JPH1026573A - ヘリウムリークディテクタの分析管 - Google Patents
ヘリウムリークディテクタの分析管Info
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- JPH1026573A JPH1026573A JP19842296A JP19842296A JPH1026573A JP H1026573 A JPH1026573 A JP H1026573A JP 19842296 A JP19842296 A JP 19842296A JP 19842296 A JP19842296 A JP 19842296A JP H1026573 A JPH1026573 A JP H1026573A
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Abstract
るヘリウムイオン軌道の阻害を軽減し、微小なヘリウム
イオン電流の測定でもヘリウムイオンを高い精度で安定
して測定できるヘリウムリークディテクタの分析管を提
供する。 【解決手段】 イオン源15から出射された各種イオンの
各軌道を磁界で決定し、イオンの軌道を遮る位置にイオ
ン分離のための壁部11を設け、壁部におけるヘリウムイ
オンの軌道21に対応する箇所にヘリウムイオンのみを通
過させるスリット13を形成し、ヘリウムイオンのみを検
出するようにしたヘリウムリークディテクタの磁場偏向
型の分析管であり、分離のための壁部におけるヘリウム
イオンよりも軽いイオンの軌道に対応する箇所に当該イ
オンを通過させるためのスリット23,24 を形成するよう
にした。
Description
テクタの分析管に関し、特に、磁場偏向型質量分析器を
用いたヘリウムリークディテクタにおいて水素の散乱粒
子や散乱イオンによるヘリウムイオン軌道の阻害を軽減
した分析管に関する。
ィテクタの一例を説明する。これは校正リーク内蔵型の
ヘリウムリークディテクタである。
ート４１は漏れ試験が行われる被試験体４２に接続され
る。テストポート４１を備える配管は粗引きバルブ４３
を介して粗引きポンプ４４に接続される。テストポート
４１と粗引きバルブ４３の間の配管には分岐部を設け、
１つの分岐配管はテストバルブ４５を介して主ポンプ４
６の吸気側に接続されると共に、他の分岐配管にはベン
トバルブ４７が接続される。ベントバルブ４７の他端は
大気に開放されている。主ポンプ４６の排気側はフォア
ラインバルブ４８を介して粗引きポンプ４４の吸気側に
接続される。テストポート４１と粗引きバルブ４３の間
には、さらに分岐部を設け、校正用バルブ４９を介して
校正リーク５０が接続される。テストバルブ４５と主ポ
ンプ４６の吸気側を結ぶ配管の中間に分岐管を設け、こ
れに分析管５１を接続する。
容器である被試験体４２にテストポート４１を接続し、
テストバルブ４５とフォアラインバルブ４８を開くと共
に粗引バルブ４３を閉じ、被試験体４２の周りにヘリウ
ムガスを吹き付けることにより漏れ試験を行う。この試
験法を直接測定法またはダイレクトフロー測定法とい
う。またテストバルブ４５を閉じフォアラインバルブ４
８と粗引バルブ４３を開いて、ヘリウムガスの逆拡散作
用を利用して漏れ試験を行う方法（逆拡散測定法または
カウンタフロー測定法）もある。ヘリウムを検知する分
析管５１には、磁場偏向型質量分析管や四重極型質量分
析管がある。
別し、逐次的に計測できる構造になっている。磁場偏向
型分析管は、一般に、荷電粒子の運動が磁界中でローレ
ンツ力を受けて円軌道を描くこと、およびその円軌道が
粒子の質量と電荷とによって異なることを利用してい
る。磁界中での荷電粒子の運動は一般に磁界強度をＢ、
荷電粒子のエネルギ（ｅＶ）をＶ、荷電粒子の質量電荷
比をＭ／ｚとし、ローレンツ力により描く円軌道の半径
をｒとすれば、次式（数１）で表される。
の要部の構造を示す。図３に示すごとく、磁場偏向型分
析管は、加速スリット６１とヘリウムイオン分離スリッ
ト６２とヘリウムイオン検出スリット６３が形成された
イオン分離用の隔壁部材６４と、加速スリット６１に対
応して配置されたイオンを生成するためのイオン源６５
と、ヘリウムイオン検出スリット６３に対応して配置さ
れたヘリウムイオンを捕らえるためのヘリウムイオン検
出電極６６と、ヘリウムイオン検出電極６６を保護する
シールド６７とを含んで構成される。上記ヘリウムイオ
ン分離スリット６２はヘリウムのみを分離するためのス
リットである。シールド６７は、隔壁部材６４の下面に
固定され、ヘリウムイオン検出電極６６を収容する空間
を形成し、この空間はヘリウムイオン検出スリット６３
の箇所のみで開いている。ヘリウムイオン検出電極６６
の出力信号はイオン検出器（増幅器）６８を経由して増
幅して取り出される。隔壁部材６４の立設部６４ａに
は、上記のヘリウムイオン分離スリット６２が形成さ
れ、かつ全圧測定電極６９が設けられる。この全圧測定
電極６９は、ヘリウムイオンよりも重いイオンを捕ら
え、全圧を測定する。かかる構成において、イオン源６
５にはヘリウム（Ｈｅ）ガスが供給される。さらにイオ
ン源６５と加速スリット６１の間には加速電圧が印加さ
れ、イオンが移動する空間７０にはヘリウムイオンを分
離するための静磁界７１が与えられている。
れたイオンは、上記加速電圧で加速され、加速スリット
６１から空間７０へ出射される。出射されたイオンの軌
道は、静磁界７１に基づき、各イオンの質量電荷比に応
じた軌道半径をもって決定されるため、種々の質量を持
ったイオンは各々の固有のイオンビーム束となる。これ
らのイオンビーム束の中でヘリウムイオンのみがヘリウ
ムイオン軌道７２に対応するように設置されたヘリウム
イオン分離スリット６２を通過し、さらにヘリウムイオ
ン検出スリット６３を通過し、ヘリウムイオン検出電極
６６で捕らえられる。これによりヘリウムイオンのみが
計測される。またヘリウム以外の質量の大きなガスは全
圧測定電極６９に衝突し、これにより全圧が測定され
る。なお７３は、ヘリウムイオンよりも軽い水素イオン
の軌道である。
分析管には、次のような欠点が存在した。この種の分析
管では、ヘリウム以外のイオンを、全圧測定電極６９
や、イオン分離器としての機能を有する上記隔壁部材６
４に衝突させ、散乱させるようにしていた。このため、
衝突による散乱粒子や散乱イオンがヘリウムイオン軌道
７２を阻害し、微小なヘリウムイオン電流の測定領域に
おいてヘリウムイオンの収量が変動し、安定な測定がで
きないという不具合があった。散乱イオンは残留ガスに
よるものであり、水、水素が主な成分である。このうち
ヘリウムよりも質量の大きな水は、全圧測定に寄与し、
また衝突の際に衝突によるエネルギの減衰が起こり、弾
性衝突散乱を起こすものが少ない。従って、散乱イオン
や散乱粒子となって運動エネルギを持ったままヘリウム
イオン軌道７２を阻害することは少ない。一方、ヘリウ
ムよりも質量の小さい水素は隔壁部材６４の壁面に衝突
し、衝突の際にエネルギを数割程度しか失わないので、
ほとんどが弾性散乱を起こし、散乱イオンや散乱粒子と
なり、ヘリウムイオン軌道７２を阻害する。より精度の
高い測定を安定して行うためには、軽い水素の散乱粒子
や散乱イオンがヘリウムイオン軌道７２を阻害すること
を軽減する必要がある。
とにあり、ヘリウムよりも軽い水素の散乱粒子や散乱イ
オンによるヘリウムイオン軌道の阻害を軽減し、微小な
ヘリウムイオン電流の測定領域でもヘリウムイオンを高
い精度で安定して測定できるヘリウムリークディテクタ
の分析管を提供することにある。
ヘリウムリークディテクタの分析管は、上記目的を達成
するため、イオン源から出射された各種イオンの各々の
軌道を磁界で決定し、各種イオンの軌道を遮る位置にイ
オン分離のための壁部を設け、この壁部におけるヘリウ
ムイオンの軌道に対応する箇所に当該ヘリウムイオンの
みを通過させるためのスリットを形成し、ヘリウムイオ
ンのみを検出するようにしたヘリウムリークディテクタ
の磁場偏向型の分析管であり、この構成において、上記
分離のための壁部におけるヘリウムイオンよりも軽いイ
オンの軌道に対応する箇所に当該イオンを通過させるた
めのスリットを形成するようにした。
るための壁部に、ヘリウムイオンよりも軽いイオンを通
過させるためのスリットを設けたので、当該イオンと壁
部との間で衝突が起きず、衝突散乱が起こらない。従っ
て、ヘリウムイオン軌道が阻害されることない。
分析管は、上記の構成において、好ましくは、ヘリウム
イオンの軌道に対して散乱の影響を与えない位置に、ヘ
リウムイオンよりも軽い上記イオンの散乱板を配置する
ようにした。ヘリウムイオンよりも軽いイオンが最終的
に衝突する位置は、ヘリウムイオンの軌道から十分に離
れた位置であり、ヘリウムイオン軌道を阻害しない。
分析管は、上記の構成において、好ましくは、ヘリウム
イオンよりも軽い上記イオンは水素イオンであることを
特徴とする。
を添付図面に基づいて説明する。
を示す。基本的構成は、図３を参照して説明した従来の
分析管と同じである。最初に基本的構成を説明する。
例えば、基部１１ａと立設部１１ｂを有することにより
ほぼ逆Ｔ字形の断面を有する隔壁部材１１を備える。隔
壁部材１１は、後述するごとくイオン軌道を遮るように
ように配置され、イオン分離器として機能する。隔壁部
材１１には、加速スリット１２とヘリウムイオン分離ス
リット１３とヘリウムイオン検出スリット１４が形成さ
れる。隔壁部材１１の基部１１ａの下側には、加速スリ
ット１２に対応してヘリウムイオンを含む各種イオンを
生成するためのイオン源１５が配置され、ヘリウムイオ
ン検出スリット１４に対応してヘリウムイオンを捕らえ
るためのヘリウムイオン検出電極１６が配置される。ヘ
リウムイオン検出電極１６にはこれを保護するためのシ
ールド１７が設けられる。シールド１７は、隔壁部材１
１の基部１１ｂの下面に固定され、ヘリウムイオン検出
電極１６を収容する空間を形成し、この空間はヘリウム
イオン検出スリット１４の箇所のみで開いている。イオ
ン源１５にはヘリウム（Ｈｅ）ガスが供給され、イオン
源１５は、例えば電子衝撃の作用を利用してイオンを生
成し、出射する。イオン源１５と加速スリット１２の間
には加速電圧が印加され、イオン源１５から出射された
イオンをさらに加速する。隔壁部材１１におけるイオン
が移動する空間１８には、各種イオンの各々の軌道を異
ならせるための静磁界１９が与えられている。隔壁部材
１１の立設部１１ａの上部には全圧測定電極２０が設け
られる。
ムイオン分離スリット１３はヘリウムのみを取り出すた
めのスリットであり、ヘリウムイオンの軌道２１に対応
して形成される。ヘリウムイオン検出電極１６の出力信
号はイオン検出器（増幅器）２２を経由して増幅して取
り出される。また全圧測定電極２０は、ヘリウムイオン
よりも重いイオンを捕らえ、全圧を測定する。
は、加速電圧で加速され、加速スリット１２から空間１
８へ出射される。出射された各イオンの軌道は、静磁界
１９に基づき、各イオンの質量電荷比に応じた軌道半径
をもって決定されるため、種々の質量を持ったイオンは
各々の固有のイオンビーム束となる。これらのイオンビ
ーム束の中でヘリウムイオンのみがヘリウムイオン軌道
２１に対応するように設置されたヘリウムイオン分離ス
リット１３を通過し、さらにヘリウムイオン検出スリッ
ト１４を通過し、ヘリウムイオン検出電極１６で捕らえ
られる。これによりヘリウムイオンの計測が行われる。
またヘリウム以外の質量の大きなガスは全圧測定電極２
０に衝突し、これにより全圧が測定される。
成について説明する。上記隔壁部材１１では、その立設
部１１ｂと基部１１ａの各々に水素イオン通過スリット
２３，２４が形成される。２５は水素イオン軌道であ
り、水素イオン通過スリット２３，２４は水素イオン軌
道２５に対応する箇所に形成されている。基部１１ａの
下側にはスリット２４に対応させて水素イオン散乱板２
６が取り付けられる。
され、加速スリット１２を通過した水素イオンは、水素
イオン軌道２５に沿って移動する。従って水素イオン
は、水素イオン通過スリット２３，２４を通って水素イ
オン散乱板２６に入射する。この移動の際に、水素イオ
ンは、水素イオン散乱板２６に衝突するまでの間、隔壁
部材１１における壁面とは衝突しない。従って、従来の
ごとき水素の散乱粒子や散乱イオンが生ぜず、ヘリウム
イオン軌道２１が阻害されることはない。また水素イオ
ンが水素イオン散乱板２６と衝突する際には、散乱イオ
ンや散乱粒子が発生するが、衝突位置がヘリウムイオン
軌道２１から十分に離れた位置にあり、かつヘリウムイ
オン検出部（ヘリウムイオン検出電極１６およびシール
ド１７）から見て後方になり、さらにヘリウムイオンは
既に当該検出部で捕らえられているため、ヘリウムイオ
ン軌道を阻害し、測定結果に悪い影響を与えることはあ
りえない。
れば、ヘリウムリークディテクタの磁場偏向型分析管に
おいて、イオン分離器である隔壁部材における水素イオ
ン軌道に対応する箇所にスリット等の通過部を形成し、
ヘリウムイオン軌道から離れた位置で水素イオンを散乱
板に衝突させるようにしたため、ヘリウムイオン軌道を
阻害する要因の１つである水素イオンおよび水素の散乱
の影響を減少させることができ、微小なヘリウムイオン
電流の測定領域でヘリウムイオンを安定して測定でき
る。
管の要部構造を示す部分縦断面図である。
る。
部構造を示す部分縦断面図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 イオン源から出射された各種イオンの各
々の軌道を磁界で決定し、前記各種イオンの軌道を遮る
位置にイオン分離用壁部を設け、この壁部におけるヘリ
ウムイオンの軌道に対応する箇所に当該ヘリウムイオン
を通過させる通過部を形成したヘリウムリークディテク
タの分析管において、前記壁部における前記ヘリウムイ
オンよりも軽いイオンの軌道に対応する箇所に当該イオ
ンを通過させる通過部を形成したことを特徴とするヘリ
ウムリークディテクタの分析管。 - 【請求項２】 前記ヘリウムイオンの軌道に対して散乱
の影響を与えない位置に、前記ヘリウムイオンよりも軽
い前記イオンの散乱板を配置したことを特徴とする請求
項１記載のヘリウムリークディテクタの分析管。 - 【請求項３】 前記ヘリウムイオンよりも軽い前記イオ
ンは水素イオンであることを特徴とする請求項１または
２記載のヘリウムリークディテクタの分析管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19842296A JP3640470B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | ヘリウムリークディテクタの分析管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19842296A JP3640470B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | ヘリウムリークディテクタの分析管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1026573A true JPH1026573A (ja) | 1998-01-27 |
| JP3640470B2 JP3640470B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=16390847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19842296A Expired - Lifetime JP3640470B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | ヘリウムリークディテクタの分析管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3640470B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009180633A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | ヘリウムリークディテクタ |
| WO2011040625A1 (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-07 | 有限会社真空実験室 | イオン源を有する真空計測装置 |
| CN115980273A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-18 | 陕西燃气集团富平能源科技有限公司 | 一种氦气储存泄露预警系统及方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011127929A (ja) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Ulvac Japan Ltd | 磁場偏向型の質量分析管及びリークディテクタ |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP19842296A patent/JP3640470B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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| WO2011040625A1 (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-07 | 有限会社真空実験室 | イオン源を有する真空計測装置 |
| JPWO2011040625A1 (ja) * | 2009-09-29 | 2013-02-28 | 有限会社真空実験室 | イオン源を有する真空計測装置 |
| CN115980273A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-18 | 陕西燃气集团富平能源科技有限公司 | 一种氦气储存泄露预警系统及方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3640470B2 (ja) | 2005-04-20 |
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