JP2828265B2 - Gas leak inspection device - Google Patents
Gas leak inspection deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えばカーヒータ、コンデンサ、コンプレッ
サ、電子部品、熱交換機等の気密を要する機器を被試験
体とするガス洩れ検査装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a gas leak inspection apparatus in which a device requiring airtightness, such as a car heater, a condenser, a compressor, an electronic component, a heat exchanger, etc., is a device under test.
上述のような機器の気密性すなわちガス洩れを検査す
る装置の１例としてガス洩れ検査用ガス、例えばヘリウ
ムガスを密閉状態にある被試験体内に供給し、洩れを検
査用チューブの一端をこの被試験体の外面に近接して移
動させ、この洩れ検査用チューブの他端から排出される
ガスを受けて該ガス中におけるガス洩れ検査用ガス、即
ちヘリウムの分圧又は濃度を分析器により検出し、これ
によりガス洩れの部位を検査する装置、いわゆるスニフ
ァ法を利用する装置はよく知られている。As an example of an apparatus for inspecting the airtightness of the above-mentioned equipment, that is, a gas leak, a gas leak inspection gas, for example, helium gas, is supplied into a test object in a sealed state, and one end of the inspection tube is inspected for leakage. The specimen is moved in close proximity to the outer surface of the specimen, and receives gas discharged from the other end of the leakage inspection tube, and detects a gas leakage inspection gas in the gas, that is, the partial pressure or concentration of helium by an analyzer. An apparatus for inspecting a gas leak site by this, that is, an apparatus utilizing a so-called sniffer method is well known.
第７図はスニファ法を示すものであるが被試験体
（１）は密閉状態にあり、この内部にヘリウムボンベ
（２）からチューブ（３）を介してヘリウムガスが大気
圧より高い圧力で供給されている。従って仮りにある部
位に洩れがあるとすればそこからこの被試験体（１）に
注入されているヘリウムガスは洩れる。これをフレキシ
ブルな細い管でなるプローブノズル（４）を近接させな
がら移動させている時に、このヘリウムが導入され、こ
のノズル（４）の他端に接続されるリークディクタ
（５）により導入ヘリウムの分圧又は濃度が分析され、
この検出値により洩れの部位を検査する事が出来る。第
８図はこのリークディテクタ（５）の分析管部の詳細を
示すものであるが、プローブノズル（４）から導入され
たガスは真空分析管（６）の上流側端部に配設されるイ
オンソース（７）内に導かれ、こゝでイオン化され、即
ちヘリウムイオンとなって他のガスもイオン化され、こ
れが分析管（６）内のイオン通路に沿って配設された電
極偏向板（９）の開口を通って、そのイオン電荷量と質
量とにより図に示すような各軌跡に沿って走行しマグネ
ット（８）により、この磁場のいわゆるローレンツ力を
受けて図示するように偏向し、ヘリウムイオンだけがイ
オンコレクタ（10）によりコレクトされて、これがプリ
アンプ（11）により増巾され、更に直流増巾器（12）に
より増巾され指示用計器（13）で検査している部位にガ
ス洩れがあるかどうか、すなわちヘリウムガスが出てい
るかどうかを検査するようにしている。FIG. 7 shows the sniffer method, in which the test object (1) is in a sealed state, and helium gas is supplied at a pressure higher than the atmospheric pressure from the helium cylinder (2) through the tube (3). Have been. Therefore, if there is a leak at a certain portion, the helium gas injected into the test sample (1) leaks therefrom. The helium is introduced while moving the probe nozzle (4) made of a flexible thin tube while approaching it, and the leak helium is introduced by a leak detector (5) connected to the other end of the nozzle (4). Pressure or concentration is analyzed,
The leaked part can be inspected based on the detected value. FIG. 8 shows details of the analysis tube section of the leak detector (5). The gas introduced from the probe nozzle (4) is disposed at the upstream end of the vacuum analysis tube (6). It is led into the ion source (7) and is ionized there, ie, it is converted into helium ions and other gases are also ionized, and this is deflected by an electrode deflection plate ( It travels along each locus as shown in the figure by the ion charge amount and mass through the opening of 9), and is deflected by the magnet (8) by receiving the so-called Lorentz force of this magnetic field as shown in the figure. Only helium ions are collected by the ion collector (10), which is amplified by the preamplifier (11), further amplified by the direct current amplifier (12), and discharged to the part being inspected by the indicating instrument (13). If there is leakage Or, that the helium gas is to be examined whether the output.
以上のようなリークディクタ（５）の分析管部を簡略
化して示せば第９図のようになる。すなわちイオン化部
（21）は第８図におけるイオンソース（７）に対応し、
これは例えばフィラメントやイオン引出電圧発生手段又
はイオン押出発生手段から成り、導入ガスをイオン化す
ると共に加速する機能を有するものである。また、イオ
ン選択部（22）は第８図においてマグネット（８）に対
応し、イオン走行路を偏向し、ヘリウムイオンをイオン
コレクタ（10）に検出させる機能を有するものである。
イオン電流側定部（23）は第８図においてイオンコレク
タ（10）、プリアンプ（11）、直流増巾器（12）及び計
器（13）に対応するものである。FIG. 9 is a simplified view of the analysis tube section of the leak detector (5) as described above. That is, the ionization section (21) corresponds to the ion source (7) in FIG.
This is composed of, for example, a filament, an ion extraction voltage generating means or an ion extrusion generating means, and has a function of ionizing and accelerating the introduced gas. The ion selector (22) corresponds to the magnet (8) in FIG. 8 and has a function of deflecting the ion traveling path and causing the ion collector (10) to detect helium ions.
The ion current side constant section (23) corresponds to the ion collector (10), preamplifier (11), DC amplifier (12) and meter (13) in FIG.
このヘリウムリークディテクタには以下のような欠点
がある。This helium leak detector has the following disadvantages.
第10図はヘリウムガス洩れのある場合のイオンの質量
電荷比（M/E）とイオン電流との関係を示すものである
が、上方のグラフＡがリークディテクタ（５）の部分の
圧力P2が比較的高い場合であり、下方のグラフＢが分析
管部の圧力P1が比較的低い場合（P2＞P1）であるが、洩
れによるヘリウムガスの分圧は同一である。このような
関係は例えば第８図においてマグネットの磁場の強さを
変化させることによって得られる。ヘリウムイオンは質
量数が４で電荷は１価であるのでM/Eは４である。従っ
てM/E＝４でガス洩れを示すピークがある。グラフＡで
はこのピーク電流がI4で、グラフＢではI2であるがバッ
クグランド・イオン電流がそれでI3及びI1であり分析管
部の全圧が高くなると、これらも高くなる。然しながら
ガス洩れを示すヘリウムイオン電流分は両者ともI0で同
一であるので、全体のイオン電流に対する割合が大きく
異なってくる。分析管部の圧力が高いほどこの割合が小
となってくるので、検出精度は低下する。FIG. 10 shows the relationship between the mass-to-charge ratio (M / E) of ions and the ion current when there is helium gas leakage. The upper graph A shows the pressure P 2 of the leak detector (5). There is a case relatively high, is the case under the graph B is relatively low pressure P 1 of the analysis pipe section (P 2> P 1), the partial pressure of the helium gas by leakage are the same. Such a relationship can be obtained, for example, by changing the strength of the magnetic field of the magnet in FIG. Since the helium ion has a mass number of 4 and a single charge, the M / E is 4. Therefore, there is a peak indicating gas leakage at M / E = 4. In graph A in this peak current I 4, when it is I 2 In graph B the total pressure of the spectrometer tube portion is I 3 and I 1 background ion current in it rises, which also increases. However, the helium ion current component indicating gas leakage is the same at I0 in both cases, so that the ratio to the entire ion current is greatly different. Since the ratio becomes smaller as the pressure in the analysis tube section becomes higher, the detection accuracy decreases.
これに対処するために従来はイオン電流測定部（23）
に零点調整手段を設けている。この手段により、分析管
部の圧力によって変わるバックグランド・イオン電流を
零に調整し、正味のガス洩れによるヘリウムイオン電流
I0を読みとるようにしている。グラフＡの場合ではイオ
ン電流I3を零点にし、グラフＢの場合ではイオン電流I1
を零点にするように調整する。然しながら、この方法で
は分析管部の圧力が変わる毎に零点調整をしなければな
らず、使用が不便である。また分析管部の圧力が一定で
あってもバックグランド電流は種々の要因によって変動
し、特にこの圧力が高いときには非常に不安定であり、
零点調整できない場合もある。また被試験体のちがいや
ヘリウムリークディテクタの排気系の経時変化等によっ
て、分析管部の圧力が変動することもあり、例えば第10
図に示すようにP1からP2になり分析管部の圧力がP1のと
きに零点調整しておいたならば、バックグランド電流が
I1からI3になり、これではI2を越えてしまうのでガス洩
れを検知することができない。To deal with this, the conventional ion current measurement unit (23)
Is provided with zero point adjusting means. By this means, the background ion current, which changes depending on the pressure of the analysis tube section, is adjusted to zero, and the helium ion current caused by the net gas leakage is adjusted.
So that reading the I 0. In the case of graph A, the ion current I 3 is set to zero, and in the case of graph B, the ion current I 1
Is adjusted to zero. However, in this method, the zero point must be adjusted each time the pressure in the analysis tube section changes, which is inconvenient to use. Also, even if the pressure in the analysis tube section is constant, the background current fluctuates due to various factors, and is particularly unstable when this pressure is high,
Zero adjustment may not be possible. Also, the pressure of the analysis tube may fluctuate due to the difference between the test objects and the aging of the exhaust system of the helium leak detector.
If the pressure in the analyzer tube portion consists P 1 to P 2, as shown in figure had been zeroed when P 1, the background current
From I 1 to I 3 , which exceeds I 2 , gas leaks cannot be detected.
更にリークディテクタ（５）のイオン電流測定部（2
3）では直流増巾器（12）を用いているが、この直流レ
ベルもドリフトし、上述のバックグランド・イオン電流
の変動と相まって、微量のヘリウムガス、特にガス全圧
が高いときには、その検出が非常に困難となる。Furthermore, the ion current measurement section (2) of the leak detector (5)
In 3), a DC amplifier (12) is used, but this DC level also drifts, and in combination with the above-mentioned fluctuations in the background ion current, detection of a small amount of helium gas, especially when the total gas pressure is high, is detected. Becomes very difficult.
本発明は上記問題に鑑みてなされ、バックグランド・
イオン電流に殆んど影響されることなく、分析管部の圧
力が高い場合でも微少なガス洩れを確実に検知すること
ができるガス洩れ検査装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and
It is an object of the present invention to provide a gas leakage inspection device which can be reliably detected even if the pressure of an analysis tube section is high without being substantially affected by an ion current.
以上の目的は、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを
受けて、これをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの
磁場出力により該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ
検査用ガスのイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置
でイオンコレクタにより検出してガス洩れを検査するよ
うにしたガス洩れ検査装置において、前記所定の強さの
磁場又はこれに近い強さの磁場において前記磁場発生手
段の発生出力を所定の周波数ｆ及び振巾の変調波で変調
し、このとき前記イオンコレクタで得られるイオン電流
を、前記検査用ガスイオンの質量電荷比よりも小さな質
量電荷比から前記検査用ガスのイオンの質量電荷比より
も大きな質量電荷比の区間にわたって変調し、前記イオ
ンコレクタで検出される交流出力を前記変調波に同期し
て整流し、この整流値から前記交流出力の周波数が、前
記変調波の周波数ｆの倍の2fの交流出力となることを利
用し、ガス洩れを検知するようにしたことを特徴とする
ガス洩れ検査装置によって達成される。The above object is achieved by receiving a gas leakage inspection gas from a test object, ionizing the ionized gas, and outputting the gas of the gas leakage inspection gas among the ionized gas by a magnetic field output of a predetermined strength of a magnetic field generating means. In a gas leakage inspection apparatus in which a predetermined trajectory is drawn and detected at a predetermined position by an ion collector to check for gas leakage, the magnetic field generation is performed in the magnetic field of the predetermined strength or a magnetic field of a strength close to the predetermined strength. The generated output of the means is modulated with a modulated wave having a predetermined frequency f and amplitude. At this time, the ion current obtained by the ion collector is converted from the mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of the inspection gas ions to the inspection gas. Modulation is performed over a section having a mass-to-charge ratio larger than the mass-to-charge ratio of gas ions, and the AC output detected by the ion collector is rectified in synchronization with the modulated wave. Frequency of the AC output from and using the fact that the AC output of the multiple of the 2f frequency f of the modulated wave is achieved by a gas leakage testing device is characterized in that so as to detect the gas leakage.
あるいは、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受け
て、これをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの磁場
出力により該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ検査
用ガスのイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置でイ
オンコレクタにより検出してガス洩れを検査するように
したガス洩れ検査装置において、前記所定の強さの磁場
を発生させるための第１矩形パルスと、前記ガス洩れ検
査用ガスのイオンの質量電荷比より小さい質量電荷比の
イオンを電気イオンコレクタに検出するための強さの磁
場を発生させるための第２矩形パルスと、前記ガス洩れ
検査用ガスのイオンの質量電荷比より大きい質量電荷比
のイオンを前記イオンコレクタに検出するための強さの
磁場を発生させるための第３矩形パルスとから成る階段
状の変調波で前記磁場発生手段の発生出力を変調し、こ
れにより前記イオンコレクタに得られる各矩形パルス出
力の演算操作によりガス洩れを検知するようにしたこと
を特徴とするガス洩れ検査装置によって達成される。Alternatively, it receives a gas leak inspection gas from the device under test, ionizes it and outputs a predetermined trajectory to the ions of the gas leak inspection gas among the ionized gas by the magnetic field output of a predetermined strength of the magnetic field generating means. A first rectangular pulse for generating a magnetic field of the predetermined strength, wherein the first rectangular pulse is used to detect a gas leak by detecting the gas leak at a predetermined position by an ion collector. A second rectangular pulse for generating a magnetic field having a strength to detect ions having a mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of ions of the gas for use in the electric ion collector; A stepwise modulated wave consisting of a third rectangular pulse for generating a magnetic field of a strength for detecting ions having a mass-to-charge ratio greater than the ratio to the ion collector. Modulating the generated output of the generator, thereby being accomplished by a gas leakage testing device is characterized in that so as to detect the gas leakage by calculation operation of each rectangular pulse output obtained in said ion collector.
あるいは、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受け
てこれをイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を
設け、該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査
用ガスのイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出
力により所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレ
クタにより検出してガス洩れを検査するようにしたガス
洩れ検査装置において、前記イオン化部のイオンを加速
する電場発生手段の所定の強さの電場又はこれに近い強
さの電場において前記電場発生手段の発生出力を所定の
周波数ｆ及び振巾の変調波で変調し、このとき前記イオ
ンコレクタで得られるイオン電流を、前記検査用ガスの
イオンの質量電荷比よりも小さな質量電荷比から前記検
査用ガスのイオンの質量電荷比よりも大きな質量電荷比
の区間にわたって変調し、前記イオンコレクタで検出さ
れる交流出力を前記変調波に同期して整流し、この整流
値から前記交流出力の周波数が、前記変調波の周波数ｆ
の倍の2fの交流出力となることを利用し、ガス洩れを検
知するようにしたことを特徴とするガス洩れ検査装置に
よって達成される。Alternatively, an ionization section is provided for receiving a gas leak inspection gas from the test object and ionizing the gas, accelerating the ions, and providing a magnetic field generating means to the ions of the inspection gas among the ionized gases from the ionization section. In a gas leak inspection apparatus in which a predetermined trajectory is drawn by a magnetic field output of a predetermined strength and a gas leak is detected at a predetermined position and detected by an ion collector, an electric field generation for accelerating ions of the ionization unit is performed. The output of the electric field generating means is modulated by a modulating wave having a predetermined frequency f and amplitude in an electric field having a predetermined strength of the means or an electric field having a strength close thereto, and an ion current obtained by the ion collector at this time is obtained. From the mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of the ions of the test gas to the mass-to-charge ratio larger than the mass-to-charge ratio of the ions of the test gas. And, an AC output which is detected by the ion collector is rectified in synchronism with the modulation wave, the frequency of the AC output from the rectifier value, the modulation wave frequency f
This is achieved by a gas leakage inspection device characterized in that a gas leakage is detected by utilizing the fact that an AC output of 2f is doubled.
あるいは、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受け
てこれをイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を
設け、該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査
用ガスのイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出
力により所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレ
クタにより検出してガス洩れを検査するようにしたガス
洩れ検査装置において、前記イオン化部のイオンを加速
する電場発生手段の所定の強さの電場を発生させるため
の第１矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオン
の質量電荷比より小さい質量電荷比のイオンを前記イオ
ンコレクタに検出するための強さの電場を発生させるた
めの第２矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオ
ンの質量電荷比より大きい質量電荷比のイオンを前記イ
オンコレクタに検出するための強さの電場を発生させる
ための第３矩形パルスとから成る階段状の変調波で前記
電場発生手段の発生出力を変調し、これにより前記イオ
ンコレクタに得られる各矩形パルス出力の演算操作によ
りガス洩れを検知するようにしたことを特徴とするガス
洩れ検査装置によって達成される。Alternatively, an ionization section is provided for receiving a gas leak inspection gas from the test object and ionizing the gas, accelerating the ions, and providing a magnetic field generating means to the ions of the inspection gas among the ionized gases from the ionization section. In a gas leak inspection apparatus in which a predetermined trajectory is drawn by a magnetic field output of a predetermined strength and a gas leak is detected at a predetermined position and detected by an ion collector, an electric field generation for accelerating ions of the ionization unit is performed. A first rectangular pulse for generating an electric field of a predetermined intensity of the means, and an intensity of an ion for detecting an ion having a mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of the ions of the gas for leak inspection to the ion collector. A second rectangular pulse for generating an electric field and ions having a mass-to-charge ratio larger than the mass-to-charge ratio of the ions of the gas for leakage inspection are detected by the ion collector. The output of the electric field generating means is modulated with a step-like modulated wave composed of a third rectangular pulse for generating an electric field having a high intensity for calculating an output of each rectangular pulse obtained by the ion collector. The present invention is attained by a gas leak inspection device, wherein a gas leak is detected by an operation.
イオンコレクタで検出されるバックグランド・イオン
は直流電圧として検出されるので交流増巾器では増巾さ
れず、正確にガス洩れを検知することができる。また交
流増巾器では直流増巾器のように電流レベルのドリフト
がないので、電圧変化に対する零点調整が不要であるの
と、相まって増巾器に対する零点調整も不要であり、使
用が従来よりはるかに簡単である。Since the background ions detected by the ion collector are detected as a DC voltage, they are not amplified by the AC amplifier, and the gas leakage can be accurately detected. In addition, AC amplifiers do not have a current level drift unlike DC amplifiers, so zero adjustment for voltage changes is not required. Easy to be.
あるいは、各矩形波パルスの出力の演算により、バッ
クグランド分を消去することにより正確にガス洩れを検
知することができる。この場合も従来のようなガス全圧
の変動に応じて零点調整をすることは不要であり、やは
り使用が従来よりはるかに簡単である。Alternatively, by calculating the output of each rectangular wave pulse, by eliminating the background, it is possible to accurately detect gas leakage. Also in this case, it is not necessary to adjust the zero point according to the variation of the total gas pressure as in the related art, and the use is much simpler than before.
以下、本発明の実施例によるガス洩れ検査装置につい
て図面を参照して説明する。Hereinafter, a gas leakage inspection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は同装置におけるリークディテクタを簡略化し
て示すものであるが他装置部分は従来と同様であるとす
る。また従来例の第９図と対応する部分については同一
の符号を付すものとする。FIG. 1 shows a simplified leak detector of the same device, but it is assumed that the other devices are the same as the conventional device. Parts corresponding to those in FIG. 9 of the conventional example are denoted by the same reference numerals.
すなわち、本実施例によればイオン電流測定部（30）
は交流増巾部（31）と同期整流部（32）と指示部（34）
とから成っており、イオン選択部（22）には変調部（3
3）の出力が供給される。この出力e1（ｔ）は第２図Ｂ
に示すような波形を有し、周波数はｆである。本実施例
によればイオン選択部（22）はマグネットであるが、こ
れは電磁石であって、質量電荷比（M/E）が３と４との
間で４に近い値に対応する磁場の強さにおいて第２図Ｂ
に示す変調波e1（ｔ）で磁場が変調される。なお、電磁
石の磁場の強さを変化させると第２図Ａで示すようなイ
オン電流に対応するグラフが得られる。横軸は質量電荷
比（M/E）もしくはこれに対応する磁場の強さであり、
縦軸はイオンコレクタ電流である。また変調部（33）の
出力e1（ｔ）は同期整流部（32）にも供給される。That is, according to the present embodiment, the ion current measurement unit (30)
Is the AC amplifier (31), synchronous rectifier (32) and indicator (34)
The modulation section (3) is provided in the ion selection section (22).
The output of 3) is supplied. This output e 1 (t) is shown in FIG.
And the frequency is f. According to the present embodiment, the ion selector (22) is a magnet, which is an electromagnet and has a mass-to-charge ratio (M / E) between 3 and 4 corresponding to a value close to 4. Fig. 2B in strength
The magnetic field is modulated by the modulated wave e 1 (t) shown in FIG. When the strength of the magnetic field of the electromagnet is changed, a graph corresponding to the ion current as shown in FIG. 2A is obtained. The horizontal axis is the mass-to-charge ratio (M / E) or the corresponding magnetic field strength,
The vertical axis is the ion collector current. The output e 1 (t) of the modulator (33) is also supplied to the synchronous rectifier (32).
本実施例は以上のように構成されるが、次にこの作用
について説明する。This embodiment is configured as described above. Next, this operation will be described.
変調波e1（ｔ）は周波数ｆの正弦波であるが、時間
t1、t2、t3・・・・・・で０レベルとなり第２図Ａのグ
ラフにおける（M/E）０の値に対応するイオン電流I5を
イオン電流測定部（30）に供給する。第２図Ａのグラフ
の（M/E）０の値の前後におけるスロープによって第３
図Ａで示されるような交流出力i1（ｔ）がイオン選択部
（22）からイオン電流測定部（30）に供給される。これ
は交流増巾部（31）で増巾され、同期整流部（32）で変
調波e1（ｔ）に同期して整流される。この整流値が指示
部（34）で指示される。この指示値によってガス洩れが
検知される。Modulated wave e 1 (t) is a sine wave of frequency f,
It becomes 0 level at t 1 , t 2 , t 3 ... and supplies the ion current I 5 corresponding to the value of (M / E) 0 in the graph of FIG. 2A to the ion current measuring unit (30). I do. In the graph of FIG. 2A, the third value is obtained by the slope before and after the value of (M / E) 0 .
An AC output i 1 (t) as shown in FIG. A is supplied from the ion selection unit (22) to the ion current measurement unit (30). This is amplified by the AC amplifier (31) and rectified by the synchronous rectifier (32) in synchronization with the modulated wave e 1 (t). This rectified value is instructed by the instructing section (34). Gas leakage is detected based on the indicated value.
なお以上では質量電荷比が３と４との間の値に対応す
る磁場の強さにおいて周波数ｆの変調波e1（ｔ）で変調
したが、ヘリウムイオンの質量電荷比４において第２図
Ｃで示す周波数ｆの変調波e2（ｔ）で変調した場合には
第３図Ｂに示すような交流出力i2（ｔ）が得られる。変
調波e2（ｔ）は時間t4、t5、t6・・・・・・で０レベル
となるが、この時点で交流出力はヘリウムイオン電流I4
となる。またこのピーク値（ガス洩れあり）の左右で変
調をかけているために周波数が倍の2fの交流出力i
2（ｔ）が得られることになる。第２図Ａで示すように
ガス洩れがあるとピーク値I4の前後でスロープが急峻と
なるので交流出力i2（ｔ）の振巾が大きくなり、この図
同期整流出力によってガス洩れが確実に検知することが
できる。In the above description, the modulation is performed with the modulated wave e 1 (t) having the frequency f at the strength of the magnetic field corresponding to the value of the mass-to-charge ratio of between 3 and 4. In the case where the modulation is performed with the modulated wave e 2 (t) having the frequency f, the AC output i 2 (t) as shown in FIG. 3B is obtained. The modulated wave e 2 (t) becomes 0 level at time t 4 , t 5 , t 6, ..., But at this time, the AC output becomes the helium ion current I 4
Becomes In addition, since the peak value (gas leakage is present) is modulated on the left and right sides, the frequency is doubled, and the AC output of 2f is doubled.
2 (t) is obtained. Second because slope before and after the peak value I 4 when there gas leaks becomes steeper Fuhaba AC output i 2 (t) is increased as shown in Figure A, the gas leakage is ensured by FIG synchronous rectification output Can be detected.
本発明の第１実施例は以上のような構成を有し、作用
を行なうものであるが次のような効果を奏するものであ
る。The first embodiment of the present invention has the above-described configuration and operates, but has the following effects.
すなわち、イオン選択部（22）の選択手段としての磁
場の強さを変調し、これによって交流出力を得て、これ
を交流増巾するようにしているのでバックグランド分の
直流分はカットすることができ、確実にガス洩れによる
ヘリウムイオン電流だけを検知することができる。ま
た、変調波に同期して交流出力を整流するようにしてい
るので、仮に測定中にバックグランド・イオン電流が時
間的に変動しても、これをカットして整流することがで
き、ガス洩れによる質量電荷比（M/E）が４におけるピ
ークのみを検知することができる。また、整流値とし
て、変調波の周波数ｆの倍の2fの周波数の出力が得られ
るので、変調波との分離が容易にできる。In other words, the intensity of the magnetic field as the selection means of the ion selector (22) is modulated, thereby obtaining an AC output and amplifying the AC output. Thus, only the helium ion current due to gas leakage can be reliably detected. In addition, since the AC output is rectified in synchronization with the modulated wave, even if the background ion current fluctuates with time during measurement, it can be cut and rectified, resulting in gas leakage. Only the peak at a mass-to-charge ratio (M / E) of 4 can be detected. Further, an output having a frequency of 2f, which is twice the frequency f of the modulated wave, is obtained as the rectified value, so that the output from the modulated wave can be easily separated.
第４図は本発明の第２実施例によるガス洩れ検査装置
におけるリークディテクタを簡略化して示すものである
が、従来例の第９図に対応する部分については同一の符
号を付すものとする。FIG. 4 is a simplified view of a leak detector in a gas leak inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention, and portions corresponding to FIG. 9 of the prior art are denoted by the same reference numerals.
すなわち、本実施例においてもイオン選択部（22）は
変調されるが変調波形が異なり第５図Ｂで示すような階
段波形状の変調波e3（ｔ）で変調される。これは変調部
（41）からイオン選択部（22）に供給される。また本実
施例のイオン電流測定部（50）は直流増巾器（42）と演
算器（43）と指示部（44）とから成っている。演算器
（43）は更に加減算器（43a）と平均器（43b）とから成
っている。上述の変調部（41）の出力e3（ｔ）は演算器
（43）にも供給される。That is, also in the present embodiment, the ion selector (22) is modulated, but the modulation waveform is different, and is modulated by the modulated wave e 3 (t) having a staircase waveform as shown in FIG. 5B. This is supplied from the modulator (41) to the ion selector (22). The ion current measuring section (50) of the present embodiment comprises a DC amplifier (42), a computing unit (43), and an indicating section (44). The arithmetic unit (43) further comprises an adder / subtractor (43a) and an averager (43b). The output e 3 (t) of the modulator (41) is also supplied to the calculator (43).
変調波e3（ｔ）はM/Eが３に対応する磁場の強さを与
えるための電圧e0の高さの矩形パルスＡ（時間巾t0〜
t1）M/Eが４に対応する磁場の強さを与えるための電圧e
1の高さの矩形パルスＢ（時間巾t1〜t2）及びM/Eが５に
対応する磁場の強さを与えるための電圧e2の高さの矩形
パルスＣ（時間巾t2〜t3）から成っており、時間巾t0〜
ｔ、t1〜t2、t2〜t3は相等しく、これらの合計Tiが周期
である。Modulated wave e 3 (t) is a rectangular pulse A (with a time width t 0-) having a height of voltage e 0 for giving a magnetic field strength corresponding to M / E 3
t 1 ) Voltage e for giving a magnetic field strength corresponding to M / E of 4
A rectangular pulse B having a height of 1 (time width t 1 to t 2 ) and a rectangular pulse C having a voltage e 2 for giving a magnetic field strength corresponding to M / E of 5 (time width t 2 to t 2 ) t 3 ), and the time span t 0 ~
t, t 1 ~t 2, t 2 ~t 3 is equal to one another, their sum Ti is periodic.
このような段階波e3（ｔ）でイオン選択部（22）を変
調すると第６図に示すような階段状の出力i3（ｔ）が得
られる。なお、第５図ＡのM/Eとイオン電流との関係は
一定のガス全圧の下で磁場の強さを変化させることによ
って得られるものである。Such step wave e 3 (t) in an ion selector (22) to the modulating sixth stepped output i 3 as shown in FIG. (T) is obtained. The relationship between M / E and ion current in FIG. 5A is obtained by changing the strength of the magnetic field under a constant total gas pressure.
本実施例は以上のように構成されるが、次にこの作用
について説明する。This embodiment is configured as described above. Next, this operation will be described.
一定のガス全圧でガスをリークディテクタに導入し、
第５図Ｂに示す階段波e3（ｔ）でイオン選択部（22）を
変調すると、第６図に示すような段階波形が出力i
3（ｔ）として得られる。すなわち、一周期Tiにおいて
時間t0〜t1では電流の強さI9の矩形パルスＡ′、時間t1
〜t2では電流の強さI4の矩形パルスＢ′、そして時間t2
〜t3では電流の強さI10の矩形パルスＣ′が発生する。
加減算器（43a）では1/2（I9＋I10）＝I3が演算され
る。すなわち、これがバックグランド値I3と算定され
る。従ってヘリウムイオン電流値IHe＝I4−I3と算定さ
れ、これが平均器（43b）である時間、累算されると共
に、この累算の時間で除算される。すなわちIHeの時間
的平均値 が算出される。Gas is introduced into the leak detector at a constant total gas pressure,
When the ion selector (22) is modulated by the staircase wave e 3 (t) shown in FIG. 5B, a step waveform as shown in FIG.
3 (t). That is, the rectangular pulse A time t 0 ~t 1 in the current strength I 9 in one cycle Ti ', the time t 1
~t rectangular pulse B of 2 in the current intensity I 4 ', and the time t 2
Rectangular pulses of ~t3 intensity I 10 of the current in C 'is generated.
Subtractor in (43a) 1/2 (I 9 + I 10) = I 3 is calculated. Namely, this is calculated as the background value I 3. Accordingly, the helium ion current value I He is calculated as I He = I 4 −I 3 , which is accumulated during the time of the averager (43b), and is divided by the time of this accumulation. That is, the temporal average of I He Is calculated.
本実施例では零点調整は不要であり、バックグランド
分は段階波の各周期Ti毎に算出され正しいヘリウムイオ
ン分がその都度、算出されるので、面倒な操作を必要と
することなく確実にヘリウムのガス洩れを検知すること
ができる。In the present embodiment, zero point adjustment is unnecessary, and the background component is calculated for each period Ti of the step wave and the correct helium ion component is calculated each time, so that the helium component can be reliably used without any troublesome operation. Gas can be detected.
以上、本発明の各実施例について説明したが勿論、本
発明はこれらに限定される事なく、本発明の技術的思想
に基づいて種々の変形が可能である。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is, of course, not limited thereto, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
例えば以上の実施例では被試験体に供給される洩れ検
査用のガスとしてヘリウムを用いたが勿論例えばAr、N2
等の他のガスを用いてもよい。また以上の実施例ではイ
オン選択部（22）を変調するようにしたが、これに変え
てイオン化部（21）を変調するようにしてもよい。すな
わち第８図のリークディテクタ（５）におけるイオンソ
ース（７）における引出し用又は押出用の加速電圧（直
流）を第２図Ｂ又はＣで示すような変調波で変調すれば
よい。あるいはイオン化部（21）及びイオン選択部（2
2）を共に同期して変調するようにしてもよい。For example, in the above embodiment has been using helium as the gas for testing leakage is supplied to the tested object course eg Ar, N 2
Alternatively, other gases may be used. In the above embodiment, the ion selector (22) is modulated. However, the ion selector (21) may be modulated instead. That is, the acceleration voltage (direct current) for extraction or extrusion in the ion source (7) in the leak detector (5) in FIG. 8 may be modulated with a modulation wave as shown in FIG. 2B or C. Alternatively, the ionization section (21) and the ion selection section (2
2) may be modulated in synchronization with each other.
以上述べたように本発明のガス洩れ検査装置によれば
零点調整を使用毎に行う必要がなく使用が簡便であり、
また導入されるガス全圧が高くバックグランド・イオン
電流レベルが高くて不安定なものであっても微量のガス
洩れでも確実に検知することができる。また、変調波の
分離も容易にできる。As described above, according to the gas leakage inspection device of the present invention, it is not necessary to perform zero point adjustment for each use, and the use is simple,
In addition, even if the total pressure of the introduced gas is high and the background ion current level is high and unstable, even a small amount of gas leakage can be reliably detected. Further, separation of the modulated wave can be easily performed.
第１図は本発明の第１実施例のガス洩れ検査装置におけ
るリークディテクタのブロック図、第２図Ａは同リーク
ディテクタに導入されるガスの質量電荷比−イオン電流
の関係を示すグラフ、第２図Ｂ、Ｃは第１図における変
調部の各出力波形、第３図は第１図におけるイオン選択
部の出力波形を示すグラフ、第４図は本発明の第２実施
例のガス洩れ検査装置におけるリークディテクタのブロ
ック図、第５図Ａは同リークディテクタに導入されるガ
スの質量電荷比−イオン電流の関係を示すグラフ、第５
図Ｂは第４図における変調部の出力波形を示すグラフ、
第６図は第４図におけるイオン選択部の出力波形を示す
グラフ、第７図は従来例のガス洩れ検査装置のブロック
図、第８図は第７図におけるリークディテクタの詳細を
示す断面図、第９図は同リークディテクタを簡略化して
示すためのブロック図、第10図は従来技術の欠点を示す
ためのイオン質量電荷比−イオン電流の関係を示すため
のグラフである。 なお図において、 （30）（50）……イオン電流測定部 （31）……交流増巾部 （33）（41）……変調部 （43）……演算器FIG. 1 is a block diagram of a leak detector in a gas leak inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a graph showing a relationship between a mass-to-charge ratio of gas introduced into the leak detector and an ion current. 2B and C are output waveforms of the modulation section in FIG. 1, FIG. 3 is a graph showing the output waveform of the ion selection section in FIG. 1, and FIG. 4 is a gas leakage inspection of the second embodiment of the present invention. FIG. 5A is a block diagram of a leak detector in the apparatus, and FIG. 5A is a graph showing a relationship between a mass-to-charge ratio of a gas introduced into the leak detector and an ion current;
FIG. B is a graph showing the output waveform of the modulation unit in FIG. 4,
FIG. 6 is a graph showing the output waveform of the ion selector in FIG. 4, FIG. 7 is a block diagram of a conventional gas leak inspection device, FIG. 8 is a cross-sectional view showing details of the leak detector in FIG. FIG. 9 is a block diagram showing the leak detector in a simplified manner, and FIG. 10 is a graph showing the relationship between ion mass-to-charge ratio and ion current to show the disadvantages of the prior art. In the figure, (30) (50) ... Ion current measurement part (31) ... AC amplification part (33) (41) ... Modulation part (43) ... Calculation unit
Claims (4)
て、これをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの磁場
出力により該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ検査
用ガスのイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置でイ
オンコレクタにより検出してガス洩れを検査するように
したガス洩れ検査装置において、前記所定の強さの磁場
又はこれに近い強さの磁場において前記磁場発生手段の
発生出力を所定の周波数ｆ及び振巾の変調波で変調し、
このとき前記イオンコレクタで得られるイオン電流を、
前記検査用ガスのイオンの質量電荷比よりも小さな質量
電荷比から前記検査用ガスのイオンの質量電荷比よりも
大きな質量電荷比の区間にわたって変調し、前記イオン
コレクタで検出される交流出力を前記変調波に同期して
整流し、この整流値から前記交流出力の周波数が、前記
変調波の周波数ｆの倍の2fの交流出力となることを利用
し、ガス洩れを検知するようにしたことを特徴とするガ
ス洩れ検査装置。1. A gas leakage inspection gas from a test object is received, ionized and ionized by a magnetic field output of a predetermined strength of a magnetic field generating means to form ions of the gas leakage inspection gas out of the ionized gas. In a gas leakage inspection apparatus in which a predetermined trajectory is drawn and detected at a predetermined position by an ion collector to check for gas leakage, the magnetic field generation is performed in the magnetic field of the predetermined strength or a magnetic field of a strength close to the predetermined strength. Modulating the output of the means with a modulating wave of a predetermined frequency f and amplitude;
At this time, the ion current obtained by the ion collector is
Modulate from a mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of the ions of the inspection gas over a section of a mass-to-charge ratio larger than the mass-to-charge ratio of the ions of the inspection gas, and change the AC output detected by the ion collector. Rectification is performed in synchronization with the modulation wave, and from the rectification value, the frequency of the AC output is used as an AC output of 2f, which is twice the frequency f of the modulation wave, to detect gas leakage. Characteristic gas leak inspection device.
て、これをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの磁場
出力により該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ検査
用ガスのイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置でイ
オンコレクタにより検出してガス洩れを検査するように
したガス洩れ検査装置において、前記所定の強さの磁場
を発生させるための第１矩形パルスと、前記ガス洩れ検
査用ガスのイオンの質量電荷比より小さい質量電荷比の
イオンを前記イオンコレクタに検出するための強さの磁
場を発生させるための第２矩形パルスと、前記ガス洩れ
検査用ガスのイオンの質量電荷比より大きい質量電荷比
のイオンを前記イオンコレクタに検出するための強さの
磁場を発生させるための第３矩形パルスとから成る階段
状の変調波で前記磁場発生手段の発生出力を変調し、こ
れにより前記イオンコレクタに得られる各矩形パルス出
力の演算操作によりガス洩れを検知するようにしたこと
を特徴とするガス洩れ検査装置。2. A gas leak inspection gas from a test object is received, ionized and ionized by a magnetic field output of a predetermined strength of a magnetic field generating means to form ions of the gas leak inspection gas out of the ionized gas. In a gas leakage inspection apparatus configured to draw a predetermined trajectory and detect gas leakage at a predetermined position by an ion collector to detect a gas leak, a first rectangular pulse for generating a magnetic field of the predetermined strength; A second rectangular pulse for generating a magnetic field of a strength for detecting ions having a mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of ions of the gas leakage inspection gas to the ion collector; and ions of the gas leakage inspection gas. And a third rectangular pulse for generating a magnetic field of a strength for detecting ions having a mass-to-charge ratio greater than the mass-to-charge ratio at the ion collector. If modulates the generated output of the generating means, whereby said gas leakage inspection apparatus is characterized in that so as to detect the gas leakage by calculation operation of each rectangular pulse output obtained ion collector.
てこれをイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を
設け、該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査
用ガスのイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出
力により所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレ
クタにより検出してガス洩れを検査するようにしたガス
洩れ検査装置において、前記イオン化部のイオンを加速
する電場発生手段の所定の強さの電場又はこれに近い強
さの電場において前記電場発生手段の発生出力を所定の
周波数ｆ及び振巾の変調波で変調し、このとき前記イオ
ンコレクタで得られるイオン電流を、前記検査用ガスの
イオンの質量電荷比よりも小さな質量電荷比から前記検
査用ガスのイオンの質量電荷比よりも大きな質量電荷比
の区間にわたって変調し、前記イオンコレクタで検出さ
れる交流出力を前記変調波に同期して整流し、この整流
値から前記交流出力の周波数が、前記変調波の周波数ｆ
の倍の2fの交流出力となることを利用し、ガス洩れを検
知するようにしたことを特徴とするガス洩れ検査装置。3. An ionization section for receiving and ionizing a gas leakage inspection gas from a device under test and accelerating the ions, wherein ions of the inspection gas out of the ionized gas from the ionization section include: In a gas leak inspection apparatus in which a predetermined trajectory is drawn by a magnetic field output of a predetermined strength of a magnetic field generating means and detected at a predetermined position by an ion collector to check for gas leakage, ions of the ionization unit are accelerated. In an electric field having a predetermined strength of the electric field generating means or an electric field having a strength close thereto, the output generated by the electric field generating means is modulated by a modulated wave having a predetermined frequency f and amplitude, and is obtained by the ion collector at this time. The ion current is increased from a mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of the ions of the test gas to a mass-to-charge ratio larger than the mass-to-charge ratio of the ions of the test gas. Tone, and an AC output which is detected by the ion collector is rectified in synchronism with the modulation wave, the frequency of the AC output from the rectifier value, the modulation wave frequency f
A gas leak inspection device characterized by detecting a gas leak by utilizing the fact that an AC output of 2f is doubled.
てこれをイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を
設け、該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査
用ガスのイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出
力により所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレ
クタにより検出してガス洩れを検査するようにしたガス
洩れ検査装置において、前記イオン化部のイオンを加速
する電場発生手段の所定の強さの電場を発生させるため
の第１矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオン
の質量電荷比より小さい質量電荷比のイオンを前記イオ
ンコレクタに検出するための強さの電場を発生させるた
めの第２矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオ
ンの質量電荷比より大きい質量電荷比のイオンを前記イ
オンコレクタに検出するための強さの電場を発生させる
ための第３矩形パルスとから成る階段状の変調波で前記
電場発生手段の発生出力を変調し、これにより前記イオ
ンコレクタに得られる各矩形パルス出力の演算操作によ
りガス洩れを検知するようにしたことを特徴とするガス
洩れ検査装置。4. An ionization section for receiving and ionizing a gas leakage inspection gas from a device under test and accelerating the ions, wherein ions of the inspection gas out of the ionized gas from the ionization section include: In a gas leak inspection apparatus in which a predetermined trajectory is drawn by a magnetic field output of a predetermined strength of a magnetic field generating means and detected at a predetermined position by an ion collector to check for gas leakage, ions of the ionization unit are accelerated. A first rectangular pulse for generating an electric field of a predetermined intensity of the electric field generating means, and an ion collector for detecting ions having a mass-to-charge ratio smaller than the mass-to-charge ratio of the ions of the gas leakage inspection gas. A second rectangular pulse for generating a strong electric field and ions having a mass-to-charge ratio larger than the mass-to-charge ratio of the ions of the gas leakage inspection gas are detected by the ion collector. And a third rectangular pulse for generating an electric field having a high intensity to modulate the output of the electric field generating means with a stepwise modulated wave, thereby calculating each rectangular pulse output obtained by the ion collector. A gas leak inspection device, wherein a gas leak is detected by an operation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131135A JP2828265B2 (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Gas leak inspection device |
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|---|---|---|---|
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| JPH02309226A JPH02309226A (en) | 1990-12-25 |
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP2828265B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100549650C (en) * | 2003-05-31 | 2009-10-14 | 因菲康有限公司 | Leak rate measuring device |
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|---|---|---|---|---|
| JP2011127929A (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Ulvac Japan Ltd | Magnetic field deflection mass analysis tube and leak detector |
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|---|---|---|---|---|
| SE443708B (en) * | 1979-08-06 | 1986-03-10 | Kingsdown Medical Consultants | TAPE VALVE FOR AN UROSTOMY PHASE |
| JPS6089040A (en) * | 1983-10-21 | 1985-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Matrix electron source |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP1131135A patent/JP2828265B2/en not_active Expired - Lifetime
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| CN100549650C (en) * | 2003-05-31 | 2009-10-14 | 因菲康有限公司 | Leak rate measuring device |
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| JPH02309226A (en) | 1990-12-25 |
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