JP5963204B2 - Pre-calibrated micro leak filter for gas leak - Google Patents

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本発明は、標準混合ガスを真空容器に導入する際に用いる微小孔フィルターの校正方法及び校正装置に関し、特に、微粒子の焼結体で構成された微小孔フィルターであって、微小孔フィルターの校正方法により予め校正された圧力領域の範囲内の圧力において分子流を実現する微小孔フィルターに関するThe present invention related standard mixed gas calibration method and calibration device of microporous filter used in introducing into the vacuum container, in particular, a microporous filter constituted by a sintered body of fine particles, microporous filter The present invention relates to a microporous filter that realizes a molecular flow at a pressure within a range of a pressure region calibrated in advance by the calibration method .

従来、標準混合ガスを、リークバルブ又はマスフローコントローラーを介して真空装置に導入する際には、気体の流れが途中で中間流になってしまうため、混合ガスの流量比が元の標準混合ガスの組成比と異なってしまい、予測できなくなるという問題があった。また、バルブの開度や元圧によっても、混合ガスの流量比が変化するため再現性がないという問題があった。
一方、本発明者は、非特許文献1において、純ガスを用いた分圧真空計の校正方法であって、焼結フィルターを用いて校正室に流れ込む気体が分子流となるようにしたものを提案している。しかしながら、非特許文献1の方法では、混合ガスを用いた校正を行うことができない。なぜなら、焼結フィルターの上流に、キャピラリーと副排気系を設けてあるため、これらの影響により、導入される混合ガスの流量比が、元の標準混合ガスの組成比と異なってしまうためである。さらに、提案した焼結フィルターは、微粒子の焼結体で構成されており、焼結条件などにより一つ一つの焼結フィルターでばらつきがあり、焼結フィルターを一個一個校正するための、校正方法及び校正装置の開発が必要であった。
Conventionally, when a standard mixed gas is introduced into a vacuum apparatus via a leak valve or a mass flow controller, the gas flow becomes an intermediate flow in the middle, so the flow rate ratio of the mixed gas is that of the original standard mixed gas. There is a problem that it is different from the composition ratio and cannot be predicted. Further, there is a problem in that there is no reproducibility because the flow rate ratio of the mixed gas changes depending on the opening degree and the original pressure of the valve.
On the other hand, the present inventor is a method for calibrating a partial pressure vacuum gauge using pure gas in Non-Patent Document 1, wherein the gas flowing into the calibration chamber using a sintered filter is a molecular flow. is suggesting. However, the method of Non-Patent Document 1 cannot perform calibration using a mixed gas. This is because the flow rate ratio of the introduced mixed gas differs from the composition ratio of the original standard mixed gas due to these effects because the capillary and the auxiliary exhaust system are provided upstream of the sintered filter. . Furthermore, the proposed sintered filter is composed of a sintered body of fine particles, and there are variations in each sintered filter depending on the sintering conditions, etc., and a calibration method for calibrating each sintered filter one by one And the development of calibration equipment was necessary.

吉田肇外3名、「二段式流量分配法による分圧真空計の校正サービス」、Jounal of the Vacuum Society of Japan、日本真空協会、2008年3月15日、第51巻、第3号、p.109−111Three people from Yoshida Ogai, “Partial-pressure vacuum gauge calibration service by the two-stage flow distribution method”, Journal of the Vacuum Society of Japan, Japan Vacuum Association, March 15, 2008, Vol. 51, No. 3, p. 109-111

本発明が解決しようとする問題点は、微粒子の焼結体で構成された微小孔フィルターであって、微小孔フィルターを流れる流体が分子流となるようにした標準混合ガスリーク用微小孔フィルターを一個一個校正するための、校正方法及び校正装置を提供することにある。分子流を実現すると、気体同士の相互作用が無くなるため、混合ガスを構成するそれぞれのガス種を独立に扱うことができる。   The problem to be solved by the present invention is a microporous filter composed of a sintered body of fine particles, and one microporous filter for standard mixed gas leak in which the fluid flowing through the microporous filter becomes a molecular flow. An object is to provide a calibration method and a calibration apparatus for calibrating one piece. When the molecular flow is realized, there is no interaction between gases, so that each gas type constituting the mixed gas can be handled independently.

本発明で利用した微小孔フィルター校正装置は、微小孔フィルターの上流に、標準混合ガス及び純ガスのガス導入系、容積輸送式真空ポンプ、上流圧力Pu測定用隔膜真空計を配置する。容積輸送式真空ポンプと隔膜真空計を用いる理由は、これらの特性にガス種依存性が無いためである。容積輸送式真空ポンプと隔膜真空計の動作圧力範囲から、微小孔フィルターの上流の圧力は102Pa〜105Pa程度が想定される。分子流を実現するためには、微小孔フィルターの孔径を、圧力の関数である気体の平均自由行程より小さくする必要がある。よって、102Pa〜105Paで分子流を実現するためには、微小孔フィルターの孔径を数十μm以下にする必要があり、実用的には1μm以下にすることが望まれる。また、微小孔フィルターの下流には、真空容器を配置し、前記真空容器には排気用高真空ポンプ、下流圧力Pd測定用全圧真空計、下流圧力Pd測定用分圧真空計を接続した微小孔フィルター校正装置において、微小孔フィルターを介して、真空容器に気体を導入した際、真空容器内部の圧力が、全圧真空計、分圧真空計の動作圧力範囲内にあるように、高真空ポンプの排気速度を選択して微小孔フィルターで分子流が実現されているかどうかを校正することを特徴とする。排気速度を調整するため、排気用高真空ポンプの前にオリフィスを設置する場合もある。
本発明は、微粒子の焼結体からなる微小孔フィルターと、前記微小孔フィルターの上流側に接続された真空用クロス配管と、該真空用クロス配管内の圧力を測定するために真空用クロス配管に接続された隔膜真空計からなる分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置であって、分子流を実現するための前記真空用クロス配管内の圧力領域について、予め、前記真空用クロス配管に接続されたガス導入系から純ガスを導入し、前記微小孔フィルターの下流に接続された真空容器を高真空ポンプで排気速度CPで排気し、前記真空用クロス配管内の圧力Pu前記隔膜真空計で、前記真空容器内の圧力Pdを全圧真空計で測定し、式CF=CPd/Puを使って、前記真空用クロス配管内の圧力Puを変えながらCFを求め、CFが一定となる真空用クロス配管内の圧力P u 圧力領域を、分子流が実現している領域として校正しかつ値付けされていることを特徴とする。
また、本発明は、微粒子の焼結体からなる微小孔フィルターと、前記微小孔フィルターの上流側に接続された真空用クロス配管と、該真空用クロス配管内の圧力を測定するために真空用クロス配管に接続された隔膜真空計からなる分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置であって、分子流を実現するための前記真空用クロス配管内の圧力領域について、予め、前記真空用クロス配管に接続されたガス導入系から標準混合ガスを導入し、前記微小孔フィルターの下流に接続された真空容器を高真空ポンプでガス種iの排気速度CPiで排気したとき、前記真空用クロス配管内の全圧Pu前記隔膜真空計で測定し、前記真空用クロス配管内の全圧Puを変えながら前記真空容器のガス種iの分圧Pdiを分圧真空計で測定し、Pdi/Pu比が一定となる前記真空用クロス配管内の全圧P u 圧力領域を、分子流が実現している領域として校正し、さらに、CPi・Pdiの値と、CFi・Pu・miの値と、ここで、CFiはガス種iの前記微小孔フィルターのコンダクタンス、miは標準混合ガスにおけるガス種iの濃度である、を比較して両者が等しくなっている前記真空用クロス配管内の全圧P u 圧力範囲を、分子流が実現している圧力範囲として校正しかつ値付けされていることを特徴とする。
また、本発明は、微粒子の焼結体からなる微小孔フィルターと、前記微小孔フィルターの上流側に接続された真空用クロス配管と、該真空用クロス配管内の圧力を測定するために真空用クロス配管に接続された隔膜真空計からなる分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置であって、分子流を実現するための前記真空用クロス配管内の圧力領域について、予め、前記真空用クロス配管に接続されたガス導入系から標準混合ガスを導入し、前記微小孔フィルターの下流に接続された真空容器を高真空ポンプで排気速度CPiで排気し、前記真空用クロス配管内の全圧Pu前記隔膜真空計で測定し、前記真空用クロス配管内の全圧Puを変えながら前記真空容器の全圧Pdを全圧真空計で測定し、CFi・Pu・miの値、ここで、CFiはガス種iの前記微小孔フィルターのコンダクタンス、miは標準混合ガスにおけるガス種iの濃度である、を求め、この求めた値をさらにCPiで除した値を全てのガス種iについて求めて総和し、この総和した値が、前記全圧真空計で測定した前記真空容器の全圧Pdと等しくなっている前記真空用クロス配管内の全圧P u 圧力範囲を分子流が実現している圧力範囲として校正しかつ値付けされていることを特徴とする。
In the micropore filter calibration apparatus used in the present invention, a standard mixed gas and pure gas introduction system, a positive displacement pump, and an upstream pressure Pu measurement diaphragm vacuum gauge are arranged upstream of the micropore filter. The reason for using a positive displacement vacuum pump and a diaphragm vacuum gauge is that these characteristics do not depend on the gas species. From the operating pressure range of the volumetric transport vacuum pump and diaphragm vacuum gauge, the pressure upstream of the microporous filter is assumed to be about 10 2 Pa to 10 5 Pa. In order to realize the molecular flow, it is necessary to make the pore diameter of the micropore filter smaller than the mean free path of gas as a function of pressure. Therefore, in order to realize the molecular flow at 10 2 Pa to 10 5 Pa, the pore diameter of the microporous filter needs to be several tens of μm or less, and is practically desired to be 1 μm or less. Further, in the downstream of the micropore filter, a vacuum vessel is arranged, the vacuum in the chamber high vacuum pump for evacuation, downstream pressure P d for measuring the total pressure vacuum gauge, connected downstream pressure P d for measuring partial pressure vacuum gauge In the micropore filter calibration apparatus, when gas is introduced into the vacuum vessel through the micropore filter, the pressure inside the vacuum vessel is within the operating pressure range of the total pressure vacuum gauge and the partial pressure vacuum gauge. The pumping speed of the high vacuum pump is selected to calibrate whether the molecular flow is realized by the micropore filter. In order to adjust the exhaust speed, an orifice may be installed in front of the high vacuum pump for exhaust.
The present invention relates to a micropore filter made of a sintered body of fine particles, a vacuum cross pipe connected to the upstream side of the micropore filter, and a vacuum cross pipe for measuring the pressure in the vacuum cross pipe A gas leak micropore filter device for realizing a molecular flow consisting of a diaphragm vacuum gauge connected to the vacuum cross-section for the pressure region in the vacuum cross pipe for realizing the molecular flow in advance. introducing a pure gas from a gas introduction system connected to the pipe, the micro vacuum container connected downstream of the hole filter was evacuated by the exhaust rate C P at the high vacuum pump, the pressure P u of the vacuum cross the pipe in the diaphragm gauge, said pressure P d of the vacuum container measured by the total pressure vacuum gauge, using the equation C F = C P P d / P u, the pressure P u in a cross-pipe the vacuum I asked the C F while changing, C F The pressure area of the pressure P u in the vacuum cloth in the pipe becomes constant, wherein the molecular flow is calibrated vital pricing as a region is realized.
The present invention also provides a microporous filter made of a sintered body of fine particles, a vacuum cross pipe connected to the upstream side of the microporous filter, and a vacuum for measuring the pressure in the vacuum cross pipe. A gas leak micropore filter device for realizing a molecular flow comprising a diaphragm vacuum gauge connected to a cross pipe, wherein the vacuum is previously applied to the pressure region in the vacuum cross pipe for realizing a molecular flow. When a standard mixed gas is introduced from a gas introduction system connected to a cross pipe for use, and a vacuum vessel connected downstream of the micropore filter is exhausted at a gas type i exhaust speed C Pi with a high vacuum pump, the vacuum the total pressure P u in use the cross in the pipe was measured by the diaphragm gauge, the partial pressure P di gas species i of the vacuum vessel while changing the total pressure P u of the vacuum cross the pipe in minutes pressure vacuum gauge Measure and P di / P u ratio pressure area of the total pressure P u of the vacuum cloth in the pipe becomes constant, calibrated as a region molecular flow is realized, further, the value of C Pi · P di, C Fi · the value of P u · m i, where, C Fi is the conductance of the microporous filter of the gas species i, m i is the concentration of a gas species i in the standard gas mixture, is equal both to compare the pressure range of the total pressure P u of the vacuum cloth in piping are characterized by molecular flow is calibrated vital pricing as pressure range is realized.
The present invention also provides a microporous filter made of a sintered body of fine particles, a vacuum cross pipe connected to the upstream side of the microporous filter, and a vacuum for measuring the pressure in the vacuum cross pipe. A gas leak micropore filter device for realizing a molecular flow comprising a diaphragm vacuum gauge connected to a cross pipe, wherein the vacuum is previously applied to the pressure region in the vacuum cross pipe for realizing a molecular flow. introducing a standard gas mixture from the gas introduction system connected to use the cross pipe, the micro vacuum container connected downstream of the hole filter was evacuated by the exhaust rate C Pi at the high vacuum pump, in cross piping the vacuum the total pressure P u measured by the diaphragm gauge, the total pressure P d of the vacuum container while changing the total pressure P u in a cross-pipe the vacuum measured in all pressure vacuum gauge, · C Fi · P u the value of m i, where, C Fi is the microporous filter of the conductance of the gas species i, m i is the concentration of a gas species i in the standard gas mixture, the calculated for all the value obtained by dividing this calculated value further C Pi of the gas species i calculated by summation, the total sum value is, the molecular flow pressure range of the total pressure P u of the total pressure vacuum gauge the vacuum chamber a total pressure P d equally turned by the vacuum cloth inside of the pipe and the measured by the It is characterized by being calibrated and priced as an actual pressure range.

本発明の校正方法及び校正装置を用いることにより、標準混合ガスリーク用微小孔フィルターを一個一個校正するための、校正方法及び校正装置が実現できた。   By using the calibration method and calibration apparatus of the present invention, a calibration method and calibration apparatus for calibrating each standard mixed gas leak micropore filter one by one could be realized.

図1は、本発明の校正方法を実施するための校正装置の一実施例を示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a calibration apparatus for carrying out the calibration method of the present invention. 図2は、校正製品と校正証明書の具体的イメージを示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a specific image of the calibration product and the calibration certificate. 図3は、標準混合ガスリーク用微小孔フィルターの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a standard mixed gas leak micropore filter. 図4は、純ガス(N2)を使った校正結果の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a calibration result using pure gas (N 2 ). 図5は、標準混合ガス(H2/He/N2/Ar=1/1/1/1)を使った校正結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a calibration result using a standard mixed gas (H 2 / He / N 2 / Ar = 1/1/1/1).

混合ガスを、微小孔フィルターを介して真空容器に導入する。フィルター上流の圧力がある閾値以下(例えば10kPa)になると、混合ガスが分子流を保ったまま真空容器に導入される。分子流では、気体同士の相互作用を無くなり、流量が気体の質量数の1/2乗に比例する。従って、元の混合ガスの組成比や圧力から、真空容器に導入される混合気体の流量や流量比を求めることができる。そこで、混合ガスが微小孔フィルターを介して分子流を保ったまま真空容器に導入されることを、標準混合ガスリークということにする。
微小孔フィルターの一例を、図3に示す。図3に示した例では、混合ガスがフィルター面に接する前に、中間流の影響を受けないように、フィルター面が前に突き出た形状になっている。
微小孔フィルターの校正とは、以下の2点を測定することである。
(1)分子流が実現される微小孔フィルター上流の圧力範囲
(2)微小孔フィルターの分子流コンダクタンス
コンダクタンスは、ユーザーの装置への適合性を判断する指標となり、また、微小孔フィルター上流圧力と温度を測定することにより、流量の絶対値を求めることができるようになる。
The mixed gas is introduced into the vacuum vessel through a microporous filter. When the pressure upstream of the filter falls below a certain threshold (for example, 10 kPa), the mixed gas is introduced into the vacuum vessel while maintaining the molecular flow. In the molecular flow, there is no interaction between gases, and the flow rate is proportional to the 1/2 power of the mass number of the gas. Therefore, the flow rate and flow rate ratio of the mixed gas introduced into the vacuum vessel can be obtained from the composition ratio and pressure of the original mixed gas. Therefore, the introduction of the mixed gas into the vacuum vessel through the microporous filter while maintaining the molecular flow is referred to as a standard mixed gas leak.
An example of the micropore filter is shown in FIG. In the example shown in FIG. 3, before the mixed gas contacts the filter surface, the filter surface protrudes forward so as not to be affected by the intermediate flow.
The calibration of the micropore filter is to measure the following two points.
(1) Pressure range upstream of the microporous filter where molecular flow is realized (2) Molecular flow conductance of the microporous filter Conductance is an index for determining suitability to the user's device, By measuring the temperature, the absolute value of the flow rate can be obtained.

本発明の校正は、図1に一実施例として示したような本発明の校正装置を用いて行う。図に示すように、微小孔フィルターの上流にガス導入系、容積輸送式真空ポンプ、隔膜真空計を配置する。容積輸送式真空ポンプと隔膜真空計は、原理的にガス種依存性が無いので、混合ガスの組成を変化せず、混合ガスの測定に問題もない。また、微小孔フィルターの下流に、真空容器、ターボ分子ポンプなどの高真空ポンプ、校正された全圧真空計(電離真空計、スピニングローター真空計など)と分圧真空計(質量分析計)を配置する。微小孔フィルターを介して、真空容器に気体を導入した際、真空容器内部の圧力が、全圧真空計、分圧真空計の動作圧力範囲内にあるように、高真空ポンプの排気速度を選択する。排気速度を調整するため、排気用高真空ポンプの前にオリフィスを設置する場合もある。   The calibration according to the present invention is performed using the calibration apparatus according to the present invention as shown in FIG. As shown in the figure, a gas introduction system, a volume transport vacuum pump, and a diaphragm vacuum gauge are arranged upstream of the micropore filter. Since the volumetric transport vacuum pump and the diaphragm vacuum gauge are not dependent on the gas species in principle, the composition of the mixed gas does not change, and there is no problem in the measurement of the mixed gas. Also, downstream of the micropore filter is a vacuum vessel, a high vacuum pump such as a turbo molecular pump, a calibrated total pressure vacuum gauge (ionization vacuum gauge, spinning rotor vacuum gauge, etc.) and a partial pressure vacuum gauge (mass spectrometer). Deploy. Select the pumping speed of the high vacuum pump so that the pressure inside the vacuum vessel is within the operating pressure range of the total pressure partial pressure gauge and the partial pressure vacuum gauge when the gas is introduced into the vacuum container through the micropore filter. To do. In order to adjust the exhaust speed, an orifice may be installed in front of the high vacuum pump for exhaust.

微小孔フィルターの上流圧力をPu、下流圧力をPd(真空容器内の圧力)、微小孔フィルターのコンダクタンスをCF、高真空ポンプの排気速度をCPとした時、流量が保存されることから、微小孔フィルターを通って真空容器内に導入される気体流量は高真空ポンプで排気される気体流量に等しいので以下の関係が成り立つ。
F(Pu−Pd)=CPd
ここで、Pu>>Pdであるから、CFu=CPdとみなすことができ、よって、
F=CPd/Pu ・・・(1)
と表すことができる。
分子流が成立していると、CFは圧力に依存せずに一定となる。高真空ポンプの排気速度CPは予め見積もっておく。例えば、ターボ分子ポンプを使用すれば、CPは10-2Pa以下の圧力に対して一定値となるので便利である。
The flow rate is preserved when the upstream pressure of the micropore filter is P u , the downstream pressure is P d (pressure in the vacuum vessel), the conductance of the micropore filter is C F , and the exhaust speed of the high vacuum pump is C P. Therefore, since the gas flow rate introduced into the vacuum vessel through the micropore filter is equal to the gas flow rate exhausted by the high vacuum pump, the following relationship is established.
C F (P u −P d ) = C P P d
Here, since P u >> P d , it can be considered that C F P u = C P P d .
C F = C P P d / P u (1)
It can be expressed as.
If molecular flow is established, C F becomes constant without depending on pressure. Exhaust rate C P of the high vacuum pump is kept estimated beforehand. For example, if a turbo molecular pump is used, C P is convenient because it has a constant value for a pressure of 10 −2 Pa or less.

(1)純ガスを使った校正方法
図4のように、微小孔フィルター上流に純ガスを導入し、上流圧力Puを隔膜真空計で、下流圧力Pdを全圧真空計で測定する。(1)式を使ってCFを求める。さらに、図4のように上流圧力Puを変えながらCを求め、CFが一定となる圧力領域で分子流が実現しているので、その圧力範囲を求める。また、ガス種を変えてCFを測定し、その比が気体の質量数の1/2乗になっていることからも、分子流が成立していることを示すことが出来る。
(1) As in the calibration method Figure 4 using pure gas, introducing a pure gas into the microporous filter upstream, the upstream pressure P u in diaphragm gauge to measure the downstream pressure P d at full pressure vacuum gauge. Find C F using equation (1). Further, as shown in FIG. 4, C F is obtained while changing the upstream pressure P u , and the molecular flow is realized in the pressure region where C F is constant, so the pressure range is obtained. In addition, the C F is measured by changing the gas type, and the ratio is the 1/2 power of the mass number of the gas, so it can be shown that the molecular flow is established.

(2)標準混合ガスを使った校正方法
図5のように、微小孔フィルター上流に標準混合ガスを導入し、上流圧力Puを隔膜真空計で、下流圧力Pdを分圧真空計、または全圧真空計で測定する。
この時、標準混合ガス中のガス種iの流量Qiは、Puiを上流のガス種iの分圧、miを標準混合ガスにおけるガス種iの濃度、Pdiを下流のガス種iの分圧、CPiを高真空ポンプのガス種iの排気速度とすると、以下の式で表される。
<微小孔フィルターの上流から真空容器>
i=CFiui=CFi・Pu・mi (∵Pu>>Pd)・・・(2)
<真空容器から排気>
i=CPi・Pdi ・・・(3)
(i)分圧真空計を使った校正
図5のように上流の全圧Pを変化させながら、分圧真空計で真空容器内の分圧Pdiを測定し、Pdi/Pu比が一定となる圧力領域で、分子流が実現しているので、その圧力範囲を求める。さらに、(3)式を使ってQを求め、この値と、CFiが質量数の1/2乗に比例しているとして(2)式を使って求めた値を比較し、両者が等しくなることからも、分子流が実現していることを示すことが出来る。
(ii)全圧真空計を使った校正
真空容器内の圧力Pdは、各ガス種の分圧の和になる。

Figure 0005963204
よって、(2)式を使って、各ガス種のPuiとCFiから、CFiが質量数の1/2乗に比例しているとして、各ガス種の流量Qを計算し、さらに(3)式を使って各ガス種の分圧Pdiを求め、(4)式を使って和を取ることによりPdを求める。この求めた値と、全圧真空計の測定値とを比較し、両者が等しくなることからも、分子流が実現していることを示すことが出来る。 (2) As in the calibration method Figure 5 using the standard mixed gas, introducing a standard gas mixture microporous filter upstream, the upstream pressure P u in diaphragm gauge, downstream pressure P d min pressure vacuum gauge, or Measure with a total pressure gauge.
At this time, the flow rate Q i of the gas type i in the standard mixed gas is such that P ui is the partial pressure of the upstream gas type i, m i is the concentration of the gas type i in the standard mixed gas, and P di is the downstream gas type i. Is expressed by the following equation, where C Pi is the exhaust speed of the gas type i of the high vacuum pump.
<Vacuum container from upstream of micropore filter>
Q i = C Fi P ui = C Fi · P u · m i (∵P u >> P d ) (2)
<Exhaust from vacuum vessel>
Q i = C Pi · P di (3)
(I) min while changing the total pressure P u in the upstream as calibration Figure 5 using pressure vacuum gauge to measure the partial pressure P di in the vacuum chamber at a partial pressure vacuum gauge, P di / P u ratio Since the molecular flow is realized in the pressure region where is constant, the pressure range is obtained. Furthermore, Q i is obtained using equation (3), and this value is compared with the value obtained using equation (2) assuming that C Fi is proportional to the 1/2 power of the mass number. It can be shown that the molecular flow is realized also from equality.
(Ii) Calibration using a total pressure vacuum gauge The pressure P d in the vacuum vessel is the sum of the partial pressures of each gas type.
Figure 0005963204
Therefore, using equation (2), the flow rate Q i of each gas type is calculated from P ui and C Fi of each gas type, assuming that C Fi is proportional to the 1/2 power of the mass number. The partial pressure P di of each gas type is obtained using equation (3), and P d is obtained by taking the sum using equation (4). The obtained value is compared with the measured value of the total pressure vacuum gauge, and since both are equal, it can be shown that the molecular flow is realized.

上記した3種類の校正方法の長所と短所を、以下にまとめた。ユーザーの要求精度に応じて、これらの校正を組み合わせる。
<Iの校正方法>
使用ガス:純ガス
計測器:全圧真空計
長所:測定の再現性が良く、不確かさが小さい。コンダクタンスを精度良く測定できる。
短所:混合ガスの挙動を測定していない。
<IIの校正方法>
使用ガス:標準混合ガス
計測器:分圧真空計
長所:混合ガスそれぞれの気体の挙動を直接測定できる。
短所:測定のバラツキが大きく、再現性が悪い。不確かさが大きい。
<IIIの校正方法>
使用ガス:標準混合ガス
計測器:全圧真空計
長所:測定の再現性が良く、不確かさが小さい。
短所:混合ガスの挙動を間接的に測定しているものの、気体それぞれの挙動まではわからない。
The advantages and disadvantages of the above three calibration methods are summarized below. These calibrations are combined according to the accuracy required by the user.
<I calibration method>
Gas used: Pure gas Measuring instrument: Total pressure vacuum gauge Advantage: Good reproducibility of measurement and small uncertainty. Conductance can be measured with high accuracy.
Cons: The behavior of the mixed gas is not measured.
<II calibration method>
Gas used: standard mixed gas Measuring instrument: partial pressure vacuum gauge Advantage: The gas behavior of each mixed gas can be measured directly.
Disadvantages: Large measurement variations and poor reproducibility. Uncertainty is great.
<III Calibration method>
Gas used: Standard gas mixture Measuring instrument: Total pressure vacuum gauge Advantage: Good reproducibility of measurement and small uncertainty.
Cons: Although the behavior of the mixed gas is indirectly measured, the behavior of each gas is not known.

なお、校正は、具体的には例えば図2に示すように、微小孔フィルターに真空用クロス配管を接続し、隔膜真空計を付属した状態で校正し、校正証明書を付属して頒布する。   Specifically, for example, as shown in FIG. 2, the calibration is performed by connecting a vacuum cross pipe to a micropore filter, with a diaphragm vacuum gauge attached, and distributing with a calibration certificate.

また、本発明の校正方法及び校正装置により校正された微小孔フィルターの使用例として、四重極質量分析計の標準混合ガスによる校正に使用する場合について説明する。
四重極質量分析計の構成手順
(1)ユーザーが保有する真空装置の排気速度や希望する圧力範囲といった条件から、微小孔フィルターを選択し、装置に接続する。
(2)任意の標準混合ガスを、微小孔フィルター上流に導入し、微小孔フィルター上流の圧力を、分子流が実現する圧力範囲内に設定する。
(3)<a:流量比、または分圧比に対して校正する場合>
ガス種Aの流量、標準混合ガスの濃度、質量数をQA、mA、MA、ガス種Bの流量、標準混合ガスの濃度、質量数をQB、mB、MBとすると、ガス種AとBの流量比は
In addition, as an example of use of the micropore filter calibrated by the calibration method and calibration apparatus of the present invention, a case where it is used for calibration with a standard mixed gas of a quadrupole mass spectrometer will be described.
Configuration Procedure of Quadrupole Mass Spectrometer (1) A micropore filter is selected and connected to the apparatus based on conditions such as the pumping speed of the vacuum apparatus owned by the user and the desired pressure range.
(2) An arbitrary standard mixed gas is introduced upstream of the microporous filter, and the pressure upstream of the microporous filter is set within a pressure range that realizes the molecular flow.
(3) <a: When calibrating against flow rate ratio or partial pressure ratio>
The flow rate of the gas type A, the concentration of the standard gas mixture, the mass number Q A, m A, M A, the gas type B flow rate, concentration of the standard gas mixture, the mass number Q B, m B, When M B, The flow ratio of gas types A and B is

Figure 0005963204
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と表される。
このとき、四重極質量分析計でガス種Aとガス種Bの信号強度の比IA/IBを測定し、数式1の値と比較して四重極質量分析計の信号強度の比を流量比に対して校正する。また、ガス種AとBの排気速度の比SA/SBが既知であれば、
It is expressed.
At this time, the signal intensity ratio I A / IB of the gas type A and the gas type B is measured with a quadrupole mass spectrometer, and the ratio of the signal intensity of the quadrupole mass spectrometer is compared with the value of Equation 1. Is calibrated against the flow ratio. Also, if the ratio S A / S B of the exhaust speeds of the gas types A and B is known,

Figure 0005963204
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ガス種AとBの分圧の比PA/PBは、数式2で表される。このとき、四重極質量分析計でガス種Aとガス種Bの信号強度の比IA/IBを測定し、数式2の値と比較することで、信号強度の比を分圧比に対して校正する。 The ratio P A / P B of the partial pressures of the gas species A and B is expressed by Equation 2. At this time, the signal intensity ratio I A / IB of the gas type A and the gas type B is measured with a quadrupole mass spectrometer, and the ratio of the signal intensity is compared with the partial pressure ratio by comparing with the value of Equation 2. And calibrate.

<b:流量、または分圧(絶対値)を校正する場合>
微小孔フィルターの校正証明書に窒素(M=28)のコンダクタンスCN2が記載されている場合、校正時の温度をTCとすると、任意の気体iのコンダクタンスCiは、
<B: When calibrating the flow rate or partial pressure (absolute value)>
When the conductance C N2 of nitrogen (M = 28) is described in the calibration certificate of the micropore filter, if the temperature at the time of calibration is T C , the conductance C i of any gas i is

Figure 0005963204
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となる。ここで、Miは任意の気体iの質量数、Tはユーザーが使用する時の温度である。
任意の気体iの流量Qiは、微小孔フィルター上流圧力PUを測定することにより、任意の気体iの濃度miとコンダクタンスCiから、以下のように求められる。
It becomes. Here, M i is the mass number of an arbitrary gas i, and T is the temperature when the user uses it.
The flow rate Q i of an arbitrary gas i is obtained from the concentration mi of the arbitrary gas i and the conductance C i by measuring the micropore filter upstream pressure P U as follows.

Figure 0005963204
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数式4で得られたQiと、四重極質量分析計の信号Iiを比較して、四重極質量分析計を流量に対して校正する。また、任意の気体iの排気速度Siが既知であれば、 The quadrupole mass spectrometer is calibrated with respect to the flow rate by comparing Q i obtained by Equation 4 and the signal I i of the quadrupole mass spectrometer. If the exhaust speed S i of any gas i is known,

Figure 0005963204
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任意の気体iの分圧Piは、数式5で表されるから、このときの、四重極質量分析計の信号強度のPiを測定し、数式5の値と比較して四重極質量分析計を分圧に対して校正する。 Since the partial pressure P i of an arbitrary gas i is expressed by Equation 5, the signal intensity P i of the quadrupole mass spectrometer at this time is measured, and compared with the value of Equation 5, the quadrupole Calibrate the mass spectrometer for partial pressure.

校正対象として微小孔フィルターについて説明したが、分子流を生じさせるものであれば、本発明の校正方法及び校正装置が適用できる。   Although the micropore filter has been described as a calibration target, the calibration method and calibration apparatus of the present invention can be applied as long as they generate a molecular flow.

Claims (3)

微粒子の焼結体からなる微小孔フィルターと、前記微小孔フィルターの上流側に接続された真空用クロス配管と、該真空用クロス配管内の圧力を測定するために真空用クロス配管に接続された隔膜真空計からなる分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置であって
分子流を実現するための前記真空用クロス配管内の圧力領域について、予め、前記真空用クロス配管に接続されたガス導入系から純ガスを導入し、前記微小孔フィルターの下流に接続された真空容器を高真空ポンプで排気速度CPで排気し、前記真空用クロス配管内の圧力Pu前記隔膜真空計で、前記真空容器内の圧力Pdを全圧真空計で測定し、式CF=CPd/Puを使って、前記真空用クロス配管内の圧力Puを変えながらCFを求め、CFが一定となる真空用クロス配管内の圧力P u 圧力領域を、分子流が実現している領域として校正しかつ値付けされていることを特徴とする分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置
A micropore filter made of a sintered compact of fine particles, a vacuum cross pipe connected to the upstream side of the micropore filter, and a vacuum cross pipe connected to measure the pressure in the vacuum cross pipe A gas leak micropore filter device for realizing a molecular flow consisting of a diaphragm vacuum gauge ,
For a pressure region in the vacuum cross pipe for realizing a molecular flow, a pure gas is introduced in advance from a gas introduction system connected to the vacuum cross pipe, and a vacuum connected downstream of the micropore filter. the vessel was evacuated by the exhaust rate C P at the high vacuum pump to measure the pressure P u of the vacuum cross the pipe in the diaphragm gauge, the pressure P d of the vacuum container in all pressure vacuum gauge, formula C using F = C P P d / P u, determine the C F while varying the pressure P u in the cross piping the vacuum, the pressure area of the pressure P u in the vacuum cloth in pipe C F is constant A gas leak micropore filter device for realizing a molecular flow characterized by being calibrated and priced as a region where the molecular flow is realized.
微粒子の焼結体からなる微小孔フィルターと、前記微小孔フィルターの上流側に接続された真空用クロス配管と、該真空用クロス配管内の圧力を測定するために真空用クロス配管に接続された隔膜真空計からなる分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置であって
分子流を実現するための前記真空用クロス配管内の圧力領域について、予め、前記真空用クロス配管に接続されたガス導入系から標準混合ガスを導入し、前記微小孔フィルターの下流に接続された真空容器を高真空ポンプでガス種iの排気速度CPiで排気したとき、前記真空用クロス配管内の全圧Pu前記隔膜真空計で測定し、前記真空用クロス配管内の全圧Puを変えながら前記真空容器のガス種iの分圧Pdiを分圧真空計で測定し、Pdi/Pu比が一定となる前記真空用クロス配管内の全圧P 圧力領域を、分子流が実現している領域として校正し、さらに、CPi・Pdiの値と、CFi・Pu・miの値と、ここで、CFiはガス種iの前記微小孔フィルターのコンダクタンス、mは標準混合ガスにおけるガス種iの濃度である、を比較して両者が等しくなっている前記真空用クロス配管内の全圧P u 圧力範囲を、分子流が実現している圧力範囲として校正しかつ値付けされていることを特徴とする分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置
A micropore filter made of a sintered compact of fine particles, a vacuum cross pipe connected to the upstream side of the micropore filter, and a vacuum cross pipe connected to measure the pressure in the vacuum cross pipe A gas leak micropore filter device for realizing a molecular flow consisting of a diaphragm vacuum gauge ,
The pressure range of the vacuum cross the pipe to realize the molecular flow, in advance, by introducing a standard gas mixture from the connected gas introduction system to the cross pipe for the vacuum, which is connected downstream of the micropore filter when exhausted by exhaust rate C Pi of the gas species i the vacuum vessel in a high vacuum pump, the total pressure P u in a cross-pipe the vacuum measured by the diaphragm gauge, the total pressure P in the vacuum cloth pipe The partial pressure P di of the gas type i in the vacuum vessel is measured with a partial pressure gauge while changing u , and the pressure region of the total pressure Pu in the vacuum cross pipe where the P di / P u ratio is constant is determined. , calibrated as a region molecular flow is realized, further, the value of C Pi · P di, the value of C Fi · P u · m i , where, C Fi is the microporous filter gas species i Conductance, mi is the concentration of gas species i in the standard gas mixture Was the pressure range of the total pressure P u of the vacuum cloth in the pipe both are equal, the molecular flow, characterized by being calibrated vital pricing as a pressure range of molecular flow is realized A micro leak filter device for gas leak to realize .
微粒子の焼結体からなる微小孔フィルターと、前記微小孔フィルターの上流側に接続された真空用クロス配管と、該真空用クロス配管内の圧力を測定するために真空用クロス配管に接続された隔膜真空計からなる分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置であって
分子流を実現するための前記真空用クロス配管内の圧力領域について、予め、前記真空用クロス配管に接続されたガス導入系から標準混合ガスを導入し、前記微小孔フィルターの下流に接続された真空容器を高真空ポンプで排気速度CPiで排気し、前記真空用クロス配管内の全圧Pu前記隔膜真空計で測定し、前記真空用クロス配管内の全圧Puを変えながら前記真空容器の全圧Pdを全圧真空計で測定し、CFi・Pu・miの値、ここで、CFiはガス種iの前記微小孔フィルターのコンダクタンス、miは標準混合ガスにおけるガス種iの濃度である、を求め、この求めた値をさらにCPiで除した値を全てのガス種iについて求めて総和し、この総和した値が、前記全圧真空計で測定した前記真空容器の全圧Pdと等しくなっている前記真空用クロス配管内の全圧P u 圧力範囲を分子流が実現している圧力範囲として校正しかつ値付けされていることを特徴とする分子流を実現するためのガスリーク用微小孔フィルター装置
A micropore filter made of a sintered compact of fine particles, a vacuum cross pipe connected to the upstream side of the micropore filter, and a vacuum cross pipe connected to measure the pressure in the vacuum cross pipe A gas leak micropore filter device for realizing a molecular flow consisting of a diaphragm vacuum gauge ,
For the pressure region in the vacuum cross pipe for realizing the molecular flow, a standard mixed gas was previously introduced from a gas introduction system connected to the vacuum cross pipe and connected downstream of the micropore filter . the vacuum vessel was evacuated by the exhaust rate C Pi at the high vacuum pump, wherein the total pressure P u in the vacuum cloth in the pipe was measured by the diaphragm gauge, the while changing the total pressure P u of the vacuum cross the pipe the total pressure P d of the vacuum container measured by the total pressure vacuum gauge, the value of C Fi · P u · m i , where, C Fi is the conductance of the microporous filter of the gas species i, m i is the standard gas mixture The value obtained by dividing the obtained value by C Pi was obtained for all the gas types i, and the total value was measured with the total pressure vacuum gauge. the vacuum which is equal to the total pressure P d of the vacuum container Total pressure P u gas leak for micropore filter device for realizing the molecular flow, characterized in that molecular flow pressure range is calibrated vital pricing as a pressure range that is realized in the cross pipe.
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