JPH0678838U - ヘリウムリークディテクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ヘリウムリークディテクタを低バックグランド
・高感度のものにする。 【構成】イオンコレクタ４の位置を入射スリット群３か
ら見て光学的に見通せなくなる位置までイオンチェンバ
１側に偏位させて配置し、また、分析管フィラメント１
０の中心ｐを出射スリット２ａの中心ｑよりもイオンコ
レクタ４側に偏位させて配置した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、感度の向上とバックグランドの低減化とを図ったヘリウムリークデ ィテクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ヘリウムリークディテクタは、図３に示すように、分析管ケース５にマグネッ ト６を外付けして構成されており、分析管ケース５内には、図４および図５に示 すように、熱電子ｅ^- を生成する分析管フィラメント１０と、その熱電子ｅ^- を ｚ軸に沿って平行に導入するイオンソースたるイオンチェンバ１と、その熱電子 ｅ^- がイオンチェンバ１内に存在するＨｅガスと衝突することにより生じるヘリ ウムイオンＨｅ⁺ をｘ軸に平行に引き出す出射スリット２ａ及びアーススリット ２ｂから成る出射スリット群２と、その引き出した部位に前記マグネット６によ って与えられる磁場空間Ｈと、前記スリット２ａ、２ｂからｙ軸方向に偏位した 部位に設けられ入射イオンのうちヘリウムイオンＨｅ⁺ にのみ適した入射条件を 与える入射スリット３ａ、サプレッサスリット３ｂ及びアーススリット３ｃから 成る入射スリット群３と、入射スリット３ａを通過したイオンを捕獲して入射量 に比例した電気信号を出力するイオンコレクタ４とが一体に組み込まれている。

【０００３】 具体的には、前記出射スリット２ａが設けられている電極はプラス電位に、ま た前記アーススリット２ｂが設けられている電極はグランドにそれぞれ保持され ており、それらのスリット２ａ、２ｂに沿って形成される電界がイオン引出し作 用を営むとともに、両スリット２ａ、２ｂがイオンを集束させるレンズ作用をも 営むようになっている。そして、熱電子ｅ^- が衝突することによりイオンチェン バ１内に生じるヘリウムイオンＨｅ⁺ を、かかるスリット群２の作用によって効 率良く磁場空間Ｈ側に引き出すようにしている。一方、この磁場空間Ｈでは、フ レミングの法則に従ってイオンを磁場偏向させ、円弧運動を惹起させるようにし ており、その際の円弧の半径がヘリウムイオンＨｅ⁺ と他のイオンとで異なるこ とに着目して、ヘリウムイオンＨｅ⁺ の到達位置にイオンコレクタ４を配置し、 該ヘリウムイオンＨｅ⁺ のみを入射させ他のイオンの入射を排除するようにして いる。さらに、前記入射スリット３ａ及びアーススリット３ｃが設けられている 電極はグランドに、また前記サプレッサスリット３ｂが設けられている電極はプ ラス電位にそれぞれ保持されており、サプレッサスリット３ｂの電位によって生 じる電界でヘリウムイオンＨｅ⁺ のみに適した入射条件を与えるとともに、各ス リット３ａ、３ｂ、３ｃがイオンを集束させる非同軸系のレンズ作用をも営むよ うになっている。そして、かかる入射スリット群３によってヘリウムイオンＨｅ⁺ の選択性を高めている。以上の過程を経てイオンコレクタ４にイオンが入射す ると、イオンコレクタ４がイオンの総量に比例した電流を出力し、その値がヘリ ウムリーク量として取り扱われるようになっている。

【０００４】 なお、出射スリット２ａから入射スリット３ａに至る軌道上には、中間スリッ ト７が配設してあり、この中間スリット７においてもＨｅ⁺ 以外のイオンが直接 又は乱反射後に入射スリット３ａに到達することを防止している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、従来においては、ヘリウムイオンＨｅ⁺ を効率良く捕獲するために 、イオンコレクタ４の中心ｍを入射スリット３ａの中心ｎに正確に一致させるよ うにしてきた。しかし、この取付位置では、他のイオン（例えば１価当たりの質 量が極めて近いＮ³⁺など）がイオンコレクタ４に入射する確率も高く、バックグ ランド（つまりヘリウムイオンＨｅ⁺ が存在しないときのイオンクレクタの検出 値）をある程度以下に低減できないという技術的な課題があった。また、発生し たヘリウムイオンＨｅ⁺ をできるだけ多く引き出すために、分析管フィラメント １０の中心ｐを出射スリット２ａの中心ｑに一致させるようにしてきた。しかし 、入射スリット３ａとの位置決めで中間スリット７を配置している関係上、いか に多くＨｅ⁺ を引き出しても、かかる中間スリット７によってＨｅ⁺ の通過が半 分以上制限を受け、イオンコレクタ４へのヘリウムイオンＨｅ⁺ の入射量を一定 以上多くすることができず、上述したバックグランドを更に引き上げるとともに 、検出感度が弱いために測定が不安定になるという課題があった。

【０００６】 本考案は、これらの課題に着目してなされたものであって、抜本的な構成の見 直しを図ることにより、かかる課題の好適な解決を図ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものであ る。

【０００８】 すなわち、本考案に係るヘリウムリークディテクタは、バックグランドを低減 化するために、イオンコレクタを、入射スリットを含むスリット群から見て光学 的に見通せなくなる位置までイオンソース側に偏位させて配置することを特徴と し、また、感度を良好にするために、分析管フィラメントを、出射スリットの中 心からイオンコレクタ側に偏位させて配置することを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】

入射スリット群は非同軸系のレンズ作用を営むため、そのレンズ作用を調整す ることによって、入射スリットから入ったヘリウムイオンを他のイオンよりも大 きくイオンソース側に曲げる設定が可能である。そこで、イオンコレクタをかか る配置構造のものにすれば、ヘリウムイオンのみをイオンコレクタに到達させ、 他のイオンをイオンコレクタから相対的に遠ざけることができる。そのため、バ ックグランドの低減化を図ることができる。

【００１０】 また、分析管フィラメントをかかる配置構造のものにすると、出射スリットか ら出たヘリウムイオンの軌道が中間スリットを通過し易い正規の位置に変化し、 入射スリット群により多くのヘリウムイオンを集束させることができる。そのた め、イオンコレクタの受感量を増大させ、バックグランドを引き下げると同時に 検出感度を高めて測定の安定化を図ることができる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を、図１及び図２を参照して説明する。なお、図３〜 図５と共通する部分には同一符号を付している。

【００１２】 このヘリウムリークディテクタは、基本的には図３〜図５に示した従来構成と 同様のもので、分析管フィラメント１０からイオンソースたるイオンチェンバ１ 内のヘリウムガス雰囲気に熱電子ｅ^- を照射してヘリウムイオンＨｅ⁺ を生成し 、そのヘリウムイオンＨｅ⁺ を出射スリット群２を介して磁場空間Ｈ側に引き出 すとともに、そのヘリウムイオンＨｅ⁺ を磁場偏向させ、入射スリット群３を介 してイオンコレクタ４に入射させるようにしている。

【００１３】 このような構成において、本実施例は、前記イオンコレクタ４の中心ｍを前記 入射スリット３ａの中心ｎからイオンチェンバ１側に偏位させ、入射スリット群 ３から見て前記イオンコレクタ４が光学的に見通せなくなるようにしている。ま た、前記分析管フィラメント１０の中心ｐを、前記出射スリット２ａの中心ｑか ら前記イオンコレクタ４側に所定距離偏位させ、出射スリット群２を出たイオン の軌跡全体を従来よりも起立させて深い発射角度が得られるようにしている。

【００１４】 このように構成すると、先ずイオンコレクタ４側において、入射スリット群３ の営むレンズ作用の中心に入ったヘリウムイオンＨｅ⁺ は、一点に集束した後、 他のイオンよりも大きくイオンチェンバ１側に曲がって予めイオンチェンバ１側 に偏位させて配置したイオンコレクタ４に無理なく到達するのに対して、入射ス リット群３の営むレンズ作用の中心よりも反イオンチェンバ１側に入ったＮ³⁺等 の他のイオンは、僅かに曲がった後、イオンコレクタ４の側方を通過してイオン コレクタ４に殆ど到達することがなくなる。そのため、イオンコレクタ４が従来 よりも高い選択率でヘリウムイオンＨｅ⁺ を捕獲することになり、バックグラン ドの低減化が果たされるものとなる。

【００１５】 また、分析管フィラメント１０をイオンコレクタ４側に偏位させると、出射ス リット群２から出たヘリウムイオンＨｅ⁺ の軌道全体が起立して、それまで中間 スリット７の上壁などに衝突して跳ね返されていたものが新たに正規の軌道を通 って該スリット７を通過するようになる。すなわち、中間スリット７を通過する ヘリウムイオンＨｅ⁺ の数が増え、入射スリット群３により多く集束するように なる。そのため、イオンコレクタ４の受感量が増え、上述したバックグランドを 更に引下げるとともに、検出感度が強くなるため安定した測定が行えるようにな る。本考案者の行った実験では、分析管フィラメント１０を徐々にイオンコレク タ４側に近付けていったとき、フィラメント有効長の約３０％程度ずらしたとき に感度に変化が出始め、５０％前後で感度が最大（従来の約２倍近く）になり、 ７０％近くまで良好な感度が得られた。

【００１６】 以上のようにして、本実施例のヘリウムリークディテクタは、イオンコレクタ ４及び分析管フィラメント１０の位置をずらすという極めて簡単な構成を採用す るだけで、従来では得られなかった高感度と低バックグランドレベルとを同時に 実現し、これにより安定して高い精度でのリーク量の測定を行うことが可能とな った。

【００１７】

【考案の効果】

本考案に係るヘリウムリークディテクタは、以上説明したように、イオンコレ クタの位置をイオンソース側に偏位させるという構成によりヘリウムイオンに対 する選択性を高めて低バックグランドを実現することができ、分析管フィラメン トの位置をイオンコレクタ側に偏位させるという構成により検出感度を高めて低 バックグランドと測定の安定化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示し、分析管ケースの断面
図。

【図２】図１の要部拡大図。

【図３】従来例を示すディテクタ全体の外観斜視図。

【図４】同従来例の測定原理を示す部分斜視図。

【図５】同従来例を原理的に示す図１に対応した断面
図。

【符号の説明】

１…イオンソース（イオンチェンバ） ２ａ…出射スリット ３…スリット群 ３ａ…入射スリット ４…イオンコレクタ １０…分析管フィラメント ｅ^- …熱電子 Ｈｅ⁺ …ヘリウムイオン ｍ…イオンコレクタの中心 ｎ…入射スリットの中心 ｐ…分析管フィラメントの中心 ｑ…出射スリットの中心 Ｈ…磁場空間

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】分析管フィラメントからイオンソース内の
   ヘリウムガス雰囲気に熱電子を照射してヘリウムイオン
   を生成し、そのヘリウムイオンを出射スリットを介して
   磁場空間側に引き出すとともに、そのヘリウムイオンを
   磁場偏向させ、入射スリットを介してイオンコレクタに
   入射させるようにしたヘリウムリークディテクタにおい
   て、前記イオンコレクタを、前記入射スリットを含むス
   リット群から見て光学的に見通せない位置まで前記イオ
   ンソース側に偏位させて配置したことを特徴とするヘリ
   ウムリークディテクタ。
2. 【請求項２】分析管フィラメントからイオンソース内の
   ヘリウムガス雰囲気に熱電子を照射してヘリウムイオン
   を生成し、そのヘリウムイオンを出射スリットを介して
   磁場空間側に引き出すとともに、そのヘリウムイオンを
   磁場偏向させ、入射スリットを介してイオンコレクタに
   入射させるようにしたヘリウムリークディテクタにおい
   て、前記分析管フィラメントを、前記出射スリットの中
   心から前記イオンコレクタ側に偏位させて配置したこと
   を特徴とするヘリウムリークディテクタ。