JPH03211441A - Molecular beam sampling device - Google Patents

Molecular beam sampling device

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JPH03211441A
JPH03211441A JP610790A JP610790A JPH03211441A JP H03211441 A JPH03211441 A JP H03211441A JP 610790 A JP610790 A JP 610790A JP 610790 A JP610790 A JP 610790A JP H03211441 A JPH03211441 A JP H03211441A
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JP
Japan
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chamber
molecular beam
pressure
gas
evacuation system
Prior art date
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Pending
Application number
JP610790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitsugu Tsutsumi
芳紹 堤
Junichi Kobayashi
淳一 小林
Taketo Usui
建人 臼井
Masato Ikegawa
正人 池川
Yoko Ichikawa
市川 洋子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the delay in evacuation time by the pressure difference between adjacent chambers by providing an auxiliary discharge mechanism for discharging the interior of a 1st chamber with a 2nd evacuation system or 3rd evacuation system in addition to a 2nd throttling mechanism. CONSTITUTION:The 1st chamber 1 is subjected to auxiliary discharge by the auxiliary discharge mechanism 30 consisting of an auxiliary discharge pipe 31 and an auxiliary discharge valve 32 for discharging the interior thereof with the evacuation system 8 of the 2nd chamber 2 or the evacuation system 9 of the 3rd chamber 3 at the time of evacuation down to the ultimate pressure before the gas on a side to be detected is introduced into the molecular beam sampling device. The pressure difference between the 1st chamber 1 and the 2nd chamber 2 is decreased in this way and, therefore, the amt. of the gas leaking from the 1st chamber 1 to the 2nd chamber 2 through the 1st throttling mechanism 5 is decreased. The discharge time down to the ultimate pressure is thus shortened.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分子線サンプリング装置に係り、特に、測定
開始までの時間を短縮化するのに好適な分子線サンプリ
ング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a molecular beam sampling device, and particularly to a molecular beam sampling device suitable for shortening the time required to start measurement.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

分子線サンプリング装置では、被検出側の気体を導入す
る前に装置全体を検出器の作動する圧力以下の到達圧力
まで真空排気する必要がある。
In a molecular beam sampling device, before introducing the gas to be detected, the entire device must be evacuated to an ultimate pressure below the operating pressure of the detector.

第6図は、従来の分子線サンプリング装置のブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional molecular beam sampling device.

第6図に示す分子線サンプリング装置は1例えば、イン
タナショナル・ジャーナル・オブ・マス・スペクトロメ
トリ・アンド・イオン・プロセス。
The molecular beam sampling apparatus shown in FIG. 6 is one example of the International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processing.

60巻(1984年)第173頁から第187頁(In
ternational Joumal of Mas
s 5pectroa+etryand Ion Pr
ocesses、 60(1984)p p、173〜
187)で論じられているものであり、以下、第6図を
参照して従来の分子線サンプリング装置を説明する。
Volume 60 (1984), pages 173 to 187 (In
International Journal of Mas
s 5pectroa+etryand Ion Pr
occesses, 60 (1984) pp, 173~
187), and the conventional molecular beam sampling device will be described below with reference to FIG.

被検出気体を分子線サンプリング装置へ導入する前に分
子線サンプリング装置を到達圧力まで真空排気する。以
下にその操作を述べる。各室を各室の真空排気系で真空
排気する。即ち、第一室1内の気体を第一室真空排気系
7で真空排気し、第二室2内の気体を第二室真空排気系
8で真空排気し、第三室3内の気体を第三室真空排気系
9で真空排気する。このとき各室の圧力を各室の圧力を
モニタするために設けられた第一室真空計14゜第二室
真空計15.第三室真空計16で測定し第三室3内の圧
力が第三室3に設けられた検出器である四重極質量分析
器10が充分に動作できる圧力より低い圧力である第三
室3の到達圧力までなっていることを確認する。
Before introducing the gas to be detected into the molecular beam sampling device, the molecular beam sampling device is evacuated to the ultimate pressure. The operation will be described below. Each chamber is evacuated using its own vacuum evacuation system. That is, the gas in the first chamber 1 is evacuated by the first chamber evacuation system 7, the gas in the second chamber 2 is evacuated by the second chamber evacuation system 8, and the gas in the third chamber 3 is evacuated. The third chamber is evacuated using the vacuum evacuation system 9. At this time, the first chamber vacuum gauge 14 and the second chamber vacuum gauge 15 are provided to monitor the pressure in each chamber. A third chamber in which the pressure in the third chamber 3 measured by the third chamber vacuum gauge 16 is lower than the pressure at which the quadrupole mass spectrometer 10, which is a detector installed in the third chamber 3, can sufficiently operate. Confirm that the pressure reaches the ultimate pressure in step 3.

次に、分子線サンプリング装置を用いて被検出側の気体
を分析する際の操作について述べる。被検出側の気体は
、極めて小さい穴のあいたオリフィス4を通り第一室1
へと導入される。第一室1内の圧力は被検出側の気体の
在る部分の圧力よりも充分低くなるように第一室真空排
気系7により真空排気がなされている。このため、オリ
フィス4を通過した気体は第一室1内で自由噴流となる
Next, the operation when analyzing the gas on the detection side using the molecular beam sampling device will be described. The gas to be detected passes through an orifice 4 with an extremely small hole and enters the first chamber 1.
will be introduced to. The first chamber 1 is evacuated by a first chamber vacuum evacuation system 7 so that the pressure in the first chamber 1 is sufficiently lower than the pressure in the area where the gas is present on the detection side. Therefore, the gas that has passed through the orifice 4 becomes a free jet within the first chamber 1.

このとき導入された気体は断熱膨張するため、気体の温
度は著しく低下し、通常では分解しやすい反応によって
生成するような中間生成種も保存される。
Since the gas introduced at this time expands adiabatically, the temperature of the gas decreases significantly, and intermediate species that would normally be generated by reactions that easily decompose are also preserved.

なお、第一室1の圧力状態は、第一室真空計14で計測
されている。
Note that the pressure state of the first chamber 1 is measured by a first chamber vacuum gauge 14.

この自由噴流中には、隙間移動機構11を介して隙間5
を適切な位置に移動させ、自由噴流の一部を第二室2へ
導く。
During this free jet, the gap 5 is moved through the gap moving mechanism 11.
is moved to an appropriate position and a part of the free jet is guided to the second chamber 2.

第二室2内は、第一室1にくらべて十分に低い圧力とな
るように第二室真空排気系8により真空υU気されてお
り、その圧力状態は第二室真空計15で計測されている
The inside of the second chamber 2 is evacuated by the second chamber evacuation system 8 so that the pressure is sufficiently lower than that of the first chamber 1, and the pressure state is measured by the second chamber vacuum gauge 15. ing.

隙間5を通って第二室2へ導入された気体は膨張して気
体分子同士の衝突のない分子線となる。
The gas introduced into the second chamber 2 through the gap 5 expands and becomes a molecular beam in which gas molecules do not collide with each other.

この分子線は回転する円板上に複数個の切り欠き部をも
つチョッパ12によって断続される分子線となる。また
、このとき、チョッパ12を分子線が通過する時を検出
するための検出器19から信号が出され、四重極質量分
析器10の信号の信号処理に用いられる。
This molecular beam becomes a molecular beam that is interrupted by a chopper 12 having a plurality of notches on a rotating disk. Also, at this time, a signal is output from the detector 19 for detecting when the molecular beam passes through the chopper 12, and is used for signal processing of the signal of the quadrupole mass spectrometer 10.

断続する分子線の一部は第三室3の壁面に設けられたコ
リメータ6を通って第三室3へと導入される。第三室3
内は第三室真空排気系9により四重極質量分析器10の
充分作動する圧力に真空排気されており、その圧力状態
は第二室真空計16で計測されている。
A portion of the intermittent molecular beam is introduced into the third chamber 3 through a collimator 6 provided on the wall of the third chamber 3. Third chamber 3
The interior of the chamber is evacuated to a pressure sufficient to operate the quadrupole mass spectrometer 10 by a third chamber vacuum evacuation system 9, and the pressure state is measured by a second chamber vacuum gauge 16.

断続する分子線は、一部分が四重極質量分析器10にと
り込まれて分析が行なわれ、残りは四重極質量分析器イ
オン化部101を通過して第三室3の分子線が導入され
た側と反対側にある小孔17を通過して第二室分子線照
射面18へと照射される。実線20は分子線を示す。
Part of the intermittent molecular beam was taken into the quadrupole mass spectrometer 10 for analysis, and the rest passed through the quadrupole mass spectrometer ionization section 101 and was introduced into the third chamber 3. The light passes through the small hole 17 on the opposite side and is irradiated onto the second chamber molecular beam irradiation surface 18 . Solid line 20 indicates a molecular line.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は、被検出気体を分子線サンプリング装置
へ導入する前に分子線サンプリング装置を到達圧力まで
真空排気をする際に各室は各室に連結する真空排気系で
行なわれるが、各室は、たとえば第一室1は隙間5を介
して第二室2と連絡されており、第二室はコリメータ6
及び小孔17で第三室3と連絡されている。分子線サン
プリング装置で被検出側の気体を分析する際には各室は
異なるガス負荷がかかり、通常は負荷の大きい順に第一
室l、第二室2そして第三室3となる。また、各室内の
壁面には分析を行った被検出側の気体のガス分子が付着
することになり、その量はガス負荷に比例した量となる
と考えられ、量の多い順に第一室1.第二室2そして第
三室3の順になる。このため−炭分子線サンプリング装
置を用いた被検側の気体の分析を行ない、次に分析を行
なうために分子線サンプリング装置を装置の到達圧力ま
で真空排気をする際には、先の分析時に各室の壁面に付
着したガス分子が気相に放出されることになる。この放
出されるガス量は壁面に付着したガス分子の量に比例す
ると考えることが出来るため、放出量の多い順に第一室
1.第二室2そして第三室3となる。ガス負荷も第一室
1が一番高く次いで第二室2、そして、第三室3の順と
なるため、真空排気過程途中の各室の圧力は異なる圧力
となり、圧力の高い方より第一室1.第二室2そして第
三室3の順となる。隣接する各室は圧力差を生じ、各室
は上述したように小さな孔で連絡されているため、この
穴を通して圧力の高い部屋から圧力の低い部屋へとガス
が流入することになる。これは圧力の低い部屋の側より
見ると一種のリークとなり、このリークは圧力の低い側
の部屋と圧力の高い側の部屋の圧力差がこの二室を連絡
する小さい孔によって定められるコンダクタンスにより
発生する圧力差になるまで続くことになる。
In the above conventional technology, each chamber is evacuated to the ultimate pressure before the gas to be detected is introduced into the molecular beam sampling device using a vacuum evacuation system connected to each chamber. For example, the first chamber 1 is connected to the second chamber 2 via a gap 5, and the second chamber is connected to a collimator 6.
and communicates with the third chamber 3 through a small hole 17. When analyzing gas on the detection side with a molecular beam sampling device, different gas loads are applied to each chamber, and usually the first chamber 1, the second chamber 2, and the third chamber 3 are placed in the order of the load. In addition, gas molecules of the analyzed gas on the detection side will adhere to the wall surface of each chamber, and the amount is thought to be proportional to the gas load, and the first chamber 1. The second chamber 2 and then the third chamber 3. For this reason, when analyzing the gas on the test side using a carbon molecular beam sampling device and evacuating the molecular beam sampling device to the ultimate pressure of the device for the next analysis, it is necessary to Gas molecules adhering to the walls of each chamber will be released into the gas phase. Since the amount of gas released can be considered to be proportional to the amount of gas molecules attached to the wall surface, the first chamber 1. The second chamber 2 and the third chamber 3. Since the gas load is the highest in the first chamber 1, followed by the second chamber 2, and then the third chamber 3, the pressure in each chamber during the evacuation process becomes different, and the first chamber has the highest pressure. Room 1. The order is second chamber 2 and third chamber 3. Adjacent chambers create a pressure difference, and as mentioned above, the chambers are connected by small holes through which gas flows from the high pressure chamber to the low pressure chamber. This is a type of leak when viewed from the side of the room with lower pressure, and this leak is caused by the pressure difference between the lower pressure room and the higher pressure room due to the conductance defined by the small hole connecting these two chambers. This will continue until the pressure difference reaches

このリークが続く時間は装置の到達圧力までの真空排気
時間を著しくのばすことになるが、この点については考
慮がされていないため、測定開始までの時間が長くかか
るという問題があった。
The time this leak continues will significantly lengthen the evacuation time for the device to reach its ultimate pressure, but this point has not been taken into consideration, resulting in the problem that it takes a long time to start measurement.

本発明の目的は、隣接する部屋の圧力差により発生する
微小リークに起因する真空排気時間の遅延を取り除き、
測定前の時間を短縮することの出来る分子線サンプリン
グ装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate delays in evacuation time caused by minute leaks caused by pressure differences between adjacent rooms;
An object of the present invention is to provide a molecular beam sampling device that can shorten the time before measurement.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明に係る分子線サンプ
リング装置の構成は、少なくとも、被検出側の気体を、
この気体の在る側から圧力の低い室へ噴出させて自由噴
流を形成する第一の絞り機構、および、その室の圧力を
被検出側の気体圧力より低くする第一の真空排気系を備
えた第一室と、この第一室に隣接する室であって、少な
くとも、前記第一の絞り機構で形成された自由噴流を導
入して分子線を形成する第二の絞り機構、室内の圧力を
調節する第二の真空排気系、前記第二の絞り機構で形成
された分子線を周期的に断続する分子線断続機構、およ
び分子線が前記分子線断続機構を通過したことを検出す
る手段を備えた第二室と、この第二室に隣接する室であ
って、少なくとも、前記第二室で形成された断続する分
子線の一部を導入する小孔、導入された断続する分子線
中の成分を分析する分析器、この分析器と分子線の相対
位置を調整する移動機構、および室内の圧力を調節する
第三の真空排気系を備えた第三室とからなる分子線サン
プリング装置において、第二の絞り機構の他に第一室を
第二の真空排気系あるいは。
In order to achieve the above object, the configuration of the molecular beam sampling device according to the present invention is such that at least the gas on the detection side is
It includes a first throttle mechanism that causes the gas to be ejected from the side where it exists to a chamber with low pressure to form a free jet, and a first evacuation system that makes the pressure in the chamber lower than the gas pressure on the detected side. a first chamber adjacent to the first chamber, at least a second throttle mechanism that introduces the free jet formed by the first throttle mechanism to form a molecular beam; a second evacuation system for adjusting the molecular beam, a molecular beam intermittent mechanism that periodically intermittents the molecular beam formed by the second aperture mechanism, and means for detecting that the molecular beam has passed through the molecular beam intermittent mechanism. a second chamber adjacent to the second chamber, the small hole introducing at least a portion of the intermittent molecular beam formed in the second chamber; A molecular beam sampling device consisting of an analyzer for analyzing the components inside, a movement mechanism for adjusting the relative position of the analyzer and the molecular beam, and a third chamber equipped with a third vacuum exhaust system for adjusting the pressure inside the chamber. In addition to the second throttle mechanism, the first chamber is connected to a second evacuation system or a second evacuation system.

第三の真空排気系で排気するための補助排気機構を設け
たものである。
An auxiliary exhaust mechanism is provided for exhausting with a third vacuum exhaust system.

〔作用〕[Effect]

上記の技術的手段による働きは次のとおりである。 The working of the above technical means is as follows.

被検出側の気体を分子線サンプリング装置に導入する前
に、到達圧力まで真空排気する際に、第一室を第二室の
真空排気系あるいは第三の真空排気系で排気する補助排
気機構で補助排気し、第一室と第二室との圧力差を小さ
くするため、第二の絞り機構を通して第一室から第二室
へリークする気体の量が著しく低減されるため、到達真
空までの排気時間が短縮される。
An auxiliary exhaust mechanism that evacuates the first chamber with the second chamber's vacuum exhaust system or the third chamber's vacuum exhaust system when evacuating the gas to be detected to the ultimate pressure before introducing it into the molecular beam sampling device. By performing auxiliary evacuation and reducing the pressure difference between the first and second chambers, the amount of gas leaking from the first chamber to the second chamber through the second throttling mechanism is significantly reduced. Pumping time is shortened.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図は、本発明の一実施例に係る分子線サンプリング
装置の略示構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molecular beam sampling apparatus according to an embodiment of the present invention.

第1図において、1は第一室、2は第二室、3は第三室
、4は、被検出側の気体を、この気体の在る側から圧力
の低い第一室1へ噴出させて自由噴流を形成する第一の
絞り機構に係るオリフィス、5は、自由噴流を第二室2
へ導入して分子線を形成する第二の絞り機構に係る隙間
、6は、第二室で形成された断続する分子線の一部を導
入する小孔をもつコリメータ、7は、第一室1内の圧力
を被検出側の気体圧力より低くする第一室真空排気系、
8は、第二室内の圧力を調節する第二室真空排気系、9
は、第三室3内の圧力を調節する第三室真空排気系、1
0.は、第三室3内に導入された分子線の成分を分析す
る四重極質量分析器、101は、その四重極質量分析器
のイオン化部、11は、オリフィス4と隙間5との距離
を調整するための隙間移動機構、12は、隙間5で形成
された分子線を周期的に断続される分子線断続機構に係
るチョッパ、13は、四重極質量分析器1oと分子線と
の相対位置を調整する四重極質量分析器移動機構、14
は、第一室1の圧力状態を計測する第一室真空計、15
は、第二室2の圧力状態を計測する第二室真空計、16
は、第三室3の圧力状態を計測する第二室真空計、19
は、分子線が前記チョッパ12を通過したことを検出す
る手段に係る検出器、20は分子線を示す。
In Figure 1, 1 is the first chamber, 2 is the second chamber, 3 is the third chamber, and 4 is the gas on the side to be detected that is ejected from the side where this gas is present to the first chamber 1 where the pressure is low. The orifice 5 associated with the first throttling mechanism that forms the free jet flows into the second chamber 2.
6 is a collimator having a small hole for introducing a part of the intermittent molecular beam formed in the second chamber; 7 is a collimator having a small hole for introducing a part of the intermittent molecular beam formed in the second chamber; a first chamber vacuum evacuation system that lowers the pressure inside the chamber than the gas pressure on the detected side;
8 is a second chamber vacuum exhaust system that adjusts the pressure inside the second chamber; 9
1 is a third chamber vacuum evacuation system that adjusts the pressure in the third chamber 3;
0. is a quadrupole mass spectrometer that analyzes the components of the molecular beam introduced into the third chamber 3, 101 is the ionization part of the quadrupole mass spectrometer, and 11 is the distance between the orifice 4 and the gap 5. 12 is a chopper related to a molecular beam intermittent mechanism that periodically interrupts the molecular beam formed in the gap 5; 13 is a chopper for adjusting the molecular beam between the quadrupole mass spectrometer 1o and the molecular beam; Quadrupole mass spectrometer movement mechanism for adjusting relative position, 14
15 is a first chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the first chamber 1;
16 is a second chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the second chamber 2;
19 is a second chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the third chamber 3;
2 shows a detector which is a means for detecting that the molecular beam has passed through the chopper 12, and 20 indicates the molecular beam.

30は、補助排気機構で第一室1と第二室真空排気系8
とを連絡する補助排気管31と補助排気バルブ32とか
ら構成されている。
30 is an auxiliary exhaust mechanism that connects the first chamber 1 and the second chamber vacuum exhaust system 8.
It is composed of an auxiliary exhaust pipe 31 and an auxiliary exhaust valve 32 that communicate with each other.

以下、本装置の作用を説明する。The operation of this device will be explained below.

被検出側の気体を分子線サンプリング装置に導入する前
に、装置を到達圧力まで真空排気をする。
Before introducing the gas to be detected into the molecular beam sampling device, the device is evacuated to the ultimate pressure.

第一室1は第一室真空排気系7にて、第二室2は第二室
真空排気系8にて、第三室3は第三室真空排気系9で排
気を行なう。この時、補助排気機構30を用いる。補助
排気機構30に操作方法は、第一室真空排気系7と第二
室真空排気系8の排気能力の大小によって異なる。第一
室真空排気系7は通常は第一室1のガス負荷が大きいた
め排気速度は他の室の真空排気系に比べて大きいか同程
であることが多く、また、到達圧力については同程度ま
では高い、以下にそれぞれの場合について補助排気機構
30の操作を説明する。ここでは補助排気機構30は、
第一室1と第二室真空排気系8とを連絡する補助排気管
31とこの補助排気管31の途中に設けられた補助排気
バルブ32とから構成されている。
The first chamber 1 is evacuated by a first chamber evacuation system 7, the second chamber 2 is evacuated by a second chamber evacuation system 8, and the third chamber 3 is evacuated by a third chamber evacuation system 9. At this time, the auxiliary exhaust mechanism 30 is used. The method of operating the auxiliary exhaust mechanism 30 differs depending on the exhaust capacity of the first chamber vacuum exhaust system 7 and the second chamber vacuum exhaust system 8. The first chamber evacuation system 7 usually has a large gas load in the first chamber 1, so the evacuation speed is often higher or the same as that of the evacuation systems for other chambers, and the ultimate pressure is also the same. The operation of the auxiliary exhaust mechanism 30 will be described below in each case. Here, the auxiliary exhaust mechanism 30 is
It is composed of an auxiliary exhaust pipe 31 that connects the first chamber 1 and the second chamber evacuation system 8, and an auxiliary exhaust valve 32 provided in the middle of the auxiliary exhaust pipe 31.

(i)  第一室真空排気系7の到達圧力が他の真空排
気系と同程度の場合:このときはガス負荷の差による圧
力差のみが生じるため、真空排気の始めから補助排気バ
ルブ32を開いておく。このようにすれば第一室1は第
一室真空排気系7の他に第二室真空排気系8にても排気
され、第一室1の圧力は第一室真空排気系7のみで排気
を行なった場合に比べて低い圧力となるため、第一室1
と第二室2との圧力差は補助排気機構3oを用いない場
合に比べて格段に小さくなり、第二の絞り機構5を通じ
て第二室2への気体のリークがほとんどなくなる。この
ため装置の到達圧力までの真空排気時間が著しく短縮さ
れる。
(i) When the ultimate pressure of the first chamber evacuation system 7 is similar to that of other evacuation systems: In this case, only the pressure difference occurs due to the difference in gas load, so the auxiliary exhaust valve 32 is closed from the beginning of evacuation. Leave it open. In this way, the first chamber 1 is exhausted not only by the first chamber vacuum exhaust system 7 but also by the second chamber vacuum exhaust system 8, and the pressure in the first chamber 1 is exhausted only by the first chamber vacuum exhaust system 7. The pressure in the first chamber 1 is lower than that in the case where
The pressure difference between the auxiliary exhaust mechanism 3o and the second chamber 2 becomes much smaller than that in the case where the auxiliary exhaust mechanism 3o is not used, and almost no gas leaks into the second chamber 2 through the second throttle mechanism 5. Therefore, the evacuation time to reach the ultimate pressure of the device is significantly shortened.

(ii)  第一室真空排気系7の到達圧力が他の真空
排気系よりも高い場合:真空排気の始めに補助排気バル
ブ32を開いておく。第一室真空計14で第一室1の圧
力を測定し、第一室1の圧力が第一室真空排気系7で定
められる到達圧力程度になったら第一室真空排気系7を
第一室1から切りはなす、これは第一室真空排気系7の
到達圧力は第二室真空排気系8よりも高い圧力であるた
め、第一室1の真空排気を第一室真空排気系7で続行す
ると第一室1の圧力は第一室真空排気系7で定まる到達
圧力近くに保持されてしまい第一室1と第二室2との間
には大きな圧力差が残る。この圧力差のため第二の絞り
機構5を通じて第一室1から第二室2への微小リ一りが
つづくことになり排気時間は従来と同じ程度となる。そ
こで、上記のように第一室真空排気系7を切りはなせば
第一室1は第二室真空排気系8で排気されることになり
、第一室真空排気系7で第一室1を排気したよりも低い
圧力となり、第一室1と第二室2との圧力差は著しく小
さくなり、第二室の絞り機構5を通じて第一室1から第
二室2へと発生するリークがほとんどなくなる。このた
め装置の到達圧力までの真空排気時間が著しく短縮され
る。また、本実施例では追加する部品の数が少なく装置
の改良が簡単にできるという特徴がある。
(ii) When the ultimate pressure of the first chamber evacuation system 7 is higher than other evacuation systems: the auxiliary exhaust valve 32 is opened at the beginning of evacuation. The pressure in the first chamber 1 is measured with the first chamber vacuum gauge 14, and when the pressure in the first chamber 1 reaches the ultimate pressure determined by the first chamber vacuum evacuation system 7, the first chamber vacuum evacuation system 7 is switched to the first chamber. This is because the ultimate pressure of the first chamber evacuation system 7 is higher than that of the second chamber evacuation system 8, so the first chamber 1 is evacuated using the first chamber evacuation system 7. If this continues, the pressure in the first chamber 1 will be maintained close to the ultimate pressure determined by the first chamber evacuation system 7, and a large pressure difference will remain between the first chamber 1 and the second chamber 2. Due to this pressure difference, a slight recirculation from the first chamber 1 to the second chamber 2 continues through the second throttle mechanism 5, and the exhaust time is about the same as in the conventional case. Therefore, if the first chamber vacuum evacuation system 7 is disconnected as described above, the first chamber 1 will be evacuated by the second chamber vacuum evacuation system 8, and the first chamber 1 will be evacuated by the first chamber vacuum evacuation system 7. The pressure becomes lower than that of the exhaust, and the pressure difference between the first chamber 1 and the second chamber 2 becomes significantly smaller, and almost no leakage occurs from the first chamber 1 to the second chamber 2 through the throttle mechanism 5 of the second chamber. It disappears. Therefore, the evacuation time to reach the ultimate pressure of the device is significantly shortened. Further, this embodiment has a feature that the number of added parts is small and the device can be easily improved.

第2図は、本発明の他の実施例に係る分子線サンプリン
グ装置のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a molecular beam sampling device according to another embodiment of the present invention.

第2図で、第一室1は補助排気機構30にて第二室2と
連絡されている。ここで補助排気機構30は補助排気ゲ
ートバルブ33で構成されている。この補助排気ゲート
バルブ33の操作は第1図の補助排気機構30の補助排
気バルブ32と同じ操作であり、重複を避けるため記述
をひかえる。
In FIG. 2, the first chamber 1 is connected to the second chamber 2 through an auxiliary exhaust mechanism 30. Here, the auxiliary exhaust mechanism 30 includes an auxiliary exhaust gate valve 33. The operation of this auxiliary exhaust gate valve 33 is the same as that of the auxiliary exhaust valve 32 of the auxiliary exhaust mechanism 30 in FIG. 1, and the description will be omitted to avoid duplication.

この構成でも分子線サンプリング装置を到達圧力まで真
空排気するまでの時間の著しい短縮を図ることができる
。また、本実施例では、補助排気ゲートバルブ33の装
置本体内への追加ですむため。
Even with this configuration, it is possible to significantly shorten the time required to evacuate the molecular beam sampling device to the ultimate pressure. Further, in this embodiment, it is sufficient to add the auxiliary exhaust gate valve 33 into the main body of the apparatus.

排気配管系が複雑化しないという特徴もある。なお、付
記すると1本実施例では補助排気ゲートバルブ33はゲ
ートバルブ弁部が第一室1側に設けられているが、第二
室2側に設けても、あるいは、第一室1と第二室2の隔
壁中に設けてもよい。
Another feature is that the exhaust piping system does not become complicated. It should be noted that in this embodiment, the auxiliary exhaust gate valve 33 has a gate valve valve part provided on the first chamber 1 side, but it may also be provided on the second chamber 2 side, or between the first chamber 1 and the first chamber 1. It may be provided in the partition wall of the two chambers 2.

第3図は、本発明の他の実施例の分子線サンプリング装
置のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a molecular beam sampling device according to another embodiment of the present invention.

第3図で、第一室1は補助排気機構30にて第三真空排
気系9と連絡されている1本実施例では補助排気機構3
0は第1図の構成と同様で、第一室1と第三真空排気系
9とを連絡する第二補助排気管34、この第二補助排気
管34の途中に設けられた第二補助排気バルブ35から
なっている。
In FIG. 3, the first chamber 1 is connected to a third vacuum evacuation system 9 through an auxiliary exhaust mechanism 30.
0 has the same configuration as that shown in FIG. 1, with a second auxiliary exhaust pipe 34 connecting the first chamber 1 and the third vacuum exhaust system 9, and a second auxiliary exhaust pipe 34 provided in the middle of this second auxiliary exhaust pipe 34. It consists of a valve 35.

補助排気バルブ35の操作については第1@の補助排気
機構30の補助排気バルブ32と同じであり、反復をひ
かえる。この機構でも分子線サンプリング装置を到達圧
力まで真空排気するまでの時間を著しく短縮することが
できる。本実施例でも第1図の実施例の場合と同様に、
追加する部品の数が少ないため装置の改良が簡単にでき
るという特徴がある。
The operation of the auxiliary exhaust valve 35 is the same as that of the auxiliary exhaust valve 32 of the first @ auxiliary exhaust mechanism 30, and will not be repeated. This mechanism can also significantly shorten the time required to evacuate the molecular beam sampling device to the ultimate pressure. In this embodiment, as in the embodiment shown in FIG.
It is characterized by the fact that the device can be easily improved since there are only a small number of parts to be added.

第4図は、本発明の他の実施例に係る分子線サンプリン
グ装置のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a molecular beam sampling device according to another embodiment of the present invention.

第4図で、1は第一室、2は第二室、3は第三室、4は
、被検出側の気体を、この気体の在る側から圧力の低い
第一室1へ噴呂させて自由噴流を形成する第一の絞り機
構に係るオリフィス、5は、自由噴流を第二室2へ導入
して分子線を形成する第二の絞り機構に係る隙間、6は
、第二室で形成された断続する分子線の一部を導入する
小孔をもつコリメータ、10は、第三室3内に導入され
た分子線の成分を分析する四重極質量分析器、101は
、その四重極質量分析器のイオン化部、11は、オリフ
ィス4と隙間5との距離をIIIm!するための隙間移
動機構、12は、隙間5で形成された分子線を周期的に
断続させる分子線断続機構に係るチョッパ、13は、四
重極質量分析器1oと分子線との相対位置を*aする四
重極質量分析器移動機構、14は、第一室1の圧力状態
を計測する第一室真空計、15は、第二室2の圧力状態
を計測する第三室真空計、16は、第三室3の圧力状態
を計測する第三真空排気系9は、分子線がチョッパ12
を通過したことを検出する手段に係る検出器、20は分
子線を示す。
In Figure 4, 1 is the first chamber, 2 is the second chamber, 3 is the third chamber, and 4 is the gas on the detection side from the side where this gas is present to the first chamber 1 where the pressure is low. 5 is an orifice related to the first throttle mechanism that introduces the free jet into the second chamber 2 to form a molecular beam; 6 is a gap related to the second throttle mechanism that introduces the free jet into the second chamber 2 to form a molecular beam; 6 is the second chamber 10 is a quadrupole mass spectrometer that analyzes the components of the molecular beam introduced into the third chamber 3; The ionization section 11 of the quadrupole mass spectrometer sets the distance between the orifice 4 and the gap 5 to IIIm! 12 is a chopper related to a molecular beam intermittent mechanism that periodically interrupts the molecular beam formed in the gap 5; 13 is a chopper for controlling the relative position of the quadrupole mass spectrometer 1o and the molecular beam; *a quadrupole mass spectrometer moving mechanism; 14 is a first chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the first chamber 1; 15 is a third chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the second chamber 2; 16 is a third vacuum evacuation system 9 that measures the pressure state of the third chamber 3, and a molecular beam is connected to the chopper 12.
A detector 20 is a means for detecting the passage of a molecular beam.

50は、第一室l内、第二室2内および第三室3内の圧
力を調節する総合真空排気系である。
50 is a general evacuation system that adjusts the pressure in the first chamber 1, the second chamber 2, and the third chamber 3.

以下、本装置の作用を説明する。The operation of this device will be explained below.

被検出側の気体を分子線サンプリング装置に導入する前
に、装置を到達圧力まで真空排気をする。
Before introducing the gas to be detected into the molecular beam sampling device, the device is evacuated to the ultimate pressure.

第一室1.第二室2および第三室3を総合真空排気系5
0で排気する。この時、第一室真空計14にて第一室1
内の圧力を、第二室2内の圧力を、第三室3内の圧力を
計測しつつ、総合真空排気系50と各室とを連絡する配
管のコンダクタンスを調整して各室の圧力を生じないよ
うに真空排気する。このため、装置の到達圧力までの真
空排気時間の遅延の原因となっていた隣接する各室の圧
力差のために各室を連絡する小孔を通して発生していた
リークが抑えられる。これにより装置の到達圧力までの
真空排気時間が短縮される。
First room 1. Comprehensive vacuum evacuation system 5 for the second chamber 2 and third chamber 3
Exhaust at 0. At this time, the first chamber 1 is checked by the first chamber vacuum gauge 14.
While measuring the internal pressure in the second chamber 2 and the third chamber 3, the pressure in each chamber is adjusted by adjusting the conductance of the piping that connects the comprehensive vacuum exhaust system 50 and each chamber. Evacuate to prevent this from occurring. As a result, leaks that occur through the small holes connecting the chambers due to the pressure difference between adjacent chambers, which would cause a delay in evacuation time to reach the ultimate pressure of the device, can be suppressed. This shortens the evacuation time to reach the ultimate pressure of the device.

第5図は、本発明の他の実施例に係る分子線サンプリン
グ装置のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a molecular beam sampling device according to another embodiment of the present invention.

第5図において、1は第一室、2は第二室、3は第三室
、4は、被検出側の気体を、この気体の在る側から圧力
の低い第一室1へ噴出させて自由噴流を形成する第一の
絞り機構に係るオリフィス、40は、自由噴流を第二室
2へ導入して分子線を形成する第二の絞り機構に係る可
変絞り機構、6は、第二室で形成された断続する分子線
の一部を導入する小孔をもつ第二可変絞り機構、7は、
第一室1内の圧力を被検出側の気体圧力より低くする第
一室真空排気系、8は、第三真空排気系9導入され分子
線の成分を分析する四重極質量分析器、101は、その
四重極質量分析器のイオン化部、11は、オリフィス4
と可変絞り機構4oとの距離を調整するための隙間移動
機構、12は、可変絞り機構40で形成された分子線を
周期的に断続させる分子線断続機構に係るチョッパ、1
3は、四重極質量分析器10と分子線との相対位置を調
整する四重極質量分析器移動機構、14は、第一室1の
圧力状態を計測する第一室真空計、15は、第二室2の
圧力状態を計測する第三室真空計、16は、第三室3の
圧力状態を計測する第三室真空計、19は、分子線が前
記チョッパ12を通過したことを検出する手段に係る検
出器、20は分子線を示す。
In Fig. 5, 1 is the first chamber, 2 is the second chamber, 3 is the third chamber, and 4 is the gas on the side to be detected that is ejected from the side where this gas is present to the first chamber 1 where the pressure is low. 40 is an orifice related to the first throttle mechanism that forms a free jet by introducing the free jet into the second chamber 2 to form a molecular beam; 6 is a variable throttle mechanism related to the second throttle mechanism that introduces the free jet into the second chamber 2 to form a molecular beam; a second variable aperture mechanism 7 having a small hole for introducing a portion of the intermittent molecular beam formed in the chamber;
A first chamber vacuum evacuation system 8 makes the pressure in the first chamber 1 lower than the gas pressure on the detection side; 8 is a quadrupole mass spectrometer 101 into which a third vacuum evacuation system 9 is introduced to analyze the components of the molecular beam; is the ionization part of the quadrupole mass spectrometer, 11 is the orifice 4
and a gap moving mechanism 12 for adjusting the distance between the variable aperture mechanism 40 and the variable aperture mechanism 40;
3 is a quadrupole mass spectrometer moving mechanism that adjusts the relative position of the quadrupole mass spectrometer 10 and the molecular beam; 14 is a first chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the first chamber 1; and 15 is a , a third chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the second chamber 2; 16, a third chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the third chamber 3; and 19, a third chamber vacuum gauge that measures the pressure state of the second chamber 2; A detector 20 as a means for detecting a molecular beam.

以下、本装置の作用を説明する。The operation of this device will be explained below.

被検出側の気体を分子線サンプリング装置に導入する前
に、装置を到達圧力まで真空排気をする。
Before introducing the gas to be detected into the molecular beam sampling device, the device is evacuated to the ultimate pressure.

この時、第一室1を第一室真空排気系7、第二室2を第
二室真空排気系8、第三室3を第三室真空排気系9で真
空排気を行なうことになるが、第一室1と第二室2とを
連絡する可変絞り機構40および、第二室2と第三室3
とを連絡する第二可変絞り機構41の孔の大きさを分子
線サンプリング装置を用いて被検出側気体を分析する時
よりも大きい最大の大きさにしておく。このようにする
と、各室を連絡する穴の大きさが小さい場合に比べて気
体の流入が容易に行なわれるため、各室の圧力差が速く
小さくなる。このため、装置の到達圧力までの真空排気
時間の遅延の原因となっていた隣接する各室の圧力差の
ために、各室を連絡する小孔を通して発生していたリー
クが抑えられる。これにより、装置の到達圧力までの真
空排気時間の短縮がなされる。
At this time, the first chamber 1 is evacuated by the first chamber vacuum evacuation system 7, the second chamber 2 is evacuated by the second chamber vacuum evacuation system 8, and the third chamber 3 is evacuated by the third chamber vacuum exhaust system 9. , a variable diaphragm mechanism 40 that connects the first chamber 1 and the second chamber 2, and the second chamber 2 and the third chamber 3.
The size of the hole of the second variable aperture mechanism 41 that communicates with the second variable aperture mechanism 41 is set to the maximum size, which is larger than that when the gas to be detected is analyzed using the molecular beam sampling device. In this case, gas can flow in more easily than in the case where the holes connecting the chambers are small, so that the pressure difference between the chambers is quickly reduced. For this reason, leakage that would occur through the small holes connecting the chambers due to the pressure difference between adjacent chambers, which would have caused a delay in evacuation time to reach the ultimate pressure of the device, can be suppressed. As a result, the evacuation time to reach the ultimate pressure of the device is shortened.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、分子線サンプリング装置に被検出側の
気体を導入する前に、装置を到達圧力まで真空排気する
時、補助排気機構により第一室と第二室との圧力差を小
さくすることが出来る。このため、第二の絞り機構を通
して第一室から第二室へとリークする気体の量を著しく
低減することができ、到達圧力までの排気時間を大幅に
短縮することができる。
According to the present invention, when the device is evacuated to the ultimate pressure before introducing the gas to be detected into the molecular beam sampling device, the pressure difference between the first chamber and the second chamber is reduced by the auxiliary exhaust mechanism. I can do it. Therefore, the amount of gas leaking from the first chamber to the second chamber through the second throttle mechanism can be significantly reduced, and the evacuation time to reach the ultimate pressure can be significantly shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は1本発明の一実施例に係る分子線サンプリング
装置のブロック図、第2図から第5回までは本発明の他
の実施例に係る分子線サンプリング装置のブロック図、
第6図は、従来の分子線サンプリング装置のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of a molecular beam sampling device according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 5 are block diagrams of molecular beam sampling devices according to other embodiments of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a conventional molecular beam sampling device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、少なくとも、被検出側の気体を、前記気体の在る側
から圧力の低い室へ噴出させて自由噴流を形成する第一
の絞り機構、およびその室の圧力を前記被検出側の気体
圧力より低くする第一の真空排気系を備えた第一室と、
前記第一室に隣接する室であつて、少なくとも、前記第
一の絞り機構で形成された自由噴流を導入して分子線を
形成する第二の絞り機構、室内の圧力を調節する第二の
真空排気系、前記第二の絞り機構で形成された分子線を
周期的に断続する分子線断続機構、および、前記分子線
が前記分子線断続機構を通過したことを検出する手段を
備えた第二室と、前記第二の室に隣接する室であつて、
少なくとも、前記第二の室で形成された断続する分子線
の一部を導入する小孔、導入された断続する前記分子線
中の成分を分析する分析器、および室内の圧力を調節す
る第三の真空排気系を備えた第三室とからなる分子線サ
ンプリング装置において、 前記第二の絞り機構以外で前記第一室を前記第二の真空
排気系あるいは前記第三の真空排気系で排気するための
補助排気機構を設けたことを特徴とする分子線サンプリ
ング装置。
[Claims] 1. At least a first throttling mechanism that injects the gas on the detection side from the side where the gas is present to a low pressure chamber to form a free jet; a first chamber equipped with a first vacuum evacuation system that makes the gas pressure lower than the gas pressure on the detection side;
A chamber adjacent to the first chamber, at least a second throttle mechanism that introduces the free jet formed by the first throttle mechanism to form a molecular beam, and a second throttle mechanism that adjusts the pressure in the chamber. A vacuum pumping system, a molecular beam interrupting mechanism that periodically interrupts the molecular beam formed by the second aperture mechanism, and a means for detecting that the molecular beam has passed through the molecular beam interrupting mechanism. a second chamber, and a chamber adjacent to the second chamber,
At least a small hole that introduces a portion of the intermittent molecular beam formed in the second chamber, an analyzer that analyzes components in the introduced intermittent molecular beam, and a third chamber that adjusts the pressure inside the chamber. and a third chamber equipped with a vacuum evacuation system, the first chamber is evacuated by the second evacuation system or the third evacuation system other than the second aperture mechanism. A molecular beam sampling device characterized by being provided with an auxiliary exhaust mechanism for
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