JPH02309226A - ガス洩れ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えばカーヒータ、コンデンサ、コンプレッサ
、電子部品、熱交換機等の気密を要する機器を被試験体
とするガス洩れ検査装置に関する。

［従来の技術及びその問題点１ 上述のような機器の気密性すなわちガス洩れを検査する
装置の１例としてガス洩れ検査用ガス、例えばヘリウム
ガスを密閉状態にある被試験体内に供給し、洩れ検査用
チューブの一端をこの被試験体の外面に近接して移動さ
せ、この洩れ検査用チューブの他端から排出されるガス
を受けて該ガス中におけるガス洩れ検査用ガス、即ちヘ
リウムの分圧又は濃度を分析器により検出し、これによ
りガス洩れの部位を検査する装置、いわゆるスニファ法
を利用する装置はよ（知られている。

第７図はスニファ法を示すものであるが被試験体（１）
は密閉状態にあり、この内部にヘリウムボンベ（２）か
らチューブ（３）を介してヘリウムガスが大気圧より高
い圧力で供給されている。従って仮りにある部位に洩れ
があるとすればそこからこの被試験体（１）に注入され
ているヘリウムガスは洩れる。これをフレキシブルな細
い管でなるプローブノズル（４）を近接させながら移動
させている時に、このヘリウムが導入され、このノズル
（４）の他端に接続されるリークディテクタ（５）によ
り導入ヘリウムの分圧又は濃度が分析され、この検出値
により洩れの部位を検査する事が出来る。第８図はこの
リークディテクタ（５）の分析管部の詳細を示すもので
あるが、プローブノズル（４）から導入されたガスは真
空分析管（６）の上流側端部に配設されるイオンソース
（７）内に導かれ、こ＼でイオン化され、即ちヘリウム
イオンとなって他のガスもイオン化され、これが分析管
（６）内のイオン通路に沿って配設された電極偏向板（
９）の開口を通って、そのイオン電荷量と質量とにより
図に示すような各軌跡に沿って走行しマグネット（８）
により、この磁場のいわゆるローレンツ力を受けて図示
するように偏向し、ヘリウムイオンだけがイオンコレク
タ（ｌＯ）によりコレクトされて、これがプリアンプ（
１１）により増巾され、更に直流増巾器（１２）により
増巾され指示用計器（１３）で検査している部位にガス
洩れがあるかどうか、すなわちヘリウムガスが出ている
かどうかを検査するようにしている。

以上のようなリークディテクタ（５）の分析管部を簡略
化して示せば第９図のようになる。すなわちイオン化部
（２１）は第８図におけるイオンソース（７）に対応し
、これは例えばフィラメントやイオン引出電圧発生手段
又はイオン押出発生手段から成り、導入ガスをイオン化
すると共に加速する機能を有するものである。また、イ
オン選択部（２２）は第８図においてマグネット（８）
に対応し、イオン走行路を偏向し、ヘリウムイオンをイ
オンコレクタ（ｌＯ）に検出させる機能を有するもので
ある。

イオン電流測定部（２３）は第８図においてイオンコレ
クタ（ｉｏ＋、プリアンプ（１１）、直流増巾器（１２
）及び計器（１３）に対応するものである。

このヘリウムリークディテクタには以下のような欠点が
ある。

第１Ｏ図はヘリウムガス洩れのある場合のイオンの質Ｎ
電荷比（Ｍ／Ｅ）とイオン電流との関係を示すものであ
るが、上方のグラフＡがリークディテクタ（５）の部分
の圧力Ｐ２が比較的高い場合であり、下方のグラフＢが
分析管部の圧力Ｐ、が比較的低い場合（Ｐｇ＞Ｐ、）で
あるが２洩れによるヘリウムガスの分圧は同一である。

このような関係は例えば第８図においてマグネットの磁
場の強さを変化させることによって得られる。ヘリウム
イオンは質量数が４で電荷は１価であるのでＭ／Ｅは４
である。従ってＭ／Ｅ＝４でガス洩れを示すピークがあ
る。グラフＡではこのピーク電流がＩ４で、グラフＢで
はＩ２であるがバックグランド・イオン電流がそれでＩ
、及び１１であり分析管部の全圧が高くなると、これら
も高くなる。然しなからガス洩れを示すヘリウムイオン
電流分は画音ともｒｏで同一であるので、全体のイオン
電流に対する割合が大きく異なってくる。分析管部の圧
力が高いほどこの割合が小となってくるので、検出精度
は低下する。

これに対処するために従来はイオン電流測定部（２３）
に零点調整手段を設けている。この手段により、分析管
部の圧力によって変わるバックグランド・イオン電流を
零に調整し、正味のガス洩れによるヘリウムイオン電流
Ｉ０を読みとるようにしている。グラフＡの場合ではイ
オン電流■、を零点にし、グラフＢの場合ではイオン電
流Ｔ、を零点にするように調整する。黙しながら、この
方法では分析管部の圧力が変わる毎に零点調整をしなけ
ればならず、使用が不便である。また分析管部の圧力が
一定であってもバックグランド電流は種々の要因によっ
て変動し、特にこの圧力が高いときには非常に不安定で
あり、零点調整できない場合もある。また被試験体のち
がいやヘリウムリークディテクタの排気系の経時変化等
によって、分析管部の圧力が変動することもあり、例え
ば第１０図に示すようにＰｌからＰ２になり分析管部の
圧力がＰｌのときに零点調整しておいたならば、バック
グランド電流が１１からＩ３になり、これではＩ２を越
えてしまうのでガス洩れを検知することができない。

更にリークディテクタ（５）のイオン電流測定部（２３
）では直流増巾器（Ｉ２）を用いているが、この直流レ
ベルもドリフトし、上述のバックグランド・イオン電流
の変動と相まって、微量のヘリウムガス、特にガス全圧
が高いときには、その検出が非常に困難となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記問題に鑑みてなされ、バックグランド・イ
オン電流に殆んど影響されることなく、分析管部の圧力
が高い場合でも微少なガス洩れを確実に検知することが
できるガス洩れ検査装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］　・ 以上の目的は、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受
けて、これをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの磁
場出力により該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ検
査用ガスのイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置で
イオンコレクタにより検出してガス洩れを検査するよう
にしたガス洩れ検査装置において、航記所定の強さの磁
場又はこれに近い強さの磁場において前記磁場発生手段
の発生出力を所定の周波数及び振巾の変調波で変調し、
このとき前記イオンコレクタで得られる交流電圧の大き
さからガス洩れを検知するようにしたことを特徴とする
ガス洩れ検査装置によって達成される。

あるいは、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受けて
、これをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの磁場出
力により該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ検査用
ガスのイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオ
ンコレクタにより検出してガス洩れを検査するようにし
たガス洩れ検査装置において、前記所定の強さの磁場を
発生させるための第１矩形パルスと、前記ガス洩れ検査
用ガスのイオンの質量電荷比より小さい質量電荷比のイ
オンを前記イオンコレクタに検出するための強さの磁場
を発生させるための第２矩形パルスと、前記ガス洩れ検
査用ガスのイオンの質量電荷比より大きい質量電荷比の
イオンを前記イオンコレクタに検出するための強さの磁
場を発生させるための第３矩形パルスとから成る階段状
の変調波で前記磁場発生手段の発生出力を変調し、これ
により前記イオンコレクタに得られる各矩形パルス出力
の演算操作によりガス洩れを検知するようにしたことを
特徴とするガス洩れ検査装置によって達成される。

あるいは、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受けて
これをイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を設
け、該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査用
ガスのイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出力
により所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレク
タにより検出してガス洩れを検査するようにしたガス洩
れ検査装置において、前記イオン化部のイオンを加速す
る電場発生手段の所定の強さの電場又はこれに近い強さ
の電場において前記電場発生手段の発生出力を所定の周
波数及び振巾の変調波で変調し、このとき前記イオンコ
レクタで得られるイオン電流の大きさからガス洩れを検
知するようにしたことを特徴とするガス洩れ検査装置に
よって達成される。

あるいは、被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受けて
これをイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を設
け、該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査用
ガスのイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出力
により所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレク
タにより検出してガス洩れを検査するようにしたガス洩
れ検査装置において、前記イオン化部のイオンを加速す
る電場発生手段の所定の強さの電場を発生させるための
第１矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオンの
質量電荷比より小さい質量電荷比のイオンを前記イオン
コレクタに検出するための強さの電場を発生させるため
の第２矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオン
の質量電荷比より大きい質量電荷比のイオンを前記イオ
ンコレクタに検出するための強さの電場を発生させるた
めの第３矩形パルスとから成る階段状の変調波で前記電
場発生手段の発生出力を変調し、これにより前記イオン
コレクタに得られる各矩形パルス出力の演算操作により
ガス洩れを検知するようにしたことを特徴とするガス洩
れ検査装置によって達成される。

〔作　　　用〕

イオンコレクタで検出されるバックグランド・イオンは
直流電圧として検出されるので交流増巾器では増巾され
ず、正確にガス洩れを検知することができる。また交流
増巾器では直流増巾器のように直流レベルのドリフトが
ないので、圧力変化に対する零点調整が不要であるのと
、相まって増巾器に対する零点調整も不要であり、使用
が従来よりはるかに簡単である。

あるいは、各矩形波パルス出力の演算により、バックグ
ランド分を消去することにより正確にガス洩れを検知す
ることができる。この場合も従来のようにガス全圧の変
動に応じて零点調整をすることは不要であり、やはり使
用が従来よりはるかに簡単である。

〔実　施　例１ 以下、本発明の実施例によるガス洩れ検査装置について
図面を参照して説明する。

第１図は同装置におけるリークディテクタを簡略化して
示すものであるが他装置部分は従来と同様であるとする
。また従来例の第９図と対応する部分については同一の
符号を付すものとする。

すなわち、本実施例によればイオン電流測定部（３０）
は交流槽中部（３１）と同期整流部（３２）と指示部（
３４）とから成っており、イオン選択部（２２）には変
調部（３３）の出力が供給される。この出力ｅ＋（ｔ）
は第２図Ｂに示すような波形を有し、周波数はｆである
。本実施例によればイオン選択部（２２）はマグネット
であるが、これは電磁石であって、質量電荷比（Ｍ／Ｅ
）が３と４との間で４に近い値に対応する磁場の強さに
おいて第２図Ｂに示す変調波ｅ＋（ｔ）で磁場が変調さ
れる。なお、電磁石の磁場の強さを変化させると第２画
人で示すようなイオン電流に対応するグラフが得られる
。横軸は質量電荷比（Ｍ／Ｅ）もしくはこれに対応する
磁場の強さであり、縦軸はイオンコレクタ電流である。

また変調部（３３）の出力ｅ＋（ｔ）は同期整流部（３
２）にも供給される。

本実施例は以上のように構成されるが、次にこの作用に
ついて説明する。

変調波ｅ＋（ｔｌは周波数ｆの正弦波であるが、時間ｔ
１．ｔ２．ｔｓ・・・・・・でＯレベルとなり第２図Ａ
のグラフにおける（Ｍ／Ｅ）ｏの値に対応するイオン電
流Ｉ５をイオン電流測定部（３０）に供給する。第２図
ＡのグラフのｆＭ／Ｅ）。の値の前後におけるスロープ
によって第３図Ａで示されるような交流出力Ｌ（ｔ）が
イオン選択部（２２）からイオン電流１１１１定部（３
０）に供給される。これは交流槽中部（３１）で増巾さ
れ、同期整流部（３２）で変調波ｅ＋ｆｔ）に同期して
整流される。この整流値が指示部（３４）で指示される
。この指示値によってガス洩れが検知される。

なお以上では質量電荷比が３と４との間の値に対応する
磁場の強さにおいて周波数ｆの変調波ｅ＋（ｔｌで変調
したが、ヘリウムイオンの質量電荷比４において第２図
Ｃで示す周波数ｆの変調波ｅｘ（ｔ）で変調した場合に
は第３図Ｂに示すような交流出力ｉ、ｚｆｔ）が得られ
る。変調波ｅｔｆｔ）は時間ｔｎ、　ｔｓ、　ｔ８・・
−・・・で０レベルとなるが、この時点で交流出力はヘ
リウムイオン電流■４となる。またこのピーク値（ガス
洩れあり）の左右で変調をかけているために周波数が倍
の２ｆの交流出力１ｔ（ｔ）が得られることになる。第
２図Ａで示すようにガス洩れがあるとピーク値ｒ４の前
後でスロープが急峻となるので交流出力ｔｚ（ｔｌの振
巾が太き（なり、この図同期整流出力によってガス洩れ
が確実に検知することができる。

本発明の第１実施例は以上のような構成を有し、作用を
行なうものであるが次のような効果を奏するものである
。

すなわち、イオン選択部（２２）の選択手段としての磁
場の強さを変調し、これによって交流出力を得て、これ
を交流増巾するようにしているのでバックグランド分の
直流分はカットすることができ、確実にガス洩れによる
ヘリウムイオン電流だけを検知することができる。また
、変調波に同期して交流出力を整流するようにしている
ので、仮に測定中にバックグランド・イオン電流分が時
間的に変動しても、これをカットして整流することがで
き、ガス洩れによる質量電荷比（Ｍ／Ｅ）が４における
ピークのみを検知することができる。

第４図は本発明の第２実施例によるガス洩れ検査装置に
おけるリークディテクタを簡略化し２て示すものである
が、従来例の第９図に対応する部分については同一の符
号を付すものとする。

すなわち、本実施例においてもイオン選択部（２２）は
変調されるが変調波形が異なり第５図Ｂで示すような階
段波形状の変調波ｅｓ（ｔｌで変調される。これは変調
部（４１）からイオン選択部（２２）に供給される。ま
た本実施例のイオン電流測定部（５０）は直流増巾器（
４２）と演算器（４３）と指示部（４４）とから成って
いる。演算器（４３）は更に加減算器（４３ａ）と平均
器ｆ４３ｂ）とから成っている。上述の変調部（４１）
の出力ｅｓ（ｔ）は演算器（４３）にも供給される。

変調波ｅｓ（ｔｌはＭ／Ｅが３に対応する磁場の強さを
与えるための電圧ｅｏの高さの矩形パルスＡ（時間巾ｔ
０〜ｔ　＋　）、　Ｍ　／　Ｅが４に対応する磁場の強
さを与えるための電圧ｅｌの高さの矩形パルスＢ（時間
巾ｔ＋−ｔ２）及びＭ／Ｅが５に対応する磁場の強さを
与えるための電圧ｅ！の高さの矩形パルスＣ（時間巾ｔ
＊−ｔｓ）から成っており、時間巾ｔ０〜ｔ＋、ｊ＋〜
１ｇ、　１＊〜ｔ３は相等しく、これらの合計Ｔｉが周
期である。

このような階段波ｅｓ（ｔｌでイオン選択部（２２）を
変調すると第６図に示すような階段状の出力ｉｓ　（ｔ
）が得られる。なお、第５図ＡのＭ／Ｅとイオン電流と
の関係は一定のガス全圧の下で磁場の強さを変化させる
ことによって得られるものである。

本実施例は以上のように構成されるが、次にこの作用に
ついて説明、する。

一定のガス全圧でガスをリークディテクタに導入し、第
５図Ｂに示す階段波ｅｓ（ｔ）でイオン選択部（２２）
を変調すると、第６図に示すような階段波形が出力Ｌｓ
　（ｔ）として得られる。すなわち、−周期Ｔｉにおい
て時間ｔ０〜１＋では電流の強さ１．の矩形パルスＡ°
、時間ｔ、〜１１では電流の強さ■４の矩形パルスＢ゛
、そして時間ｔ２〜ｔ３では電流の強さ１１゜の矩形パ
ルスＣ゛が発生する。加減算器（４３ａ）ではｉ４　（
Ｉ＠　＋　Ｉ　ｌ。）＝Ｉ３が演算される。すなわち、
これがバックグランド値Ｉ、と算定される。従ってヘリ
ウムイオン電流値Ｉ□、＝Ｌ−Ｉユと算定され、これが
平均器（４３ｂ）である時間、累算されると共に、この
累算の時間で除算される。すなわち■）、の時間本実施
例でも零点調整は不要であり、バックグランド分は階段
波の各周期Ｔｉ毎に算出され正しいヘリウムイオン分が
その都度、算出されるので、面倒な操作を必要とするこ
となく確実にヘリウムのガス洩れを検知することができ
る。

以上１本発明の各実施例について説明したが勿論、本発
明はこれらに限定される事なく２本発明の技術的思想に
基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施例では被試験体に供給される洩れ検査
用のガスとしてヘリウムを用いたが勿論例えばＡｒ、　
Ｎｔ等の他のガスを用いてもよい。また以上の実施例で
はイオン選択部（２２）を変調するようにしたが、これ
に代えてイオン化部（２１）を変調するようにしてもよ
い。すなわち第８図のリークディテクタ（５）における
イオンソース（７）における引出し用又は押出用の加速
電圧（直流）を第２図Ｂ又はＣで示すような変調波で変
調すればよい。あるいはイオン化部（２１）及びイオン
選択部（２２）を共に同期して変調するようにしてもよ
い。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明のガス洩れ検査装置によれば零
点調整を使用毎に行う必要がなく使用が簡便であり、ま
た導入されるガス全圧が高くバックグランド・イオン電
流レベルが高（て不安定なものであっても微量のガス洩
れでも確実に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のガス洩れ検査装置におけ
るリークディテクタのブロック図、第２図Ａは同リーク
ディテクタに導入されるガスの質量電荷比−イオン電流
の関係を示すグラフ、第２図Ｂ、Ｃは第１図における変
調部の各出力波形、第３図は第１図におけるイオン選択
部の出力波形を示すグラフ、第４図は本発明の第２実施
例のガス洩れ検査装置におけるリークディテクタのブロ
ック図、第５図Ａは同リークディテクタに導入されるガ
スの質量電荷比−イオン電流の関係を示すグラフ、第５
図Ｂは第４図における変調部の出力波形を示すグラフ、
第６図は第４図におけるイオン選択部の出力波形を示す
グラフ、第７図は従来例のガス洩れ検査装置のブロック
図、第８図は第７図１＋：おけるリークディテクタの詳
細を示す断面図、第９図は同リークディテクタを簡略化
して示すためのブロック図、第１Ｏ図は従来技術の欠点
を示すためのイオン質量電荷比−イオン電流の関係を示
すためのグラフである。 なお図において、 （３０）　（５０１・・・・・・・イオン電流測定部（
３１）・・・・・・・・・・・交流増１１部（３３）　
（４１）・・・・・・・変　　調　　部（４３）・・・
・・・・・・・・演　　算　　器代　　理　　　人 飯　　阪　　　　泰　　雄 第１図 ３０・・・・・・・・・イオン；流側足部３１・・・・
・・・・・交流増幅部 ３３・・・・・・・・変調　部 第４　図 ４１・・・・・・変調部 ４３・・・・・・・・演算器 ５０・・・・・・・・・・イオン基＞、１測定部第３図 周夜敷ｆ　　　　　　　周５定数２ｆ 第７図 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受けて、こ
   れをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの磁場出力に
   より該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ検査用ガス
   のイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコ
   レクタにより検出してガス洩れを検査するようにしたガ
   ス洩れ検査装置において、前記所定の強さの磁場又はこ
   れに近い強さの磁場において前記磁場発生手段の発生出
   力を所定の周波数及び振巾の変調波で変調し、このとき
   前記イオンコレクタで得られるイオン電流の大きさから
   ガス洩れを検知するようにしたことを特徴とするガス洩
   れ検査装置。
2. （２）前記イオンコレクタのイオン電流を前記変調波に
   同期して整流し、この整流値からガス洩れを検知するよ
   うにした請求項（１）に記載のガス洩れ検査装置。
3. （３）被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受けて、こ
   れをイオン化し磁場発生手段の所定の強さの磁場出力に
   より該イオン化したガスのうち前記ガス洩れ検査用ガス
   のイオンに所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコ
   レクタにより検出してガス洩れを検査するようにしたガ
   ス洩れ検査装置において、前記所定の強さの磁場を発生
   させるための第１矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガ
   スのイオンの質量電荷比より小さい質量電荷比のイオン
   を前記イオンコレクタに検出するための強さの磁場を発
   生させるための第２矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用
   ガスのイオンの質量電荷比より大きい質量電荷比のイオ
   ンを前記イオンコレクタに検出するための強さの磁場を
   発生させるための第３矩形パルスとから成る階段状の変
   調波で前記磁場発生手段の発生出力を変調し、これによ
   り前記イオンコレクタに得られる各矩形パルス出力の演
   算操作によりガス洩れを検知するようにしたことを特徴
   とするガス洩れ検査装置。
4. （４）被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受けてこれ
   をイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を設け、
   該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査用ガス
   のイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出力によ
   り所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレクタに
   より検出してガス洩れを検査するようにしたガス洩れ検
   査装置において、前記イオン化部のイオンを加速する電
   場発生手段の所定の強さの電場又はこれに近い強さの電
   場において前記電場発生手段の発生出力を所定の周波数
   及び振巾の変調波で変調し、このとき前記イオンコレク
   タで得られるイオン電流の大きさからガス洩れを検知す
   るようにしたことを特徴とするガス洩れ検査装置。
5. （５）前記イオンコレクタのイオン電流を前記変調波に
   同期して整流し、この整流値からガス洩れを検知するよ
   うにした請求項（４）に記載のガス洩れ検査装置。
6. （６）被試験体からのガス洩れ検査用ガスを受けてこれ
   をイオン化し、該イオンを加速するイオン化部を設け、
   該イオン化部からのイオン化ガスのうち前記検査用ガス
   のイオンに、磁場発生手段の所定の強さの磁場出力によ
   り所定の軌跡を描かせて所定の位置でイオンコレクタに
   より検出してガス洩れを検査するようにしたガス洩れ検
   査装置において、前記イオン化部のイオンを加速する電
   場発生手段の所定の強さの電場を発生させるための第１
   矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオンの質量
   電荷比より小さい質量電荷比のイオンを前記イオンコレ
   クタに検出するための強さの電場を発生させるための第
   ２矩形パルスと、前記ガス洩れ検査用ガスのイオンの質
   量電荷比より大きい質量電荷比のイオンを前記イオンコ
   レクタに検出するための強さの電場を発生させるための
   第３矩形パルスとから成る階段状の変調波で前記電場発
   生手段の発生出力を変調し、これにより前記イオンコレ
   クタに得られる各矩形パルス出力の演算操作によりガス
   洩れを検知するようにしたことを特徴とするガス洩れ検
   査装置。