測モードにおける圧力計測室3d内の被計測媒体の温度T3と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との関係は、事前の試験によって確認されている。温度推定部1020cは、予め設定された第1の計測モード用の式により温度T3から温度T1を算出してもよいし、予め設定された第1の計測モード用のテーブルから温度T3に対応する温度T1の値を取得するようにしてもよい。 In the first measurement mode, the temperature estimation unit 1020c estimates the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 from the temperature T3 measured by the temperature sensor 14 (step S100 in FIG. 9). The relationship between the temperature T3 of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3d and the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 in the first measurement mode has been confirmed by a prior test. The temperature estimation unit 1020c may calculate the temperature T1 from the temperature T3 using a preset equation for the first measurement mode, or may obtain the value of the temperature T1 corresponding to the temperature T3 from a preset table for the first measurement mode.

第1の計測モードにおいて、制御部1021cは、温度推定部1020cによって推定された温度T1と温度センサ8によって計測された温度T2との差T2-T1が第1の所定値になるように冷却器6に電力を供給して除熱させる(図9ステップS101)。第1の所定値は、-200℃~0℃の範囲で任意に設定することが可能である。 In the first measurement mode, the control unit 1021c supplies power to the cooler 6 to remove heat so that the difference T2-T1 between the temperature T1 estimated by the temperature estimation unit 1020c and the temperature T2 measured by the temperature sensor 8 becomes a first predetermined value (step S101 in FIG. 9). The first predetermined value can be set arbitrarily within the range of -200°C to 0°C.

第1の計測モードにおいて、容量算出部1022cは、信号検出部100の同期検波部1008の出力信号の振幅から静電容量Cxの値を算出する(図9ステップS102)。
第1の計測モードにおいて、容量差算出部1023cは、信号検出部100の同期検波部1009の出力信号の振幅から容量差(Cx-Cr)の値を算出する(図9ステップS103)。
In the first measurement mode, the capacitance calculation section 1022c calculates the value of the capacitance Cx from the amplitude of the output signal of the synchronous detection section 1008 of the signal detection section 100 (step S102 in FIG. 9).
In the first measurement mode, the capacitance difference calculation unit 1023c calculates the value of the capacitance difference (Cx-Cr) from the amplitude of the output signal of the synchronous detection unit 1009 of the signal detection unit 100 (step S103 in FIG. 9).

第1の実施例と同様に、容量補正部1024cは、参照容量Crにより静電容量Cxを補正した値(Cx-Cr)/Cxを算出する(図9ステップS104)。
第1の実施例と同様に、圧力計測部1025cは、静電容量(Cx-Cr)/Cxを圧力計測値P2に変換する(図9ステップS105)。
As in the first embodiment, the capacitance corrector 1024c calculates a value (Cx-Cr)/Cx obtained by correcting the capacitance Cx using the reference capacitance Cr (step S104 in FIG. 9).
As in the first embodiment, the pressure measurement unit 1025c converts the capacitance (Cx-Cr)/Cx into a pressure measurement value P2 (step S105 in FIG. 9).

第1の計測モードにおいて、圧力補正部1026cは、温度センサ8によって計測された、圧力計測室3c内の被計測媒体の温度T2と、温度推定部1020cによって推定された、被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1とに基づいて、圧力計測値P2を補正した値を得る(図9ステップS106)。第1の計測モードにおける温度T2,T1と圧力計測値P2と被計測チャンバ12内の被計測媒体の実際の圧力値P1とを対応付けた第1の相関テーブルが隔膜真空計の校正時に作成され、圧力補正部1026cに設定されている。圧力補正部1026cは、第1の相関テーブルから温度T2,T1と圧力計測値P2とに対応する圧力値P1の値を取得する。 In the first measurement mode, the pressure correcting unit 1026c obtains a value obtained by correcting the pressure measurement value P2 based on the temperature T2 of the measurement target medium in the pressure measurement chamber 3c measured by the temperature sensor 8 and the temperature T1 of the measurement target medium in the measurement target chamber 12 estimated by the temperature estimating unit 1020c (step S106 in FIG. 9). A first correlation table that associates the temperatures T2 , T1 in the first measurement mode, the pressure measurement value P2 , and the actual pressure value P1 of the measurement target medium in the measurement target chamber 12 is created when the diaphragm vacuum gauge is calibrated and is set in the pressure correcting unit 1026c. The pressure correcting unit 1026c obtains the pressure value P1 corresponding to the temperatures T2 , T1 , and the pressure measurement value P2 from the first correlation table.

そして、圧力補正部1026cは、算出した圧力値P1をインターフェース部105を介して例えば上位装置に出力する(図9ステップS107)。
こうして、第1の計測モードの動作により、第1の実施例と同じ効果を得ることができる。
Then, the pressure correction unit 1026c outputs the calculated pressure value P1 to, for example, a higher-level device via the interface unit 105 (step S107 in FIG. 9).
Thus, the operation in the first measurement mode can provide the same effects as those in the first embodiment.

次に、第2の計測モードでは、圧力計測室3cが圧力調整室の役割を果たす。また、第2の計測モードでは、制御部1021cは、冷却器6を動作させず、加熱器15のみ動作させる。 Next, in the second measurement mode, the pressure measurement chamber 3c serves as a pressure adjustment chamber. Also, in the second measurement mode, the control unit 1021c does not operate the cooler 6, and operates only the heater 15.

図17は第2の計測モードにおける演算処理部102cの動作を説明するフローチャートである。第2の計測モードにおいて、温度推定部1020cは、温度センサ8によって計測された温度T3から被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定する(図17ステップS300)。第2の計測モードにおける圧力計測室3c内の被計測媒体の温度T3と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との関係は、事前の試験によって確認されている。温度推定部1020cは、予め設定された第2の計測モード用の式により温度T3から温度T1を算出してもよいし、予め設定された第2の計測モード用のテーブルから温度T3に対応する温度T1の値を取得するようにしてもよい。 17 is a flow chart for explaining the operation of the calculation processing unit 102c in the second measurement mode. In the second measurement mode, the temperature estimation unit 1020c estimates the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 from the temperature T3 measured by the temperature sensor 8 (step S300 in FIG. 17). The relationship between the temperature T3 of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3c and the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 in the second measurement mode has been confirmed by a prior test. The temperature estimation unit 1020c may calculate the temperature T1 from the temperature T3 using a preset equation for the second measurement mode, or may obtain the value of the temperature T1 corresponding to the temperature T3 from a preset table for the second measurement mode.

第2の計測モードにおいて、制御部1021cは、温度推定部1020cによって推定された温度T1と温度センサ14によって計測された温度T2との差T2-T1が第2の所定値になるように加熱器15に電力を供給して発熱させる(図17ステップS301)。こうして、圧力計測室3d内の被計測媒体の温度T2と被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1との温度差T2-T1が第2の所定値になるように圧力計測室3dが加熱される。温度差T2-T1を決定する第2の所定値は、0℃~500℃の範囲で任意に設定することが可能である。 In the second measurement mode, the control unit 1021c supplies power to the heater 15 to generate heat so that the difference T 2 -T 1 between the temperature T 1 estimated by the temperature estimation unit 1020c and the temperature T 2 measured by the temperature sensor 14 becomes a second predetermined value (step S301 in FIG. 17). In this way, the pressure measurement chamber 3d is heated so that the temperature difference T 2 -T 1 between the temperature T 2 of the measurement medium in the pressure measurement chamber 3d and the temperature T 1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 becomes the second predetermined value. The second predetermined value that determines the temperature difference T 2 -T 1 can be set arbitrarily within the range of 0°C to 500°C.

第2の計測モードにおいて、容量算出部1022cは、信号検出部106の同期検波部1008の出力信号の振幅から静電容量Cxの値を算出する(図17ステップS302)。第2の計測モードにおいて、容量差算出部1023cは、信号検出部106の同期検波部1009の出力信号の振幅から容量差(Cx-Cr)の値を算出する(図17ステップS303)。 In the second measurement mode, the capacitance calculation unit 1022c calculates the value of the capacitance Cx from the amplitude of the output signal of the synchronous detection unit 1008 of the signal detection unit 106 (step S302 in FIG. 17). In the second measurement mode, the capacitance difference calculation unit 1023c calculates the value of the capacitance difference (Cx-Cr) from the amplitude of the output signal of the synchronous detection unit 1009 of the signal detection unit 106 (step S303 in FIG. 17).

第1の実施例と同様に、容量補正部1024cは、参照容量Crにより静電容量Cxを補正した値(Cx-Cr)/Cxを算出する(図17ステップS304)。
第1の実施例と同様に、圧力計測部1025cは、静電容量(Cx-Cr)/Cxを圧力計測値P2に変換する(図17ステップS305)。
As in the first embodiment, the capacitance corrector 1024c calculates a value (Cx-Cr)/Cx obtained by correcting the capacitance Cx using the reference capacitance Cr (step S304 in FIG. 17).
As in the first embodiment, the pressure measurement unit 1025c converts the capacitance (Cx-Cr)/Cx into a pressure measurement value P2 (step S305 in FIG. 17).

第2の計測モードにおいて、圧力補正部1026cは、温度センサ14によって計測された、圧力計測室3d内の被計測媒体の温度T2と、温度推定部1020cによって推定された、被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1とに基づいて、圧力計測値P2を補正した値を得る(図17ステップS306)。第2の計測モードにおける温度T2,T1と圧力計測値P2と被計測チャンバ12内の被計測媒体の実際の圧力値P1とを対応付けた第2の相関テーブルが隔膜真空計の校正時に作成され、圧力補正部1026cに設定されている。圧力補正部1026cは、第2の相関テーブルから温度T2,T1と圧力計測値P2とに対応する圧力値P1の値を取得する。 In the second measurement mode, the pressure correcting unit 1026c obtains a value obtained by correcting the pressure measurement value P2 based on the temperature T2 of the measurement target medium in the pressure measurement chamber 3d measured by the temperature sensor 14 and the temperature T1 of the measurement target medium in the measurement target chamber 12 estimated by the temperature estimating unit 1020c (step S306 in FIG. 17). A second correlation table that associates the temperatures T2 , T1 , the pressure measurement value P2 , and the actual pressure value P1 of the measurement target medium in the measurement target chamber 12 in the second measurement mode is created when the diaphragm vacuum gauge is calibrated and is set in the pressure correcting unit 1026c. The pressure correcting unit 1026c obtains the pressure value P1 corresponding to the temperatures T2 , T1 , and the pressure measurement value P2 from the second correlation table.

そして、圧力補正部1026cは、算出した圧力値P1をインターフェース部105を介して例えば上位装置に出力する(図17ステップS307)。
演算処理部102cは、例えばユーザの指示によって圧力計測動作が終了するまで(図17ステップS308においてYES)、ステップS300~S307の処理を計測周期毎に行う。
Then, the pressure correction unit 1026c outputs the calculated pressure value P1 to, for example, a higher-level device via the interface unit 105 (step S307 in FIG. 17).
The calculation processing unit 102c performs the processes of steps S300 to S307 for each measurement period, for example, until the pressure measurement operation is ended by a user instruction (YES in step S308 in FIG. 17).

上記のとおり、第2の計測モードは低い圧力範囲を対象とするものである。隔膜真空計は、通常、1.3Pa程度が最小の圧力レンジフルスケールであることが多い。1.3Pa程度になっている理由は、真空計の構造上、隔膜の厚さによって計測可能な圧力レンジが決まってしまうためである。すなわち、通常よりも低い圧力を計測するためには隔膜を薄くする必要がある。 As mentioned above, the second measurement mode is intended for the low pressure range. Diaphragm vacuum gauges usually have a minimum full-scale pressure range of around 1.3 Pa. The reason for the 1.3 Pa range is that the measurable pressure range is determined by the thickness of the diaphragm due to the structure of the vacuum gauge. In other words, in order to measure pressures lower than normal, the diaphragm needs to be made thinner.

より低い圧力を計測するために隔膜真空計の隔膜を薄くする場合、外乱の影響をより受け易くなるため、設計上あるいは使用上での制限が多くなる。具体的には、センサのマウント(パッケージ)による残留応力の影響がより顕著化したり、真空計の使用時に温度や振動といった外乱の影響を受け計測精度が悪化したりする可能性が高くなる。このように隔膜真空計の現実的な圧力計測範囲には構造的な下限があるが、状況によっては下限を下回る計測が必要になることがある。 When the diaphragm of a diaphragm vacuum gauge is made thinner to measure lower pressures, it becomes more susceptible to the effects of disturbances, resulting in more restrictions on design and use. Specifically, the effects of residual stress from the sensor mount (package) become more pronounced, and there is a higher possibility that the measurement accuracy will deteriorate due to disturbances such as temperature and vibration when the vacuum gauge is in use. In this way, there is a structural lower limit to the practical pressure measurement range of a diaphragm vacuum gauge, but in some situations it may be necessary to measure below the lower limit.

そこで、第2の計測モードでは、隔膜真空計の圧力計測室3dに供給される被計測媒体を加熱することで、計測可能(下限以内の)範囲へと圧力を上昇させて計測し、加熱による温度差に基づいて圧力計測値P2を補正する。
こうして、本実施例では、第1の計測モードで圧力計測範囲の上限を拡張する(上限を上げる)ことができ、第2の計測モードで圧力計測範囲の下限を拡張する(下限を下げる)ことができる。
Therefore, in the second measurement mode, the measurement medium supplied to the pressure measurement chamber 3d of the diaphragm vacuum gauge is heated to raise the pressure to a measurable range (within the lower limit) and then measured, and the pressure measurement value P2 is corrected based on the temperature difference caused by heating.
Thus, in this embodiment, the upper limit of the pressure measurement range can be extended (the upper limit can be raised) in the first measurement mode, and the lower limit of the pressure measurement range can be extended (the lower limit can be lowered) in the second measurement mode.

なお、本実施例では、温度推定部1020cによって被計測チャンバ12内の被計測媒体の温度T1を推定しているが、被計測チャンバ12に温度センサが設けられている場合には、この温度センサから温度T1の値を取得するようにしてもよい。 In this embodiment, the temperature T1 of the measurement medium in the measurement chamber 12 is estimated by the temperature estimation unit 1020c, but if a temperature sensor is provided in the measurement chamber 12, the value of the temperature T1 may be obtained from this temperature sensor.

また、本実施例では、圧力補正部1026cによって圧力計測値P2を常時補正しているが、これに限るものではない。すなわち、圧力補正部1026cは、第1の計測モード、第2の計測モードのいずれにおいても通常は圧力計測値P2を補正せずにそのまま圧力値P1として出力し、第1の計測モードにおいて圧力計測値P2が規定の圧力計測範囲の上限を上回ったときのみステップS106の処理により圧力計測値P2を補正し、第2の計測モードにおいて圧力計測値P2が規定の圧力計測範囲の下限を下回ったときのみステップS306の処理により圧力計測値P2を補正するようにしてもよい。 In this embodiment, the pressure measurement value P2 is constantly corrected by the pressure correction unit 1026c, but the present invention is not limited to this. That is, the pressure correction unit 1026c may normally output the pressure measurement value P2 as the pressure value P1 without correcting it in both the first measurement mode and the second measurement mode, correct the pressure measurement value P2 by the process of step S106 only when the pressure measurement value P2 exceeds the upper limit of a specified pressure measurement range in the first measurement mode, and correct the pressure measurement value P2 by the process of step S306 only when the pressure measurement value P2 falls below the lower limit of the specified pressure measurement range in the second measurement mode.

本実施例は、被計測チャンバ12の温度がリアルタイムに把握できない場合を想定している。真空計出荷時の校正を行うことで、被計測チャンバ12と2つの圧力計測室3c,3dの間の熱遷移が補正される。2つの圧力計測室3c,3d間の熱遷移現象を用いて、上下両方の計測限界を超えることができる。すなわち、圧力計測範囲の上限を上げ、下限を下げることができる。 This embodiment assumes a case where the temperature of the measured chamber 12 cannot be known in real time. By calibrating the vacuum gauge at the time of shipment, the thermal transition between the measured chamber 12 and the two pressure measurement chambers 3c, 3d is corrected. By using the thermal transition phenomenon between the two pressure measurement chambers 3c, 3d, it is possible to exceed both the upper and lower measurement limits. In other words, it is possible to raise the upper limit of the pressure measurement range and lower the lower limit.

また、第1~第4の実施例では、参照容量Crにより静電容量Cxを補正した値(Cx-Cr)/Cxを算出しているが、これに限るものではなく、静電容量Cxを圧力計測値P2に変換するようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments, the capacitance Cx is corrected by the reference capacitance Cr to calculate the value (Cx-Cr)/Cx. However, this is not limiting, and the capacitance Cx may be converted into the pressure measurement value P2 .

第1~第4の実施例で説明した演算処理部102,102b,102cは、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図18に示す。 The arithmetic processing units 102, 102b, and 102c described in the first to fourth embodiments can be realized by a computer equipped with a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and a program that controls these hardware resources. An example of the configuration of this computer is shown in FIG. 18.

コンピュータは、CPU400と、記憶装置401と、インターフェース装置(I/F)402とを備えている。I/F402には、冷却器6、加熱器15、AD変換部101等が接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の方法を実現させるためのプログラムは記憶装置401に格納される。CPU400は、記憶装置401に格納されたプログラムに従って第1~第4の実施例で説明した処理を実行する。 The computer includes a CPU 400, a storage device 401, and an interface device (I/F) 402. The cooler 6, the heater 15, the AD conversion unit 101, and the like are connected to the I/F 402. In such a computer, a program for implementing the method of the present invention is stored in the storage device 401. The CPU 400 executes the processing described in the first to fourth embodiments in accordance with the program stored in the storage device 401.

本発明は、圧力計測技術に適用することができる。 This invention can be applied to pressure measurement technology.

1,1a…圧力調整室、2,2a,2c…配管、3,3a~3d…圧力計測室、4,4a,4c…絞り、5,13…受圧部、6…冷却器、7,8,14…温度センサ、10,10b,10c…回路部、11…熱流センサ、12…被計測チャンバ、15…加熱器、100,106…信号検出部、101,101c…AD変換部、102,102b,102c…演算処理部、103,103b,103c…メモリ、104…電源、105…インターフェース部、1020,1020b,1020c…温度推定部、1021,1021c…制御部、1022,1022c…容量算出部、1023,1023c…容量差算出部、1024,1024c…容量補正部、1025,1025c…圧力計測部、1026,1026b,1026c…圧力補正部。 1, 1a... pressure adjustment chamber, 2, 2a, 2c... pipes, 3, 3a to 3d... pressure measurement chamber, 4, 4a, 4c... throttle, 5, 13... pressure receiving section, 6... cooler, 7, 8, 14... temperature sensor, 10, 10b, 10c... circuit section, 11... heat flow sensor, 12... measured chamber, 15... heater, 100, 106... signal detection section, 101, 101c... AD conversion section, 102, 102b, 102c... calculation processing section, 10 3, 103b, 103c...memory, 104...power supply, 105...interface unit, 1020, 1020b, 1020c...temperature estimation unit, 1021, 1021c...control unit, 1022, 1022c...capacity calculation unit, 1023, 1023c...capacity difference calculation unit, 1024, 1024c...capacity correction unit, 1025, 1025c...pressure measurement unit, 1026, 1026b, 1026c...pressure correction unit.

Claims (19)

被計測チャンバと配管を介して連通するように設けられた圧力調整室と、
前記圧力調整室と連通するように設けられた圧力計測室と、
前記圧力計測室内の被計測媒体の圧力によるダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された受圧部と、
前記圧力計測室を冷却するように構成された冷却器と、
前記圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第1の温度センサと、
前記静電容量を圧力計測値に変換するように構成された圧力計測部と、
前記第1の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正するように構成された圧力補正部とを備え、
前記圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して前記圧力計測値を補正することを特徴とする隔膜真空計。
a pressure adjustment chamber provided to communicate with the measurement chamber via a pipe;
a pressure measuring chamber provided in communication with the pressure adjusting chamber;
a pressure receiving section configured such that a capacitance changes in response to a displacement of a diaphragm caused by a pressure of a medium to be measured in the pressure measuring chamber;
a cooler configured to cool the pressure measurement chamber;
a first temperature sensor configured to measure a temperature of a medium to be measured in the pressure measurement chamber;
a pressure measuring unit configured to convert the capacitance into a pressure measurement;
a pressure correction unit configured to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the first temperature sensor and the temperature of the measurement target medium in the measurement target chamber,
A diaphragm vacuum gauge comprising: a pressure measuring chamber and a chamber for measuring a temperature difference between the temperature of the medium to be measured in the pressure measuring chamber and a pressure difference is converted into the temperature difference to correct the pressure measurement value.
請求項1記載の隔膜真空計において、
前記圧力調整室と前記圧力計測室とは直列に配置され、前記圧力調整室を介して前記圧力計測室に被計測媒体が流入することを特徴とする隔膜真空計。
2. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
1. A diaphragm vacuum gauge comprising: said pressure adjustment chamber and said pressure measurement chamber arranged in series; and a medium to be measured flows into said pressure measurement chamber via said pressure adjustment chamber.
請求項1記載の隔膜真空計において、
前記圧力調整室と前記圧力計測室とは並列に配置され、前記配管を介して前記圧力調整室と前記圧力計測室とに被計測媒体が流入することを特徴とする隔膜真空計。
2. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
a pressure adjusting chamber and a pressure measuring chamber arranged in parallel, and a medium to be measured flows into the pressure adjusting chamber and the pressure measuring chamber via the piping;
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記圧力調整室と前記圧力計測室とは、絞りを介して連通し、
前記絞りは、固定絞りまたは可変絞りであることを特徴とする隔膜真空計。
4. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
the pressure adjustment chamber and the pressure measurement chamber communicate with each other via a throttle;
The diaphragm vacuum gauge is characterized in that the orifice is a fixed orifice or a variable orifice.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記圧力調整室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第2の温度センサと、
前記第2の温度センサによって計測された温度から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定するように構成された温度推定部とをさらに備えることを特徴とする隔膜真空計。
5. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
a second temperature sensor configured to measure the temperature of the medium in the pressure adjustment chamber;
and a temperature estimating unit configured to estimate a temperature of the measurement medium in the measurement chamber from the temperature measured by the second temperature sensor.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記被計測チャンバに設けられた第2の温度センサから、前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を得ることを特徴とする隔膜真空計。
5. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
A diaphragm vacuum gauge comprising: a second temperature sensor provided in the measurement chamber, the second temperature sensor detecting a temperature of a medium to be measured in the measurement chamber;
被計測チャンバと配管を介して連通するように設けられた圧力計測室と、
前記圧力計測室内の被計測媒体の圧力によるダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された受圧部と、
前記圧力計測室を冷却するように構成された冷却器と、
前記圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第1の温度センサと、
前記静電容量を圧力計測値に変換するように構成された圧力計測部と、
前記第1の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正するように構成された圧力補正部とを備え、
前記圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して前記圧力計測値を補正することを特徴とする隔膜真空計。
a pressure measurement chamber provided in communication with the measurement chamber via a pipe;
a pressure receiving section configured such that a capacitance changes in response to a displacement of a diaphragm caused by a pressure of a medium to be measured in the pressure measuring chamber;
a cooler configured to cool the pressure measurement chamber;
a first temperature sensor configured to measure a temperature of a medium to be measured in the pressure measurement chamber;
a pressure measuring unit configured to convert the capacitance into a pressure measurement;
a pressure correction unit configured to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the first temperature sensor and the temperature of the measurement target medium in the measurement target chamber,
A diaphragm vacuum gauge comprising: a pressure measuring chamber and a chamber for measuring a temperature difference between the temperature of the medium to be measured in the pressure measuring chamber and a pressure difference is converted into the temperature difference to correct the pressure measurement value.
請求項7記載の隔膜真空計において、
前記配管内の熱流を計測するように構成された熱流センサと、
前記熱流センサによって計測された熱流量から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定するように構成された温度推定部とをさらに備えることを特徴とする隔膜真空計。
8. The diaphragm vacuum gauge according to claim 7,
a heat flow sensor configured to measure heat flow in the pipe;
and a temperature estimating unit configured to estimate a temperature of a measurement target medium in the measurement target chamber from a heat flow rate measured by the heat flow sensor.
請求項7記載の隔膜真空計において、
前記被計測チャンバに設けられた第2の温度センサから、前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を得ることを特徴とする隔膜真空計。
8. The diaphragm vacuum gauge according to claim 7,
A diaphragm vacuum gauge comprising: a second temperature sensor provided in the measurement chamber, the second temperature sensor detecting a temperature of a medium to be measured in the measurement chamber;
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差が所定値になるように前記冷却器を制御して除熱させるように構成された制御部をさらに備えることを特徴とする隔膜真空計。
10. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
a control unit configured to control the cooler to remove heat so that a temperature difference between a temperature of the medium to be measured in the pressure measurement chamber and a temperature of the medium to be measured in the measurement chamber becomes a predetermined value.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記受圧部は、
台座に形成された第1の電極と、
前記台座とギャップを隔てて配置された前記ダイアフラムと、
前記ダイアフラムに前記第1の電極と対向するように形成された第2の電極と、
前記第1の電極の外側の前記台座に形成された第3の電極と、
前記第2の電極の外側の前記ダイアフラムに前記第3の電極と対向するように形成された第4の電極とから構成され、
前記第1、第2の電極間の第1の静電容量を算出するように構成された容量算出部と、
前記第1の静電容量から、前記第3、第4の電極間の第2の静電容量を減算した値を算出するように構成された容量差算出部と、
前記容量算出部の算出結果と前記容量差算出部の算出結果とに基づいて、前記第2の静電容量により前記第1の静電容量を補正するように構成された容量補正部とをさらに備え、
前記圧力計測部は、前記補正された第1の静電容量を前記圧力計測値に変換することを特徴とする隔膜真空計。
11. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
The pressure receiving portion is
A first electrode formed on the base;
the diaphragm disposed across a gap from the base;
a second electrode formed on the diaphragm so as to face the first electrode;
a third electrode formed on the base outside the first electrode;
a fourth electrode formed on the diaphragm outside the second electrode so as to face the third electrode;
a capacitance calculation unit configured to calculate a first capacitance between the first and second electrodes;
a capacitance difference calculation unit configured to calculate a value obtained by subtracting a second capacitance between the third and fourth electrodes from the first capacitance;
a capacitance correction unit configured to correct the first capacitance by the second capacitance based on a calculation result of the capacitance calculation unit and a calculation result of the capacitance difference calculation unit,
The diaphragm vacuum gauge according to claim 1, wherein the pressure measuring unit converts the corrected first capacitance into the pressure measurement value.
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記圧力補正部は、前記圧力計測値が規定の圧力計測範囲の上限を上回ったときのみ前記圧力計測値を補正することを特徴とする隔膜真空計。
12. The diaphragm vacuum gauge according to claim 1,
The diaphragm vacuum gauge according to claim 1, wherein the pressure correction unit corrects the pressure measurement value only when the pressure measurement value exceeds an upper limit of a specified pressure measurement range.
被計測チャンバと配管を介して連通するように設けられた第1の圧力計測室と、
前記被計測チャンバと前記配管を介して連通し、かつ前記第1の圧力計測室と連通するように設けられた第2の圧力計測室と、
前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の圧力による第1のダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された第1の受圧部と、
前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の圧力による第2のダイアフラムの変位に応じて静電容量が変化するように構成された第2の受圧部と、
前記第1の圧力計測室を冷却するように構成された冷却器と、
前記第2の圧力計測室を加熱するように構成された加熱器と、
前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第1の温度センサと、
前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の温度を計測するように構成された第2の温度センサと、
前記冷却器が動作し、前記加熱器が動作しない第1の計測モード時に前記第1の受圧部の静電容量を圧力計測値に変換し、前記加熱器が動作し、前記冷却器が動作しない第2の計測モード時に前記第2の受圧部の静電容量を圧力計測値に変換するように構成された圧力計測部と、
前記第1の計測モード時に前記第1の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正し、前記第2の計測モード時に前記第2の温度センサによって計測された温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度とに基づいて前記圧力計測値を補正するように構成された圧力補正部とを備え、
前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の温度または前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差を圧力差に換算して前記圧力計測値を補正することを特徴とする隔膜真空計。
a first pressure measurement chamber provided in communication with the measurement chamber via a pipe;
a second pressure measurement chamber communicating with the measurement chamber via the piping and communicating with the first pressure measurement chamber;
a first pressure receiving section configured such that a capacitance thereof changes in response to a displacement of a first diaphragm caused by a pressure of a medium to be measured in the first pressure measuring chamber;
a second pressure receiving section configured such that a capacitance thereof changes in response to a displacement of a second diaphragm caused by a pressure of a medium to be measured in the second pressure measuring chamber;
a cooler configured to cool the first pressure measurement chamber;
a heater configured to heat the second pressure measuring chamber;
a first temperature sensor configured to measure a temperature of a measurement target medium in the first pressure measurement chamber;
a second temperature sensor configured to measure the temperature of a medium to be measured in the second pressure measurement chamber;
a pressure measuring unit configured to convert a capacitance of the first pressure receiving unit into a pressure measurement value in a first measurement mode in which the cooler is operating and the heater is not operating, and to convert a capacitance of the second pressure receiving unit into a pressure measurement value in a second measurement mode in which the heater is operating and the cooler is not operating;
a pressure correction unit configured to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the first temperature sensor and the temperature of the measurement medium in the measurement chamber in the first measurement mode, and to correct the pressure measurement value based on the temperature measured by the second temperature sensor and the temperature of the measurement medium in the measurement chamber in the second measurement mode,
A diaphragm vacuum gauge characterized in that a temperature difference between the temperature of the medium to be measured in the first pressure measuring chamber or the temperature of the medium to be measured in the second pressure measuring chamber and the temperature of the medium to be measured in the measurement chamber is converted into a pressure difference to correct the pressure measurement value.
請求項13記載の隔膜真空計において、
前記第1の圧力計測室と前記第2の圧力計測室とは、絞りを介して連通し、
前記絞りは、固定絞りまたは可変絞りであることを特徴とする隔膜真空計。
14. The diaphragm vacuum gauge of claim 13,
the first pressure measuring chamber and the second pressure measuring chamber communicate with each other via a throttle;
The diaphragm vacuum gauge is characterized in that the orifice is a fixed orifice or a variable orifice.
請求項13または14記載の隔膜真空計において、
前記第1の計測モード時に前記第2の温度センサによって計測された温度から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定し、前記第2の計測モード時に前記第1の温度センサによって計測された温度から前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を推定するように構成された温度推定部をさらに備えることを特徴とする隔膜真空計。
15. The diaphragm vacuum gauge according to claim 13 or 14,
a temperature estimating unit configured to estimate a temperature of the measured medium in the measured chamber from the temperature measured by the second temperature sensor in the first measurement mode, and to estimate a temperature of the measured medium in the measured chamber from the temperature measured by the first temperature sensor in the second measurement mode.
請求項13または14記載の隔膜真空計において、
前記被計測チャンバに設けられた第3の温度センサから、前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度を得ることを特徴とする隔膜真空計。
15. The diaphragm vacuum gauge according to claim 13 or 14,
a third temperature sensor provided in the measurement chamber, the third temperature sensor detecting a temperature of a medium to be measured in the measurement chamber;
請求項13乃至16のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記第1の計測モード時に前記第1の圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差が第1の所定値になるように前記冷却器を制御して除熱させ、前記第2の計測モード時に前記第2の圧力計測室内の被計測媒体の温度と前記被計測チャンバ内の被計測媒体の温度との温度差が第2の所定値になるように前記加熱器を制御して発熱させるように構成された制御部をさらに備えることを特徴とする隔膜真空計。
17. A diaphragm vacuum gauge according to any one of claims 13 to 16,
a control unit configured to control the cooler to remove heat so that a temperature difference between a temperature of the measured medium in the first pressure measurement chamber and a temperature of the measured medium in the measured chamber becomes a first predetermined value in the first measurement mode, and to control the heater to generate heat so that a temperature difference between a temperature of the measured medium in the second pressure measurement chamber and a temperature of the measured medium in the measured chamber becomes a second predetermined value in the second measurement mode.
請求項13乃至17のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記第1の受圧部は、
第1の台座に形成された第1の電極と、
前記第1の台座とギャップを隔てて配置された前記第1のダイアフラムと、
前記第1のダイアフラムに前記第1の電極と対向するように形成された第2の電極と、
前記第1の電極の外側の前記第1の台座に形成された第3の電極と、
前記第2の電極の外側の前記第1のダイアフラムに前記第3の電極と対向するように形成された第4の電極とから構成され、
前記第2の受圧部は、
第2の台座に形成された第5の電極と、
前記第2の台座とギャップを隔てて配置された前記第2のダイアフラムと、
前記第2のダイアフラムに前記第5の電極と対向するように形成された第6の電極と、
前記第5の電極の外側の前記第2の台座に形成された第7の電極と、
前記第6の電極の外側の前記第2のダイアフラムに前記第7の電極と対向するように形成された第8の電極とから構成され、
前記第1の計測モード時に前記第1、第2の電極間の第1の静電容量を算出し、前記第2の計測モード時に前記第5、第6の電極間の第2の静電容量を算出するように構成された容量算出部と、
前記第1の計測モード時に前記第1の静電容量から、前記第3、第4の電極間の第3の静電容量を減算した値を算出し、前記第2の計測モード時に前記第2の静電容量から、前記第7、第8の電極間の第4の静電容量を減算した値を算出するように構成された容量差算出部と、
前記第1の計測モード時に前記容量算出部の算出結果と前記容量差算出部の算出結果とに基づいて、前記第3の静電容量により前記第1の静電容量を補正し、前記第2の計測モード時に前記容量算出部の算出結果と前記容量差算出部の算出結果とに基づいて、前記第4の静電容量により前記第2の静電容量を補正するように構成された容量補正部とをさらに備え、
前記圧力計測部は、前記第1の計測モード時に前記補正された第1の静電容量を前記圧力計測値に変換し、前記第2の計測モード時に前記補正された第2の静電容量を前記圧力計測値に変換することを特徴とする隔膜真空計。
18. A diaphragm vacuum gauge according to any one of claims 13 to 17,
The first pressure receiving portion includes:
a first electrode formed on the first base;
the first diaphragm disposed across a gap from the first base;
a second electrode formed on the first diaphragm so as to face the first electrode;
a third electrode formed on the first seat outside the first electrode;
a fourth electrode formed on the first diaphragm outside the second electrode so as to face the third electrode;
The second pressure receiving portion includes:
a fifth electrode formed on the second base;
the second diaphragm disposed across a gap from the second base;
a sixth electrode formed on the second diaphragm so as to face the fifth electrode;
a seventh electrode formed on the second seat outside the fifth electrode;
an eighth electrode formed on the second diaphragm outside the sixth electrode so as to face the seventh electrode;
a capacitance calculation unit configured to calculate a first capacitance between the first and second electrodes in the first measurement mode and to calculate a second capacitance between the fifth and sixth electrodes in the second measurement mode;
a capacitance difference calculation unit configured to calculate a value obtained by subtracting a third capacitance between the third and fourth electrodes from the first capacitance in the first measurement mode, and to calculate a value obtained by subtracting a fourth capacitance between the seventh and eighth electrodes from the second capacitance in the second measurement mode;
a capacitance correction unit configured to correct the first capacitance by the third capacitance based on a calculation result of the capacitance calculation unit and a calculation result of the capacitance difference calculation unit in the first measurement mode, and to correct the second capacitance by the fourth capacitance based on a calculation result of the capacitance calculation unit and a calculation result of the capacitance difference calculation unit in the second measurement mode,
the pressure measurement unit converts the corrected first capacitance into the pressure measurement value in the first measurement mode, and converts the corrected second capacitance into the pressure measurement value in the second measurement mode.
請求項13乃至18のいずれか1項に記載の隔膜真空計において、
前記圧力補正部は、前記第1の計測モード時に前記圧力計測値が規定の圧力計測範囲の上限を上回ったときのみ前記圧力計測値を補正し、前記第2の計測モード時に前記圧力計測値が規定の圧力計測範囲の下限を下回ったときのみ前記圧力計測値を補正することを特徴とする隔膜真空計。
19. A diaphragm vacuum gauge according to any one of claims 13 to 18,
the pressure correction unit corrects the pressure measurement value only when the pressure measurement value exceeds an upper limit of a prescribed pressure measurement range in the first measurement mode, and corrects the pressure measurement value only when the pressure measurement value falls below a lower limit of a prescribed pressure measurement range in the second measurement mode.
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