JP2002214065A - 検出ガス吹付け装置及びこれを用いた真空チャンバーのリーク検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーク箇所をより具体的かつ迅速に探知・特
定できる新規な真空チャンバーのリーク検出方法及びこ
れに用いる検出ガス吹付け装置の提供。 【解決手段】 真空チャンバー１の表面に検出ガスＧを
吹き付けるノズル７の周囲に一定の間隙を隔てて外管８
を被せて二重管構造とすると共に、その外管８にその先
端開口部から上記ノズル７周囲のガスを吸い込むための
吸引機１０を接続する。これによって、ノズル７から吹
付けられた検出ガスＧの広がりを抑えてピンポイントで
検出ガスＧを吹き付けることができるため、真空チャン
バー１のリーク箇所をより具体的かつ迅速に探知・特定
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、電子ビーム加速器
を構成する検出ガス吹付け装置及びこれを用いた真空チ
ャンバーのリーク検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、物理学の分野における最大のテー
マの一つである反物質の解明には、６種類あるクォーク
の一つであるｂクォークを含むＢ中間子及び反Ｂ中間子
の性質の差を調べることが最適といわれている。

【０００３】このＢ中間子及び反Ｂ中間子は、エネルギ
ーが数十億ボルトの電子ビームと陽電子ビームを小さく
絞り、精密に衝突させることによって大量に得られるた
め、この研究には、いわゆるＢファクトリー加速器と称
される専用の大型の加速器が必要となってくる。

【０００４】このＢファクトリー加速器とは、ビームの
通り道となる周長数ｋｍの二つのリングを並行に並べ、
ここに全長数百ｍの電子陽電子線形加速器で加速したビ
ームを直接入射・蓄積した後、各ビームを超電導電磁石
等で厚さ数μｍ、幅数十μｍ程度まで絞ってから両ビー
ムを衝突させて一度に数億個といった大量のＢ中間子・
反Ｂ中間子ペアを発生させるようにしたものであり、そ
の建設には広大な敷地と、大量の資材及び専用の機器が
必要となってくる。

【０００５】そして、このようなＢファクトリー加速器
を建設する上でビームの通り道となる長距離のリング
は、例えば、厚さ約６ｍｍ程度の銅やアルミ製の管状の
真空チャンバーを多数リング状に配置し、これら各真空
チャンバー同士をステンレススチール製のベローズで繋
ぎ合わて形成されることになるが、この真空チャンバー
は、製造過程において亀裂や微細な孔等の欠陥が発生し
ていると、この欠陥箇所から周囲の空気がリークして高
真空状態を維持できないおそれがあることから全ての真
空チャンバーに対して製造時或いは設置前等に厳重なリ
ーク検査が行われることになる。

【０００６】このような真空チャンバーに対する従来の
リーク検査方法としては、例えば、図３に示すように、
先ず、この真空チャンバー１内を封止蓋２，２等で封止
すると共に、その全体をビニール等のカバーで覆ってか
らその真空チャンバー１の周囲をＨｅ等の検出ガスＧで
満たした後、その真空チャンバー１内に連通された真空
引きラインＬによってその内部を真空引きしながら、そ
の排ガス中の検出ガスＧの有無をガス検出器３等を用い
て検出する方法が考えられている。そして、この結果、
検出ガスＧが検出されなければ、そのリークの原因とな
る微細な孔や亀裂等の欠陥が発生していないと判断し、
そのまま製品として出荷することになるが、この全体リ
ーク検査で僅かでも検出ガスＧが検出されたならば、さ
らにそのリーク箇所を具体的に探知・特定し、溶接等の
必要な補修を施してその欠陥を改善することとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このリーク
箇所の探知・特定方法としては、図４に示すように、全
体リーク検査でリークが発見された真空チャンバー１に
対して、検出ガス吹付ノズル４によってその外側から一
定の範囲毎に順次検出ガスＧを吹き付けながら真空引き
ラインＬからの検出ガスＧの検出の有無を監視すること
でその箇所を探知・特定する方法が採られることになる
が、そのリークの原因となる欠陥が直接視認することが
できないような微小なものである場合には、そのリーク
箇所を具体的に特定することができないといった不都合
がある。

【０００８】すなわち、その欠陥箇所をより具体的に特
定するためには、検出ガスＧの吹付けノズル４の径を小
径化したり、その吹付け量を減らす等して吹付け範囲を
できるだけ狭い範囲に絞る必要があるが、このような手
段を施しても図５に示すように検出ガスＧがそのチャン
バー１表面に吹き付けられた後に、直ちにその吹付け位
置を中心としてその表面に沿って四方に広がってしまう
ため、狭い範囲に限定して検出ガスＧを吹き付けること
は極めて困難であった。

【０００９】そのため、このようなリークが認められた
場合にはその真空チャンバー１自体を不良品として廃棄
するか、あるいは欠陥が発生していると思われる箇所を
広い範囲に亘って補修を施さねばならないため、無駄が
多く、また迅速且つ効果的な補修を施すことが困難であ
った。

【００１０】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、リ
ーク箇所をより具体的かつ迅速に探知・特定することが
できる新規な真空チャンバーのリーク検出方法及びこれ
に用いるリークガス吹付け装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、請求項１に示すように、真空チャンバーの
表面に検出ガスを吹き付けるノズルの周囲に一定の間隙
を隔てて先端が開口した外管を被せて二重管構造とする
と共に、その外管にその先端開口部から上記ノズル周囲
のガスを吸い込むための吸引機を接続してなる検出ガス
吹付け装置である。

【００１２】そして、請求項２に示すように、内部が密
閉された真空チャンバーの周囲をカバーで覆った後、そ
のカバー内を検出ガスで満たしてからその真空チャンバ
ー内を真空引きし、その排ガス中に検出ガスが検出され
たなら、上記請求項１記載の検出ガス吹付け装置のノズ
ルから上記真空チャンバー表面に一定の範囲毎に検出ガ
スを吹き付けてそのリーク箇所を一定の範囲で特定し、
しかる後、その特定された範囲に対して再び上記請求項
１記載の検出ガス吹付け装置のノズルから検出ガスを吹
き付けると同時にその吸引機を作動してその外管先端開
口部から周囲の空気を吸い込んで吹付け範囲を絞りなが
ら真空引きされた排ガス中の検出ガスの有無を調べるよ
うにすれば、吹付け範囲をピンポイントまで絞ることが
可能となり、リーク箇所をより具体的に探知・特定する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１は、本発明の実施の一形態を示したも
のであり、図中１はリーク検査対象となる管状の真空チ
ャンバー、２，２はこの真空チャンバー１の開口部を閉
じてその内部を封止する閉止フランジ等の封止蓋、５は
この真空チャンバー１表面に検出ガスＧを吹き付ける検
出ガス吹付け装置、Ｌは従来と同様、この真空チャンバ
ー１内を真空引きする真空引きライン、３はこの真空引
きラインＬを流れるガス中の検出ガスの有無を検出する
ガス検出器、６はこの真空チャンバー１内を真空引きす
る排気ポンプである。

【００１５】この検出ガス吹付け装置５は、先端口径が
約１ｍｍ前後の小口径の検出ガス吹付けノズル（以下単
にノズルと称す）７の周囲に、これより一定の間隙を隔
てて先端が開口した外管８を被せた二重管構造となって
いると共に、そのノズル７側に検出ガスタンク９を接続
し、かつその外管８側に吸引機１０を接続してなるもの
であり、図示するように、検出ガスタンク９から供給さ
れたＨｅ等の検出ガスＧをノズル７先端から真空チャン
バー１表面の任意の箇所に吹き付けると共に、吸引機１
０によって外管８の先端開口部からノズル７周囲のガス
を強制的に吸い込んで排気するようになっている。

【００１６】このため、図２に示すように、ノズル７先
端から真空チャンバー１の表面に検出ガスＧを吹き付け
ると同時に外管８の先端からその周囲の空気を吸い込む
と、その吹付け位置から周囲に広がって流れようとする
検出ガスＧが空気の流れと共に外管８内に吸い込まれる
ようになるため、従来のようにその吹付け位置から大き
く広がることがない。

【００１７】この結果、高真空チャンバー１に対して検
出ガスＧをピンポイントで吹付けることが可能となるた
め、仮にその吹付け位置に亀裂や孔等の欠陥が生じてい
た場合、その検出ガスＧがこの欠陥をリークして真空チ
ャンバー１内に流れ込んで検出されるため、その欠陥の
位置をピンポイントで、すなわち従来よりも極めて狭い
範囲で探知・特定することが可能となる。

【００１８】ここで本発明装置を用いて欠陥の探知・特
定を行うに際しては、いきなりリーク検査対象となる真
空チャンバー１に対して行うのは効率が悪いため、従来
採用されてきたリーク検査方法を用いてリーク範囲をあ
る程度絞った後に行うことになる。

【００１９】すなわち、先ず、図３に示すようにリーク
検査対象となる真空チャンバー１内を密閉すると共に、
その高真空チャンバー１全体をビニール等のカバーで覆
い、その内部を検出ガスＧで満たした後、その真空チャ
ンバー１内を真空引きしながらその排気中の検出ガスＧ
の有無をガス検出器３によってリアルタイムで監視す
る。そして、この全体リーク検査の段階で検出ガスＧの
存在が認められなければ、その真空チャンバー１はリー
クが発生しない健全な状態であると判断し、リーク検査
に合格となるが、この全体リーク検査で検出ガスの存在
が認められたなら、さらに詳しいリーク検査を実施して
そのリーク発生箇所の具体的な位置の探知・特定を行
う。

【００２０】この探知・特定方法としては、本発明装置
を用い、その吸引機１０を停止した状態、すなわち、外
管８先端から空気を吸い込まない状態でそのノズル７先
端から真空チャンバー１の表面に検出ガスＧを吹き付け
る。すると、ノズル７から吹き付けられた検出ガスＧは
従来と同様にその吹き付け位置を中心としてその表面に
沿って四方に広がるため、この広がり範囲を走査の一単
位として真空チャンバー１全体に亘って順に吹き付けな
がらその検出ガスＧの有無をガス検出器３で監視する。
尚、この吹付け方法としては、真空チャンバー１表面に
漏れなく検出ガスＧを吹き付けることができるのであれ
ば、特に限定されるものでなく、例えば、真空チャンバ
ー１側を固定し、ノズル７側のみをその表面に沿って動
かしたり、また、ノズル７側を固定し、真空チャンバー
１側のみを、あるいは両方とも相互に動かす方法のいず
れであっても良い。

【００２１】そして、このようにして真空チャンバー１
に対して一定の範囲単位で検出ガスＧを吹き付けてい
き、その途中で検出ガスＧのリークの発生が検出された
ならば、その時点の吹付け範囲内にリークを発生する欠
陥があると判断し、その範囲に対してさらに狭い範囲で
検出ガスＧを吹き付けてその欠陥個所をより具体的に探
知、特定することとなる。

【００２２】具体的には、上述したように本発明装置の
ノズル７先端から検出ガスＧを吹き出すと同時に吸引機
１０を駆動してその吹付け範囲をピンポイントまで絞っ
た後、欠陥が存在すると判断された範囲に対してその端
から順に検出ガスＧを吹き付けながらその検出ガスの有
無をガス検出器３で監視することでより具体的に探知・
特定することが可能となる。

【００２３】そして、このようにして欠陥個所が探知・
特定されたならその欠陥個所を補修した後、再度上述し
た全体リーク検査を行い、リークの発生が見られなかっ
たなら、リークのない良好な状態になったと判断し、反
対にこの全体リーク検査で再びリークの存在が見られた
ならば、他の箇所にもリークの元となる欠陥があると判
断して上記と同様な方法でその欠陥個所の具体的な探知
・特定を行い、必要な補修を繰り返すこととなる。

【００２４】このように本発明はリーク検査対象となる
真空チャンバー１に対して検出ガスＧを吹き付けるノズ
ル７の周囲に外管８を設け、そのノズル７から検出ガス
Ｇを吹き付けながら同時に外管８先端からその周囲を吸
い込むようにしたことから、検出ガスＧの真空チャンバ
ー１表面での広がりを抑制し、真空チャンバー１に対し
てピンポイントで検出ガスＧを吹き付けることができ
る。

【００２５】この結果、従来では困難であった、視認で
きないような微小な亀裂や孔等の微小な欠陥個所の探知
・特定を迅速かつ確実に行うことができることから、大
型かつ大量の真空チャンバー１であっても効率的にリー
ク検査を実施し、的確な補修を迅速に施すことが可能と
なる。

【００２６】尚、本実施の形態では、その真空チャンバ
ー１として、上述したようないわゆるＢファクトリー加
速器等に用いられる金属管状の例で説明したが、本発明
装置及び方法はこれに限定されるものでなく、他のあら
ゆる形状・形態及び材質の真空チャンバーに対してもそ
のまま適用できることは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、従来では
困難であった視認できないような微小な亀裂や孔等の欠
陥によるリーク箇所の探知・特定を迅速かつ確実に行う
ことができることから、上述したようないわゆるＢファ
クトリー加速器等に用いられるような大型かつ大量の真
空チャンバーであっても効率的にリーク検査を実施し、
的確な補修を施すことが可能となる等といった優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る検出ガス吹付け装置の実施の一形
態を示す構成図である。

【図２】（１）は図１中Ａ部を示す部分拡大図である。
（２）は本発明装置による検出ガスの吹付位置と吹付範
囲との関係を示す概念図である。

【図３】全体リーク検査方法を示す概念図である。

【図４】従来のリーク検査方法を示す概念図である。

【図５】従来のリーク検査における検出ガスの吹付位置
と吹付範囲との関係を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 真空チャンバー ２ 封止蓋 ３ ガス検出器 ４ 従来型吹付けノズル ５ 検出ガス吹付け装置 ６ 排気ポンプ ７ 吹付けノズル ８ 外管 ９ 検出ガスタンク（Ｈｅボンベ等） 10 吸引機 Ｇ 検出ガス Ｌ 真空引きライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバーの表面に検出ガスを吹き
   付けるノズルの周囲に一定の間隙を隔てて先端が開口し
   た外管を被せて二重管構造とすると共に、その外管にそ
   の先端開口部から上記ノズル周囲のガスを吸い込むため
   の吸引機を接続してなることを特徴とする検出ガス吹付
   け装置。
2. 【請求項２】 内部が密閉された真空チャンバーの周囲
   をカバーで覆った後、そのカバー内を検出ガスで満たし
   てからその真空チャンバー内を真空引きし、その排ガス
   中に検出ガスが検出されたなら、上記請求項１記載の検
   出ガス吹付け装置のノズルから上記真空チャンバー表面
   に一定の範囲毎に検出ガスを吹き付けてそのリーク箇所
   を一定の範囲で特定し、しかる後、その特定された範囲
   に対して再び上記請求項１記載の検出ガス吹付け装置の
   ノズルから検出ガスを吹き付けると同時にその吸引機を
   作動してその外管先端開口部から周囲の空気を吸い込ん
   で吹付け範囲を絞りながら真空引きされた排ガス中の検
   出ガスの有無を調べるようにしたことを特徴とする真空
   チャンバーのリーク検出方法。