CN116601391A - 具有三级涡轮分子泵和增压泵的用于质谱泄漏检测的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于对试样进行泄漏检测的装置，包括：质谱仪(12)；至少三级涡轮分子泵(14)，其输入级(18)连接到所述质谱仪(12)，并且具有布置在所述输入泵级(18)和所述中间泵级(26)之间的第一中间气体入口(36)和布置在所述中间泵级(26)和所述输出泵级(24)之间的第二中间气体进口(42)；至少两级增压泵(44)，其输入泵级(46)可以连接到待检查的所述试样，并且具有设置在所述输入泵级(46)和所述输出泵级(48)之间的中间气体出口(54)；以及预真空泵(22)，其连接到所述涡轮分子泵(14)的所述输出泵级(24)的所述出口(20)，并且被配置为在所述涡轮分子泵(14)的所述出口(20)处产生小于50mbar的预真空压力，并克服大气压力将其抽空；其特征在于，所述增压泵的所述中间气体出口(54)通过第一连接支路(62)以气体传导方式连接到所述涡轮分子泵(14)的所述第一中间气体入口(36)，以及所述增压泵(44)的所述输出泵级(48)的所述出口(56)通过第二连接支路(64)以气体传导方式连接到所述涡轮分子泵(14)的所述第二中间气体入口(42)。
Description
本发明涉及具有三级涡轮分子泵和增压泵的用于质谱泄漏检测的装置。
已知的是质谱泄漏检测装置，其中质谱仪由多级涡轮分子泵抽空，涡轮分子泵的出口通过预真空泵克服大气压力抽空。
在这种情况下，例如从DE102014223841A1中已知通过单独的增压泵抽空待检查的试样，该增压泵的出口通过质谱涡轮分子泵的预真空泵排空。在此过程中，预真空泵为质谱涡轮分子泵和增压泵产生预真空。增压泵具有两级，中间气体出口布置在两级泵之间，该中间气体出口以气体传导方式连接到多级例如三级涡轮分子泵的中间气体入口。在泄漏检测中，部分的流量通过增压泵和涡轮分子泵之间的连接支路被分流，并通过涡轮分子泵的输入级以逆流的方式被供给到质谱仪。
在这样过程中，如果预真空泵的输送能力不足以排出测试气体，那么测试气体(通常是氦气)可能会积聚在增压泵的出口处。在增压泵出口处积聚的测试气体由此可以通过增压泵的输出泵级和连接支路进入质谱仪的涡轮分子泵的中间气体入口，并且从那里通过涡轮分子泵的输入级进入质谱仪，其中测试气体产生偏移误差形式的背景信号。
因此，本发明的目的是提供一种改进的具有多级增压泵和涡轮分子泵的用于质谱泄漏检测的装置。
根据本发明的装置由权利要求1限定。因此，布置在质谱仪和预真空泵之间的质谱涡轮分子泵被配置为至少三级真空泵，其中第一中间气体入口形成在输入泵级和中间泵级之间，第二中间气体进口形成在中间泵级和输出泵级之间。第一中间气体入口通过第一连接支路连接到至少两级增压泵的两个泵级之间的中间气体出口，而增压泵的出口，即输出泵级的出口，通过第二连接支路连接至质谱涡轮分子泵的第二中间气体入口。
因此，增压泵的出口不仅通过预真空泵抽空，而且通过与预真空泵串联的质谱涡轮分子泵的输出泵级抽空。这导致增压泵的输入级和预真空泵的入口之间的测试气体分压差更高，从而更有效地带走测试气体，例如氦气。这减少甚至避免了由于积聚的测试气体经由第一连接支路逆流流入质谱仪而导致的可能的偏移误差。
优选地，第一连接支路和/或第二连接支路中的每一个都包括可单独控制的阀，用于选择性地关闭相应的连接支路。
第一连接支路和第二连接支路可以通过桥接支路以气体传导方式彼此连接。桥接支路还具有可单独控制的阀，用于选择性地关闭桥接支路。借助于桥支路，可以通过具有下游预真空泵的涡轮分子泵的第一中间气体入口、中间泵级和输出泵级来排空增压泵的出口。
增压泵的入口设有一个用于试样的端口。增压泵的入口可以通过旁路支路连接到预真空泵的入口和质谱涡轮分子泵的出口，旁路支路还具有用于选择性地关闭旁路支路的可单独控制的阀。通过旁路支路，可以直接且仅通过预真空泵将试样排空到大气中，而无需增压泵或涡轮分子泵排空试样。
在下文中，将参照附图详细解释本发明的示例性实施例。附图显示了根据本发明的装置的示例性的实施例。
质谱仪12由三级涡轮分子泵14抽空，质谱仪12以气体传导方式连接到涡轮分子泵的输入泵级18的入口16。预真空泵22以气体传导方式连接到涡轮分子泵14的出口。涡轮分子泵14的出口由输出泵级24的输出20形成。质谱涡轮分子泵14的输入泵级18和输出泵级24之间设有中间泵级26。
将涡轮分子泵的出口连接到预真空泵22的气体传导路径28设置有可单独控制的阀30，用于选择性地关闭气体传导路径。
第一泵级18的输出32和中间泵级26的输入34以气体传导方式连接到涡轮分子泵14的第一中间气体入口36。
以相应的方式，中间泵级26的输出38和输出泵级24的输入40以气体传导方式连接到第二中间气体入口42。
两级增压泵44包括一个输入增压泵级46和一个输出增压泵级48，输入增压泵级46的出口50和输出增压泵级48的输入52以气体传导方式连接到增压泵44的中间气体出口54。输出增压泵级48的输出56形成增压泵44的出口。
输入增压泵级46的输入58形成增压泵44的入口，并且以气体传导方式连接到用于连接待检查试样的端口60。
中间气体出口54和第一中间气体入口36通过第一连接支路62以气体传导方式彼此连接。
出口56和第二中间气体入口42通过第二连接支路64以气体传导方式彼此连接。
第一连接支路62具有可单独控制的阀66，用于选择性地关闭第一连接支路62。第二连接支路64具有可单独控制的阀68，用于选择性地关闭第二连接支路64。
第一连接支路62和第二连接支路64通过桥接支路70以气体传导方式彼此连接。桥接支路70具有可单独控制的阀72，用于选择性地关闭桥接支路70。
试样端口60和增压泵44的入口58以气体传导方式经由旁路支路74连接到预真空泵22的入口76和质谱涡轮分子泵14的出口20。旁路支路74具有用于单独关闭旁路支路74的可选择性控制的阀78。
连接输入增压泵级46的输出50和输出增压泵级48的输入52的气体传导路径80设置有节流阀53，节流阀53布置在输出增压泵级48的输入52的区域中。
增压泵44的两个泵级46、48布置在共同的轴上，输入增压泵级46是涡轮分子泵级，输出增压泵级48是霍尔维克(Holweck)级。
质谱涡轮分子泵14的泵级18、26、24也可以布置在共同的轴上。输入泵级18和中间泵级26可以是两级涡轮分子泵的一部分，其两个泵级18、26布置在共同的转子轴上，从而形成共同的涡轮分子泵级。输出泵级24可以是Holweck级。输出泵级24可以设置在与两个涡轮分子泵级18、26相同的轴上。
预真空泵22优选与质谱涡轮分子泵14和增压泵44分开形成，并且也不与增压泵共享任何共同的转子轴。然而，可以想象的是，预真空泵22与涡轮分子泵14和/或增压泵44的一个或多个泵级布置在相同的转子轴上。
首先，在阀66、68、30关闭的情况下，当旁通支路74中的阀78打开时，连接到试样端口60的试样经由旁通支路74从预真空泵22排出。此外，一旦在试样端口60处获得足够的压力，则打开气体传导路径28中的阀30以经由涡轮分子泵14和预真空泵22排空质谱仪12。在这种被称为“粗略”的操作状态下，利用质谱仪12已经可以检测到大的泄漏。
对于实际的泄漏检测，一旦在试样中或试样端口60处分别获得足够的真空压力，旁路支路74中的阀78就关闭，连接支路62、64中的阀66、68就打开。因此，当增压泵44运行时，气体从试样端口60通过连接支路62、64流入涡轮分子泵14，在涡轮分子泵中，一部分测试气体，例如氦气或氢气，逆流通过输入泵级18进入质谱仪12，而气体的主要部分通过中间泵级26，输出泵级24和预真空泵22排出到大气中。
Claims (13)
1.一种用于对试样进行泄漏检测的装置，包括：
质谱仪(12)，
至少三级涡轮分子泵(14)，其输入级连接到所述质谱仪(12)，并且具有布置在所述输入泵级(18)和所述中间泵级(26)之间的第一中间气体入口(36)和布置在所述中间泵级(26)和所述输出泵级(24)之间的第二中间气体进口(42)，
至少两级增压泵(44)，其输入泵级(46)可以连接到待检查的所述试样，并且具有设置在所述输入泵级(46)和所述输出泵级(48)之间的中间气体出口(54)，以及
预真空泵(22)，其连接到所述涡轮分子泵(14)的所述输出泵级(24)的所述出口(20)，并且被配置为在所述涡轮分子泵(14)的所述出口(20)处产生小于50mbar的预真空压力，并克服大气压力将其抽空，
其特征在于，
所述增压泵的所述中间气体出口(54)通过第一连接支路(62)以气体传导方式连接到所述涡轮分子泵(14)的所述第一中间气体入口(36)，以及
所述增压泵(44)的所述输出泵级(48)的所述出口(56)通过第二连接支路(64)以气体传导方式连接到所述涡轮分子泵(14)的所述第二中间气体入口(42)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一连接支路(62)和/或所述第二连接支路(64)具有用于关闭所述连接支路的可单独控制的阀(66，68)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述增压泵(44)的所述输入泵级(46)的所述入口通过旁路支路(74)以气体传导方式连接到所述预真空泵(22)的所述入口，所述旁路支路(74)具有用于关闭所述旁路支路(74)的可单独控制的阀(78)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一连接支路(62)和所述第二连接支路(64)通过桥接支路(70)以气体传导方式彼此连接，其中，所述桥接支路(70)可以具有用于关闭所述桥接支路(70)的可单独控制的阀(72)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，将所述涡轮分子泵(14)的所述输出泵级(24)的所述输出连接到所述预真空泵(22)的所述入口的气体传导路径(28)具有用于选择性地关闭所述气体传导路径的可单独控制的阀(30)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述输入增压泵级(46)是旋转真空泵。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述输出增压泵级(48)是分子泵级，尤其是霍尔维克级。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述增压泵是两级真空泵。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述质谱涡轮分子泵(14)的所述输入级和所述中间级形成两级涡轮分子泵。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述质谱涡轮分子泵(14)的所述输出泵级(24)是霍尔维克级。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述质谱涡轮分子泵(14)是三级真空泵。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述增压泵的所述泵级(46，48)均布置在共同的轴上，和/或所述质谱涡轮分子泵(14)的所述泵级(18，24，26)均布置在共同的轴上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述预真空泵是独立于所述增压泵并独立于所述质谱涡轮分子泵(14)的单独的真空泵。
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