JP4001581B2 - Pinhole detection and transmission measurement device - Google Patents

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尚弘 坪井
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Description

本発明は、プラスチックフィルム等薄膜に存在するピンホールの検出・有無の判定、及び薄膜の気体(ガス)透過度を測定する測定装置に関するものである。   The present invention relates to a detection apparatus for detecting / presence of pinholes existing in a thin film such as a plastic film and measuring gas (gas) permeability of the thin film.

プラスチックフィルム、プラスチック容器等のピンホールの測定法として、光の透過、反射による方法、静電容量の変化を検出する方法、放電により検出する方法等が知られている。例えば、光源からの光を被検査物に照射し、被検査物からの通過光の光量を光検出器によって検出し、光検出器によって検出された光量値に基づいて被検査物中のピンホールの有無を判定する装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Known methods for measuring pinholes in plastic films, plastic containers, and the like include light transmission and reflection methods, capacitance change detection methods, and discharge detection methods. For example, the light from the light source is irradiated onto the inspection object, the light amount of the passing light from the inspection object is detected by the light detector, and the pinhole in the inspection object is based on the light amount value detected by the light detector There is known an apparatus for determining the presence or absence of an image (for example, see Patent Document 1).

また、従来、薄膜の気体透過度測定方法として、フィルムの一部を切り取り、そのフィルムを2つのチャンバーの間に挟み込み、両チャンバーを減圧し、その後一方のチャンバーに試験ガスを導入し、もう一方のチャンバーに圧力計を設けフィルムを透過する試験ガスの透過量を測定する方法(差圧法)が知られている。(例えば、非特許文献1参照。)。   Conventionally, as a method for measuring the gas permeability of a thin film, a part of a film is cut out, the film is sandwiched between two chambers, both chambers are decompressed, and then a test gas is introduced into one chamber. A method (differential pressure method) is known in which a pressure gauge is provided in the chamber and the amount of test gas permeated through the film is measured. (For example, refer nonpatent literature 1.).

特開平9−318558号公報JP 9-318558 A JIS K7126 プラスチックフィルム及びシートの気体透過度試験方法JIS K7126 Test method for gas permeability of plastic film and sheet

従来のピンホールの測定法は、ピンホールの位置検出そのものが主目的であり、膜の気体透過度の測定はできない。
また、薄膜の気体透過度測定装置は、2つのチャンバー間に薄膜を挟み込む作業に時間を要する。
The conventional pinhole measurement method is mainly intended to detect the pinhole position, and cannot measure the gas permeability of the membrane.
In addition, the thin film gas permeability measuring device requires time to sandwich the thin film between the two chambers.

さらに、従来の差圧法の場合には、測定初期のチャンバー内圧力が薄膜透過ガスの要因のみにより変化するように、測定前に十分真空引きをする。この真空引きに要する時間は、約1時間から2時間である。また、測定を開始すると、チャンバー内の圧力と測定時間の関係(透過曲線)は、下に凸の曲線を描いて立ち上がり、その後直線状態となる。この直線状態すなわち、定常状態に至るのを待って気体透過度の測定を行うので、測定に10分間(透過度の大きい薄膜の場合)から数10時間(透過度の小さい薄膜の場合)必要である。   Furthermore, in the case of the conventional differential pressure method, the vacuum is sufficiently evacuated before the measurement so that the pressure in the chamber at the initial stage of the measurement changes only due to the factor of the thin film permeating gas. The time required for this evacuation is about 1 to 2 hours. When the measurement is started, the relationship between the pressure in the chamber and the measurement time (permeation curve) rises in a downwardly convex curve and then becomes a linear state. Since the gas permeability is measured after waiting for this linear state, that is, the steady state, it takes 10 minutes (in the case of a thin film with high permeability) to several tens of hours (in the case of a thin film with low permeability). is there.

一方、燃料電池等に用いられる電解質膜の気体透過量(透過度)が燃料電池を構成する上での重要なファクターのひとつとなっており、その量を迅速に測定し、ピンホールの有無、透過量を管理することが求められている。   On the other hand, the amount of gas permeation (permeability) of the electrolyte membrane used in fuel cells and the like is one of the important factors in configuring a fuel cell. There is a need to manage the amount of transmission.

このような状況を踏まえ、本発明では、ピンホールの検出、ピンホール有無の判定と気体透過度の測定が同時に測定できる装置を提供するものである。しかも、試験フィルムのセットの容易化及び多層に積層された薄膜の一枚ずつの取り出しも出来る機能も備え、短時間でピンホールの検出、有無の判定、透過度の測定ができる装置を提供するものである。
本発明のその他の課題は、以下に述べる発明の説明から明らかになる。
Based on such a situation, the present invention provides an apparatus capable of simultaneously measuring pinhole detection, pinhole presence / absence determination, and gas permeability measurement. In addition, it is possible to provide a device that can easily set a test film and take out individual thin films stacked in multiple layers, and can detect pinholes, determine presence / absence, and measure transmittance in a short time. Is.
Other problems of the present invention will become apparent from the following description of the invention.

上記課題を解決するため、本発明は、透過面を有し前記透過面に被試験体を吸着させる透過セルと、前記透過セル内の圧力を測定する圧力センサと、前記透過セル内を真空吸引する真空ポンプと、前記透過セルを前記真空ポンプにて吸引した後前記透過セル内を閉状態にする開閉手段と、前記圧力センサの計測値を演算し、前記演算値から被試験体のピンホールの有無を判定するとともに被試験体の気体透過度を算出する演算器を備え、前記被試験体の載置面と、前記透過セルの前記透過面との間隔を相対的に変化させる移動手段を設けたピンホール検出・透過度測定装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a transmission cell having a transmission surface for adsorbing a test object to the transmission surface, a pressure sensor for measuring the pressure in the transmission cell, and vacuum suction in the transmission cell. A vacuum pump, an opening / closing means for closing the permeation cell after the permeation cell is sucked by the vacuum pump, a measured value of the pressure sensor is calculated, and a pinhole of the device under test is calculated from the calculated value And a calculator for calculating the gas permeability of the device under test, and a moving means for relatively changing the distance between the mounting surface of the device under test and the transmission surface of the transmission cell. Provided pinhole detection / transmittance measuring device.

被試験体は、電解質膜、プラスチックフィルム、シート、加工紙、遮光膜などであり、特に限定されない。被試験体の厚さは、特に限定されないが、例えば電解質膜の場合には、50〜200μmの厚さが好ましい。また、その大きさないし面積は特に限定されないが、透過セルの被試験体が吸着される面よりも大きいことが必要である。付言すれば、任意の大きさの被試験体透過面および被試験体を吸着する面を持つ透過セルを作成することができる。被試験体は、積層されている複数枚であることが好ましいが、1枚でも同様に測定できる。   The test object is an electrolyte membrane, a plastic film, a sheet, a processed paper, a light shielding film, and the like, and is not particularly limited. Although the thickness of a to-be-tested object is not specifically limited, For example, in the case of an electrolyte membrane, the thickness of 50-200 micrometers is preferable. Further, the size and area are not particularly limited, but it is necessary that the surface of the transmission cell be larger than the surface to be adsorbed. In other words, it is possible to create a transmission cell having a transmission surface to be tested having an arbitrary size and a surface for adsorbing the test sample. The test object is preferably a plurality of stacked sheets, but even a single sheet can be measured in the same manner.

透過セルは、内側が空洞の容器で、空洞の表層部分に被試験体を支持する支持部材を備えてなる。支持部材は、薄膜である被試験体を真空吸着し、さらに、透過セルを真空引きした場合に、被試験体の裂壊、変形などを避けるために設けられる。支持部材としては、気体が通過し被試験体がその表面に止まるものであれば特に限定されない。例えば、焼結フィルタ、セラミックフィルタ、網などを用いることができる。当該フィルタなどの孔径は、通常、数〜数百μm、好ましくは30〜70μmである。   The permeation cell is a container having a hollow inside, and is provided with a support member that supports a device under test on a surface layer portion of the cavity. The support member is provided in order to avoid tearing or deformation of the test object when the test object that is a thin film is vacuum-adsorbed and the transmission cell is evacuated. The supporting member is not particularly limited as long as gas passes and the device under test stops on its surface. For example, a sintered filter, a ceramic filter, a net, or the like can be used. The pore diameter of the filter or the like is usually several to several hundred μm, preferably 30 to 70 μm.

圧力センサは、経時的に圧力測定が可能な圧力センサ、例えば圧電素子を用いた真空計、隔膜型電子センサ、熱伝導の変化を利用する真空計などを用いることができる。
真空ポンプは、透過セル内の気体を0.00X KPs程度の圧力に排気できるポンプが好ましく、ターボ分子ポンプ、油回転ポンプなどを用いることができる。
開閉手段は瞬時に開閉操作を行うことができるバルブ、例えば電磁バルブやエアーバルブなどを用いることができ、遠隔操作をしてもよい。
As the pressure sensor, a pressure sensor capable of measuring pressure over time, for example, a vacuum gauge using a piezoelectric element, a diaphragm electronic sensor, a vacuum gauge using a change in heat conduction, or the like can be used.
The vacuum pump is preferably a pump that can exhaust the gas in the permeation cell to a pressure of about 0.00X KPs, and a turbo molecular pump, an oil rotary pump, or the like can be used.
As the opening / closing means, a valve that can be opened and closed instantaneously, such as an electromagnetic valve or an air valve, can be used, and it may be operated remotely.

演算器は、圧力計の計測値から被試験体の気体透過度を算出する。また、算出された気体透過度の値を判断して、ピンホールの有無を判定する。演算器は、例えば、コンピュータとプログラムから構成される。   The computing unit calculates the gas permeability of the device under test from the measurement value of the pressure gauge. Further, the presence / absence of a pinhole is determined by determining the calculated gas permeability value. The computing unit is composed of, for example, a computer and a program.

被試験体の載置面の面方向は特に限定されず、水平面でもあってもよく、垂直面であってもよい。好ましくは、載置面の面方向は水平面と±30度以下の交角で交差する面とする。載置面が垂直ないし垂直に近い面である場合には、被試験体を保持する為に、適宜の保持手段を設けることが好ましい。
また、載置面は平面であることが好ましいが、曲面であってもよい。
The surface direction of the mounting surface of the device under test is not particularly limited, and may be a horizontal surface or a vertical surface. Preferably, the surface direction of the mounting surface is a surface that intersects the horizontal plane at an intersection angle of ± 30 degrees or less. In the case where the mounting surface is vertical or nearly vertical, it is preferable to provide appropriate holding means for holding the device under test.
Further, the mounting surface is preferably a flat surface, but may be a curved surface.

透過セルの透過面は、載置面と接触する状態で、載置面との交角が、通常±30度以下、好ましくは±15度以下、より好ましくは±5度以下の関係である面とする。被試験体の全面が透過面に略同時に吸着されてもよく、透過面に最近接した部分から順に吸着されてもよいからである。
さらに、透過セルおよび/又は載置面をチルト手段を介して保持してもよい。このようにすれば、透過面と載置面を平行状態で接触させることができる。チルト手段は、例えば載置面を形成するトレイの裏面側を3個のつるまきばねのような弾性体で保持するものである。
The transmissive surface of the transmissive cell is in contact with the mounting surface, and the angle of intersection with the mounting surface is usually ± 30 degrees or less, preferably ± 15 degrees or less, and more preferably ± 5 degrees or less. To do. This is because the entire surface of the test object may be adsorbed on the transmission surface substantially simultaneously, or may be adsorbed in order from the portion closest to the transmission surface.
Furthermore, the transmission cell and / or the mounting surface may be held via a tilting means. In this way, the transmission surface and the placement surface can be brought into contact in a parallel state. The tilting means holds, for example, the back side of the tray that forms the placement surface with an elastic body such as three helical springs.

被試験体の載置面と、透過セルの透過面との間隔を変化させる移動手段は、被試験体の載置面と、透過セルの透過面との間隔を相対的に変化させる。積層状態に載置された複数枚の被試験体の最上部にある一枚を真空吸着し、当該吸着された一枚と残りの被試験体との間隔を開けて、当該被試験体の透過面に吸着されている面の反対側の面を開放した状態で、測定を行うものである。
当該移動手段は、被試験体の載置面を移動する構造とすることができる。また、透過セルを移動する構造とすることができる。さらには、被試験体の載置面と透過セルの両者を移動する構造とすることができる。
載置面を水平にした場合には、これらの移動方向は上下方向である。また、載置面を垂直にした場合には、これらの移動方向は左右方向である。
The moving means for changing the distance between the mounting surface of the test object and the transmission surface of the transmission cell relatively changes the distance between the mounting surface of the test object and the transmission surface of the transmission cell. One piece at the top of a plurality of test specimens placed in a stacked state is vacuum-sucked, and a gap between the sucked one piece and the remaining test specimens is opened so that the permeation of the test specimens is achieved. Measurement is performed with the surface opposite to the surface adsorbed on the surface open.
The moving means may be structured to move the mounting surface of the test object. Moreover, it can be set as the structure which moves a permeation | transmission cell. Furthermore, it can be set as the structure which moves both the mounting surface of a to-be-tested object, and a permeation | transmission cell.
When the placement surface is leveled, these moving directions are up and down directions. Further, when the placement surface is vertical, these moving directions are the left and right directions.

本発明は、上記構成により、透過セルを被試験体に接触させ、減圧効果により被試験体を透過セルの透過面に引き付け固定する。このように構成することで従来被試験体のセットに長時間を要していたものが短時間でかつ自動でセットできる。   According to the present invention, the transmission cell is brought into contact with the device under test with the above configuration, and the device under test is attracted and fixed to the transmission surface of the transmission cell due to the pressure reducing effect. By configuring in this way, what has conventionally required a long time to set the device under test can be automatically set in a short time.

つぎに、透過セルに吸着された当該一枚の被試験体と、残りの被試験体ないし被試験体の載置面との間隔を開けて、当該被試験体の裏面が大気に開放される状態とし、同時におよび/又は引続いて透過セル内を真空引きする。
真空ポンプを動作させた状態で開閉手段を閉じて、透過セル内の真空引きを停止する。被試験体を透過してくるガス(空気)、又ピンホールからもれてくるガスは透過セルの圧力を上昇させる。当該圧力は、圧力センサで計測され、圧力計測値からピンホールの有無が判断され、また、被試験体の気体透過度が算出される。
Next, a space is formed between the one test object adsorbed on the permeation cell and the remaining test object or the mounting surface of the test object, and the back surface of the test object is opened to the atmosphere. And evacuate the transmission cell simultaneously and / or subsequently.
The opening / closing means is closed while the vacuum pump is operated, and the evacuation in the permeation cell is stopped. Gas (air) that permeates the DUT or gas that leaks from the pinhole increases the pressure in the permeation cell. The pressure is measured by a pressure sensor, the presence or absence of a pinhole is determined from the pressure measurement value, and the gas permeability of the device under test is calculated.

ピンホールが検出された場合には、その時点で測定を終了し、次の被試験体の測定に移行するようプログラムすることができる。
測定が終了した時点で、透過セルの開閉手段を操作して透過セルに大気を導入すれば、被試験体は自然落下する。当該大気の導入は、真空ポンプの動作を止めて、透過セル内が大気圧になり被試験体が落下するまで待つことにしてもよい。
このように構成することで、薄膜のピンホールの検出および透過度の測定を迅速に行うことができる装置が提供される。
If a pinhole is detected, it can be programmed to end the measurement at that point and move to the next measurement of the device under test.
When the measurement is finished, if the air is introduced into the transmission cell by operating the opening / closing means of the transmission cell, the device under test falls naturally. The introduction of the air may be performed by stopping the operation of the vacuum pump and waiting until the inside of the permeation cell becomes atmospheric pressure and the test object falls.
By comprising in this way, the apparatus which can perform the detection of the pinhole of a thin film and the measurement of the transmittance | permeability rapidly is provided.

本ピンホール検出・透過度測定装置の好ましい実施形態にあっては、前記移動手段は、透過セルを上下に移動させる移動手段であってもよい。このようにすれば、特別の被試験体載置面(すなわち載置台)を備えなくてもよい。透過セルのみを上下移動させる構成とした場合には、圧力センサと開閉手段などは、フレキシブルパイプにより透過セルと接続される。   In a preferred embodiment of the pinhole detection / transmittance measuring apparatus, the moving means may be a moving means for moving the transmission cell up and down. In this way, it is not necessary to provide a special test object mounting surface (that is, a mounting table). When only the permeation cell is moved up and down, the pressure sensor and the opening / closing means are connected to the permeation cell by a flexible pipe.

本ピンホール検出・透過度測定装置の好ましい実施形態にあっては、透過セル、圧力センサと開閉手段を一体構造にしてもよい。一体構造とは、透過セル、圧力センサおよび開閉手段を一つの移動手段で移動できる構造をいい、必ずしも一つの筐体で作製されている必要はない。
複数枚の被試験体の測定を連続して行う場合に、合格品用トレイと不合格品用トレイを準備し、1枚の被試験体の測定終了毎に、透過セルが上に移動した状態で、測定結果に応じた1のトレイを透過セルの直下に位置付け、被試験体の真空吸着を解除して、被試験体をトレイに落下させ、被試験体を区分けすることができる。このトレイの選択と位置付けは、手動で行うことができるし、また自動化することができる。
In a preferred embodiment of the present pinhole detection / transmittance measuring apparatus, the transmission cell, the pressure sensor, and the opening / closing means may be integrated. The integral structure means a structure in which the permeation cell, the pressure sensor, and the opening / closing means can be moved by one moving means, and does not necessarily have to be manufactured by one casing.
When continuously measuring multiple DUTs, a tray for acceptable products and a tray for rejected products are prepared, and the transmission cell moves upward after each measurement of one DUT. Thus, one tray corresponding to the measurement result can be positioned immediately below the transmission cell, the vacuum suction of the device under test can be released, the device under test can be dropped onto the tray, and the device under test can be classified. This tray selection and positioning can be done manually or can be automated.

また、本発明の好ましい実施形態にあっては、上下軸(Z軸)およびZ軸と直交する1軸の、二軸方向に移動可能な移動手段を備えて、透過セルないし透過セル、圧力センサと開閉手段の一体構造体を、2軸方向に移動可能としてもよい。さらに当該移動手段を空間の三軸方向に移動可能な手段とすることができる。ここで空間の三軸とは、上下軸(Z軸)、縦軸(X軸)、横軸(Y軸)、(X、Y、Z軸は各々交角90度で交わる)をいう。   Further, in a preferred embodiment of the present invention, the transmission cell or the transmission cell, and the pressure sensor are provided with moving means that can move in the biaxial direction of one axis perpendicular to the vertical axis (Z axis) and the Z axis. And the integral structure of the opening / closing means may be movable in two axial directions. Further, the moving means can be a means capable of moving in the three axial directions of the space. Here, the three axes of space refer to the vertical axis (Z axis), the vertical axis (X axis), the horizontal axis (Y axis), and the X, Y, and Z axes intersect at an intersection angle of 90 degrees.

このような移動手段は、例えば、X、Y、Z軸方向に延設される第1、第2、第3ガイド部材と、各ガイド部材により案内されて移動可能な第1、第2、第3移動部材とを有している。第1、第2、第3ガイド部材は、それぞれ基台、第1移動部材、第2移動部材に取り付けられている。第3移動部材には、透過セルないし前述の一体構造体のいずれかを保持するための器具ホルダが取り付けられている。各移動部材には、それぞれの移動方向に駆動するための駆動手段が設けられている。したがって、駆動手段の駆動量を制御することにより、器具ホルダを3次元に移動させることが可能となる。 駆動手段としては、たとえば、移動部材の移動方向に延設されるねじ軸と、移動部材に固定され、ねじ軸に螺合するナットと、ねじ軸を回転駆動するステッピングモータとから構成することができる。また、駆動手段としてコイルと磁石とを利用した電磁力駆動方式を採用することもできる。この他に、油圧駆動方式やメカニカル方式等が採用され得る。   Such moving means includes, for example, first, second, and third guide members extending in the X, Y, and Z axis directions, and first, second, and second guide members that are movable by being guided by the respective guide members. 3 moving members. The first, second, and third guide members are attached to the base, the first moving member, and the second moving member, respectively. An instrument holder for holding either the transmission cell or the above-described integrated structure is attached to the third moving member. Each moving member is provided with a driving means for driving in each moving direction. Therefore, by controlling the drive amount of the drive means, the instrument holder can be moved in three dimensions. As the driving means, for example, a screw shaft extending in the moving direction of the moving member, a nut fixed to the moving member and screwed to the screw shaft, and a stepping motor that rotationally drives the screw shaft may be used. it can. Further, an electromagnetic force driving system using a coil and a magnet as driving means can be adopted. In addition, a hydraulic drive system, a mechanical system, or the like can be employed.

また、前記の第1、第2、第3ガイド部材は、各々交角90度で交わるものが好適であるが、任意の角度で交わるものであってもよい。
さらに、上記に限定されず、ロボットアームで挟持して三軸方向に移動させてもよい。
The first, second, and third guide members preferably intersect at an intersection angle of 90 degrees, but may intersect at an arbitrary angle.
Further, the present invention is not limited to the above, and the robot arm may be sandwiched and moved in three axis directions.

二軸ないし三軸の移動手段は、被試験体である薄膜が多層に重ねて載置されている場合に、最上部の1枚を透過セル開口部に密着させて引き上げ(Z移動)、測定を行い、測定後に、Xおよび/又はY移動して、薄膜を、所定の測定終了薄膜の載置位置に積層する用途として利用できる。   Biaxial or triaxial moving means, when thin films as test objects are placed in multiple layers, the uppermost sheet is brought into close contact with the transmission cell opening (Z movement) and measured. After the measurement, the thin film can be used for the purpose of laminating the thin film on the mounting position of the predetermined thin film after measurement.

本ピンホール検出・透過度測定装置の好ましい実施形態にあっては、前記開閉手段が、電磁バルブまたはエアーバルブであってもよい。エアーバルブとは圧縮空気で駆動されるバルブをいう。これらのバルブを採用すれば、開閉動作を瞬時に行うことができ、また、開閉動作を遠隔操作で行うことができ、開閉動作の自動化も容易となる。   In a preferred embodiment of the pinhole detection / transmittance measuring apparatus, the opening / closing means may be an electromagnetic valve or an air valve. An air valve is a valve driven by compressed air. If these valves are employed, the opening / closing operation can be performed instantaneously, and the opening / closing operation can be performed by remote control, making it easy to automate the opening / closing operation.

また、本ピンホール検出・透過度測定装置の好ましい実施形態にあっては、前記演算器が前記圧力センサ計測値の2次微分値を算出する機能を有し、2次微分値が「正の値」から「ゼロまたは負の値」に変化した時点以後に、ピンホールの有無の検出を行うようにしてもよい。本ピンホール検出・透過度測定装置にあっては、測定時の透過曲線(時間−圧力計測値の関係)は、上に凸の曲線を描いて急激に立ち上がり、その後なだらかな曲線となり、最後に直線状態となる。演算器は、圧力センサ計測値の2次微分値を算出し、2次微分値を看視して透過曲線の変曲点を検出する。変曲点以後で、ピンホールの有無を検出・判定する。   Further, in a preferred embodiment of the present pinhole detection / transmittance measuring apparatus, the computing unit has a function of calculating a second derivative value of the pressure sensor measurement value, and the second derivative value is “positive”. The presence or absence of pinholes may be detected after the time point when the value changes from “value” to “zero or negative value”. In this pinhole detection / permeability measuring device, the transmission curve (relationship between time and pressure measurement value) at the time of measurement rises rapidly with a convex curve upward, and then becomes a gentle curve. It becomes a straight line state. The computing unit calculates a second derivative value of the pressure sensor measurement value, and detects the inflection point of the transmission curve by observing the second derivative value. After the inflection point, the presence or absence of pinholes is detected and determined.

本実施形態により、透過セルの真空引きを停止した直後の急激な圧力上昇を、ピンホールの存在に起因するものと誤判定する危険性が軽減される。
ここで、前記変曲点の直後にピンホールの有無を検出すれば測定時間が短縮できる。しかし、誤判定の軽減を達成するには、当該時点以後の任意の時点で判定することにすればよい。
According to the present embodiment, it is possible to reduce a risk of erroneously determining that a rapid pressure increase immediately after stopping the evacuation of the transmission cell is caused by the presence of the pinhole.
Here, if the presence or absence of a pinhole is detected immediately after the inflection point, the measurement time can be shortened. However, in order to achieve a reduction in erroneous determination, the determination may be made at an arbitrary time after that time.

さらに、本ピンホール検出・透過度測定装置の好ましい実施形態にあっては、前記演算器が前記圧力センサ計測値の1次微分値を算出する機能を有し、1次微分値を予め設定された第1基準値と比較し、ピンホールの有無を検出するようにしてもよい。
被試験体のピンホールの有り無しにより透過セル内の圧力上昇速度、すなわち圧力計測値の1次微分値が異なる。予め、ピンホール有り、無しの被検体の気体透過度を測定し、有りの場合の代表値と無しの場合の代表値の間の値を第1基準値とすることができる。ピンホール有りの判定により以後の透過度測定を中止すれば、測定時間を短縮できる。
Furthermore, in a preferred embodiment of the present pinhole detection / transmittance measuring apparatus, the arithmetic unit has a function of calculating a first derivative value of the pressure sensor measurement value, and the first derivative value is preset. The presence or absence of a pinhole may be detected by comparing with the first reference value.
The pressure rise rate in the permeation cell, that is, the first differential value of the pressure measurement value differs depending on whether or not the pinhole is present in the test object. The gas permeability of a subject with and without a pinhole is measured in advance, and a value between a representative value when there is a pinhole and a representative value when there is no pinhole can be used as the first reference value. The measurement time can be shortened if the subsequent transmittance measurement is stopped by determining whether there is a pinhole.

また、本ピンホール検出・透過度測定装置の好ましい実施形態にあっては、前記演算器により、前記圧力センサ計測値の1次微分値を予め設定された第2基準値と比較し、1次微分値が第2基準値以下となった時点から、一定時間あたりの前記圧力センサ計測値の変化より被試験体の気体透過度を算出するようにしてもよい。
第2基準値は、典型的な被試験体が定常状態(透過度曲線が直線になる状態)になる場合の、当該直線の傾きよりも、少し大きい値に定める。これにより、気体の透過が定常状態になる前に、簡易的に透過度測定を行うことができるので、透過度測定に費やす時間を短縮することができる。
Further, in a preferred embodiment of the present pinhole detection / transmittance measuring apparatus, the arithmetic unit compares the first derivative value of the pressure sensor measurement value with a second reference value set in advance. You may make it calculate the gas permeability of a to-be-tested object from the time of a differential value becoming below 2nd reference value from the change of the said pressure sensor measured value per fixed time.
The second reference value is set to a value slightly larger than the inclination of the straight line when a typical DUT is in a steady state (a state where the transmission curve becomes a straight line). Thereby, before the gas permeation reaches a steady state, the permeability measurement can be easily performed, so that the time spent for the permeability measurement can be shortened.

以上説明した本発明の好ましい実施形態は可能なかぎり組み合わせることができる。   The preferred embodiments of the present invention described above can be combined as much as possible.

本発明によれば、被試験体のピンホールの検出・有無の判定と、透過度の測定を同時に行うことができる。しかも、被試験体のセットが容易化され、また、多層に積層された薄膜の一枚ずつの取り出しも自動化できる。さらに本発明の好ましい実施形態によれば、薄膜の気体透過量が定常状態に達する前に測定を行うので、短時間でピンホールの検出、有無の判定が可能となる。   According to the present invention, it is possible to simultaneously detect and determine the presence / absence of a pinhole in a device under test and to measure the transmittance. Moreover, the setting of the test object is facilitated, and the taking out of each thin film laminated in multiple layers can be automated. Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, since the measurement is performed before the gas permeation amount of the thin film reaches a steady state, pinholes can be detected and presence / absence can be determined in a short time.

以下に実施例により、本発明にかかるピンホール検出・透過度測定装置をさらに説明する。この発明の実施例に記載されている部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。   The pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to the present invention will be further described below with reference to examples. The dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the members and parts described in the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. It is merely an illustrative example.

図1は第1の実施例にかかるピンホール検出・透過度測定装置のブロック図である。図中、1は透過セル、圧力センサ、開閉バルブを含む透過セルアッセンブリー、2は上記透過セルアッセンブリーをXYZ方向に移動するための移動機構であるロボットアーム、3は演算器を兼ねる制御演算部、4は真空ポンプである。制御演算部3は、コンピュータであり、ロボットアーム2の制御、装置全体の制御、圧力センサ(6)計測値の演算、測定値の算出、判定などを行う。   FIG. 1 is a block diagram of a pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to a first embodiment. In the figure, 1 is a permeation cell assembly including a permeation cell, a pressure sensor, and an open / close valve, 2 is a robot arm that is a moving mechanism for moving the permeation cell assembly in the XYZ directions, 3 is a control arithmetic unit that also serves as an arithmetic unit, 4 is a vacuum pump. The control calculation unit 3 is a computer, and performs control of the robot arm 2, control of the entire apparatus, calculation of the pressure sensor (6) measurement value, calculation of the measurement value, determination, and the like.

図2は、透過セルアッセンブリー1の説明図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。図中、5は透過セルであり、その底面の大きさはA4用紙程度で、厚さは、1cmである。透過セル5の上部には管8、管9が接続されており、管8、管9は開閉バルブ7、10を介して2分配マニホールド21に接続されている。開閉バルブ7、10は電磁バルブである。マニホールド21は大気導入バルブ22を介して管23に接続されている。   2A and 2B are explanatory views of the transmission cell assembly 1, wherein FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a bottom view. In the figure, 5 is a transmissive cell, the size of the bottom surface is about A4 paper, and the thickness is 1 cm. A pipe 8 and a pipe 9 are connected to the upper part of the permeation cell 5, and the pipe 8 and the pipe 9 are connected to the two distribution manifolds 21 via the open / close valves 7 and 10. The open / close valves 7 and 10 are electromagnetic valves. The manifold 21 is connected to a pipe 23 via an air introduction valve 22.

管23は、図示しないフレキシブル継ぎ手を介して、真空ポンプ4(図2では図示せず)に接続されている。大気導入バルブ22は切り替え電磁バルブであり、大気導入管24とマニホールド21間の導通状態と、管23とマニホールド21間の導通状態を切り替える。
管8には圧力センサ6が接続されており、透過セル5内の圧力が計測される。圧力センサ6は圧電素子を用いた真空計である。圧力センサ6の計測値は、制御演算部3にて演算処理される。
また、制御演算部3は、開閉バルブ7、10の開閉、大気導入バルブ22の位置制御も行う。
The tube 23 is connected to the vacuum pump 4 (not shown in FIG. 2) via a flexible joint (not shown). The atmosphere introduction valve 22 is a switching electromagnetic valve, and switches between a conduction state between the atmosphere introduction pipe 24 and the manifold 21 and a conduction state between the pipe 23 and the manifold 21.
A pressure sensor 6 is connected to the tube 8 and the pressure in the permeation cell 5 is measured. The pressure sensor 6 is a vacuum gauge using a piezoelectric element. The measurement value of the pressure sensor 6 is calculated by the control calculation unit 3.
The control calculation unit 3 also performs opening / closing of the opening / closing valves 7, 10 and position control of the air introduction valve 22.

透過セルアッセンブリー1の個々の構成部品(透過セル5、開閉バルブ7、10、圧力センサ6など)は、図示しない一の枠体に固定されており、当該枠体の一部分がロボットアーム2に取付けられている。透過セルアッセンブリー1は、ロボットアーム2により、XYZの3軸方向に移動する。
図中、25は薄膜の載置面であるトレイであり、11は測定される薄膜が積層載置されている状態を図示している。
The individual components of the permeable cell assembly 1 (the permeable cell 5, the open / close valves 7, 10 and the pressure sensor 6) are fixed to a single frame (not shown), and a part of the frame is attached to the robot arm 2. It has been. The transmission cell assembly 1 is moved by the robot arm 2 in the three-axis directions of XYZ.
In the figure, 25 is a tray which is a mounting surface of a thin film, and 11 shows a state in which thin films to be measured are stacked and mounted.

なお、開閉バルブ7、10と大気導入バルブ22として、エアーバルブを用いることもできる。   An air valve can also be used as the open / close valves 7 and 10 and the air introduction valve 22.

(b)は、底面図であり、透過セル5の薄膜に接する面が表れている。13は透過面で、その表相部に焼結フィルタが取付けられ、内側は空洞となっている。この焼結フィルタは、透過セルに吸着される薄膜を支持する部材であり、焼結フィルタの平均孔径は約50μmである。
透過面13に対応する空洞は管8と接続されていて、圧力センサ6とつながっている。
(B) is a bottom view, showing a surface in contact with the thin film of the transmission cell 5. Reference numeral 13 denotes a transmission surface, and a sintered filter is attached to the surface phase portion, and the inside is hollow. This sintered filter is a member that supports the thin film adsorbed by the permeation cell, and the average pore diameter of the sintered filter is about 50 μm.
The cavity corresponding to the transmission surface 13 is connected to the tube 8 and connected to the pressure sensor 6.

12は薄膜支持部であり、透過面13を取り囲むように配置されている。薄膜支持部12の表相部には、透過面13に取付けたと同様の焼結フィルタがとりつけられている。薄膜支持部12の内部は、透過面13につながる空洞と区分された空洞であり、管9と接続されている。
透過面13は平面であり、薄膜支持部12も平面である。透過面13、薄膜支持部12および透過セルの枠体表面5aは面一になっている。また、透過面13とトレイ25の表面は平行である。
Reference numeral 12 denotes a thin film support portion which is disposed so as to surround the transmission surface 13. A sintered filter similar to that attached to the transmission surface 13 is attached to the surface phase portion of the thin film support portion 12. The inside of the thin film support 12 is a cavity separated from the cavity connected to the transmission surface 13 and is connected to the tube 9.
The transmission surface 13 is a flat surface, and the thin film support portion 12 is also a flat surface. The transmission surface 13, the thin film support 12 and the frame surface 5a of the transmission cell are flush with each other. Further, the transmission surface 13 and the surface of the tray 25 are parallel.

続いて、ピンホール検出・透過度測定装置の動作を説明する。
透過セルアッセンブリー1をZ軸方向(下方向)に移動させて薄膜11に押付ける。大気導入バルブ22を、管23とマニホールド21が導通する位置にして、真空ポンプを作動し、開閉バルブ7と10を開けた状態とする。透過セル5内が減圧され、薄膜1枚が透過セル5の表面に吸着する。そして、透過セルアッセンブリー1を上方向に移動させる。一定時間透過セル5を真空引きした後、開閉バルブ7を閉じ薄膜を透過してくる透過セル5周辺のガスによる透過セル5内の圧力の上昇を圧力センサ6により計測し、透過度などを測定する。開閉バルブ10は測定中も開けた状態に保たれ、薄膜は薄膜支持部12で透過セル5に真空吸着されている。
Next, the operation of the pinhole detection / transmittance measurement apparatus will be described.
The transmission cell assembly 1 is moved in the Z-axis direction (downward) and pressed against the thin film 11. The air introduction valve 22 is set to a position where the pipe 23 and the manifold 21 are electrically connected, and the vacuum pump is operated so that the open / close valves 7 and 10 are opened. The inside of the transmission cell 5 is depressurized, and one thin film is adsorbed on the surface of the transmission cell 5. Then, the transmission cell assembly 1 is moved upward. After evacuating the permeation cell 5 for a certain time, the pressure in the permeation cell 5 due to the gas around the permeation cell 5 closing the open / close valve 7 and passing through the thin film is measured by the pressure sensor 6 to measure the permeability. To do. The on-off valve 10 is kept open during the measurement, and the thin film is vacuum-adsorbed to the transmission cell 5 by the thin film support 12.

測定終了後、透過セルアッセンブリー1をXY移動して、薄膜を測定終了後の載置位置(図示せず)上方に位置付け、さらに、必要に応じて下方向に移動する。真空ポンプ4の動作を止め、大気導入バルブ22を、大気導入管24とマニホールド21が導通する位置にして、開閉バルブ7を開にする。透過セル5内が大気圧になり、吸着力がなくなるので、薄膜が落下する。
以上の動作を繰り返し、積層された試験膜11の全てを測定する。
After the measurement is completed, the transmission cell assembly 1 is moved XY so that the thin film is positioned above the mounting position (not shown) after the measurement is completed, and is further moved downward as necessary. The operation of the vacuum pump 4 is stopped, the atmosphere introduction valve 22 is set to a position where the atmosphere introduction pipe 24 and the manifold 21 are electrically connected, and the opening / closing valve 7 is opened. Since the inside of the transmission cell 5 becomes atmospheric pressure and the adsorption force is lost, the thin film falls.
The above operation is repeated to measure all the laminated test films 11.

続いて、透過度測定などについて説明する。
制御演算部3は圧力センサ6の圧力計測値をモニターし、その1次微分値、2次微分値を算出する。圧力測定値のサンプリング間隔は、通常30ms(ミリ秒)(以下同じ)〜300ms、好ましくは50ms〜200msであり、連続する2回の計測値から1次微分値を算出し、また連続する2回の1次微分値から2次微分値を算出する。本実施例では圧力測定値のサンプリング間隔は100msとした。
Subsequently, the transmittance measurement and the like will be described.
The control calculation unit 3 monitors the pressure measurement value of the pressure sensor 6 and calculates the primary differential value and the secondary differential value. The sampling interval of the pressure measurement value is usually 30 ms (milliseconds) (hereinafter the same) to 300 ms, preferably 50 ms to 200 ms. The primary differential value is calculated from two consecutive measurement values, and two consecutive times. The secondary differential value is calculated from the primary differential value. In this example, the sampling interval of the pressure measurement value was 100 ms.

図3は第1の実施例にかかるピンホール検出・透過度測定装置で測定した透過曲線の説明図である。図3中、横軸は時間(T)(単位秒)を、縦軸は圧力値(P)を示す。
被試験体薄膜として、燃料電池用の電解質膜(大きさ32cm×24cm、厚さ130μm)を用いた。測定前の真空引きに費やした時間は約20秒であり、測定開始時のセル内圧力は、0.00X KPs程度である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a transmission curve measured by the pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to the first embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis represents time (T) (unit seconds), and the vertical axis represents the pressure value (P).
An electrolyte membrane for fuel cells (size 32 cm × 24 cm, thickness 130 μm) was used as a thin film to be tested. The time spent for evacuation before measurement is about 20 seconds, and the pressure in the cell at the start of measurement is about 0.00X KPs.

図3中、14は圧力センサ6の計測値を時間−圧力値で示した透過曲線で、16はバルブ7を閉じた時点を示す線である。透過曲線14は、バルブを閉めた初期段階で上に凸の曲線を描く。これは、従来の差圧法(JIS K 7126)では、測定初期の不安定時期には、圧力変化は下に凸の曲線状態で現れるのと明確に異なる点である。
よって、圧力計測値の2次微分値が「正の値」から「ゼロまたは負の値」に変化した時点(変曲点)から、ピンホールの有無の検出を開始する。ピンホールの有無の測定は、圧力測定値の1次微分値を、予め設定した第1基準値と比較することにより行う。第1基準値は、ピンホールが存在しない基準薄膜の気体透過度から決定することができる。
In FIG. 3, 14 is a permeation curve in which the measured value of the pressure sensor 6 is expressed as a time-pressure value, and 16 is a line indicating when the valve 7 is closed. The transmission curve 14 draws an upward convex curve at the initial stage when the valve is closed. This is clearly different from the conventional differential pressure method (JIS K 7126) in that the pressure change appears in a downwardly convex curve state during the unstable period at the beginning of measurement.
Therefore, detection of the presence or absence of a pinhole is started from the time (inflection point) when the secondary differential value of the pressure measurement value changes from “positive value” to “zero or negative value”. The measurement of the presence or absence of a pinhole is performed by comparing the first differential value of the pressure measurement value with a preset first reference value. The first reference value can be determined from the gas permeability of the reference thin film without pinholes.

続いて変曲点以後で、前記1次微分値が予め設定された第2基準値以下となる時点を検出し、当該時点から一定時間の圧力上昇値を求め、これより被試験体である薄膜の気体透過度を求める。   Subsequently, after the inflection point, a time point at which the primary differential value is equal to or lower than a preset second reference value is detected, and a pressure increase value for a predetermined time is obtained from the time point, and from this, a thin film as a test object is obtained. The gas permeability is determined.

なお、従来の差圧法で測定を行う場合には、透過曲線が一定の傾きなった後に、その直線の傾きを求め、この傾きの値から透過度を算出している。15にその直線(傾きが一定状態になった透過曲線とその延長線)を示す。
従って、本発明にかかるピンホール検出・透過度測定装置により測定した透過度は、従来の差圧法で測定した値よりも大きい値になるが、その差は微小である。さらに、従来の差圧法による測定値と比較する場合には、一定の係数を掛ければよい。本発明では、気体の透過が定常化する前に透過度測定を終了することが可能となる。
When measurement is performed by the conventional differential pressure method, the slope of the straight line is obtained after the permeation curve has a constant slope, and the permeability is calculated from the value of the slope. 15 shows the straight line (transmission curve having a constant inclination and its extension line).
Accordingly, the transmittance measured by the pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to the present invention is larger than the value measured by the conventional differential pressure method, but the difference is very small. Furthermore, when comparing with the measured value by the conventional differential pressure method, a certain coefficient may be multiplied. In the present invention, it is possible to finish the permeability measurement before the gas permeation becomes steady.

しかし、本発明にかかるピンホール検出・透過度測定装置を使用して、透過曲線が一定の傾きになる状態まで待って、傾きを測定し、透過度を算出することもできる。   However, by using the pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to the present invention, it is possible to wait until the transmission curve has a certain slope, measure the slope, and calculate the transmittance.

図4はピンホールがある薄膜を測定する場合の時間−圧力値で示した透過曲線の説明図である。図4中、横軸は時間(T)(単位秒)を、縦軸は圧力値(P)を示す。
図中19は前記変曲点を示す線である。17は小さいピンホールを有する薄膜の透過曲線、18は大きいピンホールを有する薄膜の透過曲線を示す。14はピンホールがない薄膜の透過曲線(図3中の14と同一)を示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a permeation curve represented by a time-pressure value when measuring a thin film having a pinhole. In FIG. 4, the horizontal axis represents time (T) (unit seconds), and the vertical axis represents the pressure value (P).
In the figure, 19 is a line indicating the inflection point. 17 shows a transmission curve of a thin film having a small pinhole, and 18 shows a transmission curve of a thin film having a large pinhole. 14 shows a transmission curve (same as 14 in FIG. 3) of a thin film without a pinhole.

さらに、ピンホールが検出された場合は、測定を中止し次の薄膜の測定に移行するように、制御演算部にプログラムされている。   Furthermore, when a pinhole is detected, it is programmed in the control calculation unit so as to stop the measurement and shift to the measurement of the next thin film.

なお、上記の例では透過セルを大気に開放して測定したが、特定ガス(例えばヘリウム)の気体透過度を測定したい場合は、ロボットアーム2も含めた透過セルアッセンブリー1を密閉箱に入れ特定ガス雰囲気にすればよい。   In the above example, measurement was performed with the permeation cell open to the atmosphere. However, if you want to measure the gas permeability of a specific gas (eg, helium), specify the permeation cell assembly 1 including the robot arm 2 in a sealed box. A gas atmosphere may be used.

次に第2の実施例にかかるピンホール検出・透過度測定装置を説明する。
図5は、第2の実施例にかかる透過セルアッセンブリー101の説明図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。
図中45は透過セルであり、半球形状である。48は透過セル45と開閉バルブ47をつなぐ接続管である。接続管48に圧力センサ46が接続されている。圧力センサ46は透過セル内の圧力を計測することができる。開閉バルブ47は大気導入バルブを兼ねており、大気導入管54と接続管48間の導通状態と、管53と接続管48の導通状態を切り替える。
Next, a pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to a second embodiment will be described.
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of the transmission cell assembly 101 according to the second embodiment, in which FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a bottom view.
In the figure, 45 is a transmission cell, which has a hemispherical shape. A connection pipe 48 connects the permeation cell 45 and the open / close valve 47. A pressure sensor 46 is connected to the connection pipe 48. The pressure sensor 46 can measure the pressure in the permeation cell. The opening / closing valve 47 also serves as an air introduction valve, and switches between a conduction state between the atmosphere introduction pipe 54 and the connection pipe 48 and a conduction state between the pipe 53 and the connection pipe 48.

管53は、図示しないフレキシブル継ぎ手を介して、真空ポンプ4に接続されている。
透過セルアッセンブリー101の個々の構成部品(透過セル45、開閉バルブ47、圧力センサ46など)は、図示しない一の枠体に固定されており、当該枠体の一部分がロボットアーム2に取付けられている。透過セルアッセンブリー101は、ロボットアーム2により、XYZの3軸方向に移動する。
図中56は薄膜の載置面であるトレイであり、41は測定される薄膜が積層載置されている状態を図示している。
The tube 53 is connected to the vacuum pump 4 via a flexible joint (not shown).
The individual components (permeation cell 45, on-off valve 47, pressure sensor 46, etc.) of the permeation cell assembly 101 are fixed to a single frame (not shown), and a part of the frame is attached to the robot arm 2. Yes. The transmission cell assembly 101 is moved in the three-axis directions of XYZ by the robot arm 2.
In the figure, reference numeral 56 denotes a tray which is a thin film mounting surface, and reference numeral 41 denotes a state in which thin films to be measured are stacked.

(b)は、底面図であり、透過セル45の薄膜に接する面が表れている。43は透過面で、その表相部に網が取付けられ、内側は空洞となっている。この網は、透過セル開口部に吸着される薄膜を支持する部材であり、網の平均孔径は約50μmである。
透過面43に対応する空洞は管48と接続されている。
55は、透過セル45の枠体の下端面であり、ゴム、柔軟性のある合成樹脂などで作られる。
透過面43は平面である。透過面43と枠体の下端面55は面一になっている。また、透過面43とトレイ56の表面は平行である。
(B) is a bottom view, showing a surface in contact with the thin film of the transmissive cell 45. 43 is a transmission surface, and a net is attached to the surface phase portion, and the inside is hollow. This net is a member that supports the thin film adsorbed in the permeation cell opening, and the average pore diameter of the net is about 50 μm.
The cavity corresponding to the transmission surface 43 is connected to the tube 48.
Reference numeral 55 denotes a lower end surface of the frame of the transmission cell 45, which is made of rubber, flexible synthetic resin, or the like.
The transmission surface 43 is a flat surface. The transmission surface 43 and the lower end surface 55 of the frame are flush with each other. Further, the transmission surface 43 and the surface of the tray 56 are parallel.

ピンホール検出・透過度測定装置のその他の構成部分、すなわち、移動機構であるロボットアーム2、制御演算部3、真空ポンプ4は、先に述べた透過セルアッセンブリー1を用いる第1の実施例と同様である。   The other components of the pinhole detection / transmittance measuring apparatus, that is, the robot arm 2, which is a moving mechanism, the control calculation unit 3, and the vacuum pump 4, are the same as those in the first embodiment using the transmission cell assembly 1 described above. It is the same.

続いて、透過セルアッセンブリー101を用いたピンホール検出・透過度測定装置の動作を説明する。   Next, the operation of the pinhole detection / transmittance measuring apparatus using the transmission cell assembly 101 will be described.

透過セルアッセンブリー101をZ軸方向(下方向)に移動させて薄膜41に押付ける。開閉バルブ47を、接続管48と管53が導通する位置にして、真空ポンプを作動する。透過セル45内が減圧され、薄膜1枚が透過セル45の表面に吸着する。そして、透過セルアッセンブリー101を上方向に移動させる。一定時間透過セル45を真空引きした後、開閉バルブ47を閉じ薄膜を透過してくる透過セル45周辺のガスによる圧力の上昇を圧力センサ46で計測し、透過度などを測定する。   The transmission cell assembly 101 is moved in the Z-axis direction (downward) and pressed against the thin film 41. The open / close valve 47 is set to a position where the connecting pipe 48 and the pipe 53 are electrically connected to operate the vacuum pump. The inside of the transmission cell 45 is depressurized, and one thin film is adsorbed on the surface of the transmission cell 45. Then, the transmission cell assembly 101 is moved upward. After the permeation cell 45 is evacuated for a certain period of time, the open / close valve 47 is closed and the pressure increase due to the gas around the permeation cell 45 passing through the thin film is measured by the pressure sensor 46 to measure the permeability.

測定終了後、透過セルアッセンブリー101をXY移動して、薄膜を測定終了後の載置位置(図示せず)上方に位置付け、さらに、必要に応じて下方向に移動する。真空ポンプ4の動作を止め、開閉バルブ47を、大気導入管54と接続管48が導通する位置にする。透過セル5内が大気圧になり、吸着力がなくなるので、薄膜が落下する。
以上の動作を繰り返し、積層された試験膜41の全てを測定する。
After the measurement is completed, the transmission cell assembly 101 is moved XY to position the thin film above a mounting position (not shown) after the measurement is completed, and further moved downward as necessary. The operation of the vacuum pump 4 is stopped, and the open / close valve 47 is set to a position where the atmosphere introduction pipe 54 and the connection pipe 48 are electrically connected. Since the inside of the transmission cell 5 becomes atmospheric pressure and the adsorption force is lost, the thin film falls.
The above operation is repeated to measure all the laminated test films 41.

透過度測定などについては、第1の実施例について説明したと同様である。   The transmittance measurement and the like are the same as described in the first embodiment.

第1の実施例にかかる透過セル5は、薄膜の吸着を2重に行うものであり、薄膜の材質を問わない汎用性があり、また、透過セルの下端面をアルミニウム、ステンレススチールなど、透過セル枠体の材質と同じにできる。
第2の実施例にかかる透過セル45は、薄膜の吸着を透過面43のみで行うものであり、柔らかい材質の薄膜に適する。透過セルの内部構造が単純になり、開閉バルブの数が減るなどの利点がある。
The transmission cell 5 according to the first embodiment performs the adsorption of the thin film twice, and is versatile regardless of the material of the thin film, and the lower end surface of the transmission cell is made of aluminum, stainless steel or the like. Can be the same as the cell frame material.
The transmission cell 45 according to the second embodiment performs thin film adsorption only on the transmission surface 43 and is suitable for a thin film made of a soft material. There are advantages such that the internal structure of the permeation cell is simplified and the number of open / close valves is reduced.

本発明は、プラスチックフィルム、シート、加工紙などのあらゆる薄膜のピンホール検出、ガス透過度の検出に利用できる。   The present invention can be used for pinhole detection and gas permeability detection of all thin films such as plastic films, sheets and processed paper.

第1の実施例にかかるピンホール検出・透過度測定装置のブロック図である。1 is a block diagram of a pinhole detection / transmittance measurement apparatus according to a first embodiment. FIG. 透過セルアッセンブリー1の説明図である。It is explanatory drawing of the permeation | transmission cell assembly 1. FIG. ピンホール検出・透過度測定装置で測定した透過曲線の説明図である。It is explanatory drawing of the permeation | transmission curve measured with the pinhole detection and the transmittance | permeability measuring apparatus. ピンホールがある場合の時間−圧力値の説明図である。It is explanatory drawing of the time-pressure value in case there exists a pinhole. 第2の実施例にかかる透過セルアッセンブリー101の説明図である。It is explanatory drawing of the permeation | transmission cell assembly 101 concerning a 2nd Example.

符号の説明Explanation of symbols

1、101 透過セルアッセンブリー
2 移動機構であるロボットアーム
3 演算器を兼ねる制御演算部
4 真空ポンプ
5、45 透過セル
6、46 圧力センサ
7、10、47 開閉バルブ
8、9 管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Permeation | transmission cell assembly 2 Robot arm 3 which is a moving mechanism Control arithmetic part 4 which also serves as a computing unit Vacuum pump 5, 45 Permeation cell 6, 46 Pressure sensor 7, 10, 47 Opening / closing valve 8, 9 Tube

11、41 積層された薄膜
12 薄膜支持部
13、43 透過面
14 透過曲線
16 開閉バルブ7閉時点を示す線
22 大気導入バルブ
24、54 大気導入管
25、56 被試験体の載置面であるトレイ
11 and 41 Laminated thin film 12 Thin film support portions 13 and 43 Transmission surface 14 Transmission curve 16 Line 22 indicating opening / closing valve 7 Closed time Air introduction valves 24 and 54 Air introduction pipes 25 and 56 Placement surface of the DUT tray

Claims (5)

透過面を有し前記透過面に被試験体を吸着させる透過セルと、前記透過セル内の圧力を測定する圧力センサと、前記透過セル内を真空吸引する真空ポンプと、前記透過セルを前記真空ポンプにて吸引した後前記透過セル内を閉状態にする開閉手段と、前記圧力センサの計測値を演算し、前記演算値から被試験体のピンホールの有無を判定するとともに被試験体の気体透過度を算出する演算器を備え、
積層状態に載置された被試験体の載置面と、前記透過セルの前記透過面との間隔を相対的に変化させ、載置された複数枚の被試験体の最上部にある一枚を真空吸着すべく、被試験体の載置面と、前記透過セルの前記透過面との間隔を相対的に変化させる移動手段を設けたピンホール検出・透過度測定装置。
A transmission cell having a transmission surface for adsorbing a test object to the transmission surface, a pressure sensor for measuring the pressure in the transmission cell, a vacuum pump for vacuum suction of the transmission cell, and the vacuum for the transmission cell Opening / closing means that closes the inside of the permeation cell after being sucked by the pump, and a measurement value of the pressure sensor are calculated, and the presence or absence of a pinhole in the test object is determined from the calculated value, and the gas of the test object is determined An arithmetic unit for calculating the transmittance is provided.
One sheet at the top of the plurality of test objects placed by changing the distance between the mounting surface of the test object placed in a stacked state and the transmission surface of the transmission cell. the order to vacuum suction, the mounting surface of the test object, the pinhole detection and permeability measurement device provided with a moving means for relatively changing the distance between the transmission surface of the permeation cell.
前記移動手段は、透過セルを上下に移動させる移動手段であることを特徴とする請求項1記載のピンホール検出・透過度測定装置。 2. The pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to claim 1, wherein the moving means is a moving means for moving the transmission cell up and down. 前記演算器が前記圧力センサ計測値の2次微分値を算出する機能を有し、2次微分値が「正の値」から「ゼロまたは負の値」に変化した時点以後に、ピンホールの有無の検出を行うことを特徴とする請求項1乃至2いずれか記載のピンホール検出・透過度測定装置。 The arithmetic unit has a function of calculating a secondary differential value of the pressure sensor measurement value, and after the time when the secondary differential value changes from “positive value” to “zero or negative value”, The pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to claim 1, wherein presence / absence is detected. 前記演算器が前記圧力センサ計測値の1次微分値を算出する機能を有し、1次微分値を予め設定された第1基準値と比較し、ピンホールの有無を検出することを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載のピンホール検出・透過度測定装置。 The arithmetic unit has a function of calculating a primary differential value of the pressure sensor measurement value, compares the primary differential value with a preset first reference value, and detects the presence or absence of a pinhole. The pinhole detection / transmittance measuring device according to any one of claims 1 to 3. 前記演算器により、前記圧力センサ計測値の1次微分値を予め設定された第2基準値と比較し、1次微分値が第2基準値以下となった時点から、一定時間あたりの前記圧力センサ計測値の変化より被試験体の気体透過度を算出することを特徴とする請求項1乃至4いずれか記載のピンホール検出・透過度測定装置。

The first differential value of the pressure sensor measurement value is compared with a preset second reference value by the arithmetic unit, and the pressure per certain time from the time when the primary differential value becomes equal to or less than the second reference value. 5. The pinhole detection / transmittance measuring apparatus according to claim 1, wherein the gas permeability of the device under test is calculated from changes in sensor measurement values.

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