JPH10206272A - 漏洩検知用磁場偏向型質量分析管の分解能向上方法 - Google Patents
漏洩検知用磁場偏向型質量分析管の分解能向上方法Info
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- JPH10206272A JPH10206272A JP9010485A JP1048597A JPH10206272A JP H10206272 A JPH10206272 A JP H10206272A JP 9010485 A JP9010485 A JP 9010485A JP 1048597 A JP1048597 A JP 1048597A JP H10206272 A JPH10206272 A JP H10206272A
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- ions
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡便な構成で比較的小型の漏洩検知用の磁場偏
向型質量分析管の分解能を向上させ、各種のプローブガ
スを使用して漏洩検知を安価に行う 【解決手段】中空の漏洩検知対象物の周囲に、プローブ
ガスを吹き付け、該対象物の漏洩部からその内部へ侵入
する該プローブガスを電子衝撃によりイオン化すると共
にイオン引出電極のスリットを介してイオンを引き出す
イオン化室と、イオン化室から引き出されたイオン中の
特定のイオンを選別する永久磁石の磁場偏向型分析器
と、該特定のイオンの量をコレクタースリットを介して
入射するイオンコレクターにより検出する検出室を備え
た質量分析管に於いて、磁場偏向型分析器の永久磁石７
のイオン入射側の有効磁場面に対しイオン化室から引き
出されたイオンの中心軸を斜めに設定すると共にイオン
引出電極１３とコレクタースリット１４のスリット幅の
少なくとも一方を狭める
向型質量分析管の分解能を向上させ、各種のプローブガ
スを使用して漏洩検知を安価に行う 【解決手段】中空の漏洩検知対象物の周囲に、プローブ
ガスを吹き付け、該対象物の漏洩部からその内部へ侵入
する該プローブガスを電子衝撃によりイオン化すると共
にイオン引出電極のスリットを介してイオンを引き出す
イオン化室と、イオン化室から引き出されたイオン中の
特定のイオンを選別する永久磁石の磁場偏向型分析器
と、該特定のイオンの量をコレクタースリットを介して
入射するイオンコレクターにより検出する検出室を備え
た質量分析管に於いて、磁場偏向型分析器の永久磁石７
のイオン入射側の有効磁場面に対しイオン化室から引き
出されたイオンの中心軸を斜めに設定すると共にイオン
引出電極１３とコレクタースリット１４のスリット幅の
少なくとも一方を狭める
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリウム等のプロ
ーブガスを中空の漏洩検知対象物の周囲に吹き付け、該
対象物の漏洩部を検知するプローブ法に使用される漏洩
検知装置の磁場偏向型質量分析管の分解能を向上させる
方法に関する。
ーブガスを中空の漏洩検知対象物の周囲に吹き付け、該
対象物の漏洩部を検知するプローブ法に使用される漏洩
検知装置の磁場偏向型質量分析管の分解能を向上させる
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の漏洩検知装置に使用され
る磁場偏向型質量分析管は、内部が真空に排気された管
内に、図１に示すようにイオン化室ａと磁場偏向型分析
器ｂ及び検出室ｃとを設けて構成され、該分析器ｂとし
て扇形の永久磁石ｄが用いられる。該イオン化室ａ内に
はグリッド（エレクトロンコレクター）ｅとフィラメン
トｆ及びイオン引出電極ｇが設けられ、該検出室ｃには
コレクタースリットｈを介してイオンコレクターｉが設
けられる。また該フィラメントｆはフィラメント電源ｊ
とイオン加速電源ｋに接続され、該フィラメントｆ及び
イオン引出電極ｇには電子加速電源ｌが接続される。ｎ
はイオン電流測定器である。
る磁場偏向型質量分析管は、内部が真空に排気された管
内に、図１に示すようにイオン化室ａと磁場偏向型分析
器ｂ及び検出室ｃとを設けて構成され、該分析器ｂとし
て扇形の永久磁石ｄが用いられる。該イオン化室ａ内に
はグリッド（エレクトロンコレクター）ｅとフィラメン
トｆ及びイオン引出電極ｇが設けられ、該検出室ｃには
コレクタースリットｈを介してイオンコレクターｉが設
けられる。また該フィラメントｆはフィラメント電源ｊ
とイオン加速電源ｋに接続され、該フィラメントｆ及び
イオン引出電極ｇには電子加速電源ｌが接続される。ｎ
はイオン電流測定器である。
【０００３】永久磁石を用いた該分析器ｂには、代表的
なもので６０度偏向、９０度偏向、１８０度偏向等があ
るが、いずれも ｒ＝(1.44×１０−４√Ｍu×Ｖ)／Ｂ…式１ という基本的な式により質量分離するのが原理である。
ここで、ｒ：回転半径、Ｍu：質量数、Ｂ：磁束密度で
ある。
なもので６０度偏向、９０度偏向、１８０度偏向等があ
るが、いずれも ｒ＝(1.44×１０−４√Ｍu×Ｖ)／Ｂ…式１ という基本的な式により質量分離するのが原理である。
ここで、ｒ：回転半径、Ｍu：質量数、Ｂ：磁束密度で
ある。
【０００４】６０度偏向型の該分析管ｂの具体的構成の
１例は図２に示す如くであり、気密の管の中間に永久磁
石ｄを配置し、該管の一端にイオン化室ａを設け、他端
に検出室ｃが設けられる。該イオン化室ａと永久磁石ｄ
のとの間の該管の側壁に漏洩検知対象物の中空内部及び
真空ポンプへ繋がる測定管ｐの端部が接続される。該測
定管ｐには、例えば図３に示すようにターボ分子ポンプ
やメカニカルブースターポンプ等の真空ポンプｑで排気
されるチャンバーｒが接続され、漏洩検知対象物ｓに漏
洩部が存在したとき、該対象物ｓに吹きかけたプローブ
ガスがその内部から該分析管ｂ内へ拡散して漏洩の存在
が確認される。即ち、真空の該分析管ｂ内では該フィラ
メントｆから放出された熱電子が電子加速電源ｌによっ
て調整された速度でグリッドｅ内へ飛翔し、そこに存在
する該対象物ｓから漏れたプローブガスを電子衝撃して
これをイオン化し、そのイオンは静電加速系やイオン加
速電源ｋの電圧の力を受けてイオン引出電極ｇより引き
出される。そしてイオン加速電源ｋによる加速電圧とグ
リッド電圧を調整すると、１式のＢが一定であるから質
量数Ｍuにより回転半径が異なることを利用してある特
定のイオンをイオンコレクターｉに到達させることがで
きる。イオン加速電源ｋの電圧を変化させると、イオン
コレクターｉに到達するイオンの種類が変化するから、
該分析管ｂ中のガスの組成を検出することもできる。グ
リッド電圧はプローブガスを集めることができる電圧に
調整される。
１例は図２に示す如くであり、気密の管の中間に永久磁
石ｄを配置し、該管の一端にイオン化室ａを設け、他端
に検出室ｃが設けられる。該イオン化室ａと永久磁石ｄ
のとの間の該管の側壁に漏洩検知対象物の中空内部及び
真空ポンプへ繋がる測定管ｐの端部が接続される。該測
定管ｐには、例えば図３に示すようにターボ分子ポンプ
やメカニカルブースターポンプ等の真空ポンプｑで排気
されるチャンバーｒが接続され、漏洩検知対象物ｓに漏
洩部が存在したとき、該対象物ｓに吹きかけたプローブ
ガスがその内部から該分析管ｂ内へ拡散して漏洩の存在
が確認される。即ち、真空の該分析管ｂ内では該フィラ
メントｆから放出された熱電子が電子加速電源ｌによっ
て調整された速度でグリッドｅ内へ飛翔し、そこに存在
する該対象物ｓから漏れたプローブガスを電子衝撃して
これをイオン化し、そのイオンは静電加速系やイオン加
速電源ｋの電圧の力を受けてイオン引出電極ｇより引き
出される。そしてイオン加速電源ｋによる加速電圧とグ
リッド電圧を調整すると、１式のＢが一定であるから質
量数Ｍuにより回転半径が異なることを利用してある特
定のイオンをイオンコレクターｉに到達させることがで
きる。イオン加速電源ｋの電圧を変化させると、イオン
コレクターｉに到達するイオンの種類が変化するから、
該分析管ｂ中のガスの組成を検出することもできる。グ
リッド電圧はプローブガスを集めることができる電圧に
調整される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の漏洩検知装置で
は、プローブガスとしてヘリウムガスを使用するのが一
般的であるが、ヘリウムガスは価格が高いという欠点が
ある。また、簡便な漏洩検知装置の磁場偏向型質量分析
管ではヘリウムスペクトルのみが分離できればよいので
その分解能が４〜８程度に設計されており、ヘリウムよ
りも質量数の大きい気体のスペクトルを分離できるよう
にするには、該分析管の感度を大幅に落として分解能を
向上させるか、大型で高価な磁場偏向型質量分析管を使
用したり、或いは漏洩検知用よりもはるかに高価な四重
極質量分析管を使用しなければならず、装置価格の上昇
を嫌って結局はヘリウムガスを使用することで漏洩検知
の経済性を求めることが多くなっている。尚、漏洩検知
の方法として、プローブガスとしてヘリウムガス以外の
例えばアルゴンガスを使用することは、すでに特開昭５
４−５０３９０号公報に開示されている。
は、プローブガスとしてヘリウムガスを使用するのが一
般的であるが、ヘリウムガスは価格が高いという欠点が
ある。また、簡便な漏洩検知装置の磁場偏向型質量分析
管ではヘリウムスペクトルのみが分離できればよいので
その分解能が４〜８程度に設計されており、ヘリウムよ
りも質量数の大きい気体のスペクトルを分離できるよう
にするには、該分析管の感度を大幅に落として分解能を
向上させるか、大型で高価な磁場偏向型質量分析管を使
用したり、或いは漏洩検知用よりもはるかに高価な四重
極質量分析管を使用しなければならず、装置価格の上昇
を嫌って結局はヘリウムガスを使用することで漏洩検知
の経済性を求めることが多くなっている。尚、漏洩検知
の方法として、プローブガスとしてヘリウムガス以外の
例えばアルゴンガスを使用することは、すでに特開昭５
４−５０３９０号公報に開示されている。
【０００６】本発明は、簡便な構成で比較的小型の漏洩
検知用の磁場偏向型質量分析管の分解能を向上させ、各
種のプローブガスを使用して漏洩検知を安価に行える方
法を提案することを目的とするものである。
検知用の磁場偏向型質量分析管の分解能を向上させ、各
種のプローブガスを使用して漏洩検知を安価に行える方
法を提案することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、内部を真空
に排気した中空の漏洩検知対象物の周囲に、ヘリウムガ
ス、アルゴンガス等のプローブガスを吹き付け、該対象
物の漏洩部からその内部へ侵入する該プローブガスのガ
ス原子や分子を電子衝撃によりイオン化すると共にイオ
ン引出電極のスリットを介してイオンを引き出すイオン
化室と、該イオン化室から引き出されたイオンのうちの
特定のイオンを選別する永久磁石を用いた磁場偏向型分
析器と、該特定のイオンの量をコレクタースリットを介
して入射するイオンコレクターにより検出する検出室を
備えた質量分析管に於いて、該磁場偏向型分析器を構成
する永久磁石のイオン入射側の有効磁場面に対し該イオ
ン化室から引き出されたイオンの中心軸を斜めに設定す
ると共に該イオン引出電極のスリット幅と該コレクター
スリットの幅の少なくとも一方を狭めることにより、上
記の目的を達成するようにした。該磁場偏向型分析器
を、該分析器へ入射するイオンの中心軸に対して該分析
器から出射するイオンの中心軸を９０度偏向させる永久
磁石で構成し、該永久磁石の有効磁場面に対して２０度
斜めにイオンを入射させることが好ましく、プローブガ
スには、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、窒素、酸素
が使用でき、通常は安価なアルゴンガスを使用して漏洩
検知を行い、微少な漏洩を検知するときにヘリウムガス
に交換して行える。
に排気した中空の漏洩検知対象物の周囲に、ヘリウムガ
ス、アルゴンガス等のプローブガスを吹き付け、該対象
物の漏洩部からその内部へ侵入する該プローブガスのガ
ス原子や分子を電子衝撃によりイオン化すると共にイオ
ン引出電極のスリットを介してイオンを引き出すイオン
化室と、該イオン化室から引き出されたイオンのうちの
特定のイオンを選別する永久磁石を用いた磁場偏向型分
析器と、該特定のイオンの量をコレクタースリットを介
して入射するイオンコレクターにより検出する検出室を
備えた質量分析管に於いて、該磁場偏向型分析器を構成
する永久磁石のイオン入射側の有効磁場面に対し該イオ
ン化室から引き出されたイオンの中心軸を斜めに設定す
ると共に該イオン引出電極のスリット幅と該コレクター
スリットの幅の少なくとも一方を狭めることにより、上
記の目的を達成するようにした。該磁場偏向型分析器
を、該分析器へ入射するイオンの中心軸に対して該分析
器から出射するイオンの中心軸を９０度偏向させる永久
磁石で構成し、該永久磁石の有効磁場面に対して２０度
斜めにイオンを入射させることが好ましく、プローブガ
スには、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、窒素、酸素
が使用でき、通常は安価なアルゴンガスを使用して漏洩
検知を行い、微少な漏洩を検知するときにヘリウムガス
に交換して行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図４に基づ
き説明すると、同図に於いて符号１は中空の漏洩検知対
象物、２は一端が該対象物１の内部に連なり他端が磁場
偏向型質量分析管３に接続された測定管、４は該測定管
２及び該分析管３内を真空に排気するターボ分子ポンプ
とメカニカルブースターポンプで構成された排気系、５
は該測定管２の中間に設けたチャンバーを示す。該磁場
偏向型質量分析管３は、漏洩検知用の簡易で小型のもの
で、イオン化室６と永久磁石７から成る磁場偏向型分析
器８を設けたイオン偏向部９及び検出室１０で構成さ
れ、該イオン化室６にはグリッド（エレクトロンコレク
ター）１１、フィラメント１２及びスリット状のイオン
引出電極１３を設け、該検出室１０には該分析器８で選
別されたイオンを通過させるコレクタースリット１４と
イオン電流検出器１５に接続されたイオンコレクター１
６が設けられる。
き説明すると、同図に於いて符号１は中空の漏洩検知対
象物、２は一端が該対象物１の内部に連なり他端が磁場
偏向型質量分析管３に接続された測定管、４は該測定管
２及び該分析管３内を真空に排気するターボ分子ポンプ
とメカニカルブースターポンプで構成された排気系、５
は該測定管２の中間に設けたチャンバーを示す。該磁場
偏向型質量分析管３は、漏洩検知用の簡易で小型のもの
で、イオン化室６と永久磁石７から成る磁場偏向型分析
器８を設けたイオン偏向部９及び検出室１０で構成さ
れ、該イオン化室６にはグリッド（エレクトロンコレク
ター）１１、フィラメント１２及びスリット状のイオン
引出電極１３を設け、該検出室１０には該分析器８で選
別されたイオンを通過させるコレクタースリット１４と
イオン電流検出器１５に接続されたイオンコレクター１
６が設けられる。
【０００９】こうした構成は図３に示した従来の漏洩検
知装置の構成と特に変わりがなく、該グリッド１１にイ
オン加速電源１７を接続すると共にフィラメント１２と
の間に電子加速電源１８を接続し、該フィラメント１２
にフィラメント電源１９を接続する構成も従来のものと
同様であり、排気系４を作動させてプローブガスを該対
象物１に吹き付け、該対象物１の漏洩部からその内部へ
漏れたプローブガスを該分析管３内のイオン化室６に於
いてイオン化し、そのイオンを永久磁石７で偏向してイ
オンコレクター１６に入射させて漏洩部の存在を検知す
ることも従来のものと同様である。
知装置の構成と特に変わりがなく、該グリッド１１にイ
オン加速電源１７を接続すると共にフィラメント１２と
の間に電子加速電源１８を接続し、該フィラメント１２
にフィラメント電源１９を接続する構成も従来のものと
同様であり、排気系４を作動させてプローブガスを該対
象物１に吹き付け、該対象物１の漏洩部からその内部へ
漏れたプローブガスを該分析管３内のイオン化室６に於
いてイオン化し、そのイオンを永久磁石７で偏向してイ
オンコレクター１６に入射させて漏洩部の存在を検知す
ることも従来のものと同様である。
【００１０】これを更に説明すると、該分析管３内へ漏
れたプローブガスは電子加速電源１８により加速された
フィラメント１２からの熱電子と衝突してイオン化さ
れ、イオン引出電極１３の電位により永久磁石７に向け
て引き出され、該永久磁石７により特定の質量数のイオ
ンのみがイオンコレクター１６に入射し、イオン電流検
知器１４に於いてイオン電流として漏れの存在が検知さ
れる。
れたプローブガスは電子加速電源１８により加速された
フィラメント１２からの熱電子と衝突してイオン化さ
れ、イオン引出電極１３の電位により永久磁石７に向け
て引き出され、該永久磁石７により特定の質量数のイオ
ンのみがイオンコレクター１６に入射し、イオン電流検
知器１４に於いてイオン電流として漏れの存在が検知さ
れる。
【００１１】しかし、該分析管３の分解能は一般には４
〜８程度であり、ヘリウム以外の質量数の大きなガスを
プローブガスとして使用しても、質量スペクトルとして
分離ができない。該分析管３の分解能Ｒは、通常、 Ｒ＝ｒ／（Ｓ1＋Ｓ2＋ｒα2＋ｒΔＶ／Ｖ）…式２ で表される。ここでｒ：偏向半径、Ｓ１：イオン引出電
極のスリット幅、Ｓ２：コレクタースリット幅、α：イ
オンの発散角、ΔＶ：イオンのエネルギー分散、Ｖ：イ
オンのエネルギーを示す。右辺分母の第３項は、イオン
化室から引き出されたイオンが有限の発散角を持つこと
によって生じるイオンコレクターでの像の広がりを示
し、第４項はイオン化室で生成されたイオンのエネルギ
ー分散によって生じるイオンコレクターでの像の広がり
を示す。
〜８程度であり、ヘリウム以外の質量数の大きなガスを
プローブガスとして使用しても、質量スペクトルとして
分離ができない。該分析管３の分解能Ｒは、通常、 Ｒ＝ｒ／（Ｓ1＋Ｓ2＋ｒα2＋ｒΔＶ／Ｖ）…式２ で表される。ここでｒ：偏向半径、Ｓ１：イオン引出電
極のスリット幅、Ｓ２：コレクタースリット幅、α：イ
オンの発散角、ΔＶ：イオンのエネルギー分散、Ｖ：イ
オンのエネルギーを示す。右辺分母の第３項は、イオン
化室から引き出されたイオンが有限の発散角を持つこと
によって生じるイオンコレクターでの像の広がりを示
し、第４項はイオン化室で生成されたイオンのエネルギ
ー分散によって生じるイオンコレクターでの像の広がり
を示す。
【００１２】本発明は、この分解能Ｒを、該永久磁石７
のイオン入射側の有効磁場面２０に対し該イオン化室６
からイオン引出電極１３のスリットを介して引き出され
たビーム状又は帯状イオンの中心軸２１を斜めに設定す
ると共に該コレクタースリット１４の幅を可能な範囲で
狭めることにより向上させるようにしたもので、これに
より、該分析管３の大きさを変えず、或いは該分析管３
の代わりに高価な四重極質量分析管などを使用しなくて
も安価に分解能を向上させ得る。
のイオン入射側の有効磁場面２０に対し該イオン化室６
からイオン引出電極１３のスリットを介して引き出され
たビーム状又は帯状イオンの中心軸２１を斜めに設定す
ると共に該コレクタースリット１４の幅を可能な範囲で
狭めることにより向上させるようにしたもので、これに
より、該分析管３の大きさを変えず、或いは該分析管３
の代わりに高価な四重極質量分析管などを使用しなくて
も安価に分解能を向上させ得る。
【００１３】該イオン化室６から引き出されたイオンの
中心軸２１を、該永久磁石７の有効磁場面２０の垂直軸
に対して例えば２０度内側へ傾斜させて設定すると、イ
オンはイオン出射側の有効磁場面２２の垂直軸に対して
も例えば２０度内側から出射する傾向になり、イオンの
質量数の差が大きくなると図６に示すように出射側で生
じるイオンの収束点２３がイオンの軌道面に対し垂直方
向の収束点２４へと大きな距離Ｌ2で変化し、この距離
が分解能に関与することが判明した。即ち、質量数が異
なる２種のイオンを有効磁場面に垂直に入射させた場
合、図７に示すように収束点２５、２６に於いて収束
し、その間の距離はＬ1となるが、その距離Ｌ1はこれら
２種のイオンを図６のように２０度斜めに入射させたと
きの収束点２３、２４間の距離Ｌ2よりも短く、Ｌ2／Ｌ
1の比は、式２から計算した垂直入射の場合の分解能と
実験で求めた２０度斜め入射の場合の分解能との比に略
一致することが分かった。
中心軸２１を、該永久磁石７の有効磁場面２０の垂直軸
に対して例えば２０度内側へ傾斜させて設定すると、イ
オンはイオン出射側の有効磁場面２２の垂直軸に対して
も例えば２０度内側から出射する傾向になり、イオンの
質量数の差が大きくなると図６に示すように出射側で生
じるイオンの収束点２３がイオンの軌道面に対し垂直方
向の収束点２４へと大きな距離Ｌ2で変化し、この距離
が分解能に関与することが判明した。即ち、質量数が異
なる２種のイオンを有効磁場面に垂直に入射させた場
合、図７に示すように収束点２５、２６に於いて収束
し、その間の距離はＬ1となるが、その距離Ｌ1はこれら
２種のイオンを図６のように２０度斜めに入射させたと
きの収束点２３、２４間の距離Ｌ2よりも短く、Ｌ2／Ｌ
1の比は、式２から計算した垂直入射の場合の分解能と
実験で求めた２０度斜め入射の場合の分解能との比に略
一致することが分かった。
【００１４】具体的には、図５の形態の９０度偏向型の
磁場偏向型質量分析管３であって、式２の定数ｒ：３５
ｍｍ、Ｓ1：２．５ｍｍ、Ｓ2：２ｍｍ、α：０．０２８
ｒａｄ、ΔＶ：７Ｖ、Ｖ：２５０Ｖである場合、有効磁
場面にイオンを垂直入射させたときは式２から分解能Ｒ
＝７になるが、２０度斜めに入射させたときは実験では
分解能Ｒ＝１１になり、またこの場合質量数の異なるイ
オンを垂直入射させたときと２０度斜め入射させたとき
の比はＬ2／Ｌ1＝１．５で、この値は分解能の比１１／
７に略一致している。従って、Ｌ2／Ｌ1＝Ｌとしてイオ
ンを有効磁場面に斜め入射させた形態の磁場偏向型質量
分析管の分解能は、 Ｒ＝Ｌ・ｒ／（Ｓ1＋Ｓ2＋ｒα2＋ｒΔＶ／Ｖ）…式３ と表せることが分かった。そしてこの式３に基づき
Ｓ1、Ｓ2のスリット幅の一方又は双方を可能な範囲で小
さな値にすればより一層分解能を向上させ得る。
磁場偏向型質量分析管３であって、式２の定数ｒ：３５
ｍｍ、Ｓ1：２．５ｍｍ、Ｓ2：２ｍｍ、α：０．０２８
ｒａｄ、ΔＶ：７Ｖ、Ｖ：２５０Ｖである場合、有効磁
場面にイオンを垂直入射させたときは式２から分解能Ｒ
＝７になるが、２０度斜めに入射させたときは実験では
分解能Ｒ＝１１になり、またこの場合質量数の異なるイ
オンを垂直入射させたときと２０度斜め入射させたとき
の比はＬ2／Ｌ1＝１．５で、この値は分解能の比１１／
７に略一致している。従って、Ｌ2／Ｌ1＝Ｌとしてイオ
ンを有効磁場面に斜め入射させた形態の磁場偏向型質量
分析管の分解能は、 Ｒ＝Ｌ・ｒ／（Ｓ1＋Ｓ2＋ｒα2＋ｒΔＶ／Ｖ）…式３ と表せることが分かった。そしてこの式３に基づき
Ｓ1、Ｓ2のスリット幅の一方又は双方を可能な範囲で小
さな値にすればより一層分解能を向上させ得る。
【００１５】図５の形態の分析管では、分解能が低く、
質量数１９のフッ素系の気体や質量数４４の二酸化炭素
が多い雰囲気で例えばアルゴンガスをプローブガスとし
て使用すると、質量数２０のアルゴン２価イオンや質量
数４０のアルゴン１価イオンのピークがフッ素系気体や
二酸化炭素のピークと接近して確認したいピークを分離
できず、漏洩検知を行なえないが、有効磁場面にイオン
を斜め入射させ且つイオン引出電極１３のスリットの幅
とコレクタースリット１４のスリット幅を例えば０．５
ｍｍに狭めると、分解能Ｒを例えば２７に向上させるこ
とができる。
質量数１９のフッ素系の気体や質量数４４の二酸化炭素
が多い雰囲気で例えばアルゴンガスをプローブガスとし
て使用すると、質量数２０のアルゴン２価イオンや質量
数４０のアルゴン１価イオンのピークがフッ素系気体や
二酸化炭素のピークと接近して確認したいピークを分離
できず、漏洩検知を行なえないが、有効磁場面にイオン
を斜め入射させ且つイオン引出電極１３のスリットの幅
とコレクタースリット１４のスリット幅を例えば０．５
ｍｍに狭めると、分解能Ｒを例えば２７に向上させるこ
とができる。
【００１６】
【実施例】図４及び図５に示す偏向角９０度の永久磁石
からなる磁場偏向型分析器８を設けた漏洩検知装置であ
って、その分析管３の式２に関する定数をｒ：３５ｍ
ｍ、Ｓ1：２．５ｍｍ、Ｓ2：２ｍｍ、α：０．０２８ｒ
ａｄ、ΔＶ：７Ｖ、Ｖ：２５０Ｖとしたときの到達圧力
約１×１０-4Ｐａでの質量スペクトルは、図８の曲線Ａ
で示す如くであった。また測定管２に約１０-7Ｐａｍ3
／ｓ台の流量のアルゴンガスを導入し、約６×１０-4Ｐ
ａとしたときの質量スペクトルは図８の曲線Ｂのように
なった。尚、これらの測定中には１０-9Ｐａｍ3／ｓ台
の流量のヘリウムガスを流した。
からなる磁場偏向型分析器８を設けた漏洩検知装置であ
って、その分析管３の式２に関する定数をｒ：３５ｍ
ｍ、Ｓ1：２．５ｍｍ、Ｓ2：２ｍｍ、α：０．０２８ｒ
ａｄ、ΔＶ：７Ｖ、Ｖ：２５０Ｖとしたときの到達圧力
約１×１０-4Ｐａでの質量スペクトルは、図８の曲線Ａ
で示す如くであった。また測定管２に約１０-7Ｐａｍ3
／ｓ台の流量のアルゴンガスを導入し、約６×１０-4Ｐ
ａとしたときの質量スペクトルは図８の曲線Ｂのように
なった。尚、これらの測定中には１０-9Ｐａｍ3／ｓ台
の流量のヘリウムガスを流した。
【００１７】同図から質量数４のヘリウムガスのピーク
での分解能はＲ＝１１であり、計算値の約１．５倍にな
っている。また、アルゴンの１価イオンのピーク（質量
数４０）、アルゴンの２価イオンのピーク（質量数２
０）、さらに窒素又は一酸化炭素ピーク、酸素ピーク
（質量数２８、３２）ははっきりと分離できている。ま
た質量数４のヘリウムイオンのピークの高さは３〜４倍
の値をとる。質量数１９や４４が多い雰囲気であると、
質量数２０や４０は十分に分離できない。そのためイオ
ン引出電極１３とコレクタースリット１４のスリット幅
をＳ1＝Ｓ2＝０．５ｍｍに狭め、式３による計算上の分
解能がＲ＝２７となるようにした。そして図８の測定時
と同条件で質量スペクトルを測定した結果を図９に示
す。図９の曲線Ｃは到達圧力約１×１０-4Ｐａでの質量
スペクトル、曲線Ｄは測定管２に約１０-7Ｐａｍ3／ｓ
台の流量のアルゴンガスを導入し、約６×１０-4Ｐａと
したときの質量スペクトルである。図９から質量数４の
ヘリウムでの分解能はＲ＝２５でほぼ計算値と一致す
る。また、質量数４０のアルゴンの１価イオンのピーク
と、質量数２０のアルゴンの２価イオンのピーク、さら
には窒素または一酸化炭素ピーク、酸素ピークは十分に
分離されている。この場合でも二酸化炭素（質量数４
４）などの多い雰囲気であると質量数４０は分離できな
いが、質量数２０のピークや質量数２８、３２などのピ
ークは、その他の質量数の気体の多い雰囲気でも分離で
きる。従って、質量数２０のアルゴンの２価イオンのピ
ーク、または窒素ピーク、酸素ピークを検出することで
漏洩を検知することができる。また、図９のヘリウムピ
ークの高さは、図２の従来の分析管による質量数４のヘ
リウムピークの高さと同等であった。比較のために図２
の従来の分析管で有効磁場面にイオンを垂直入射させた
場合の質量スペクトルを図１０に示した。図１０曲線Ｅ
は、図２の分析管でｒ：４０ｍｍ、Ｓ１：２．５ｍｍ、
Ｓ２：２ｍｍ、α：０．０２８ｒａｄ、ΔＶ：７Ｖ、
Ｖ：２５０Ｖの条件ときの到達圧力約１×１０-4Ｐａの
質量スペクトルで、計算上の分解能はＲ＝７．８のであ
る。また、図１０の曲線Ｆは同条件でアルゴンガスを導
入し圧力を約６×１０-4Ｐａにしたときの質量スペクト
ルである。
での分解能はＲ＝１１であり、計算値の約１．５倍にな
っている。また、アルゴンの１価イオンのピーク（質量
数４０）、アルゴンの２価イオンのピーク（質量数２
０）、さらに窒素又は一酸化炭素ピーク、酸素ピーク
（質量数２８、３２）ははっきりと分離できている。ま
た質量数４のヘリウムイオンのピークの高さは３〜４倍
の値をとる。質量数１９や４４が多い雰囲気であると、
質量数２０や４０は十分に分離できない。そのためイオ
ン引出電極１３とコレクタースリット１４のスリット幅
をＳ1＝Ｓ2＝０．５ｍｍに狭め、式３による計算上の分
解能がＲ＝２７となるようにした。そして図８の測定時
と同条件で質量スペクトルを測定した結果を図９に示
す。図９の曲線Ｃは到達圧力約１×１０-4Ｐａでの質量
スペクトル、曲線Ｄは測定管２に約１０-7Ｐａｍ3／ｓ
台の流量のアルゴンガスを導入し、約６×１０-4Ｐａと
したときの質量スペクトルである。図９から質量数４の
ヘリウムでの分解能はＲ＝２５でほぼ計算値と一致す
る。また、質量数４０のアルゴンの１価イオンのピーク
と、質量数２０のアルゴンの２価イオンのピーク、さら
には窒素または一酸化炭素ピーク、酸素ピークは十分に
分離されている。この場合でも二酸化炭素（質量数４
４）などの多い雰囲気であると質量数４０は分離できな
いが、質量数２０のピークや質量数２８、３２などのピ
ークは、その他の質量数の気体の多い雰囲気でも分離で
きる。従って、質量数２０のアルゴンの２価イオンのピ
ーク、または窒素ピーク、酸素ピークを検出することで
漏洩を検知することができる。また、図９のヘリウムピ
ークの高さは、図２の従来の分析管による質量数４のヘ
リウムピークの高さと同等であった。比較のために図２
の従来の分析管で有効磁場面にイオンを垂直入射させた
場合の質量スペクトルを図１０に示した。図１０曲線Ｅ
は、図２の分析管でｒ：４０ｍｍ、Ｓ１：２．５ｍｍ、
Ｓ２：２ｍｍ、α：０．０２８ｒａｄ、ΔＶ：７Ｖ、
Ｖ：２５０Ｖの条件ときの到達圧力約１×１０-4Ｐａの
質量スペクトルで、計算上の分解能はＲ＝７．８のであ
る。また、図１０の曲線Ｆは同条件でアルゴンガスを導
入し圧力を約６×１０-4Ｐａにしたときの質量スペクト
ルである。
【００１８】尚、プローブガスとしてアルゴンを選択し
たときには検出できないような微小な漏洩を検出するこ
との要望があるときは、プローブガスとしてヘリウムを
選択することができ、しかもその検出限界は図２で表さ
れる従来の分析管を使用した場合と同様である。
たときには検出できないような微小な漏洩を検出するこ
との要望があるときは、プローブガスとしてヘリウムを
選択することができ、しかもその検出限界は図２で表さ
れる従来の分析管を使用した場合と同様である。
【００１９】図９からは、通常真空中に見られる主だっ
たピークを全て確認することができる。例えば、質量数
１６、１７、１８、２８、３２等である。従って、本発
明の方法は、漏洩検知ばかりでなく質量数１から５０ま
での簡易質量測定法としても利用できる。
たピークを全て確認することができる。例えば、質量数
１６、１７、１８、２８、３２等である。従って、本発
明の方法は、漏洩検知ばかりでなく質量数１から５０ま
での簡易質量測定法としても利用できる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、漏洩
検知用の磁場偏向型質量分析管を構成する永久磁石の磁
場偏向型分析器の有効磁場面にイオン化室から引き出さ
れたイオンの中心軸を斜めに入射させ、更にイオン引出
電極とコレクタースリットのスリット幅を可能な限り狭
めて分解能を向上させるようにしたので、該有効磁場面
に対するイオン入射角とスリット幅を調整するだけで簡
単に分解能が向上し、従来の比較的小型で簡易な構造の
分析管によりアルゴンガス等のヘリウムガス以外の安価
なプローブガスを使用して漏洩検知できるから経済的で
あり、必要に応じてヘリウムガスを使用して微小な漏洩
を検知することもでき、漏洩検知の限界も従来のものと
遜色がなく、質量分析にも適用できる等の効果がある。
検知用の磁場偏向型質量分析管を構成する永久磁石の磁
場偏向型分析器の有効磁場面にイオン化室から引き出さ
れたイオンの中心軸を斜めに入射させ、更にイオン引出
電極とコレクタースリットのスリット幅を可能な限り狭
めて分解能を向上させるようにしたので、該有効磁場面
に対するイオン入射角とスリット幅を調整するだけで簡
単に分解能が向上し、従来の比較的小型で簡易な構造の
分析管によりアルゴンガス等のヘリウムガス以外の安価
なプローブガスを使用して漏洩検知できるから経済的で
あり、必要に応じてヘリウムガスを使用して微小な漏洩
を検知することもでき、漏洩検知の限界も従来のものと
遜色がなく、質量分析にも適用できる等の効果がある。
【図１】従来の磁場偏向型質量分析管の構成の説明図
【図２】図１の具体的構成の説明図
【図３】図１の分析管を使用した漏洩検知装置の全体の
説明図
説明図
【図４】本発明の方法を適用した漏洩検知装置の全体の
説明図
説明図
【図５】図４の磁場偏向型質量分析管の具体的構成の説
明図
明図
【図６】本発明の方法により２種類のイオンを永久磁石
に入射させた場合の収束点の軌跡を示す線図
に入射させた場合の収束点の軌跡を示す線図
【図７】従来の垂直に２種類のイオンを永久磁石に入射
させた場合の収束点の軌跡を示す線図
させた場合の収束点の軌跡を示す線図
【図８】図５の磁場偏向型質量分析管の永久磁石にイオ
ンを斜め入射させて分析した質量スペクトルの線図
ンを斜め入射させて分析した質量スペクトルの線図
【図９】図５の磁場偏向型質量分析管の永久磁石にイオ
ンを斜め入射させると共にイオン引出電極及びコレクタ
ースリットのスリット幅を狭めて分析した質量スペクト
ルの線図
ンを斜め入射させると共にイオン引出電極及びコレクタ
ースリットのスリット幅を狭めて分析した質量スペクト
ルの線図
【図１０】図２の磁場偏向型質量分析管の永久磁石にイ
オンを垂直入射させて分析した質量スペクトルの線図
オンを垂直入射させて分析した質量スペクトルの線図
１ 漏洩検知対象物、３ 磁場偏向型質量分析管、６
イオン化室、７ 永久磁石、８ 磁場偏向型分析器、１
０ 検出室、１１ グリッド、１２ フィラメント、１
３ イオン引出電極、１４ コレクタースリット、１６
イオンコレクター、
イオン化室、７ 永久磁石、８ 磁場偏向型分析器、１
０ 検出室、１１ グリッド、１２ フィラメント、１
３ イオン引出電極、１４ コレクタースリット、１６
イオンコレクター、
Claims (3)
- 【請求項１】内部を真空に排気した中空の漏洩検知対象
物の周囲に、ヘリウムガス、アルゴンガス等のプローブ
ガスを吹き付け、該対象物の漏洩部からその内部へ侵入
する該プローブガスのガス原子や分子を電子衝撃により
イオン化すると共にイオン引出電極のスリットを介して
イオンを引き出すイオン化室と、該イオン化室から引き
出されたイオンのうちの特定のイオンを選別する永久磁
石を用いた磁場偏向型分析器と、該特定のイオンの量を
コレクタースリットを介して入射するイオンコレクター
により検出する検出室を備えた質量分析管に於いて、該
磁場偏向型分析器を構成する永久磁石のイオン入射側の
有効磁場面に対し該イオン化室から引き出されたイオン
の中心軸を斜めに設定すると共にイオン引出電極のスリ
ット幅と該コレクタースリットの幅の少なくとも一方を
狭めたことを特徴とする漏洩検知用磁場偏向型質量分析
管の分解能向上方法。 - 【請求項２】上記磁場偏向型分析器は、該分析器へ入射
するイオンの中心軸に対して該分析器から出射するイオ
ンの中心軸を９０度偏向させる永久磁石で構成され、該
永久磁石の有効磁場面に対して２０度斜めにイオンを入
射させることを特徴とする請求項１に記載の漏洩検知用
磁場偏向型質量分析管の分解能向上方法。 - 【請求項３】上記プローブガスは、ヘリウム、アルゴ
ン、二酸化炭素、窒素、酸素であることを特徴とする請
求項１に記載の漏洩検知用磁場偏向型質量分析管の分解
能向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01048597A JP3649836B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 漏洩検知用磁場偏向型質量分析管の分解能向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01048597A JP3649836B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 漏洩検知用磁場偏向型質量分析管の分解能向上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206272A true JPH10206272A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3649836B2 JP3649836B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=11751477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01048597A Expired - Lifetime JP3649836B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 漏洩検知用磁場偏向型質量分析管の分解能向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3649836B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008010282A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Sharp Corp | イオンビーム発生装置、イオンドーピング装置、イオンビーム発生方法および質量分離方法 |
| JP2011242172A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Ulvac Japan Ltd | 酸素検出計、酸素検出機能付き電離真空計及び質量分析計 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50132987A (ja) * | 1974-04-04 | 1975-10-21 | ||
| JPS5450390A (en) * | 1977-09-28 | 1979-04-20 | Toshiba Corp | Gas leak testing method |
| JPS5963652A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-11 | Shimadzu Corp | 質量分析装置 |
| JPS61237357A (ja) * | 1985-04-11 | 1986-10-22 | Murata Mfg Co Ltd | 質量分析装置 |
| JPH0678838U (ja) * | 1993-04-14 | 1994-11-04 | 株式会社島津製作所 | ヘリウムリークディテクタ |
| JPH08145835A (ja) * | 1994-11-15 | 1996-06-07 | Aneruba Kk | スニッファー用ヘリウムリークディテクタ |
| JPH09325083A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Ulvac Japan Ltd | 漏洩検知装置用分析管 |
-
1997
- 1997-01-23 JP JP01048597A patent/JP3649836B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS50132987A (ja) * | 1974-04-04 | 1975-10-21 | ||
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| JPS5963652A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-11 | Shimadzu Corp | 質量分析装置 |
| JPS61237357A (ja) * | 1985-04-11 | 1986-10-22 | Murata Mfg Co Ltd | 質量分析装置 |
| JPH0678838U (ja) * | 1993-04-14 | 1994-11-04 | 株式会社島津製作所 | ヘリウムリークディテクタ |
| JPH08145835A (ja) * | 1994-11-15 | 1996-06-07 | Aneruba Kk | スニッファー用ヘリウムリークディテクタ |
| JPH09325083A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Ulvac Japan Ltd | 漏洩検知装置用分析管 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008010282A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Sharp Corp | イオンビーム発生装置、イオンドーピング装置、イオンビーム発生方法および質量分離方法 |
| JP2011242172A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Ulvac Japan Ltd | 酸素検出計、酸素検出機能付き電離真空計及び質量分析計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3649836B2 (ja) | 2005-05-18 |
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