DE1473642A1

DE1473642A1 - Device for detecting leaks in high vacuum vessels

Info

Publication number: DE1473642A1
Application number: DE19621473642
Authority: DE
Inventors: Mandoli Harry A; Rorden Robert J
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1961-11-01
Filing date: 1962-08-07
Publication date: 1970-09-10

Description

Vorrichtung zur Feststellung undichter Stellen in Hochvakuumgefäßen.Device for detecting leaks in high vacuum vessels.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feststellung undichter Stellen in Hochvakuumgefäßen. The invention relates to an arrangement for detecting leaks Places in high vacuum vessels.

Ee sei davon ausgegangen, dass al Hochvakuumpumpen sogenannte ionische Vakuumpumpen benutzt werden, welche die Getterwirkung einer Glimmentladung ausnutzen. Im wesentlichen handelt es sich dabei darum, dass durch die Ionisierung in der Glimmentladung die Bindung der restlichen in dem Behalter sich befindlichen Gasmolektile an das Kathodenmaterial erleichtert wird. Let it be assumed that al high vacuum pumps are so-called ionic Vacuum pumps are used which utilize the getter effect of a glow discharge. Essentially, it is a matter of the ionization in the glow discharge the binding of the remaining gas molecules in the container to the Cathode material is facilitated.

Zur Feststellung von Undichtigkeiten wird nun der zu evakuierende Behälter mit einem Testgas angeblasen, sodass, wenn der Strahl dieses Gases auf eine undichte Stelle gerichtet iet, vorzugsweise dieses Restgas an der undichten Stelle eingesaugt wird. Ist das Restgas nun so beschaffen, wie z. B. Sauerstoff, dass seine Ionisierung in der Glimmentladung eine wesentlich stärkere Bindung an das Material der Kathode bewirkt, wie das bei der sonst durch die undichte Stelle eingesaugten Luft der Fall ist, eo bewirkt das Anstrahlen der undichten Stelle mit den restgas eine wesentliche Änderung des Ionisationsstr omes durch die Glimmentladung unJ eine Anzeige dieser @tromänderung ist gleichzeitig eine Anzeige dafür, dass die im gleichen Moment angestrahlte Stelle des Vakuumbehälters undicht ist. The one to be evacuated is now used to detect leaks Container blown with a test gas so that when the jet of this gas is on a leak is directed, preferably this residual gas at the leaky Body is sucked in. Is the residual gas such as B. Oxygen, that its ionization in the glow discharge creates a much stronger bond with the material the cathode causes, as is the case with the otherwise by the leaking air sucked in is the case, eo causes the radiation of the leaky Make a significant change in the ionization current with the residual gas through the Glow discharge and an indication of this change in current is at the same time an indication that the point of the vacuum container that is irradiated at the same time leaks is.

In der Anmeldung Y 18 581 IXd/21e des Anmelders ist eine neuartige Strromeßanordnung für eine solche Hochvakuumpumpe beschrieben. In der von dieser Anmeldung getrennten Anmeldung V 22 040 VIIlb/21d3 ist eine Stromversorgungseinrichtung fUr eine solche Hochvakuumpumpe beschrieben, die besonders dem sich während des Pumpverfahrens in großen Bereichen ändernden Widerstand der Pumpe Rechnung trägt. In the applicant's application Y 18 581 IXd / 21e there is a new type Described current measuring arrangement for such a high vacuum pump. In the of this Registration separate registration V 22 040 VIIlb / 21d3 is a power supply device for such a high vacuum pump, which is particularly suitable during the The pumping method takes into account the changing resistance of the pump in large areas.

Die Strommeßanordnung kann, sollen Veränderungen des Stromes und dicht der dem Druck umgekehrt proportionale absolute Wert des Stromes gemessen werden, so eingeschaltet werden, dass sie sich annähernd linear verhält. Es sind desweiteren Mittel vorgesehen, die es erlauben, bei Jedem absoluten Wert des Stromes die Anzeige des Anzeigegerätes auf einen Höchstwert einzustellen, um dadurch eine Änderung dieses Wertes, der bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens eine Undichtigkeit anzeigt, besonders genau feststellen zu können. Um die Wirksamkeit der Erfindung zeigen zu können, sei nun auf die beigefugten Zeichnungen, welche Ausführungsbesipiele darstellen, Bezug genommen. Es bedeuten: Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Anordnung, Fig. 2 ein detaillierter Schaltplan der Anordnung unter Verwendung der Spannungsversorgungseinrichtung und der Strommeßeinrichtung, wie sie in den genannten Anmeldeschriften des Anmelders beschrieben worden sind, Fig. 3 ein blockschaltbild für die Messung der Änderung des Ionisationsstromes durch Spannungskompensation, Beim normalen Pupvorgang, wo das Anzeigegerät 43 den in dem u evakuierenden Behälter herrschenden Druck entsprechend einer daraufhin abgestellten Eichung desselben anzeigt, arbeitet das Meßgerät so, dass durch das Vorsehen einer Diode 42 mit logarithsiocher Kennlinie funf Meßdekaden, d.h. ein Bereich von einem Mikroaipere bia zu 200 Nilliampere auf einem Meßbereich der Sksla des Anzeigegerätes zusammengepreßt sind. Zur Feststellung einer Stromänderung, wie sie auftritt, wenn eine undichte Stelle mit einem Testgas angestrahlt wird, wird der Schalter 49 geschlossen. Er legt damit den Widerstand 48 parallel zum Wideretnni 46 und 45 und verringert ### dadurch den Widerstand parallel @@@ Diode 42. Außerdem wird der veränderliche Widerstand 51 51 eingeschaltet und dadurch dic parallel zur Diode 42 liegende Meßanordnung er@@@@ in ihrem widerstand herabgesetzt. Durch diese Maßnahmen wird nun der parallel zur Diode 42 liegende Widerstand so gewnhlt, dass er klein gegenüber dem der Diode 42 in Berei@@@ @einer Stromstarke ist, sondass sich di) MeX-anord@@@@@@ nicht mehr logarithmisch, sondern vielmehr linear ve@@@lt. Durch Regelung des Widerstandes 51, 1 s@@@ d@@ @@@@@@@@@@@ auf höchsten Ausschlag einregeln, sodease es besonders eipfindlich fär Änderungen ist, d.h. diese mit besondere großen Ausschlag anzeigt. Die Diode 42 wirkt nun außerdem als Schutz des Meßinstrueentes, da, dank ihrer logarithmischen Kennlinie, ihr Widerstand mit zunehmendem Strom geringer wird, sodass bei einem Ansteigen des Stromes über den für die Meßanordnung, insbesondere das Meßgerät, zuträglichen Wert die Diode inner sehr Strom zieht und so verhindert, dass das Meßgerät in unzuträglicher Weise überbelastet wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Strom, der durch das Meßgerät geht, höchstens doppelt so groß ist wie derjenige, welcher einem mximalen Skalenausschlag entspricht. The current measuring arrangement can, should changes in the current and the absolute value of the current inversely proportional to the pressure can be measured, switched on in such a way that it behaves almost linearly. There are also Means are provided which allow the display for each absolute value of the current of the display device to a maximum value in order to change this Value that indicates a leak when using the method described, to be able to determine particularly precisely. To show the effectiveness of the invention too can, now refer to the attached drawings, which represent implementation examples, Referenced. It means: Fig. 1 is a block diagram of the entire Arrangement, Fig. 2 is a detailed circuit diagram of the arrangement using the Voltage supply device and the current measuring device, as mentioned in the above Application documents of the applicant have been described, Fig. 3 is a block diagram for measuring the change in the ionization current through voltage compensation, During the normal Pup process, where the display device 43 is in the u evacuating container indicates the prevailing pressure in accordance with a calibration of the same, which is then switched off, the measuring device works in such a way that by providing a diode 42 with a logarithmic Characteristic curve for five measuring decades, i.e. a range from one microaipere to 200 nilliamps are compressed on a measuring range of the Sksla of the display device. To determine a change in current, such as occurs when a leak is detected with a test gas is illuminated, the switch 49 is closed. He thus lays down the resistance 48 parallel to the resistance 46 and 45 and thereby reduces the resistance in parallel @@@ Diode 42. In addition, the variable resistor 51 is turned on and 51 thereby the measuring arrangement lying parallel to the diode 42 er @@@@ in your resistance degraded. As a result of these measures, the one lying parallel to the diode 42 is now Resistance chosen so that it is small compared to that of diode 42 in the range @@@ @one Power is strong, but di) MeX-anord @@@@@@ is no longer logarithmic, but rather linear ve @@@ lt. By regulating the resistance 51, 1 s @@@ d @@ @@@@@@@@@@@ adjust to the highest deflection, sodease it is particularly sensitive fär changes, i.e. shows them with a particularly large deflection. The diode 42 now also acts as a protection for the measuring instrument, thanks to its logarithmic Characteristic curve, its resistance decreases with increasing current, so that with a Increase in the current above that for the measuring arrangement, in particular the measuring device, beneficial value the diode draws a lot of current inside and thus prevents the measuring device is overloaded in an unacceptable manner. In this way it can be achieved that the current that goes through the measuring device is at most twice as large as that which corresponds to a maximum scale deflection.

Ist nun gemäß dieser Anordnung das Meßgerät bei kleinem Puipetrol auf größten Skalenausschlag eingestellt, und wird dann ein Testgas, wie z.B. Sauerstoff an eine undichte Stelle gebracht, und ist dieses Testgas so beschaffen, dass es eine andere Puapgeschwindigkeit als die normalerweise dadurch die undichte Stelle eingesogene Luft besitzt, so wird das Anstrahlen dieser undichten Stelle eine Stroländerung bewirken, die am Anzeigegerät 43 aufs leichteste zu erkennen ist. If the measuring device is now according to this arrangement with a small Puipetrol set to the largest scale deflection, and then becomes a test gas such as oxygen brought to a leak, and is this test gas such that it a different puap speed than that normally caused by the leak If air has been sucked in, then irradiating this leak will change the flow effect, which can be easily recognized on the display device 43.

Bei der Anwendung eines solchen Feststellungsverfahrens für undichte Stellen ist besonders darauf zu achten, dass das zur Anstrahlung der als undicht vermuteten Stellen des zu evalaierenden Behälters verwendete Gas eine andere Pumpcharakteristik als die normalerweise durch die undichte Stelle einströmende luft hat. D.h., dass die Pumpgeechwindigkeit der Ionenpumpe für dieses Restgas eine andere als die für Luft ist. When using such a leak detection method Special care must be taken to ensure that the spotlight is considered to be leaking suspected locations of the container to be evalated, gas used a different pumping characteristic than the air normally flowing in through the leak. I.e. that the pumping speed of the ion pump for this residual gas is different from that for Air is.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, dass durch die Veränderlichkeit des Widerstandes 51, sowie durch die Kalibrierungsmöglichkeit durch Veränderung des Widerstandes 46, bei verschiedenen absoluten Werten des lonenstrons jeweils das Anseigegerät auf maximalen Ausschlag gebracht werden kann, sodass damit die gesamte Anzigeanordnung auf mximale Rapfindlichkeit gegentiber Stromänderungen gebracht wird. A particular advantage of the invention is that due to the variability of the resistor 51, as well as the calibration option by changing of the resistor 46, at different absolute values of the ion current, respectively the display device can be brought to the maximum deflection so that the entire display arrangement brought to maximum sensitivity against current changes will.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung steht die Messung der Stromänderung der ionenpumpe gemäß einer Anordnung nach Fig. 3 tor Der durch die Ionenpumpe bei einem bestimmten Evakuierungszustand gezogene Strom verursacht an einem Widerstand A einen Spannungsabfall, welcher durch Einstellen einer veränderlichen spannungsquelle V' kompensiert wird, sodass ein Anzeigegerät G auf Juli steht. Ändert sich nun durch Anbringen des Testgases an einer undichten Stelle die Pumpgeschwindigkeit der Ionenpumpe, damit also auch der von dieser Puppe gesogen. Strom, so wird sich du bei einen Ausschlag an Anzeigegerät G bemerkbar machen. Another embodiment of the invention is the measurement of the change in current the ion pump according to an arrangement according to FIG. 3 tor The by the ion pump at A certain evacuation condition caused current drawn at a resistor A is a voltage drop caused by setting a variable voltage source V 'is compensated so that a display device G is on July. Now changes through Applying the test gas to a leak the pumping speed of the ion pump, thus also sucked by this doll. Electricity, so you will in case of a rash noticeable on display device G.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Order to determine undiohter Place in an evacuated vessel containing an ionic vacuum pump thereby characterized in that means are provided by which the pulp drawn from this pulp Current is measured and in that the means for determining current changes can be set to be more sensitive for current measurement.

2.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the switching from the display of the absolute value of the current to the display of the current changes causes a linearization of the Ness arrangement.

3.) Arrangement according to claim 1, characterized gekennzeicnet that of The current drawn by the ionic vacuum pump creates a voltage drop across a resistor (A), to which a variable voltage source (V ') and a tightening device (§) are connected in parallel, and the voltage source 50 can be regulated that the current su supplied by the device (G) becomes zero, so that any change in the from The current drawn by the ionic vacuum pump when illuminating the leak of the vacuum container with a test gas will give a rash on the indicator.

4.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the for Display of the current provided means when measuring the absolute value, which the one to be evacuated The pressure in the vessel is reversed is proportional. logarithmically, when displaying the change in current itself behave linearly.