JP2009180633A

JP2009180633A - ヘリウムリークディテクタ

Info

Publication number: JP2009180633A
Application number: JP2008020404A
Authority: JP
Inventors: Akio Igawa; 秋夫井川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】低下した検出感度を簡単にもとに戻すことができるヘリウムリークディテクタを提供すること。
【解決手段】加速スリット対向壁１４の一部の面Ｓ１や中間隔壁１３の一部の面Ｓ２にカーボンが厚く付着した場合、分析管１０の内部を密閉する容器２０から容器部分２０ａを取り外す。そして、中間隔壁１３を中心として左右反対になるように、容器部分２０ａを回転させる。そして、そのまま容器部分２０ａを取り付ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、真空容器の気密性の検査等に用いられるリークディテクタに関するものである。

分析管の中間隔壁に設けたスリットによってヘリウムイオンと軌道半径の異なる他のイオンをヘリウムイオンから分離するヘリウムリークディテクタが従来技術として知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０００−１２１４８４号公報

ヘリウムイオン分析管内の磁場偏向軌道上を進行する各種イオンのうち、油回転ポンプのオイルが発生原因であるハイドロカーボンなどの重いイオンは、分析管の内面に付着し易く汚染の原因となる。特許文献１に記載されているような従来のヘリウムリークディテクタでは、中間隔壁などの分析管の内面にハイドロカーボンが付着すると、ヘリウムイオン本来の磁場偏向軌道に歪みを生じさせるので、検出感度の低下を招き、正確なリーク量の測定ができないという問題がある。

（１）請求項１の発明は、被検体からリークされたヘリウムガスを分析管に導いて検出するヘリウムリークディテクタにおいて、分析管は、イオンビームを生成するイオン源部と、イオン源部で生成されたイオンビームを磁場偏向させる磁性体と、磁性体により軌道偏向されたイオンビームの中からヘリウムイオンビームを選択して通過させるスリット部材と、ヘリウムイオンより重たいイオンのイオンビームがスリット部材以外に照射される位置に設けられた照射部材と、スリット部材を通過したヘリウムイオンをイオン電流として検出するイオンコレクタ部と、イオン源部、スリット部材、照射部材およびイオンコレクタ部を密閉する容器部とを備え、容器部は、スリット部および照射部材を固定し、かつ容器部から取り外し可能な取外し部を有することを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、照射部材は、スリット部材に対して、イオン源部側およびイオンコレクタ部側に設けられ、取外し部は、容器部から取り外して、容器部に、スリット部を中心として、左右反対に取り付け可能であることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、被検体からリークされたヘリウムガスを分析管に導いて検出するヘリウムリークディテクタにおいて、分析管は、イオンビームを生成するイオン源部と、イオン源部で生成されたイオンビームを磁場偏向させる磁性体と、磁性体により軌道偏向されたイオンビームの中からヘリウムイオンビームを選択して通過させるスリット部材と、スリット部材を通過したヘリウムイオンをイオン電流として検出するイオンコレクタ部と、イオン源部、スリット部材およびイオンコレクタ部を密閉する容器部を備え、スリット部材は、分析管から取り外して、表裏反対に取り付け可能であることを特徴とする。

本発明によれば、低下した検出感度を簡単にもとに戻すことができる。

以下、本発明によるヘリウムリークディテクタについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるヘリウムリークディテクタを模式的に示す全体構成図である。ヘリウムリークディテクタ１は、テストポート２を介してリーク検査の被検体である真空容器１００に配管接続されている。

ヘリウムリークディテクタ１は、油回転ポンプ３、機械式ドライポンプ４およびターボ分子ポンプ５の３台の排気ポンプと、排気経路を開閉するバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の４個のバルブと、リーク校正部６と、分析管１０とを有する。分析管１０は、ターボ分子ポンプ５、機械式ドライポンプ４、バルブＶ２を介して油回転ポンプ３に配管接続されている。真空容器１００は、テストポート２、バルブＶ１を介して油回転ポンプ３に配管接続されている。また、真空容器１００は、テストポート２、バルブＶ４を介してターボ分子ポンプ５の排気口５ａに配管接続されている。リーク校正部６は、バルブＶ３、バルブＶ４を介してターボ分子ポンプ５の排気口５ａに配管接続されている。

真空容器１００のリーク検査は、以下の手順で行う。
（１）バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ４を閉じるとともに、バルブＶ２を開いて、分析管１０内をターボ分子ポンプ５、機械式ドライポンプ４、油回転ポンプ３の直列構成で所定のバックグランド値（真空度）になるまで排気する。
（２）分析管１０内が所定のバックグランド値まで低下した後に、バルブＶ２を閉じるともにバルブＶ１を開いて、真空容器１００内を油回転ポンプ３で排気（粗引き排気）する。このとき、ターボ分子ポンプ５と機械式ドライポンプ４は運転を止める。
（３）バルブＶ１を閉じるともにバルブＶ４を開いて、分析管１０によるリークガス検出を開始する。すなわち、真空容器１００のリーク試験箇所にヘリウム（Ｈｅ）ガスを吹き付ける。
（４）真空容器１００のリーク試験箇所にリークがあると、真空容器１００内にＨｅガスが侵入し、そのＨｅガスの分圧に応じた量は、開放になっているバルブＶ４、ターボ分子ポンプ５を経て分析管１０に到来する。分析管１０がＨｅガスを検出することにより、真空容器１００のリーク量が測定される。

リーク量の校正をする場合は、テストポート２を閉じ、バルブＶ３，Ｖ４を開いて、Ｈｅガスをリーク校正部６から分析管１０に導く。リーク構成部６からは既定の流量でＨｅガスが流出される。このときの検出値がリーク量の基準値となる。

次に、図２を用いて、ヘリウムリークディテクタの分析管の動作を説明する。図２は、本発明の実施の形態によるヘリウムリークディテクタの分析管の構成を模式的に示す透視図であり、直交座標で方向を示している。図２に示すように、分析管１０は、イオンソース１１、加速スリット１２、中間隔壁１３、加速スリット対向壁１４、第１のアーススリット１５、サブレッサスリット１６、第２のアーススリット１７、およびイオンコレクタ１８を有する。不図示のコの字型（馬蹄形）の永久磁石によって、分析管１０の内部にはＺ方向に対して反対方向の磁場が発生している。分析管１０に導入されたＨｅガスは、イオンソース１１のフィラメント１１ａから放出される熱電子の流れ（エミッション電流）の作用を受け、イオン化され、Ｈｅイオンとなる。Ｈｅイオンは、電源（図３の符号１１０）によって印加されている加速スリット１２により加速される。そして、Ｈｅイオンは、加速スリット１２の開口１２ａから永久磁石１３が形成する磁場空間にイオンビームとして出射される。加速スリット１２に印加される加速電圧の電圧値は２４０〜３００Ｖである。このイオンビーム中にはＨｅイオンだけではなく、水素（Ｈ）イオン、ハイドロカーボン（Ｃ_ｍＨ_ｎ）イオン等が含まれる場合がある。

図２に示すように、Ｈｅイオンは、磁場空間により曲げられ、偏向軌道Ａを通って、中間隔壁１３のスリット１３ａを通過した後、第１のアーススリット１５の開口１５ａへ入射する。一方、Ｈｅイオンより軽いＨイオンは、磁場空間による偏向が大きく、偏向軌道Ｂを通るので、中間隔壁１３のスリット１３ａを通過しない。Ｈｅイオンより重いＣ_ｍＨ_ｎイオンは、磁場空間による偏向が小さく、偏向軌道Ｃを通るので、中間隔壁１３のスリット１３ａを通過しない。

したがって、ほぼ完全にＨｅイオンのみのビームが中間隔壁１３および第１のアーススリット１５を通過し、更にサブレッサスリット１６、第２のアーススリット１７を通過してイオンコレクタ１８に入射する。イオンコレクタ１８に入射したＨｅイオンについてイオン電流計（図３の符号１９）でイオン電流を検出し、不図示の測定部は、このイオン電流値により被検体である真空容器１００のリーク量を測定する。

イオンビーム中に含まれるＣ_ｍＨ_ｎイオンにより、以下の問題が発生する。図３（ａ）を用いて、Ｃ_ｍＨ_ｎイオンにより発生する問題について述べる。図３（ａ）は、図２の分析管の動作原理図あり、図２におけるヘリウムリークディテクタ１の分析管１０の構成と左右反対に示した図である。図３（ａ）に示すように、Ｈｅイオンは、加速スリット１２の開口１２ａから射出し、第１のアーススリット１５の開口１５ａへ入射する偏向軌道Ａを通る。一方、Ｃ_ｍＨ_ｎイオンは、偏向軌道Ｃを通過中に、加速スリット対向壁１４の一部の面Ｓ１や中間隔壁１３の一部の面Ｓ２にカーボンとして付着する。面Ｓ１，Ｓ２に付着したカーボンは、次々と照射されるＣ_ｍＨ_ｎイオンの作用により帯電し、この静電力によりＨｅイオンの偏向軌道Ａに歪を生じさせる。そして、Ｈｅイオンは、第１のアーススリット１５の開口１５ａへ入射しなくなってしまう（偏向軌道Ａ’）。その結果、イオン電流計１９によるＨｅイオンのイオン電流の検出値が低下、つまりＨｅイオンの検出感度が低下してしまう。

そこで、本発明の実施の形態によるヘリウムリークディテクタ１では、図３（ａ）に示すように、分析管１０の内部を密閉する（イオンソース１１、加速スリット１２、中間隔壁１３、加速スリット対向壁１４、第１のアーススリット１５、サブレッサスリット１６、第２のアーススリット１７、およびイオンコレクタ１８を密閉する）容器２０のうち、中間隔壁１３および加速スリット対向壁１４を固定している容器部分２０ａを取り外せるようにする。容器部分２０ａの取り外し部分は、Ｏリング２１によりシールされる。また、容器部分２０ａに固定されている加速スリット対向壁１４は、中間隔壁１３に対して、加速スリット１２側からイオンコレクタ１８側まで延設されている。

図３（ａ）に示すように、加速スリット対向壁１４の一部の面Ｓ１や中間隔壁１３の一部の面Ｓ２にカーボンが厚く付着した場合、図３（ｂ）に示すように容器２０から容器部分２０ａを取り外す。そして、中間隔壁１３を中心として左右反対になるように、容器部分２０ａを回転させる。中間隔壁１３および加速スリット対向壁１４は、容器部分２０ａに固定されているので、図４（ａ）に示すように、中間隔壁１３および加速スリット対向壁１４も左右反対になる。そして、そのまま容器部分２０ａを容器２０に取り付ける。

図４（ｂ）は、容器２０に容器部分２０ａを左右反対に取り付けたときの分析管１０を示す図である。図４（ｂ）に示すように、Ｃ_ｍＨ_ｎイオンが照射される加速スリット対向壁１４の一部の面Ｓ３と中間隔壁１３の一部の面Ｓ４にはカーボンが付着していないので、Ｈｅイオンの偏向軌道Ａに歪は発生しない。したがって、低下していたＨｅイオンの検出感度は再び高くなる。加速スリット対向壁１４の一部の面Ｓ１と中間隔壁１３の一部の面Ｓ２にはカーボンが付着しているが、Ｃ_ｍＨ_ｎイオンが照射されないので、カーボンは帯電せず、Ｈｅイオンの偏向軌道Ａに歪を生じさせない。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）分析管１０の内部を密閉する容器２０の中で、中間隔壁１３および加速スリット対向壁１４を固定している容器部分２０ａを取り外せるようにした。また、容器部分２０ａに固定されている加速スリット対向壁１４を、中間隔壁１３に対して、加速スリット１２側からイオンコレクタ１８側まで延設するようにした。これにより、容器部分２０ａを左右反対に取り付けなおすことで、低下していたＨｅイオンの検出感度を再び高くすることができる。

また、中間隔壁１３および加速スリット対向壁１４の一方の面にカーボンが付着していないとき、分析管１０の内面に付着したカーボンを除去する作業を行うことなく、Ｈｅイオンの検出感度を再び高くすることができる。したがって、短い時間で低下していたＨｅイオンの検出感度を再び高くすることができる。さらに、分析管１０の内面に付着したカーボンを除去する作業頻度を１／２にすることができ、ヘリウムリークディテクタ１の維持管理が容易になる。

以上の実施形態を次のように変形することができる。
（１）予備の容器部分２０ａを用意しておき、中間隔壁１３および加速スリット対向壁１４にカーボンが付着した場合、取り付けていた容器部分２０ａを予備の容器部分２０ａに取り替えるようにしてもよい。ヘリウムリークディテクタ１が動作している間も、取り外した容器部分２０ａに付着したカーボンを除去する作業を行うことができるので、容器部分２０ａがよごれた場合、きれいな容器部分２０ａにすぐに取り替えることが、常にできる。この場合、加速スリット対向壁１４を、中間隔壁１３に対してイオンコレクタ１８側まで延設する必要がない。容器部分２０ａを、左右逆にして取り付けなおす必要がないからである。

（２）加速スリット対向壁１４にＣ_ｍＨ_ｎイオンがあまり照射されない場合、中間隔壁１３のみ表裏反対に取り付けなおせるようにしてもよい。これにより、中間隔壁１３に付着したカーボンが原因で低下していたＨｅイオンの検出感度を再び高くすることができる。また、取り付けなおす部材が小さくなるので、取り付けなおす作業が容易になる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

特許請求の範囲の要素と実施の形態との対応関係を説明する。
本発明のイオン源部はイオンソース１１および加速スリット１２に対応し、磁性体は不図示のコの字型の永久磁石に対応する。スリット部材は中間隔壁１３に対応し、照射部材は加速スリット対向壁１４に対応する。イオンコレクタ部はイオンコレクタ１８に対応し、容器部は容器２０に対応する。取外し部は容器部分２０ａに対応する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係になんら限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係るヘリウムリークディテクタを模式的に示す全体構成図である。本発明の実施の形態に係るヘリウムリークディテクタの分析管の構成を模式的に示す透視図である。本発明の実施の形態に係るヘリウムリークディテクタの分析管における容器部分の取り外しを説明するための図である。本発明の実施の形態に係るヘリウムリークディテクタの分析管における容器部分の取り付けを説明するための図である。

符号の説明

１：ヘリウムリークディテクタ
２：テストポート
３：油回転ポンプ
４：機械式ドライポンプ
５：ターボ分子ポンプ
１０：分析管
１１：イオンソース
１２：加速スリット
１３：中間隔壁
１３ａ：スリット
１４：加速スリット対向壁
１５：第１のアーススリット
１６：サブレッサスリット
１７：第２のアーススリット
１８：イオンコレクタ
１００：真空容器（リーク検査の被検体）
Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｃ：偏向軌道

Claims

被検体からリークされたヘリウムガスを分析管に導いて検出するヘリウムリークディテクタにおいて、
前記分析管は、
イオンビームを生成するイオン源部と、
前記イオン源部で生成されたイオンビームを磁場偏向させる磁性体と、
前記磁性体により軌道偏向されたイオンビームの中からヘリウムイオンビームを選択して通過させるスリット部材と、
ヘリウムイオンより重たいイオンのイオンビームが前記スリット部材以外に照射される位置に設けられた照射部材と、
前記スリット部材を通過したヘリウムイオンをイオン電流として検出するイオンコレクタ部と、
前記イオン源部、前記スリット部材、前記照射部材および前記イオンコレクタ部を密閉する容器部とを備え、
前記容器部は、前記スリット部および前記照射部材を固定し、かつ前記容器部から取り外し可能な取外し部を有することを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
請求項１に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記照射部材は、前記スリット部材に対して、前記イオン源部側および前記イオンコレクタ部側に設けられ、
前記取外し部は、前記容器部から取り外して、前記容器部に、前記スリット部を中心として、左右反対に取り付け可能であることを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
被検体からリークされたヘリウムガスを分析管に導いて検出するヘリウムリークディテクタにおいて、
前記分析管は、
イオンビームを生成するイオン源部と、
前記イオン源部で生成されたイオンビームを磁場偏向させる磁性体と、
前記磁性体により軌道偏向されたイオンビームの中からヘリウムイオンビームを選択して通過させるスリット部材と、
前記スリット部材を通過したヘリウムイオンをイオン電流として検出するイオンコレクタ部と、
前記イオン源部、前記スリット部材および前記イオンコレクタ部を密閉する容器部を備え、
前記スリット部材は、前記分析管から取り外して、表裏反対に取り付け可能であることを特徴とするヘリウムリークディテクタ。