JP2001050853A - ヘリウムリークディテクターのヘリウムクリーンアップ方法及びその装置 - Google Patents

ヘリウムリークディテクターのヘリウムクリーンアップ方法及びその装置

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JP2001050853A
JP2001050853A JP11222819A JP22281999A JP2001050853A JP 2001050853 A JP2001050853 A JP 2001050853A JP 11222819 A JP11222819 A JP 11222819A JP 22281999 A JP22281999 A JP 22281999A JP 2001050853 A JP2001050853 A JP 2001050853A
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helium
pipe
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JP11222819A
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Yoshikazu Matsumoto
善和 松本
Eijiro Ochiai
英二郎 落合
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Ulvac Inc
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Ulvac Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フォアライン配管に溜まり込んだヘリウムを補
助排気ポンプによって掃引する時間を大幅に短縮するた
めのクリーンアップ方法と装置を提供する。 【解決手段】主排気ポンプ5の排気口をフォアライン配
管7を介して補助排気ポンプ6に接続し、主排気ポンプ
の吸気口に分析管4を接続し、テストポート8に連なる
排気管路9を主排気ポンプを介して或いは直接にフォア
ライン配管に接続し、排気管路を流れるヘリウムを分析
管で検出するヘリウムリークディテクターに於いて、テ
ストポートが開通する以前に、フォアライン配管へヘリ
ウムを殆ど含まないクリーンアップガスを制御して1回
又は複数回導入することにより該フォアライン配管に残
存するヘリウムをクリーンアップする。フォアライン配
管に該クリーンアップガスを導入する絞り機能を備えた
開閉バルブ10を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車部品や電気
部品などで気密性が要求される物品を、ヘリウムガスを
使用して気密性をテストするヘリウムリークディテクタ
ーのヘリウムクリーンアップ方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ヘリウムリークディテクターによ
るリーク検出方法として、図1に示すように、ターボ分
子ポンプや複合分子ポンプなどの排気速度の大きい主排
気ポンプdの吸気口を磁場偏向型質量分析管などの分析
管cに接続しておき、該主排気ポンプdの背圧を低くし
て排気作動を可能にするため、これの排気口にフォアラ
イン配管fを介して油回転ポンプなどの該主排気ポンプ
よりも排気速度が小さい補助排気ポンプeを接続し、さ
らにテストポートaに連なる排気管路bを直接に或いは
間接に該補助排気ポンプeへ接続して該排気管路bに流
れ込んだヘリウムを該分析管cで検出する方法が知られ
ている。
【0003】該分析管cは10-3Pa程度の高真空で作
動するものであるから、その内部を到達圧力が低く排気
速度の大きい真空ポンプが主排気ポンプとして使用さ
れ、このようなポンプは背圧が低くないと作動できない
ので、補助排気ポンプeにその背圧を低める補助排気を
行わせている。図1の場合、該排気管路bを、主排気ポ
ンプdの圧縮比が吸気口よりも大きく排気口よりも小さ
い位置に接続する中間導入方式としたが、図2のように
分析管cに接続し、該分析管c及び主排気ポンプdを介
して補助排気ポンプeにより排気されるダイレクトフロ
ー方式や、図3のようにフォアライン配管fに接続し、
該排気管路bに流れ込んだヘリウムを主排気ポンプdの
排気方向とは逆方向に拡散させて分析管cで検出する逆
拡散方式(カウンターフロー方式)とすることも行われ
ている。
【0004】リークテストされる物品が例えばコンプレ
ッサー容器である場合、該容器にテストポートaをつな
ぎ、該容器の周囲からヘリウムガスを吹き付け、該容器
に漏れがあるとその内部へヘリウムが漏れ込み、テスト
ポートaから該分析管cへ拡散したヘリウムを検出して
リークが検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記逆拡散式の検出方
法では、テスト物品に対するリークテストの終了毎にテ
ストポートaが閉じられ、排気管路bから補助排気ポン
プeに至る排気系にヘリウムが残存しないように、補助
排気ポンプeを作動させてクリーンアップしているが、
テスト物品に大きなリークがあってテストポートaから
大量のヘリウムが排気管路bに流れ込んだ場合、フォア
ライン配管fからヘリウムを掃引するのに長い時間が掛
かる不都合があった。その理由は、リークテスト中は該
フォアライン配管fの圧力が該補助排気ポンプeの到達
圧力付近にまで減圧されているため、フォアライン配管
fに多量の気体の流れが生じないからである。そのた
め、フォアライン配管fの全圧は変わらないにも係わら
ずヘリウムの分圧が補助排気ポンプeの到達圧力付近に
まで上昇してしまう、つまり、フォアライン配管f内に
おいてヘリウム濃度が上昇してしまうという結果にな
る。
【0006】ヘリウムは分子量が小さく拡散しやすい性
質を持っており、リークテスト時にフォアライン配管f
に溜まり込んだヘリウムが分析管cまで到達すると、排
気管路bからのリークによって分析したヘリウムと区別
がつかなくなり、測定に大きな影響を及ぼすことにな
る。また、補助排気ポンプeとして油回転ポンプを使用
した場合では、ヘリウムを巻き込んだオイルからなかな
かヘリウムが排出されずに長時間オイル内に残留してし
まうので、フォアライン配管f中のヘリウムを排除して
おくことが好ましい。
【0007】本発明は、フォアライン配管に溜まり込ん
だヘリウムを補助排気ポンプによって掃引する時間を大
幅に短縮するためのクリーンアップ方法を提供するこ
と、及びこれに適した装置を提供することを目的とする
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、ターボ分子
ポンプなどの排気速度の大きい主排気ポンプの排気口を
フォアライン配管を介して該主排気ポンプよりも排気速
度の小さい補助排気ポンプに接続し、該主排気ポンプの
吸気口に磁場偏向型質量分析管などの分析管を接続し、
テストポートに連なる排気管路を該主排気ポンプを介し
て或いは直接に該フォアライン配管に接続し、該排気管
路を流れるヘリウムを該分析管で検出するヘリウムリー
クディテクターに於いて、該テストポートが開通する以
前に、該フォアライン配管へヘリウムを殆ど含まない大
気などのクリーンアップガスを制御して1回又は複数回
導入することにより該フォアライン配管に残存するヘリ
ウムをクリーンアップすることにより、上記の目的を達
成するようにした。該主排気ポンプにドラッグ分子ポン
プを使用し、該クリーンアップガスにヘリウム以外の希
ガス又は不活性ガスを使用し、流量を絞りながら間歇的
に該フォアライン配管に該主排気ポンプの限界背圧以下
の圧力となるように導入することが有利であり、該主排
気ポンプの吸気口と排気口の中間の圧縮比が得られる位
置に中間吸気口を設けてこれに該排気管路を接続しても
よい。該フォアライン配管にヘリウムを殆ど含まない大
気などのクリーンアップガスを導入する絞り機能を備え
た開閉バルブを設けることにより、本発明の方法を適切
に実施できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明すると、図4は容器のテスト物品1をヘリウム雰
囲気の室内2に置いてそのリークをヘリウムリークディ
テクター3により検出する場合を示し、該リークディテ
クター3を、磁場偏向型質量分析管からなる分析管4
と、公知のターボ分子ポンプからなる主排気ポンプ5
と、油回転ポンプからなる補助排気ポンプ6とを備え、
該主排気ポンプ5の排気口にはフォアライン配管7を介
してドライポンプからなる補助排気ポンプ6を接続する
と共にその吸気口に該分析管4を接続してその管内を質
量分析に必要な10-3Pa程度の圧力に排気する構成と
した。該主排気ポンプ5の吸気口は圧縮比が最も小さい
位置に設けられ、その排気口は圧縮比が最も大きい位置
に設けられるが、これらの中間の圧縮比の位置に中間吸
気口を設けてこれにテストポート8に連なる排気管路9
を接続する中間導入方式に構成した。該テストポート8
はテスト物品1に接続される。該主排気ポンプ5には、
排気速度の大きい複合分子ポンプを使用してもよい。該
補助排気ポンプ6は該主排気ポンプ6よりも排気速度が
小さく、大気圧から数1000Pa程度に排気されるポ
ンプが使用される。
【0010】こうした構成は、従来のものと特に変わり
がなく、テストポート8を閉じて主排気ポンプ5及び補
助排気ポンプ6により分析管4及び排気管路9内を排気
し、テスト可能な圧力状態になったら、該テストポート
8を開いて逆拡散式にリークテストを行うことも従来と
同様であるが、そのテスト後にフォアライン配管7にヘ
リウムが残存する不都合を解消するため、本発明では、
次にテストポート8が開通する以前に該フォアライン配
管7にヘリウムを殆ど含まない大気などのクリーンアッ
プガスを絞りなどで制御して1回又は複数回導入するよ
うにした。
【0011】該フォアライン配管7には開閉バルブ10
を備えた分岐管路11を設け、その端部を大気に開放し
或いは窒素ガスボンベなどの不活性ガス源に接続する。
そして該開閉バルブ10を一定時間開いてクリーンアッ
プガスをフォアライン配管7へ導入し、その圧力を上昇
させると、該フォアライン配管7のヘリウム濃度が下が
る。すなわち、ヘリウム分圧は変わらないのに全圧が上
がるのでヘリウム濃度が下がる。次いで該開閉バルブ1
0を閉じることで、再び補助排気ポンプ6による排気が
始まり、該フォアライン配管7の圧力が下がり、クリー
ンアップされて元の低いヘリウム濃度の状態に戻る。こ
れによりフォアライン配管7内に気体の流れ(圧力変
化)が生起され、ヘリウムの排気に要する時間が短縮で
きる。
【0012】具体的一例に於いて、該フォアライン配管
7内の圧力が1Paで、ヘリウム濃度がリーク検出時に
例えば5ppm程度になるように排気されている場合、
テスト物品1に大きな漏れが存在して例えば5000p
pmと1000倍に上昇したとする。この場合、開閉バ
ルブ10を一瞬開くことでフォアライン配管7の圧力を
1Paから1000Paまで上昇させると、ヘリウム濃
度は5ppmにまで下がる。そして該開閉バルブ10を
閉じ、補助排気ポンプ6で1Paまで排気すれば、大量
にヘリウムが流入した以前の状態に戻る。
【0013】該フォアライン配管7の圧力が大気圧にな
るまでクリーンアップガスを導入したのち排気すれば、
大きなクリーンアップ効果が得られるが、主排気ポンプ
5には背圧の限界(限界背圧)があって大気圧までは圧
力を上昇させることができない。そこで、フォアライン
配管7の圧力を大気圧まで上昇させずに圧力変化を小さ
くして排気し、その操作を繰り返し行うことで大きなヘ
リウムのクリーンアップ効果が得られるようにした。例
えば、主排気ポンプ5の背圧が3500Paの場合、該
開閉バルブ10を1秒間開いたのち5秒間閉じることを
3回繰り返すことにより、フォアライン配管7の圧力が
約3000Paに上昇したのち約200Paまで下がる
ことを3回繰り返され、1回の開閉作動でフォアライン
配管7が200Paから3000Paまで変化させるこ
とで、理論値ではヘリウム濃度を1/15に減少させる
ことができる。
【0014】以上の説明では、中間導入方式について説
明したが、図4の排気管路9の接続を変え、ダイレクト
フロー方式やカウンターフロー方式とした場合でも同様
の効果が得られる。開閉バルブ10又は分岐管路11に
絞りを設けて流量を調整することにより、開閉バルブ1
0の開弁によるフォアライン配管7内の急激な圧力上昇
を避け、開閉時間により圧力制御することが容易にな
る。また、大気中には5ppmのヘリウムが存在するの
で、その存在が検出の障害になる場合は、ヘリウムを含
まない窒素ガスなどの不活性ガスを導入しても良い。
【0015】図4の装置構成において、テストポート8
からヘリウムを1.8×10-5Pa・m3/sで30秒
間導入して大量ヘリウム流入状態としたのち該テストポ
ート8を閉じ、開閉バルブ10を閉じたまま即ち図1の
従来と同じ状態で補助排気ポンプ6を作動させ、クリー
ンアップを行った。主排気ポンプ5にはターボ分子ポン
プを使用し、補助排気ポンプ6にはドライポンプを使用
した。その結果は図5に示す如くであり、導入されたヘ
リウムが100レンジ15%にまで減少するのに約60
0秒を要した(図5(A)参照)。図5(B)にこのと
きの分析管4の圧力、図5(C)にテストポート8の圧
力、図5(D)にフォアライン配管7の圧力を夫々示し
た。
【0016】図4の装置構成において、前記の場合と同
様にテストポート8からヘリウムを1.8×10-5Pa
・m3/sで30秒間導入して大量ヘリウム流入状態と
したのち該テストポート8を閉じ、開閉バルブ10を3
0秒間だけ開いて大気をフォアライン配管7へ導入し、
本発明の方法を実施した。主排気ポンプ5は限界背圧が
3500Paのターボ分子ポンプ、補助排気ポンプ6は
ドライポンプである。開閉バルブ10には絞りを設けて
30秒間の開弁でフォアライン配管7の圧力が主排気ポ
ンプ5の限界背圧以下の3000Paになるように調整
した。その結果は図6に示す如くであり、約450秒で
導入されたヘリウムが100レンジ15%まで減少した
(図6(A)参照)。図6(B)にこのときの分析管4
の圧力、図6(C)にテストポート8の圧力、図6
(D)にフォアライン配管7の圧力を夫々示した。
【0017】更に、図4の装置構成において、前記の場
合と同様にテストポート8からヘリウムを1.8×10
-5Pa・m3/sで30秒間導入して大量ヘリウム流入
状態としたのち該テストポート8を閉じ、開閉バルブ1
0を3秒間開いたのち5秒間閉じる動作を3回繰り返し
て本発明の方法を実施した。主排気ポンプ5は限界背圧
が3500Paのターボ分子ポンプ、補助排気ポンプ6
はドライポンプで、開閉バルブ10には絞りを設けて5
秒間の開弁でフォアライン配管7の圧力が主排気ポンプ
5の限界背圧以下の3000Paになるように調整し
た。該分岐管路その結果は図7に示す如くであり、約1
20秒で導入されたヘリウムが100レンジ15%まで
減少した(図7(A)参照)。図7(B)にこのときの
分析管4の圧力、図7(C)にテストポート8の圧力、
図7(D)にフォアライン配管7の圧力を夫々示した。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、ヘリ
ウムリークディテクターの主排気ポンプの排気口と補助
排気ポンプを結ぶフォアライン配管に、該テストポート
が開通する以前にヘリウムを殆ど含まない大気などのク
リーンアップガスを制御して導入するようにしたので、
該フォアライン配管内に残存するヘリウムを短時間に排
除して正確なリークテストを行える効果があり、該主排
気ポンプがドラッグ分子ポンプの場合にはその限界背圧
以下になるように該クリーンアップガスを間歇的に導入
することにより、更に短時間でクリーンアップを行える
効果がある。また、本発明の方法は、該フォアライン配
管に絞り機能を備えた開閉バルブを設けることにより簡
単且つ安価な装置で実施できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の中間導入方式のヘリウムリークディテク
ターの説明図
【図2】従来のダイレクトフロー方式のヘリウムリーク
ディテクターの説明図
【図3】従来のカウンターフロー方式のヘリウムリーク
ディテクターの説明図
【図4】本発明の方法と装置の説明図
【図5】従来の方法によるクリーンアップの測定結果の
線図
【図6】本発明の方法によるクリーンアップの測定結果
の線図
【図7】本発明の他の方法によるクリーンアップの測定
結果の線図
【符号の説明】
1 テスト物品、3 ヘリウムリークディテクター、4
分析管、5 主排気ポンプ、6 補助排気ポンプ、7
フォアライン配管、8 テストポート、9 排気管
路、10 開閉バルブ、11 分岐管路、

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターボ分子ポンプなどの主排気ポンプの排
    気口をフォアライン配管を介して補助排気ポンプに接続
    し、該主排気ポンプの吸気口に磁場偏向型質量分析管な
    どの分析管を接続し、テストポートに連なる排気管路を
    該主排気ポンプを介して或いは直接に該フォアライン配
    管に接続し、該排気管路を流れるヘリウムを該分析管で
    検出するヘリウムリークディテクターに於いて、該テス
    トポートが開通する以前に、該フォアライン配管へヘリ
    ウムを殆ど含まない大気などのクリーンアップガスを制
    御して1回又は複数回導入することにより該フォアライ
    ン配管に残存するヘリウムをクリーンアップすることを
    特徴とするヘリウムリークディテクターのヘリウムクリ
    ーンアップ方法。
  2. 【請求項2】上記主排気ポンプにターボ分子ポンプなど
    のドラッグ分子ポンプを使用し、上記クリーンアップガ
    スにヘリウム以外の希ガス又は不活性ガスを使用し、流
    量を絞りながら間歇的に上記フォアライン配管へ該主排
    気ポンプの限界背圧以下の圧力となるように導入するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のヘリウムリークディテ
    クターのヘリウムクリーンアップ方法。
  3. 【請求項3】上記主排気ポンプの吸気口と排気口の中間
    の圧縮比が得られる位置に中間吸気口を設けてこれに上
    記排気管路を接続したことを特徴とする請求項1に記載
    のヘリウムリークディテクターのヘリウムクリーンアッ
    プ方法。
  4. 【請求項4】ターボ分子ポンプなどの主排気ポンプの排
    気口をフォアライン配管を介して補助排気ポンプに接続
    し、該主排気ポンプの吸気口に磁場偏向型質量分析管な
    どの分析管を接続し、テストポートに連なる排気管路を
    該主排気ポンプを介して或いは直接に該フォアライン配
    管に接続し、該排気管路を流れるヘリウムを該分析管で
    検出するヘリウムリークディテクターに於いて、該フォ
    アライン配管にヘリウムを殆ど含まない大気などのクリ
    ーンアップガスを導入する絞り機能を備えた開閉バルブ
    を設けたことを特徴とするヘリウムリークディテクター
    のヘリウムクリーンアップ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120132800A1 (en) * 2009-08-14 2012-05-31 Edwards Limited Vacuum system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120132800A1 (en) * 2009-08-14 2012-05-31 Edwards Limited Vacuum system
JP2013501886A (ja) * 2009-08-14 2013-01-17 エドワーズ リミテッド 真空システム

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