JP3371924B2 - 逆拡散測定によるヘリウムリーク量検出方法 - Google Patents
逆拡散測定によるヘリウムリーク量検出方法Info
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Description
ヘリウムリーク量の検出方法に関する。
的な構成例を図３に示す。図３を参照してヘリウムリー
クディテクタの検出動作を説明する。図３において、被
試験体１０をテストポート１１に取付け、粗引きポンプ
１２によって被試験体１０の粗引きを行う。このとき、
主ポンプ１３も一定のノーマルな運転状態にある。ただ
し、フォアラインバルブ１４は閉じた状態にあるので、
被試験体１０の内部の排気は粗引きポンプ１２のみによ
って行われる。粗引きポンプ１２による粗引きの結果、
真空計１５の指示する圧力が規定圧力（主ポンプの能力
に応じて決まる）に達したとき、フォアラインバルブ１
４を開き、予め動作可能状態に保持された分析管１６と
粗引きポンプ１２の吸気側とを主ポンプ１３を介して接
続する。
（ヘリウム）ガスをスプレーガン等で吹き付ける。これ
によって、被試験体１０のリーク箇所から真空の内部に
導入されたＨｅガスは、図３の矢印（実線）１７に示さ
れた経路で分析管１６に到達し、この分析管１６でＨｅ
ガスが検出される。
から内へのＨｅのリーク量）は、リーク箇所の大きさお
よび被試験体の内外の圧力差に比例する。しかし、内外
圧力差がある程度以上になると、Ｈｅガスの導入量はリ
ーク箇所の大きさのみに依存する。上述のスプレー法で
は、被試験体の外部圧力は大気圧(101080 Ｐａ）である
ので、被試験体内部が１００Ｐａ以下になれば、Ｈｅガ
スの導入量がリーク箇所の大きさのみに依存する。
引きポンプ１２の排気速度をＳ1 とすると、主ポンプ１
３の排出口１３ａでのＨｅ分圧ＰHeは、ＱHe／Ｓ1 で与
えられる。
１３で排気されるガスの流れ（破線矢印１８）と逆方向
（実線矢印１７）に、主ポンプ１３の排出口１３ａの側
（低真空側）から吸気口１３ｂの側（高真空側）に一定
の割合でＨｅガスが拡散する。これを逆拡散現象とい
う。この逆拡散現象のため、分析管１６でのヘリウム分
圧は、主ポンプ１３の排気口でのヘリウム分圧に応じた
値すなわちＰHe／Ｋとなる。ここで、Ｋは主ポンプ１３
のヘリウム圧縮比である。このヘリウム分圧と分析管１
６の感度（Ｓ）とによってヘリウムイオン電流ＩHeがＳ
ＰHe／Ｋとして求められる。求められたヘリウムイオン
電流は、アンプ１９で増幅され、リーク量に換算された
後表示部２０に表示される。
定法の第１の問題点を説明する。
ＱHeは次の（１）式で表される。
ムイオン電流（Ａ）、Ｋは主ポンプのヘリウム圧縮比、
Ｓ1 は粗引きポンプの排気速度（ｍ3 ／sec ）、Ｓは分
析管感度（Ａ／Ｐａ）である。またα＝ＫＳ1 ／Ｓであ
る。
うに、前述のヘリウムリークディテクタの構成において
粗引きバルブ２１とテストバルブ２２を設け、粗引きポ
ンプ１２の粗引き（粗引きバルブ２１のみが開いた状
態）によって真空計１５の指示圧力が規定圧力に達した
とき、粗引きバルブ２１を閉じ、かつテストバルブ２２
とフォアラインバルブ１４を開き、主ポンプ１３とファ
アラインバルブ１４によって排気を行う。図４において
実線の矢印２３はリーク箇所から導入されたＨｅガスの
流れを示す。導入されたＨｅガスは、主ポンプ１３によ
って外部へ排気される。直接測定法によるリーク量ＱHe
は、次式（２）によって表される。
／sec ）であり、βはＳ2 ／Ｓである。
較して高精度の測定を行えないといわれている。その理
由は、前述の式（１），（２）に示されるように、逆拡
散測定では排気系を構成する２つのポンプ１２，１３の
それぞれの固有な定数、すなわち粗引きポンプ１２の排
気速度Ｓ1 と主ポンプ１３のヘリウム圧縮比Ｋが関係し
てくることにある。特に、粗引きポンプ１２の排気速度
Ｓ1 は定数値として取り扱っているが、実際上、逆拡散
測定を行う圧力範囲（約１０3 Ｐａ以下）では図５（一
般的な粗引きポンプ（油回転真空ポンプ）の排気速度特
性を示す図）に示すように一定ではない。このことが高
精度の測定を阻害している理由と考えられている。また
実際のヘリウムリークディテクタにおいて得られるヘリ
ウムイオン電流の値は、主ポンプ排出口側の圧力を、測
定可能な圧力範囲で変化させると、図６に示すように一
定でない。このように、従来の逆拡散測定方法では粗引
きポンプの排気速度を一定としてリーク量を算出してい
たので、直接測定法に比較して高精度な検出を行うこと
ができないという問題を有していた。
術的傾向に起因する第２の問題点について説明する。最
近の主ポンプ１３では排気性能の高いものが使用され、
従来に比較して背圧（主ポンプの排出口側の圧力、また
は粗引きポンプの吸気口側の圧力）が高くても主ポンプ
１３による排気を行わせることができるようになった。
そのため粗引きポンプから主ポンプへの切り換えを早く
行うことができ、粗引きポンプ１２による排気時間を短
縮することができるという利点を有する。しかしなが
ら、主ポンプの背圧が高い状態で主ポンプを作動させる
場合、図７に示すように粗引きポンプ１２の排気速度Ｓ
1 の特性２４において排気速度が大きく変化する領域２
４ａとなるため、リーク量を求める上記式（１）におい
て粗引きポンプ１２の排気速度Ｓ1 を一定値として取り
扱うとすると、高い精度でリーク量を測定できないとい
う問題を有する。
従来技術の問題を解決することにあり、その目的は、ヘ
リウムリークディテクタの逆拡散測定において、粗引き
ポンプの排気速度の変化の影響を受けず、高精度の測定
を行えるヘリウムのリーク量検出方法を提供することに
ある。
リーク量検出方法は、逆拡散測定に係る計算式に基づい
てヘリウムのリーク量を計算してリーク量を検出する検
出方法であり、逆拡散測定に係る計算式に基づくリーク
量の計算に使用される粗引きポンプの排気速度を、粗引
きポンプの吸気口側（または主ポンプの排出口側）の圧
力値に応じて求め、ヘリウムのリーク量の計算を行う方
法である。
粗引きポンプの吸気口側の圧力との関係を予め求めてお
き、この関係に基づいて粗引きポンプの排気速度を求め
るようにした。
ーク量検出方法において、リーク量を計算するときに使
用される粗引きポンプの排気速度を一定値で扱うのでは
なく、粗引きポンプの吸気口側の圧力値に応じて粗引き
ポンプの排気速度の値を定めるようにし、測定の精度を
高める。
て説明する。
クタの構成例を示す。前述の図３で説明した要素と同一
の要素には、同一の符号を付している。１０は被試験
体、１１は被試験体１０を取り付けるテストポート、１
５は真空計（または圧力計）、１２は粗引きポンプ、１
３は主ポンプ、１４はファアラインバルブ、１６は分析
管、１９はアンプ（ＡＭＰ）である。この実施例では、
主ポンプ１３として例えばターボ分子ポンプが使用され
る。なお主ポンプとしては、ターボ分子ポンプの他に、
排気性能が高い（背圧依存性が低い）モレキュラドラッ
グポンプや複合分子ポンプを使用することもできる。
おいて、逆拡散測定に基づいてリーク量が測定される。
すなわち、被試験体１０をテストポート１１に取付け、
粗引きポンプ１２によって被試験体１０の粗引きを行
う。このとき主ポンプ１３も一定のノーマルな運転状態
にある。ただしフォアラインバルブ１４は閉じた状態に
あり、被試験体１０の排気は粗引きポンプ１２のみによ
って行われる。粗引きポンプ１２による粗引きの結果、
真空計１５の指示する圧力が規定圧力に達したとき、フ
ォアラインバルブ１４を開き、分析管１６と粗引きポン
プ１２の吸気口側とを主ポンプ１３を介して接続する。
その後、被試験体１０に対し外部からＨｅガスをスプレ
ーガン等で吹き付ける。被試験体１０のリーク箇所から
真空の内部に導入されたＨｅガスは、逆拡散現象に基づ
いて、図１の矢印（実線）１７に示された経路で分析管
１６に到達し、分析管１６でＨｅガスが検出される。
主ポンプ１３の排気口でのヘリウム分圧に応じた値（Ｐ
He／Ｋ）となる。分析管１６でヘリウム分圧と分析管１
６の感度（Ｓ）とによってヘリウムイオン電流ＩHeがＳ
ＰHe／Ｋとして求められる。分析管１６で求められたヘ
リウムイオン電流は、アンプ（ＡＭＰ）１９で増幅され
る。
マイクロコンピュータ３１には、真空計１５で検出され
た圧力データＰがＡ／Ｄ変換器３０を介してディジタル
値に変換された後入力されると共に、アンプ１９から出
力されるヘリウムイオン電流のデータが入力される。マ
イクロコンピュータ３１の内部構造を図２に示す。
速度決定手段３２は、内部に取り込まれた圧力データＰ
に基づいて、排気速度データテーブル３３から圧力値に
対応する粗引きポンプの排気速度Ｓ1 （Ｐ）を求める。
排気速度データテーブル３３では、例えば図７に示すよ
うな特性２４（実際の粗引きポンプの排気速度の特性
例）に従って粗引きポンプの吸気口側圧力とその排気速
度との対応データを備えているので、粗引きポンプ１２
の吸気口側圧力に対応する正確な排気速度のデータＳ1
（Ｐ）を得ることができる。３４はリーク量演算手段で
ある。このリーク量演算手段３４において、リーク量Ｑ
Heは、Ａ／Ｄ変換器３４でディジタル値に変換されたヘ
リウムイオン電流ＩHeと、前記の排気速度Ｓ1 （Ｐ）に
基づいて、ＱHe＝（Ｋ／Ｓ）ＩHeＳ1 （Ｐ）の式に基づ
いて求められる。求められたリーク量ＱHeは、表示部２
０に送られ、ここで表示される。
量を計算するときに使用される粗引きポンプの排気速度
を一定の値を用いるのではなく、粗引きポンプの吸気口
側の圧力値に応じて最も適した排気速度を使用してリー
ク量を求めるようにしたため、精度の高い測定を行うこ
とができる。
とで異なるので、粗引きポンプを変更する場合には、予
めマイクロコンピュータの記憶部において種々の粗引き
ポンプの排気速度と圧力との関係データ（データテーブ
ル）を用意し、対応する関係データを使用することによ
り、同様にして測定精度を高めることができる。
用した例について説明したが、粗引きポンプの吸気口側
圧力と排気速度との間において予め図７の変換特性を有
する非直線回路を設けることによっても、同様な効果を
発揮させることができる。
れば、逆拡散測定によるヘリウムリーク量検出方法のリ
ーク量演算において粗引きポンプの吸気口側圧力に応じ
た粗引きポンプの排気速度を用いるので、高い精度でヘ
リウムリーク量を測定することができる。また主ポンプ
として背圧依存性の低いポンプを使用することができ、
より高圧からの逆拡散測定が可能となり、被試験体の粗
引き時間を短縮でき、高速で高精度な逆拡散測定による
リーク量検出を行うことができる。
を示す図である。
ク図である。
テクタの構成図である。
クタの構成図である。
性を示すグラフである。
電流との関係を示すグラフである。
ンプの排気速度の関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 逆拡散測定に係る計算式に基づいてヘリ
ウムのリーク量を計算して前記リーク量を検出する方法
において、前記逆拡散測定に係る計算式に基づく前記リ
ーク量の計算に使用される粗引きポンプの排気速度を、
粗引きポンプの吸気口側の圧力値に応じて求め、前記ヘ
リウムのリーク量の計算を行うことを特徴とする逆拡散
測定によるヘリウムリーク量検出方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の逆拡散測定によるヘリウ
ムリーク量検出方法において、前記粗引きポンプの排気
速度と、前記粗引きポンプの吸気口側の圧力との関係を
予め求めておき、この関係に基づいて前記排気速度を求
めることを特徴とする逆拡散測定によるヘリウムリーク
量検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08225594A JP3371924B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 逆拡散測定によるヘリウムリーク量検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08225594A JP3371924B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 逆拡散測定によるヘリウムリーク量検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270272A JPH07270272A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3371924B2 true JP3371924B2 (ja) | 2003-01-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP08225594A Expired - Fee Related JP3371924B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 逆拡散測定によるヘリウムリーク量検出方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371924B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3947059B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2007-07-18 | 株式会社アルバック | 逆拡散式ヘリウムリークディテクタの省電力化のための運転方法 |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP08225594A patent/JP3371924B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07270272A (ja) | 1995-10-20 |
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