JP2000046681A - ヘリウムリークディテクタ - Google Patents

ヘリウムリークディテクタ

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JP2000046681A
JP2000046681A JP10216271A JP21627198A JP2000046681A JP 2000046681 A JP2000046681 A JP 2000046681A JP 10216271 A JP10216271 A JP 10216271A JP 21627198 A JP21627198 A JP 21627198A JP 2000046681 A JP2000046681 A JP 2000046681A
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JP
Japan
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helium
test
time
leak
pressure burst
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JP10216271A
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English (en)
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Akio Igawa
秋夫 井川
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ヘリウム逆拡散法を用いて簡易で高感度のリー
クテストを可能にする。 【解決手段】分析管5の信号を測定手段8に入力し、こ
の測定手段8で、モレキュラドラッグポンプ4が圧力バ
ーストした際に分析管5が検出するピーク値Ibを前回
の圧力バースト時からの経過時間Tbにより時間平均し
てリーク量を求めるようにしたので、外気から混入する
ヘリウムによるバックグランド値の揺らぎを相殺し、か
つアンプノイズよりも大きな信号を分析管5から出力さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、封止検査や密閉検
査などを行う際に利用されるヘリウムリークディテクタ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】封止検査や密閉検査を行うための有力な
手段の一つにヘリウムリークディテクタがある。ヘリウ
ムリークディテクタは、被試験体を粗引きラインを介し
て真空ポンプにより吸引し得るように構成し、この粗引
きラインに被試験体より漏出したヘリウムを誘導すると
ともに、その誘導されたヘリウムの一部を粗引きライン
に接続したテストラインに導き、このテストラインの末
端に接続した分析管でリーク量の測定を行うものであ
る。
【0003】このうち、逆拡散法と称されるものは、前
記テストライン中に高真空ポンプを介在させておき、リ
ークテスト時にこの高真空ポンプ内を排気口から吸気口
に向かって逆拡散したヘリウムのみを分析管に導くこと
で、分析管に大量のヘリウムが導入されてバックグラウ
ンド値が異常に上昇することを防ぐようにしているもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に逆拡
散リークテスト方式では、検出感度は10-12Pa・m3
/sオーダーが限界とされている。その理由として、粗
引きラインにはそれを排気する真空ポンプを逆流して大
気中のヘリウムが混入し、これが分析管に導入されてバ
ックグラウンド値を押し上げていることが知られている
が、その混入は不規則なものであり、バックグラウンド
値はこれによる影響を受けて瞬時的に揺らいでいるた
め、ある瞬間の測定に対してバックグラウンド値がいか
なるものであるかを正確に確定することは難しい。した
がって、分析管が検出する瞬時的なリーク量をもって被
試験体から漏出するリーク量と見做すようにしている一
般的手法では、かかる真空ポンプからのヘリウムの混入
が高感度の検出を妨げる要因になっていると考えられ
る。また、他の理由として、分析管で検出された検出値
は電気信号として後段のアンプに入力され、増幅される
が、アンプにはノイズがつきものであるため、前記電気
信号が微小である場合、その信号がアンプのノイズに埋
もれてしまい、これが高感度の検出を妨げるもう一つの
要因となっているものである。
【0005】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、大気中のヘリウムの混入やアンプの
ノイズによる影響を極力受けずに、短時間で高感度のリ
ークテストが行えるようにしたヘリウムリークディテク
タを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、高真空ポンプを用いた逆拡散法による
ヘリウムリークディテクタにおいて、前記高真空ポンプ
において不可避的に発生する本来なら好ましくない圧力
バースト現象を逆手にとり、この圧力バーストが発生し
た際に分析管が検出するピーク値を前回の圧力バースト
時からの経過時間により時間平均してリーク量を求める
測定手段を設けたことを特徴とするものである。
【0007】すなわち、圧力バーストが生じると、粗引
きラインやテストライン等に存在しているヘリウムが瞬
時に一掃され、それらは高真空ポンプを逆流して分析管
に一斉に流入する。このときのヘリウム量は、前回の圧
力バースト以降に被試験体からライン中に漏出してきて
蓄積されたものであるため、その圧力バースト時に分析
管が検出するピーク値を圧力バースト間の経過時間で時
間平均すれば、本来のリーク量の測定が可能となる。
【0008】しかも、このような信号処理を行えば、バ
ックグラウンド値も平均化され、大気中のヘリウムの不
規則な混入による揺らぎの発生を相殺して本来のリーク
量をより正確に取り出すことができるだけでなく、瞬時
的なリーク量自体は少量でも圧力バースト時に比較的多
量のヘリウムが分析管に流入することで分析管から後段
のアンプに比較的大きい信号が入力されることになるた
め、アンプのノイズによる影響も受け難くなる。したが
って、本発明によると、比較的短時間のうちに従来に比
してより高感度のリークテストを行うことが可能にな
る。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。このヘリウムリークディテクタは、図1に示
すように、被試験体を収容したテストチャンバ1を粗引
ライン2を介して油回転真空ポンプ(RP)3で吸引し
得るように構成するとともに、その粗引ライン2に漏出
したヘリウムの一部を高真空ポンプであるモレキュラド
ラッグポンプ(MDP)4の内部を逆拡散させて分析管
5で検出するようにしたものである。
【0010】具体的に説明すると、粗引ライン2の始端
にはテストポート6が設けられ、このテストポート6に
テストチャンバ1を着脱可能且つ接続部が気密となるよ
うに取り付け得るように構成するとともに、その粗引ラ
イン2の途中にバルブBVを配置している。一方、モレ
キュラドラッグポンプ4は、粘性領域における排気を司
るねじ要素41と、分子領域における排気を司るタービ
ン要素42とを連ねた構造のもので、ねじ要素41の排
気口41aと粗引ライン2のバルブBVよりも下流部と
の間をバルブFVを有する第1のテストライン7aを介
して接続するとともに、タービン要素42とねじ要素4
1の間に設けた中間排気口42aと前記粗引ライン2の
バルブBVよりも上流部との間をバルブMVを有する第
2のテストライン7bを介して接続している。
【0011】ここで、本実施例による基本的なリークテ
ストの手順について説明する。先ず、バルブBV、MV
を閉、FVを開にし、油回転真空ポンプ3及びモレキュ
ラドラッグポンプ4を作動させて、分析管5を所定のバ
ックグラウンド値が得られるまで排気する。この排気が
完了するまでに、テストポート6にヘリウムを充填した
被試験体を収容してなるテストチャンバ1を接続してお
く。次に、バルブFVを閉、BVを開にして、テストチ
ャンバ1内を排気し、被試験体から漏出されるヘリウム
を粗引ライン2に誘導する。誘導が安定したら、バルブ
FVを再び開にする。これにより、テストライン7aか
らモレキュラドラッグポンプ4を介して逆拡散したヘリ
ウムが分析管5に導入され、リーク量の測定が可能とな
る。一方、テストライン7bは、より高感度の検出を行
う際に用いられるもので、このときは粗引後にバルブB
Vを閉、バルブMV、FVを開にして、中間排気口42
aからヘリウムを逆拡散させるようにする。
【0012】以上のような構成に加えて、本実施例は、
前記分析管5から出力される信号を、図2に示す測定手
段8に入力するようにしている。この測定手段8は、分
析管5の出力信号S1を増幅するアンプ81と、このア
ンプ81の出力S2を微分する微分回路82と、その微
分値S3を敷居値S0と比較しそれを上回ったときに信
号S4を出力する比較回路83と、この比較回路83の
信号S4を入力したときにONになるスイッチ回路84
と、このONになったスイッチ回路84を介して前記ア
ンプ81の信号S2が取り込まれるピークホールド回路
85と、そのピーク値Ib(正確には図3に示すバック
グラウンド値BGからのピーク値)をA/D変換するA
/D変換器86と、前記ピークホールド回路85がピー
クホールドするごとに(すなわち図3のピーク値Ibが
入力されるごとに)タイマーをリセットして次のピーク
ホールド時までの時間をカウントするタイマ回路87
と、前記ピーク値Ibをカウント値Tbで除して平均化
する演算回路88とから構成されている。
【0013】すなわち、前記微分回路72は、アンプ8
1からの信号S2の電流値Iのうち、その立ち上がり波
形からモレキュラドラッグポンプ4で圧力バーストが生
じたか否かを検出するものであり、演算回路88で得ら
れる演算結果は、圧力バーストが生じたときのピーク値
Ibを前回の圧力バースト時からの経過時間Tbで時間
平均したときのリーク量に対応しているものである。こ
のような測定手段8は、実際には各テストライン7a、
7bに応じて2系統設けられており、それぞれ適切な敷
居値等が設定されている。
【0014】したがって、本実施例においてモレキュラ
ドラッグポンプ4に圧力バーストが生じると、粗引ライ
ン2やテストライン7a、7b等に充満しているヘリウ
ムが瞬時に一掃され、それらはモレキュラドラッグポン
プ4を逆流して分析管5に一斉に流入する。このときの
ヘリウム量は、前回の圧力バースト時以降に被試験体か
らライン2、7a、7b中に漏出してきて蓄積されたも
のであり、その圧力バースト時に分析管5が検出するピ
ーク値Ibを圧力バースト間の経過時間Tbで時間平均
した平均リーク量が測定手段8によって自動的に得られ
ることになる。
【0015】しかも、このような信号処理を行えば、バ
ックグラウンド値BGも平均化され、大気中のヘリウム
の不規則な混入による揺らぎの発生を相殺して本来のリ
ーク量をより正確に取り出すことができるだけでなく、
瞬時的なリーク量自体は少量でも圧力バースト時に比較
的多量のヘリウムが分析管5に導入されるので、分析管
5から後段のアンプ81に比較的大きい信号S1が入力
され、アンプ81のノイズによる影響も受け難くなる。
したがって、本実施例によると、比較的短時間のうちに
10-12Pa・m3/s以下の高感度のリークテストを行
うことが可能になる。
【0016】なお、上記のような圧力バーストを積極的
に利用するためには、圧力バーストが発生することが明
らかなポンプを使用すれば間違いない。また、タービン
翼やネジ溝の構造を適当に設計しても圧力バーストを誘
発することができる。その他の手法としては、例えば通
常7万rpm程度で運転されるポンプをリークテストに
必要な圧縮比を確保できる範囲で4万rpm程度に落と
して運転するような事もバースト発生に有効となるもの
である。
【0017】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば、上記実
施例ではテストラインを並設し、複合モレキュラドラッ
グポンプの中を切換使用して2種類のリークテストを行
えるように構成したが、図4に示すように高真空ポンプ
であるターボ分子ポンプ104を単体で用い、これを単
一のテストライン107に配置してリークテストを行う
ようにシンプルに構成してもよい。この場合にも、リー
クテストの手法は上記実施例においてテストライン7a
を使用するときと全く同様にして行うことができるもの
である。
【0018】
【発明の効果】本発明のヘリウムリークディテクタは、
以上説明したように、高真空ポンプを用いた逆拡散法に
よる構成において、高真空ポンプが圧力バーストした際
に分析管が検出するピーク値を前回の圧力バースト時か
らの経過時間により時間平均してリーク量を求める測定
手段を設けたものである。
【0019】このため、大気中のヘリウムの不規則な混
入による揺らぎの発生を相殺して本来のリーク量をより
正確に取り出すことができるだけでなく、分析管から後
段のアンプに比較的大きい信号を入力してアンプのノイ
ズによる影響も受け難くして、比較的短時間のうちに従
来に比してより高感度のリークテストを行うことが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す基本的な排気系統図。
【図2】図1の排気系統に接続される測定手段のブロッ
ク図。
【図3】同実施例の信号処理の手法を説明するための
図。
【図4】本発明の変形例を示す図1に対応した排気系統
図。
【符号の説明】
4…高真空ポンプ(モレキュラドラッグポンプ) 5…分析管 8…測定手段 104…高真空ポンプ(ターボ分子ポンプ) Ib…ピーク値 Tb…経過時間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高真空ポンプを用いた逆拡散法によるヘリ
    ウムリークディテクタにおいて、 前記高真空ポンプが圧力バーストした際に分析管が検出
    するピーク値を前回の圧力バースト時からの経過時間に
    より時間平均してリーク量を求める測定手段を設けたこ
    とを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
JP10216271A 1998-07-30 1998-07-30 ヘリウムリークディテクタ Pending JP2000046681A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007500352A (ja) * 2003-05-30 2007-01-11 インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 漏れ検出装置

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