JPH09325083A - 漏洩検知装置用分析管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックグランド電流を低く抑え、漏洩検査系
の圧力変化によってもバックグランド電流の変化が少な
く、漏洩量の測定精度の高い漏洩検知装置に適した磁場
偏向型分析管を提供する 【解決手段】 真空に排気した中空の漏洩検知対象物１
の内部へ漏洩箇所から侵入するプローブガス等のガス物
質をイオン化室１３内で電子衝撃によりイオン化し、該
イオン化室のイオン引出電極１２により引き出された該
ガス物質のイオンのうちの特定のイオンを永久磁石１４
ｂで選別してそのイオン量を検出すべく検出室１７へ導
く磁場偏向型の分析管１４に於いて、該イオン化室から
該分析管までのイオン経路２３の延長線２３ａと該分析
管から該検出室までのイオン経路１４の延長線２４ａと
の交点２５を、該分析管の管内に位置させて該分析管の
バックグラウンド電流を減少させる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラジェーター等の
中空の産業用機器や電子機器の漏洩を検知する装置に使
用される分析管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１に示すように、この種の漏洩
検知装置ａは、中空の漏洩検知対象物ｂを取り付けるテ
ストポートｃに連なる排気管ｄに接続して設けられ、該
漏洩検知対象物ｂの内部を該排気管ｄに接続したターボ
分子ポンプやメカニカルブースターポンプ等の真空ポン
プｅ、ｅで真空に排気したのちヘリウムガス等のプロー
ブガスを該検知対象物ｂの周囲に吹き付け、該漏洩検知
対象物ｂに漏洩箇所があった場合にはその内部へプロー
ブガスが侵入し、該漏洩検知装置ａでその侵入ガスを検
出して漏洩の判断がなされる。

【０００３】該漏洩検知装置ａは、一般にイオン化室ｆ
と磁場偏向型分析管ｇ及び検出室ｈを備え、排気管ｄを
介して侵入するガスを該イオン化室ｆに於いてイオン化
して磁場偏向型分析管ｇに向けて引き出し、該分析管ｇ
で選別した特定のイオンを検出室ｈへ導いて漏洩を検知
する。これを更に説明すると、該イオン化室ｆは、グリ
ッド（エレクトロンコレクター）ｉ、フィラメント電源
ｊにより加熱されて熱電子を放出するフィラメントｋ、
該グリッドｉとフィラメントｋとの間の電圧を調整する
電子加速電源ｌ、調整可能なイオン加速電源ｍに接続さ
れたグリッドｉとの電位差をもつイオン引出電極ｎにて
構成され、排気管ｄを介して侵入するガスはグリッドｉ
の付近でフィラメントｋからの電子照射によりイオン化
され、静電レンズ系やイオン加速電圧の力でイオン引出
電極ｎにより磁場偏向型分析管ｇに向けて引き出す。該
磁場偏向型分析管ｇは、通常、永久磁石が使用され、イ
オン化室ｆから引き出されたイオン化ガス物質をその質
量数により回転半径が異なることを利用して特定のイオ
ンを選別し、その特定のイオンを検出室ｈのイオンコレ
クターｏへコレクタースリットｑを介して到達させ、イ
オン電流測定器ｐでイオン電流を測定することにより漏
洩の程度が判断できる。

【０００４】永久磁石を使用した該磁場偏向型分析管ｇ
には、６０度偏向、９０度偏向、１８０度偏向などがあ
るが、その原理はいずれも ｒ＝(1.44×10^-4√Ｍu×
Ｖ)／Ｂの基本式に基づくものである(ｒ：回転半径、Ｍ
u：質量数、Ｂ：磁束密度)。イオン加速電源ｍによりあ
る一定の加速電圧にグリッドｉの電圧を調整すると、前
式のＢは一定であるので、質量数Ｍuの相違により回転
半径ｒが異なり、ある特定のイオンをイオンコレクター
ｏへ導ける。漏洩検知装置ａは、一般にヘリウムのプロ
ーブガスを集めることができる電圧にグリッドｉの電圧
を調整し、漏洩の有無を検査する。該磁場偏向型分析管
ｇの具体的配置は図２の如くである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁場偏向型分析管ｇを
使用した漏洩検知装置ａでは、プローブガスのピークの
高さ、つまりイオンコレクターｏで検出されるピーク電
流と該分析管ｇの管壁を流れる電流で代表されるバック
グランド電流との差は、漏洩検知対象物ｂの漏洩の大小
に比例し、その差によって漏洩量を判断している。しか
し、その漏洩が小さいときには、バックグランド電流が
高いとその差が明瞭に現れず、検出精度が落ちる欠点が
あった。この種の検知装置では、測定毎にゼロ点調整を
行うが、バックグランド電流は漏洩検知系の圧力によっ
て変化し、圧力が高いときにはプローブガスのピーク電
流がバックグランド電流に埋もれてしまい、ゼロ点が高
くなる。そのためプローブガスのピーク電流とバックグ
ランド電流との差が小さくなり、正確な漏洩量の測定が
行えない。また、圧力が低くなるにつれてバックグラン
ド電流が小さくなるので、前記の差が大きくなってやは
り正確な漏洩量の測定は行えない。尚、バックグランド
電流が圧力によって変動する理由は従前は未解明であっ
たが、発明者等による探求の結果、水イオンが原因であ
るとの結論に達し、本件発明をなすに至った。

【０００６】本発明の目的は、バックグランド電流を低
く抑え、漏洩検査系の圧力変化によってもバックグラン
ド電流の変化が少なく、漏洩量の測定精度の高い漏洩検
知装置に適した磁場偏向型分析管を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、真空に排気
した中空の漏洩検知対象物の内部へ漏洩箇所から侵入す
るプローブガス等のガス物質をイオン化室内で電子衝撃
によりイオン化し、該イオン化室のイオン引出電極によ
り引き出された該ガス物質のイオンのうちの特定のイオ
ンを永久磁石で選別してそのイオン量を検出すべく検出
室へ導く磁場偏向型の分析管に於いて、該イオン化室か
ら該分析管までのイオン経路の延長線と該分析管から該
検出室までのイオン経路の延長線との交点を、該分析管
の管内に位置させて該分析管のバックグラウンド電流を
減少させることにより、上記の目的を達成するようにし
た。

【０００８】内部を真空に排気した該漏洩検知対象物に
プローブガスを吹き付け、該対象物に漏洩箇所が存在す
ると、プローブガスが該対象物の内部へ侵入する。侵入
したガスは漏洩検知装置のイオン化室でイオン化され、
磁場偏向型の分析管により特定のイオンのみが検知室に
導かれて漏洩量が判定されるが、該イオン化室から該分
析管までのイオン経路の延長線と該分析管から該検出室
までのイオン経路の延長線との交点が該分析管の管内に
位置しているために、該分析管のバックグラウンド電流
が減少し、プローブガスのイオンによるピーク電流とバ
ックグランド電流との差を増大させて検出することがで
き、圧力が高くても明瞭なピーク電流が現れ圧力の高低
でゼロ点が大きく変化しないから漏洩量を比較的正確に
検出できる。該分析管の管壁は該交点から５mm以上離す
ことが有利である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図３に基づ
き説明すると、同図に於いて、符号１は直列に接続した
ターボ分子ポンプやメカニカルブースタポンプ等の真空
ポンプ２、３で真空に排気される排気管４の端部のテス
トポート５に接続した中空の漏洩検知対象物、符号７は
該排気管４に接続した漏洩検知装置を示す。該排気管４
には制御バルブ８を介在させ、該真空ポンプ２、３によ
り該漏洩検知装置７の内部及び該対象物１の内部が所定
の真空に排気されたとき、該制御バルブ８により該対象
物１の内部を気密容器９で囲まれた漏洩検知装置７の内
部に接続し、該対象物１の周面にヘリウムガス等のプロ
ーブガスを吹き付ける。該対象物１に漏洩箇所が存在す
ると、プローブガスが該対象物１の内部へ侵入し、その
侵入ガスが該漏洩検知装置７により検知される。

【００１０】該漏洩検知装置７は、グリッド（エレクト
ロンコレクター）１０と熱電子を放出するフィラメント
１１及びイオン引出電極１２を備えたイオン化室１３、
筒状のイオン通過経路１４ａと図６に示すような略コ字
状の永久磁石１４ｂからなる磁場偏向型の分析管１４、
及び、コレクタースリット１５とイオンコレクター１６
を備えた検出室１７とで構成され、該フィラメント１１
にはこれを加熱するためのフィラメント電源１８、該グ
リッド１０及びフィラメント１１には該グリッド１０へ
電子を集めるための電子加速電源１９が夫々接続され、
更に該グリッド１０にはイオン加速電源２０が接続され
る。２１はイオンコレクター１６へのイオンの入射によ
り生じる電流を測定するイオン電流測定器である。

【００１１】以上の構成は従来のものと特に変わりがな
いが、本発明では、該イオン化室１３から該分析管１４
までのイオン経路２３の延長線２３ａと、該分析管１４
から該検出室１７までのイオン経路２４の延長線２４ａ
との交点２５を、該分析管１４の管内に位置させたもの
で、例えばイオン経路２３の前方の傾斜した分析管１４
の管壁２２を該前方へ移転させ、或は、図示の例のよう
に、分析管１４の管壁２２が該交点２５から扇形の中心
の外方へ６mm離れるように円弧状に膨出される。このよ
うに該交点２５を管内とすることにより、該分析管１４
のバックグランド電流が減少する。

【００１２】こうしたバックグランド電流が減少するこ
との理由は、発明者等の知見によれば質量数１８の水の
イオンがイオンコレクター１６に到達しにくくなるため
であると考えられる。これを更に図７に基づき説明する
と、従来型の分析管では、イオン化室から該分析管まで
のイオン経路の延長線ｒと該分析管から該検出室までの
イオン経路の延長線ｓとの交点ｔが、該分析管の管壁上
或いは管外に位置しており、そのため質量数１８の水イ
オンは、その大多数が図７或は図２に示すように、分析
管の管壁に直接衝突するＭ＝１８の軌道で飛翔してお
り、大量の水イオンが管壁に衝突する結果、衝突した水
イオンが乱反射されてイオンコレクターｏに到達し、バ
ックグランド電流を生起させる原因となっているものと
考えられるが、本発明のものでは、交点２５が管内に位
置するので質量数１８の水イオンが分析管１４の管壁に
衝突しにくくなり、乱反射されてイオンコレクター１６
に到達する量が少なくなるためバックグランド電流が減
少する。即ち、従来のものでは、管壁に衝突した水イオ
ンは、概略的に、図７のＡ部の矢印で示すような方向と
量で反射し、そのＡ部の管壁が同図示の如くイオンコレ
クターから覗ける位置である場合、反射されたイオンの
一部はイオンコレクターに入射し、バックグランド電流
として測定されることになる。しかし、本発明のよう
に、交点２５が管壁から例えば５mm以上離れた管内に位
置するように該管壁をＣ線の位置まで後退させると、水
イオンは管壁に当たらないか、或は当たったとしてもＢ
部に示すようにイオンコレクター１６から見えない位置
に当たり、バックグランド電流が減少するようになる。
つまり、イオン分析管１４の管壁を交点２５から離すこ
とでイオンコレクター１６から覗けない位置にイオンが
当たるようになり、反射したイオンが直接イオンコレク
ター１６に到達することが防止され、バックグランド電
流が少なくなる。尚、分析管１４は頂角９０°の扇形で
構成したが、６０°或いは１２０°の扇形とすることも
可能である。

【００１３】図３に示した漏洩検知装置７は、その内部
及び分析管１４の内部の漏洩検査系を真空ポンプ２、３
により真空に排気し、漏洩検査対象物１の真空の内部に
侵入したヘリウムガス等のプローブガスその他のガス原
子や分子をイオン化室１３内で電子衝撃によりイオン化
してイオン引出電極１２により引き出す。引き出された
各種イオンは永久磁石１４ｂの磁場の影響を受け、前記
の式で示したように各質量毎に偏向半径が相違するため
特定種のイオンをイオンコレクター１６に集めることが
できる。

【００１４】プローブガスとしてヘリウムガスを使用し
た場合、図３の装置では図４に示すようなヘリウムのピ
ークをイオン電流測定器２１で測定することができ、こ
れにより明らかなように、質量数１８の水イオンが管壁
に衝突することが少ないので排気後１時間と２時間でバ
ックグランド電流に大きな変化がないが、図１の従来の
装置で同様の測定をした場合には、図５のように排気後
１時間と２時間では真空が高まり水分子の数が減って水
イオンの衝突が次第に減少するためバックグランド電流
が減少する変化を生じる。従って、図１の装置では測定
開始時のバックグランド電流値にゼロ点を合わせておく
と、排気時間の経過後に圧力の低下でバックグランド電
流が減少するとプローブガスのわずかなピークはゼロ点
以下に埋もれて検出ができなかったが、図３の装置では
測定開始時も開始後もバックグランド電流の変化が少な
いので、測定開始時にゼロ点を合わせてもプローブガス
のわずかなピークを検出することができる。

【００１５】尚、該分析管１４の管壁２２は、交点２５
から５mm以上離すことが有効で、それ以下の距離では分
析管１４の管壁に衝突する水イオンの数が余り減らずバ
ックグランド電流の減少効果が少ない。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によるときは、中空
の漏洩検知対象物の漏洩検知装置の永久磁石でイオンを
選別する分析管に於いて、該検知装置のイオン化室から
該分析管までのイオン経路の延長線と該分析管から該検
知装置の検出室までのイオン経路の延長線との交点を、
該分析管の管内に位置させ、好ましくは該交点から該分
析管の管壁を５mm以上離して該分析管のバックグラウン
ド電流を減少させるようにしたので、排気時間が経過し
て圧力が減少してもバックグランド電流の変化が少なく
なり、わずかなプローブガスのイオンのピークを確実に
検出することができ、漏洩検知対象物のわずかな漏洩を
検出し得て検出精度を向上させることができ、その構成
も簡単で安価に製作できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の漏洩検知装置の説明図

【図２】 図１の具体的構成の平面図

【図３】 本発明の実施例の平面図

【図４】 本発明の分析管を使用した漏洩検知装置で検
出されたプローブガスイオンのピークを示す線図

【図５】 従来の分析管を使用した漏洩検知装置で検出
されたプローブガスイオンのピークを示す線図

【図６】 永久磁石の斜視図

【図７】 従来の分析管と本発明の分析管の比較説明図

【符号の説明】

１ 漏洩検知対象物、７ 漏洩検知装置、１２ イオン
引出電極、１３ イオン化室、１４ 磁場偏向型の分析
管、１４ｂ 永久磁石、１７ 検出室、２３ イオン経
路、２３ａ 延長線、２４ イオン経路、２４ａ 延長
線、２５ 交点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空に排気した中空の漏洩検知対象物の
   内部へ漏洩箇所から侵入するプローブガス等のガス物質
   をイオン化室内で電子衝撃によりイオン化し、該イオン
   化室のイオン引出電極により引き出された該ガス物質の
   イオンのうちの特定のイオンを永久磁石で選別してその
   イオン量を検出すべく検出室へ導く磁場偏向型の分析管
   に於いて、該イオン化室から該分析管までのイオン経路
   の延長線と該分析管から該検出室までのイオン経路の延
   長線との交点を、該分析管の管内に位置させて該分析管
   のバックグラウンド電流を減少させることを特徴とする
   漏洩検知装置用分析管。
2. 【請求項２】 上記分析管の管壁を上記交点から５mm以
   上離したことを特徴とする請求項１に記載の漏洩検知装
   置用分析管。