JP3544989B2 - 前真空ポンプを有する漏れ検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された形式の、テストガスとしてのヘリウムで運転される漏れ検出装置に関する。
当該種類の公知の漏れ検出装置は、テストガス検出器（通常は質量分析計）と、テストガスによって吐出方向とは反対方向に貫流される高真空ポンプと、この高真空ポンプに後置された比較的小さい第１の前真空ポンプとを備えている。さらに、被験体もしくは漏れを検査しようとする被験体のための試験室の排気に用いられる、比較的大きい吸込み能力を有するもう１つの前真空ポンプが設けられている。２つの前真空ポンプを用いる理由は、一つには被験体もしくは試験室の迅速な排気を可能にすべきだからである。このために、第２の前真空ポンプの吸込み能力はできるだけ高く選択される。この第２の前真空ポンプを利用して、高真空ポンプによって必要とされる前真空を形成することは、確かに可能である。しかし、この場合は少なからぬ感度損失を甘受しなければならない。これを避けるために、高真空ポンプには比較的小さい吸込み能力を有する別個の前真空ポンプが配属されている。
本発明の課題は、感度損失を甘受することなく、当該種類の漏れ検出装置において、前真空を形成するのに必要な手間を減らすことである。
この課題は、本発明により各請求項の特徴部に記載された特徴によって解決される。
本発明による構成により、高真空ポンプのための別個の前真空ポンプを省略できる。弁は、一方では被験体もしくは漏れ検出装置に接続された試験室の排気を極めて迅速に行うことができ、他方では精密な漏れ検出が可能であるように切り換えることができる。
前真空ポンプとして、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第2927690号明細書により公知の、スパイラル原理（Spiralprinzip）で作動する容積形真空ポンプを使用すると、極めて合理的である。この種類のポンプは吸込み室内にシール剤（油）を必要としないので、高真空ポンプが摩擦ポンプである場合は、油のない真空ポンプのみが存在する。被験体または試験室が炭化水素分子によって汚染される危険はない。
この他の長所および詳細を、第１図および第２図に示された実施例に基づいて説明する。第１図は、上側部分に高真空ポンプを有する漏れ検出装置を示しており、第２図は、多段高真空ポンプを有する漏れ検出装置を示している。
両実施例において、漏れ検出装置は全体が符号１、その上側部分は符号２（破線）、入口もしくは被験体接続部は符号３、テストガス検出器は符号４、高真空ポンプは符号５、および上側部分２の外部にある前真空ポンプは符号６で示されている。被験体接続部３は、（弁８を有する）導管部分７と（弁11を有する）導管部分９とを介して、高真空ポンプ５の出口と連通している。導管７には圧力計12が接続されている。弁８と11の間には、前真空ポンプ６の入口とつながり絞り14を備えた導管13が接続されている。さらに、被験体接続部３と前真空ポンプ６の入口とは、弁16を有する導管15を介して連通している。さらに、弁18を有する導管が符号17で示されている。導管17は導管13に開口していて、以下に述べるように洗浄ガスを供給する働きを有している。
第１図に示した実施例の場合、高真空ポンプ５は１段のターボ分子ポンプである。待機時にはすべての弁（弁11を除く）が閉じている。この段階では、高真空ポンプ５は質量分析計４の運転に必要な圧力を形成する。高真空ポンプ５の運転に必要な前真空は、前真空ポンプ６が形成する。前真空ポンプ６の入口は、（開いた弁11を有する）導管９および13を介して高真空ポンプ５の出口と連通している。
測定を開始するために、弁11が閉じられ、弁８および16が開かれる。これにより、被験体接続部３は、全体として比較的大きい流過横断面を介して前真空ポンプと連通している。前真空ポンプ６の比較的大きい吸込み能力を完全に利用できるので、被験体の迅速な排気が可能である。圧力計12によって記録された圧力が十分低いと（たとえば2mbar以下）、大まかな漏れ検出を開始できる。この目的のために、弁11が開かれる。場合によっては吸引されるテストガスが導管7,9を介し、高真空ポンプ５により向流（Gegenstrom）でテストガス検出器４に到達し、これによって記録される。大まかな漏れ検出の間、入口の圧力はさらに低下する。入口の圧力がたとえば0.05mbarに達すると、精密な漏れ検出を開始できる。これを目的として、弁16が閉じられる。この段階では、絞り14によって減じられた、前真空ポンプ５の吸込み能力で、極めて少量の漏れの推測も可能である。
測定後に待機状態に切り換えるために、最初にすべての弁が閉じられ、弁18が開かれる。導管17を介して洗浄ガス（たとえば空気）が供給される。洗浄ガスによって、場合により測定中に前真空ポンプ５内に形成されたヘリウム底層（Heriumuntergrund）を減じることができる。この目的のためには、弁18は短時間（たとえば10〜20秒）開かれれば十分である。
第２図に示した実施例では、高真空ポンプ５は多段に形成されている。高真空ポンプ５は、３つの摩擦ポンプ段（21,22,23）を有しており、そのうち２段（21,22）はターボ分子ポンプ段として形成されている。これらの段の間に絞り24が位置している。前真空側に位置する段23は分子ポンプとして形成されており、それによって高真空ポンプ５の臨界前真空を改善する。弁8,11には、弁26を有するバイパス管25が配属されている。導管７には、弁28を有する導管27も接続されている。この導管27は、両ターボ分子ポンプ段21,22の間の連通管内に、しかも絞り24の上方で吐出方向に開口している。
第１図に示した実施例におけるように、待機時にはすべての弁（弁11を除く）が閉じている。測定段階の第１部（被験体の排気）も、第１図に示した構成に相応している。大まかな漏れ検出は、弁11および26が開くことによって開始する。高真空ポンプの臨界前真空が改善されているので、このことはすでに約2mbarの圧力で起こり得る。約0.1mbarの圧力では、弁28が開き、弁26は閉じられる。この段階には、感度上昇が伴う。5.10^-2mbarの圧力で弁16は閉じるので、その後では極めて小さい漏れも検出できる。
絞り14の特性は、絞りの上方で有効な、前真空ポンプ６の吸込み能力が全吸込み能力の10〜20％でしかないように選択されている。有効吸込み能力の減少に応じて、漏れ検出器の感度が上昇する。

Claims (4)

1. テストガスとしてのヘリウムで運転される漏れ検出装置（１）であって、被験体または試験室の接続に用いられる入口（３）と、検出器（４）と、該検出器に接続された、吐出方向とは反対方向にテストガスによって貫流される高真空ポンプ（５）と、前真空ポンプ（６）と、前記高真空ポンプ（５）の出口に接続された、弁（11）を備えた導管（９）と、前記被験体接続部（３）に接続された、弁（８）を備えた導管（７）と、共通の導管として、前記高真空ポンプ（５）の出口に接続された前記導管（９）および前記被験体接続部（３）に接続された導管（７）の両方に接続された、前記前真空ポンプ（６）の入口に通じる導管（13）とが設けられている形式のものにおいて、
   前記前真空ポンプ（６）の入口に通じる前記導管（13）が絞り（14）を備えており、前記被験体接続部（３）を直接に前記前真空ポンプ（６）の入口と連通させる、弁（16）を備えた導管（15）が設けられていることを特徴とする、前真空ポンプを有する漏れ検出装置。
2. 前記前真空ポンプ（６）がスパイラル原理に基づく容積形真空ポンプである、請求項１記載の漏れ検出装置。
3. 前記導管（13）が、有利には前記絞り（14）と前記前真空ポンプ（６）の入口との間で洗浄ガス入口（17,18）を備えている、請求項１または２記載の漏れ検出装置。
4. 前記高真空ポンプ（５）が多段に形成された摩擦ポンプである、請求項１から３までのいずれか１項記載の漏れ検出装置。

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