JPH03195935A - 漏洩を検出する装置および方法 - 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】 検知する質量分析計と１次真空ポンプおよスピロモレキ
ュラーポンプを包含するボンブ装置とを使い、前記希ガ
スの原子をポンプ装置中をポンピング方向とは反対の方
向に質量分析計に向かって流すことにより試験容器内に
ある供試物体における漏洩を検知する方法および装置に
関する。

発明の背景 本発明の分野は、限定するわけではないが、特にたとえ
ば半導体部品のためのハウジングまたは時計のような小
さなハウジングにおける漏洩を検出することにかかわる
。

米国特許第４，　６０８．　８６６号明細書には、この
ような用途の装置が記載され公知となっている。この既
知装置では、供試物体の挿入に当って試験容器は大略大
気圧のパージガス雰囲気にさらされる。

この試験容器の閉鎖後、弁を低温トラップの方向に開い
て、パージガスを追い出してから、質量分析計およびこ
れに関連する分子ポンプ装置の方向に弁を開くのである
。

この装置は、試験容器からパージキャリヤガスのすべて
を有効に吸着せしめこれによって許容できない程高い全
圧が質量分析計に達しないようにする非常に有効な低温
トラップを必要とするので、構造が複雑となり費用のか
かるものである。この低温トラップの温度は１６にない
し２２にである。

この低温トラップの代わりに１次ポンプを試験容器に接
続して試験容器の閉鎖後質量分析計への接続をなすのに
先立って試験容器を質量分析計に適当な圧力にもち来た
らすとすれば、問題を生ずることとなる。すなわちこの
１次ポンピング段階中すでに漏洩が充分に大きいと試験
物体内部は、その後すなわち実際の計測段階にもはやヘ
リウム原子が検出されなくなるまでに排気されてしまう
という問題を生ずるのである。

本発明の目的は、液体ヘリウムまたは寒剤クライオポン
プを必要とする高性能低温トラップがもはや不要である
、上述の型式の簡易な装置および方法を提供するにある
。

発明の概要 本発明によれば上述の目的は、ヘリウムのような希ガス
を検出する質量分析計と１次真空ポンプおよびスピロモ
レキュラーポンプを包含するポンプ装置とを包含し希ガ
ス原子が前記スピロモレキュラーポンプ中を前記質量分
析計に向けてポンピング方向と反対に流れるようにして
、試験容器内の供試物体における漏洩を検出する装置に
おいて、前記試験容器と前記スピロモレキュラーポンプ
のポートとの間に蓄圧室を挿置し、この蓄圧室の容積を
前記試験容器の容積よりも可成り大きくし、前記試験容
器に調節可能な過圧下のパージガスでパージする装置を
設け、さらに前記試験容器と前記蓄圧室との間および前
記蓄圧室と前記スピロモレキュラーポンプの前記ポート
との間に閉鎖弁を配設したことを特徴とする漏洩検出装
置にある。

第１図は本発明の漏洩検出装置の第１の実施例を示す略
図である。試験しようとする少なくともひとつの物体１
を試験容器２内に置いである。この試験容器は弁３を介
するパージガスダクトに終わっており、また制御弁４を
そなえたパージキャリヤガス出口５を有している。この
試験容器は供試物体を入れた後蓋６でしっかりと閉じら
れる。

試験容器２はさらに閉鎖弁７を介して蓄圧室８に接続さ
れている。この蓄圧室の容積は試験容器の容積マイナス
供試物体１の体積よりもはっきりと大きいものとする。

典型的な例では試験容器の容積（供試物体の体積を引い
た残りの容積）は約５ｃｍ３で、これに対し蓄圧室の容
積は少なくとも５００ｃｍ３である。

もうひとつの閉鎖弁９を介して蓄圧室はスピロモレキュ
ラーポンプ１１の出口１０に接続されると同時にさらに
他の閉鎖弁Ｉ２を介して１次真空ポンプ１３の吸入側に
接続されている。質量分析計１４はスピロモレキュラー
ポンプの吸入側に位置し、これにより供試物体から来る
ヘリウム原子はスピロモレキュラーポンプ１１の正規ポ
ンピング方向とは逆に質量分析計に近付くようになる（
向流原理）。

漏洩検出は、ふたつの段階すなわち測定の準備をする試
験容器パージ段階と実際の測定段階がら成る。

まず供試物体１を大気圧下で試験容器内に入れた後、蓋
６でしっかりと閉じ、パージキャリヤガスの流れを生ぜ
しめる。このヘリウムとは関係のないパージガスの圧力
は弁４によって調節され、最初は供試物体の通常の内圧
よりもわずかに上の圧力で、続いてこの圧力を連続的に
高めて、ダイナミックフロー効果によってさえも、供試
物体から試験容器への起り得る漏洩を介してヘリウム原
子が逃げ出すことがないようにするのである。

同時に、弁９および１２を開いて、蓄圧室８を１次真空
ポンプの吸入圧力まで排気する。

実際の測定段階においては、弁１２を閉じ、その直後に
弁７を開（。試験容器２内で供試物体のまわりに存在す
る気体は蓄圧室内へと膨張し、供試物体から漏洩して逃
げ出したヘリウム原子は蓄圧室を通りスピロモレキュラ
ーポンプを通って質量分析計に達する。質量分析計の信
号レベルはこのようにして供試物体の漏洩の測定値とな
るのである。この方法でたとえば直径数ｍｍの小孔から
の、またはクォーツハウジングまたは時計またはその他
の容器の蓋をきっちりとしなかった場合の隙間からの非
常に重大な漏洩をも検出できるのである。

この種の欠陥は、試験容器が実際の測定に先立って予め
排気されていると見落されるものである。

蓄圧室の役目は、弁７を開（時のスピロモレキュラーポ
ンプの出口側における圧力降下を減少せしめることにあ
る。圧力上昇を許容限定内に収めるために、蓄圧室の容
積はこれに対応して高く設定しなければならない。もし
たとえばスピロモレキュラーポンプの出口ＩＯにおける
圧力が５Ｑｍｂａｒをこえず、また試験容器２の残りの
容積が大気圧下で約５ｃｍ３であれば、蓄圧室は少な（
とも１００ｃｍ３の容積を有しなければならない。質量
分析計の応答時間を短かくするためにスピロモレキュラ
ーポンプの出口における圧力をさらに減少させるには、
蓄圧室の容積はこれに対応して更に大きく設定しなけれ
ばならない。

第２図は第１図に示した実施例の変形例を示す。

前述の実施例に用いたのと同じ符号は対応する部分を示
すのに用いている。前述の実施例との唯一の差異は、ス
ピロモレキュラーポンプが異なった吸入容量のふたつの
領域を提供していること、および出口１０がこれらふた
つの領域の間の遷移部のポートであることである。この
スピロモレキュラーポンプは鐘形のロータ１６をそなえ
たホロウニツク（Ｉｌｏｌｗｅｃｋ）型ポンプであり、
鐘形のロータの内部と内部ステータ１７との間の領域が
低吸入容量のみを有し、ダイナミックシールとしてのみ
作用している。このポンプの出口Ｉ５は１次真空ポンプ
Ｉ４に直結されており、他方ポート１０は弁９を介して
蓄圧室８を通じている。さらに、１次ポンプ１３と蓄圧
室８との間の接続部には閉鎖弁１２がある。この接続部
を介して蓄圧室の急速排気が実際の測定段階に先立って
実施されるのである。

蓄圧室を中間のポート１０に接続することにより、漏洩
検出の感度は高められるが、他方ポート１０における最
高許容圧力は出口１５における圧力よりも低くしなけれ
ばならない。このことは蓄圧室の容積を再び大きなもの
とすることとなる。

弁７および９が開いている間の時間すなわち測定時間は
漏洩検出の所望感度に依存する。質量分析計においては
ヘリウムの分圧の立上りの曲線が測定される。通常この
曲線の傾斜は無漏洩の供試物体についての標準曲線とコ
ンピュータ上で比較され、評価されるのである。

通常の空気すなわちヘリウム分５　ｐｐｍの空気が供試
物体内に存在すると、１０−５ｍｂａｒｌ／　ｓｅｃを
僅かに下廻る感度が第２図の装置で得ることができる。

また、供試物体内に純粋のヘリウムが存在すると、漏洩
検出感度は１０−１２１０−ｌ２／　ｓｅｃ以下の値に
まで改善される。

漏洩検出段階を終えた後、弁Ｉ２を開き、蓄圧室を再び
１次真空圧力（たとえば１０−２ｍｂａｒ）で低ヘリウ
ム分圧にまで排気する。

第３図はさらに他の変形例を示すもので、この図におい
ても前述と同じ部分については同じ符号を付して示しで
ある。この実施例は、蓄圧室８が実際の測定に先立って
排気される点においてのみ前述の実施例と異なっている
。このために、ふたつの弁Ｉ９および２０を介して別の
スピロモレキュラーポンプ２１が蓄圧室８と１次真空ポ
ンプ１３との間に介挿される。これは第１の段階におい
て有効に作用し、１次真空ポンプ内に炭化水素が存在し
ていてもこれが蓄圧室中に入ることを防止し、これによ
って供試物体が汚染されるのを回避せしめている。

ＤＥ−３６１６３１９Ｃ２記載の３段ロータリベーンポ
ンプを１次真空ポンプとして用いるのが好適である。こ
のポンプの採用は、供試物体に由来せず１次真空ポンプ
に由来するヘリウム原子によって誤測定がなされること
を防止するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の第１の実施例を示す配置図
、第２図は第１図に示した実施例の変形である第２の実
施例の配置図、第３図は第３の実施例の配置図である。 １・・供試物体、２・・試験容器、３・・弁、４・・制
御弁、５・・出口、６・・蓋、７・・閉鎖弁、８・・蓄
圧室、９・・閉鎖弁、１０・・出口、１１・・スピロモ
レキュラーポンプ、１２・・閉鎖弁、１３・・１次真空
ポンプ、１４・・質量分析計、１５・・出口、１６・・
鐘形のロータ、１７・・内部ステータ、１９、２０・・
弁、２１・・スピロモレキュラーポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ヘリウムのような希ガスを検出する質量分析計と１
   次真空ポンプおよびスピロモレキュラーポンプを包含す
   るポンプ装置とを包含し希ガス原子が前記スピロモレキ
   ュラーポンプ中を前記質量分析計に向けてポンピング方
   向と反対に流れるようにして、試験容器内の供試物体に
   おける漏洩を検出する装置において、前記試験容器と前
   記スピロモレキュラーポンプのポートとの間に蓄圧室を
   挿置し、この蓄圧室の容積を前記試験容器の容積よりも
   可成り大きくし、前記試験容器に調節可能な過圧下のパ
   ージガスでパージする装置を設け、さらに前記試験容器
   と前記蓄圧室との間および前記蓄圧室と前記スピロモレ
   キュラーポンプの前記ポートとの間に閉鎖弁を配設した
   ことを特徴とする漏洩検出装置。 ２　請求項１記載の装置において、前記１次真空ポンプ
   の吸入側と前記スピロモレキュラーポンプの前記ポート
   との間に閉鎖弁を設けたことを特徴とする漏洩検出装置
   。 ３　請求項１記載の装置において、前記スピロモレキュ
   ラーポンプが異なる吸入容量の直列につながるふたつの
   領域とこれら領域の間に配設したひとつのポートとを包
   含し、低吸入容量の領域が前記スピロモレキュラーポン
   プの出口側に配設され、前記蓄圧室が閉鎖弁（第２図）
   を介してこの接続部に接続されていることを特徴とする
   漏洩検出装置。 ４　請求項３記載の装置において、前記１次真空ポンプ
   の吸入側が一方においては前記スピロモレキュラーポン
   プの出口に直結され、他方においてはさらに別の弁を介
   して前記蓄圧室に接続されていることを特徴とする漏洩
   検出装置。 ５　請求項１記載の装置において、さらに別の高真空ポ
   ンプまたは吸収トラップまたは低温トラップを弁（第３
   図）を介して前記蓄圧室と前記スピロモレキュラーポン
   プの前記ポートとの間に挿置したことを特徴とする漏洩
   検出装置。 ６　請求項１記載の装置において、前記１次真空ポンプ
   がロータリベーンポンプであることを特徴とする漏洩検
   出装置。 ７　請求項１ないし６のいずれかに記載の装置を用いて
   供試物体の漏洩検出を行なう方法において、まず前記蓄
   圧室と前記試験容器との間の前記弁を閉じて、前記試験
   容器内を調節可能な圧力でパージし、これと同時に前記
   蓄圧室内を前記１次真空ポンプで排気し、次いで前記弁
   を閉じ、同時に前記１次真空ポンプと前記スピロモレキ
   ュラーポンプの前記ポートとの間の前記弁を閉じて希ガ
   ス検出を実行することを特徴とする方法。 ８　請求項７記載の方法において、前記希ガス検出を希
   ガス分圧の時間関数を記録し、これを無漏洩の標準の希
   ガス分圧の時間関数と比較することにより実行すること
   を特徴とする方法。 ９　請求項７記載の方法において、パージ段階の開始時
   のパージガス圧力を前記供試物体の通常の内圧よりも僅
   か高目に設定し、その後パージ中この圧力を連続的に高
   めてゆくことを特徴とする方法。