JPS58195149A - 小型ガスクロマトグラフ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型ガスクロマトグラフ装置、小型弁、および
それらのポンプ及び結合装置、特に集積回路技術によっ
て工、：、ンチングでつくられた（みぞ）を有する基板
ウエハを用いるがスクロマトグラフ装置に関する。

ガスクロマトグラフィーは業界では周知である、しかし
近年ガスクロマトグラフィーの分野に太きな進歩が見ら
れ、集積回路をつくのに用いるエツチング法を半導体基
板ウェハにガスチャンネルをつくるのに用いる。この技
術によって基板ウェハにおけるガスチャンネルを小さく
することができ、小型ガスクロマトグラフ装置をつくる
ことが可能になった。

１９７７年７月の「ポケットサイズのガスクロマトグラ
フィー憂こよる空気分析器の可能性の研究」という題名
の国立職業安全建康協約研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉ
ｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｑｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ
　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄＨｅａｌｔｈ　Ｃｏｎｔｒａｃ
ｔ）ＮＩＯＳＨ１２１００−７６−０１４０号の報告書
にポケットサイズのガスクロマトグラフ装置が示されれ
いる。本発明はこの装置の改良である。

したがって、本発明によれば、キャリヤガスグループ装
置、キャリヤガスグループ装置に接続されガス流を制御
する弁座装置、および同じく弁座装置を通る試料ガスグ
ループ装置を持つ基板ウエハが得られる。プレートがウ
エハおよびグループ装置と共同してガスチャンネルを画
定する。弁駆動装置を弁座装置に取り付けて試料ガスチ
ャンネル装置からキャリヤガスチャンネル装置へのガス
流を制御する。ポンプ装置をウェハに取り付けて試料ガ
スチャンネル装置に接続する。このポンプは弁駆動装置
と協力して試料ガスを試料ガスチャンネル装置からキャ
リヤガスチャンネル装置へ注入する。モジュール毛細管
装置をウェハに取り付け、その一端をキャリヤガスチャ
ンネル装置に接続する。検出器装置を毛細管装置の他端
に接続して毛細管装置力）らのガス流の性質を測定する
。

本発明はまた弁装置と、弁装置を通るキャリヤガスチャ
ンネル装置と、同じく弁装置を通る試料ガスチャンネル
装置とを持つガスクロマトグラフ装置の改良である。弁
装置は試料ガスチャンネル装置からキャリヤガスチャン
ネル装置へのガス流を制御するためのものである。毛細
管装置をキャリヤガスチャンネル装置に接続する。検出
器装置を毛細管装置に接続して毛細管装置ｔからのガス
流の性質を測定する。本発明の特徴は試料ガスチャンネ
ル装置に接続したポンプ装置ζこある。ポンプ装置は弁
装置と協力してガスを試料ガスチャンネル装置から弁装
置を経てキャリヤガスチャンネル装置に注入する。弁装
置とポンプ装置との間の試料ガスチャンネル装置の容積
は、ポンプ装置からキャリヤガスチャンネル装置へガス
が注入されないようなものである。

最後に、本発明は小型弁装置、小型ガス注入ポンプ装置
、および外部の管を、基板ウェハのガスチャンネルに取
り付ける小型結合装置に関する。

次に図を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図に小型ガスクロマトクラフ装置（１０）を概略的
に示す。装置（１０）はキャリヤガスを供給するヘリウ
ム供給タンク（１２）ヲ含む。キャリヤガスはタンク（
１２）を出てライン（１４）にはいる。ライン（１４）
中にはキャリヤガスの流量を減少させるのに用いる制限
器（１６）がある。キャリヤガスは制限器（１６）を通
って第１の弁（１８）に行く。第１弁１８を通った後キ
ャリヤガスはサージタンクシ■にはいるが、リリーフ弁
（社）へも行く。ＩＪ　１，１−フ升し匂はサージタン
ク四に満たすのに必要な圧力を越えた圧力を抜くのに用
いる。サージタンクＣＡカらのキャリヤガスは本発明の
装置（至）の入口（２唱こはいる。

本発明の装置（２６）はエツチングでグループ（みぞ穴
）がつくられた基板ウェハ（１０２）でできている。

ウェハ（１０２）の典型的な材料は単結晶シリコンであ
る。典型的にはパイレックスガラスのプレート（１０４
）をウェハ（１０２）の一方の側部に取り付ける。

プレート（１０４）はウェハ（１０２）およびその中の
グループと共にガスチャンネトルをつくる。プレート（
１０４）の他側（１０５）には支゛褥体（１０６）があ
る。典型的には支持体（１０６）はアルミニラムでつく
る。

サージタンク（至）はアルミニウム支持体（１０６）内
にある。導管−はプレート（１０４）内を通り、サージ
タンクＣＡをキャリヤガスの入口−に接続される。

（１０２）の一側（１０３）にエツチングでつくられる
。

第１チヤンネル四の他端には装置（２６）内のキャリア
ガスの適正な動作圧力を決定するのに用いる第１圧カセ
ンサ（３４）が接続されている。第１圧カセンサ（至）
は装置（至）の外部にあり、装置（至）に取り付けであ
る。第１圧カセンサ（至）はウェハ（１０２）の他側（
１０７）に取り付けてあり、供給管（連通用貫通孔）に
よって第１チヤンネルシ（２９）に接続されている。ウ
ェハ（１０２）内の第２チヤンネル（３５）がヘリウム
の入口（２８）を第２弁座間に接続している。第２チヤ
ンネル（３５）内に第２制限器（３６）がある０後者の
機能は後述する。

第２弁座（３８）から第３．チャンネル＋４０が出てい
る。第３チヤンネルｔ４１の一端は外部のカラム（４２
１に接続されている。外部カラム（４ｎ）ら検出器Ｉ刺
に第４チヤンネル（４４）が延びている。装置（２６）
内の第５チヤンネル（４８）が検出器（４６）を排気口
に接続している。

ガス源団は分析すべき試料ガスをガスシステム（１０）
に供給する。試料ガスは第６チヤンネル（５２）を通っ
て装置（２６）の第３弁座（５滲にはいる。第７チヤン
ネル（５５）により第３弁座（５４）は第２弁座（３８
）に接続する。第２弁座（３８）から試料ガスは第８チ
ヤンネル（５６）を通ってポンプの接続点（５８）に達
する。ポンプの接続点（５８）には高圧ポンプ（６４）
が接続されている。高圧ポンプ（６４）には入口（６６
）と出口（６８）とがある。人口（６６）はポンプの接
続点（５８）に接続されている。出口（６８）はタイヤ
プラム真空ポンプ（７０）接続されている。真空ポンプ
（７０）は高圧ポンプ（６４）から試料ガスを引いてそ
れを排気口に送る。第９チヤンネル（６２）がポンプ接
続点（５８）を第２圧カセンサ（６２）に接続している
。

第２および第３弁座（３８，５４）はそれぞれ前記の国
立職業安全健康研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉ
ｔｕｔｅ　ｆｏｒＯｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ　Ｓａｆｅ
ｔｙ　ａｎｄ　Ｈｅａｌｔｈ）の報告に示された型のも
のである。第２および第３弁駆動装置（３８ａ、５４ａ
）（それぞれ第４および５図に示す）がそれぞれ第２お
よび３弁座（３８，５４）に取り付けられている。第１
弁ａ８１も第２弁座瞥上の第２弁駆動装［（３＆ｌ）と
同様に弁座上で作動する弁駆動装置を持つことができる
。弁駆動装置（３８ａ、　５４ａ　）は後に詳述する。

これらは基板ウェハ（１０２）の他側（１０７）に取り
付ける。同じく基板ウェハ（１０２）の他＃　（１０７
）には第１圧カセンサ（至）、第２圧カセンサ（６の、
ポンプ（６４）　、外部カラムｔ４２１．および検出器
（砺が取り付けである。基板ウェハ（１０２）中の供給
管により上記の各外部装置はウェハ（１０２）の−１４
（１０３）にエツチングでつくったチャンネルと連通ず
る。検出器１４６１は米国％杆出顧第１４１，２６９号
に記載の型のものでよい。第１および第２センサ（３４
，６２）はキューライトセミコンダクタ社（Ｋｕｌｊｔ
ｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｉｎｃ．）のモデル
ＰＴＱＨのような市販の型のものでよい。外部カラム（
４２）もヒユーレットパラカード社製の浴融シリカ毛細
管カラムのような市販の型のものでよい。装置（２６）
に用いるポンプ（６４）は以下に詳述する。

通常の操作においては、キャリヤガスはタンクｕｚから
第１弁（１８）を経てサージタンク（２０）にはいる。

ひとたびサージタンク（２０）が充填されると第１弁は
閉じる。その後、キャリヤガスはサージタンク（２０）
から導管（３０）を経て第２チヤンネル（３１）にはい
り制限器（３６）を通過する。それから第２弁座（３８
）および第３チヤンネル（４０）を経て外部カラム（４
２）にはいる。それからキャリヤガスはカラム（４３）
から装置（至）に再びはいり、第４チヤンネル（４４）
、検出器（４６）、および第５チャンネル（４８）を通
って排気口に行く。通常の運転の間に試料ガスは試料ガ
ス源（５０）から通常は開いた第３弁座（５４）および
第２弁座（至）を通ってポンプ（６４）の入口（６６）
にはいる。ポンプ（６４）から試料ガスは真空ポンプ（
７０）によってポンプ（６４）の出口（６８）を通って
引かれて排気口（７２）に行く。真空ポンプ（７０）は
試料ガスチャンネルライン（５２，５５，５６）中の試
料ガスを排気して新しい試料ガスをガス源（５０）から
試料ガスチャンネルラインに引き入れる。

外部カラムは（４２）により試験を行うために試料ガス
をキャリヤガスラインに入れたいときは、第３弁駆動装
置（５４ａ）によって第３弁座（５４）を閉じてガス源
■からの試料ガス流をしゃ断する。ポンプ（６４）を駆
動する。第２圧カセンサ（６２）で測定した第７．８、
および９チャンネル（５５，５６，６０）中の圧力が第
１圧力センサー（３４）で測定した第１および２チャン
ネル（２９，３５）中の圧力より所定値だけ高いときは
、第２弁座（５６）の駆動装置（３８ａ）を駆動して第
８チヤンネル（５６）から試料カスをキャリヤカスライ
ンに入る。第２弁座（３８）は所定時間（典型的には数
ミリ秒程度）開く。第８チヤンネル（５６）からの試料
ガスの注入の間に試料ガスは第２弁座關を通ってキャリ
ヤガスラインの第２および３チヤンネル（３５、４０）
にはいる。第２チヤンネル（ハ）中の第２制限器関は試
料ガスが上流の方に流れてサージタンク（２０）にはい
りそれを汚染するのを防止する。したかっで、いくらか
の試料ガスが第２チヤンネル（ハ）にはいるが、第８チ
ヤンネル（５６）からの実質的にすべての試料カスが第
３チヤンネル１０および外部カラム（４２）に注入され
、検出器（４６）によって測定される。

ポンプ汚染の問題すなわちポンプ（６４）内からのカス
がキャリヤガスラインおよび外部カラム（４２）にはい
るのを防ぐために、第８チヤンネル（５６）の容積をそ
れがポンプ（６４）と第２弁座（３８）とからの試料ガ
スの間のバッファとして作用するように選ぶ。

特に、第８チヤンネル（５６）の容積は、ポンプ（６４
）を駆動したときポンプ（６◇内にあった試料ガスが第
２弁座（至）に達しないようなものである。第８チヤン
ネル（５６）の容積は、ポンプ（６４）の圧縮比と、第
２弁座關、第７チヤンネル（５５）、および第３弁座（
５４）中の第７チヤンネル（５５）と連通ずるが第３駆
動装置（５４ａ）で閉じられていない部分内のガスの容
積との積より大きくなければならない。このようにして
ポンプ（６優からガスがキャリヤカスラインにはいるこ
とが避けられる。

第３弁座（５＝Ｌ）がその通常の閉じた位置にもどるや
いなやポンプ（６優はその注入作用を停止し、その通常
の開いた位置になってガスは入口（６のから出口（６８
）へ流れる。そうすると第３弁座（５４）が開いて試料
ガスがガス原図からポンプ（６））に行き、ダイヤフラ
ムポンプ（７０）によって排気される。

外部カラム（４■がウェハ（１０２）の外にあることに
よって用途の異なるガスクロマトグラフ装置θ旬の製作
が大巾に簡単になる。外部カラム（４４は試料カス混合
物をその成分に分離する化学的手段を含む。異なる用途
において異なる試料カスを分析するためには外部カラム
（４２１は異なったものでなければならないであろう。

しかしながら異なる用途に対する装置（２６）はすべて
同じでよい。したかって、異なるガスの分析に対しては
異なるカラム（４ｚを同じ装置（２６）に取り付ければ
よい。このようにして異なる用途に対しては外部カラム
（４２）だけが異なる。

部品が共通であると在庫品が減るので製造費が低下する
。

第４図は本発明の装置側に用いる第２弁駆動装置（３８
ａ）の部分的断面図を示す。弁駆動装置（３８ａ）はボ
ルト（２０２）でシリコンウェハ（１０２）、プレート
（１０４）、および支持体（１０６）に取り付けられた
ハウジング（２００）を含む。第２図に示すように、駆
動装置（３８ａ）を弁座（３８）に取り付けるボルト（
２０２）は３本ある。ハウジング（２００）の上方に所
望のとき弁間を駆動するのに用いる電気的に作動される
ソレノイド（２０４）がある。ソレノイド（２０４）は
ハウシング（２００）に螺着されすナット（２０６）で
適所にロックされている。

ハウジング（２００）内には弁装置（２１０）がある。

弁装置（２１０）はハウジング（２００）内でシリコン
ウエハ（１０２）とソレノイド（２０４）との間に固定
されている。弁装置（２１０）内には端（２２９）を持
つスリーブ（２２８）がある。スリーブ（２２８）の端
（２２９）にはオリフィス（２２６）がある。端（２２
９）の外面に円形リング（２２５）がある。リング（２
２５）はダイヤフラム（２２６）と係合し、ソレノイド
（２０４）をしつかりと螺着すると、リング（２２５）
はダイヤフラム（２３０）とウェハ（１０２）とに押圧
され、密封される。

スリーブ（２２８）内にはまた第１プランジヤ（２０８
）がある。第１プランジヤ（２０８）は第１円形リンク
（２１２）内を摺動する。第１円形リング（２１２）は
ソレノイド（２０４）とスリーブ（２２８）との間に締
め付けられている。第１プランジヤ（２０８）はソレノ
イド（２０４）内に設けられ、ソレノイド（２０４）を
駆動すると矢印Ａの方向に動く。スリーブ（２２８）内
の第１プランジヤ（２０８）の端部にボデー（２１４）
かある。第１ばね（２１６）がボデー（２１４）と第１
リング（２１２）との間にする。第１ばね（２１６）は
ボデー（２１４）をソレノイド（２０４）の反対方向に
偏圧する。

ボデー（２１４）内に第２プランジヤ（２１８）がある
。

ボデー（２１４）内には第２プランジヤ（２１８）をつ
かむリップ（２２０）のがある。ボデー（２１４）内に
はまた第２のばね（２２２）がある。第２ばね（２２２
）は第２プランジャの一端を第１プランジヤ（２０８）
から離れる方向に偏圧する。第２プランジャ（２１８）
の他端はピン（２２４）と自由接触している０ピン（２
２４）はダイヤフラム（２３０）に突接するように配置
されている。ダイヤフラム（２３０）は弁座（３８）を
通るガス流を制御する。ピン（２２４）はダイヤフラム
（２３０）の面に実質的に垂直な方向に動くようになっ
ている。

弁駆動装置（３８ａ）の操作においては、ソレノイド（
２０４）が駆動されないときには、第１ばね（２１６）
がボデー（２１４）を、プランジャ（２０８）のショル
ダがりング（２１２）に当って止まるまでソレノイド（
２０４）から離れる方向に偏圧する。同様に、第２はね
（２２２）は第２プランジヤ（２１８）を第１プランジ
ャ（２０８）から離れる方向に偏圧する。第２ばね（２
２２）は第２プランジヤ（２１８）をピン（２２４）に
突き当ててピンをダイヤプラム（２３０）に押し付け、
弁座（至）に流れるガスを閉じる。

ソレノイド（２０４）が駆動されたときは、第１プラン
ジヤ（２０８）は実質的に矢印Ａの方向に引っ張られる
。そのとき＃！１グランジャ（２０８）はボデー（２１
４）をその方向に引っ張る。ボデー（２１４）がＡの方
向に動くと、ボデー（２１４）のリップ（２２０）は萬
２プランジャ（２１８）を矢印Ａの方向に引っ張る。

ソレノイド（２０４）が第１プランジヤ（２０８）　’
２引っ張ると＃Ｉｌばね（２１６）が圧縮される。しか
しピン（２２４）は第２プランジヤ（２１８）と自由接
触しているだけである。ピン（２２４）はダイヤフラム
（２３０）の弾性的復元力とダイヤフラム（２３０）　
％押圧するガスの力によってだけ動かされる。

ソレノイドの駆動をやめると、ａｌばね（２１６）はボ
デー（２１４）をソレノイド（２０４）から離れる方向
に押す。プランジャ（２１８）の下端がピン（２２４）
に突き当たると、プランジャ（２１８）は矢印Ａと反対
方向の運動を停止し、ボデー（２１４）のリップ（２２
０）から離れる。プランジャ（２０８）がさらに矢印Ａ
と反対の方向に動くと、ばね（２２２）は圧縮される。

第２プランジヤ（２１８）を押圧する第２ばね（２２２
）はまたピン（２２４）をダイヤフラム（２３０）に押
圧して弁座（至）を閉じる。

上記のことかられかるようにソレノイド（２０４）によ
る駆動力がないときは弁座（至）はガス流に対して通常
開じる。さらに、ダイヤフラム（２３０）に突き当たっ
て弁（至）を開閉するピン（２２４）は弁装置（２１）
のによって矢印Ａの反対方向にだけ動かされる。ソレノ
イド（２０４）が駆動されて弁装置（２１０）をピン（
２２４）から離れる方向に動力かすと、ピン（２２４）
はダイヤ７ラム（２３０）と弁座間を流れるガスの力だ
けで矢印Ａと反対方向に動がされる。

弁装置（２１０）の機能は、力伝達装置として働いて弁
座（至）が閉じている間ピン（２２４）にゆるやカーな
力を加えることである。事実、ピン（２２４）に加えら
れて弁座間を閉じる力は第２ばね（２２２）　Ｊこよっ
て与えられる。第２ばね（２２２）は５０グラム程度の
きわめてゆるやかな力を加えるようにすることができる
。力を突然ピン（２２４）に加えるとピン（２２４）が
壊れたり、ピン（２２４）が繰り返しおよび突然ダイヤ
フラム（２３０）に突き当り、ダイヤフラムがウェハ（
１０２）に突き当てられるとダイヤフラム（２３０）の
寿命が大巾に短くなる。最後に、中に自由ピン（２２４
）があるオリフィス（２２６）はハウジング（２００）
の一部であり、ハウジング（２００）はダイヤフラム（
２３０）およびウェハ（１０２）に実質的に垂直なので
、ピン（２２４）もダイヤフラム（２３０）およびウェ
ハ（１０２）　）こ垂直である。このため弁駆動装置（
３ｌ）の動作がより正確になる。

第５図は本発明の装置（２６）に用いる第２弁駆動装置
（５４ａ）の部分的断面図を示す。弁駆動装置（５４ａ
）はボルト（２５２）でシリコンウェハ（１０２）、プ
レート（１０４）、および支持体（１０６）に取り付け
られたハウジンク（２５０）に具備する。ここでも、第
２図に示すように、弁駆動装置（５４ａ）を装置（至）
に取り付けるボルト（２５２）が３本ある。ハウジング
（２５０）の上方に電気的に駆動されるプレノイド（２
５４）カあり、所望のとき弁（（社）を駆動するのに用
いる。

ソレノイド（２５４）はハウジング（２５のに螺着され
なと（２５６）で適所にロックされている。

ハウジング（２５０）内には弁装置（２６０）がある。

弁装置（２６０）はシリコンウェハ（１０２）とプレノ
イド（２５４）との間でハウジング（２５０）の内に固
定されている。弁装置（２６０）にはスリーブ（２６２
）がある。

このスリーブ（２６２）は第４図の第２弁駆動装置（３
８ａ）のスリーブ（２２８）と類似のものである。スリ
ーブ（２６２）の一端（２６５）にはオリフィス（２６
４）がある。オリフィス（２６４）内には自由ピン（２
６６）がある。ハウジング（２５０）は、オリフィス（
２６４）、したがってピン（２６６）が弁座（５つのダ
イヤフラム（２８のに実質的に垂直になるようにウェハ
（１０２）、プレート（１０４）、および支持体（１０
６）に取り付けである。スリーブ（２６２）　ｊこはま
たダイヤフラム、（２８０）に係合する円形リング（２
６３）がある。ボルト（２５２）を締めたとき、リング
（２６３）はダイヤフラム（２８０）とウェハ（１０６
）とに押圧されて弁座（５４）を密封する。

弁装置（２６０）の内に第１プランジヤ（２６８）がア
ル。

第１プランジヤ（２６８）は弁装置（２６０）を通って
ソレノイド（２５４）内に延びている。ソレノイド（２
５４）を駆動すると第１プランジヤ（２６Ｂ）は矢印Ｂ
の方向ｌこ動く。第１リング（２７のをプレノイド（２
５４）の近くで第１プランジヤ（２６８）に取り付ける
。第２リング（２７，４）をプレノイド（２５４）と反
対側のプランジャ（２６８）の端の近くにＥリング（２
６９）で取り付ける。第１ばね（２７２）が第１１Ｊン
グ（２７（υと第２リング（２７４）との間にあって常
に圧縮されている。第２リンク（２７４）は円筒形ホゾ
−（２７６）の一端と接触している。ボテ−（２７６）
の他端はピン（２６６）と自由接触している。第２ばイ
っ（２７８）がボデー（２７６）の他端の周りにあって
ボデー（２７６）をスリープ（２６２）の一端（２６５
）から離れる方向ｌこ偏圧している。第２ばね（２７８
）の作用はボデー（２７６）　４第２リング（２７４）
　４こ抑圧することである。

ボデー（２７６）は第２リング（２７４）が止め（２８
２）で止められるまで第２リング（２７４）に押圧され
る。

駆動装置（５４ａ）の運転Ｉこおいては、ソレノイド（
２５４）を駆動したときプラン＆−［２６８）は矢印Ｂ
の方向に動く。プランジャ（２６８）が動くとｔＲ１リ
ンク（２７０）　ｉ押してばね（２７２）を圧縮する。

そうするとはね（２７２）は第２リング（２７４）　’
に押圧する。

そうすると第１ばね（２７２）の力はボデー（２７６）
　ｆこ伝達される。この力は第２ばね（２７８）の圧縮
力に対抗する。したがって、ボデー（２７６）に作用す
る力は第１ばね（２７２）と第４）４−ｘね（２７８）
の力の差である。ボデー（２７６）に作用するこの力は
ピン（２６６）に伝達される。ピン（２６６）はダイヤ
フラム（２８０）に突き当って弁座（５◇を通るガスの
流路を閉じる。

ソレノイド（２５４）の駆動を停止すると、第２はね（
２７８）はボデー（２７６）を上向きすなわち矢印Ｂと
反対方向に偏圧する。そうするとボデー（２７６）はａ
ｉＥ２１Ｊング（２７４）に押圧され、プランジャを第
５図１こ示す状態にもどす。ピン（２６６）はボデー（
２７６）の−抱と自由接触している。ピンは引つ込み、
ダイヤフラム（２８０）の弾性によって矢印Ｂと反対方
向に動き、常態位置にもどる。したがって、ピン（２６
６）は弁駆動装置（５４ａ）のｇ動力によっては矢印Ｂ
の方向にだけ動ｆＪ＞される。ピン（２６６）のその常
態へのもどりはソレノイド（２５４）の駆動を停止する
ことによっては直接に起こされるものではない。

第４図に示す駆動装置（３８ａ）の説明と同様に弁装置
（２６０）の機能は力伝達装置として働くことであって
、ソレノイド（２５４）を駆動している間もつとゆるや
かな力をピン（２６６）、したがってダイヤフラム（２
８０）に加えることである。ピン（２６６）に加わる力
は第１ばね（２７２）と第２ばね（２７８）との圧縮力
の差である。この差はピン（２６６）に加わる力がきわ
めてゆるやかになるように調節することができる。最後
に、ピン（２６６）が中にあるオリフィス（２６４）は
ハウジング（２５０）の一部なので、ハウジング（２５
のはダイヤフラム（２８０）とウェハ（１０２）とに実
質的に垂直にできて弁駆動装置（４５ａ）の作動が正確
になる。

第６図は本発明の装置ｔ凶７こ用いる高圧注入ポンプω
船の部分的断面図である。ポンプ（６４）にはハウジン
グ（４０２）がある。ハウジング（４０２）はウェハ（
１０２）、プレート（１０４）　、およびアルミニウム
支持体（１０６）にポル）　（４０４）で取り付ける。

第２図に示すように、ポンプ（６つを装装置（社）に取
り付けるボルト（４０４）は３本ある。ハウジング（４
０２）にはタイヤフラム真空ポンプ（７０）に接続する
ためのオリフィス（４０３）がある。ソレノイド（４０
６）をハウジンク（４０２）にねじ込んである。ソレノ
イド（４０６）にはポンプ（６４）を駆動する作動部材
（４２４）がある。ハウジング（４０２）内にガラス管
（４１１）がある。

ガラス管（４１１）内にピストン（４０８）がある。ピ
ストン（４０８）はばね止め（４１０）によって上向き
にガラス管（４１１）から抜けないよう番こなっている
。

ピストン（４０８）にはハウジング（４０２）のオリフ
ィス（４０３）と整合したリング状６ぞ（４０９）があ
って、試料ガスが外部カラム（４つに注入されていない
とき、正常作動の間試料ガスが真空ポンプａωに流れる
ことができる。ピストン（４０８）にはマタシール（４
１６）があってピストン（４０８）とガラス管（４１１
）との間のガス流を阻止する。ピストン（４０８）には
穴（４２０）のある底部（４１８）が褐る。

ピストン（４０８）にはまた弁案内部材（４３０）かは
まった穴がある。弁案内部材（４３のはピストン（４０
８）　Ｚこ導層しており、ピストン（４０８）の底部（
４１８）とソレノイドの作動部材（４２４）との間に延
びている。弁案内部材（４３０）の上部にはばね保持部
材（４３２）のはまったリング状みそがある。はね保持
部材（４ａ２）はナイロン製ショルダワッシャ（４１２
）に突き当っている。ワッシャ（４１２）はばねの止め
（４１０）ととらにはね（４１４）の保持装置となる。

弁案内部材（４３０）内に弁プランジャ（４３４）があ
る。弁プランジャ（４３４）はソレノイド（４０６）の
作動部材（４２４）から底部（４１８）まで延びている
。弁プランジャ（４３４）の底部近くにＯりング（４３
６）がはまるリング状みぞ（４４２）がある。Ｏリング
（４３６）はガスが流れるのを防止するので、ガスは弁
案内部材（４３０）と弁プランジャ（４３４）との間に
はいらない。弁プランジャ（４３４秒、の端部（４４の
の周りには第２のＯリング（４３８）の端部（４４０）
のと第２のＯりンク（４３８）とはオリフィス（４２０
）とシール係合することができる。プランジャ（４３１
）の他端には第２のはね（４２８）を収容する穴がある
。第第２ばね（４２８）は穴の環状棚部とＥリング（２
４６）によって保持されている。

弁案内部材（４３０）にはピストン（４０８）の底部（
４１８）の近くに切り取られた部分があり、ガスは弁プ
ランジャ（４３４）の底部のオリフィス（４２のとピス
トン（４０８）のリング状みぞ（４０９）とを通ってハ
ウジング（４０２）のオリフィス（４０３）から流れ出
る。

ポンプ（傭が作動しているときはソレノイド（４０６）
は枢動され、作動部材（４２４）は矢印Ｃの方向に動き
、プランジャ（４３４）の第２のＯりンク（４３８）は
オリフィス（４加）と密封係合する。この点（こおいて
ウェハ（１０２）　、＠）らのガスはハウジング（４０
２）のオリフィス（４０３）との連通からしゃ断される
。作動部材（４２４）が矢印Ｃの方向”：：’！４ｐに
進むと、プランジャＣ４３４）はピストン（４Ｑ８）の
底部（４ｉ８）に突き当るので、全弁案内部材（４３０
）の下向きの運動によってピストン（４０８）は矢印Ｃ
の方向に動く。そうするとピストン（４０８）はばねの
止め（４１０）から雌れる。ざら（こ、ばね（４１４）
はこの下向きの運動の間圧縮される。

全ピストン装置（４０８）の運動によってチャンバ（４
６０）内のガスは圧縮されウェハ（１０２）に注入され
る。

チャンバ（４６０）内のガスの圧縮によってガス圧が増
大する。シール（４１６）とＯリング（４３８，４２２
）とがチャンバ（４６０）内のガスが外部の大気と連通
ずるのを防止する。ピストン（４０８）の下向きの運動
はチャンバ（４６のとチャンネル（５６）との中のガス
圧がウェハ（１０２）内のチャンネル（３５，４の内の
キャリヤガスの圧力より高くなるまで続く。第２弁（謬
が開くと試料ガスがキャリヤガスラ・ｆンにはいること
ができる。ソレノイド（４０６）はピストン（４０８）
　４ンレノイド（４０６）がその限界に達するまで矢印
Ｃの方向に押す。それからピストン（４０８）は止まる
。ピストン（４０８）の移動距離はソレノイド（４０６
）のハウジング（４０２）へのねじ込み童によって調節
することができる。これはポンプ（６４）の圧縮比を調
節する。

ポンプ（６４）の作用を止めるためにソレノイド（４０
６）の駆動を停止する。そうするとはね（４１４）はピ
ストン（４０８）を止め（４１０）まで押し上げる。

ばね（４１４）はまたナイロンワッシャ（４１２）を第
６図に示す位置に置く。さらに、はね（４２８）は弁案
内部材（４３０）の内のリング状の穴を偏圧し、機能部
材（４２４）を元の位置にもどしてプランジャ（４３４
）をピストン（４０８）の底部（４１８）から持ち上げ
る。

これにこよって穴（４２０）が開く。このときガスがウ
エハ（１０２）から導管（４８０）を通ってチャンバ（
４６０）にはいり、オリフィス（４０３）、リング状み
ぞ（４０９）およびオリフィス（４０３）を通って真空
ポンプ（７ｏ）にはいる００リング（４３６）はプラン
ジャ（４３４）と弁案内部材（４３０）との間をシール
する。

第７図は外部カラム（４２１をシリコ′／ウェハ（１０
２）、ガラスプレート（１０４）、および支持体（１０
６）に取り付ける結合装置（５００）の部分同側断面図
である。

結合装置（５００）はハウジング（５０２）を持チ、ポ
ルト（５０４）でウェハ（１０２）、プレート（１０４
）、および支持体イこ取り付けられている。外部カラム
（４２）を装置国に取り付けるボルト（５０４）は４本
ある。ハウジング（５０２）にはウェハ（１０２）中の
導管（５２２）にそう入されたスリーブ（５Ｑ８）があ
る。スリーブ（５０８）の端（５２４）は導管（５２２
）内に延びる。Ｏリング（５２０）がスリーブ（５０８
）の周りのリング状みぞにはまっている。０１Ｊング（
５２０）はウェハ００２）の他側（１０７）と接触して
いる。端（５２４）はウエハ（１０２）内に延びている
が、導管（５２２）内に残留するガスの容積の問題を起
こすほど大きな容積は導管（５２２）にはない。外部カ
ラム（４２）にはスリーブ（５０８）にはまる結合端（
５０６）がある。エポキシグルーのようなシール材が端
（５０６）をスリーブ（５０８）内にシールする。ボル
ト（５０４）は外部カラム（４２）をハウジング（５０
２）にしっかりと取り付け、スリーブ（５０８）をウェ
ハ（１０２）の導管（５２２）内に突き出させる。Ｏリ
ング（５２０）は密なシールとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を備えたガスクロマトグラフ装置
の概略図である。 第２図は本発明のガスクロマトグラフ装置の配置の配置
図である。 第３図は線３−３に沿ってとった第２図の装置の断面図
である。 第４図は本発明の装置に用いる常態では閉じた弁駆動装
置の部分的断面図である。 第５図は本発明の装置に用いる通常は開放されている弁
駆動装置の部分同断面図である。 第６図は本発明の装置に用いる注入ポンプの部分的断面
図である。 第７図は本発明の装置に取り付けたモジュール毛細管の
部分的側断面である。 １２・・・ヘリウム供給タンク １６・・・制限器　　　　　　１８・°・弁２０・・・
サージタンク　　　２６・・・本発明の装置３４・・・
第一圧力センサ　　３６・・・制限器３８、５４・・・
弁座　　　　３８ａ・・・弁駆動装置４６・・・検出器
　　　　　　５０・・・ガス源６２・・・第二圧力セン
サ　　６４・・・高圧ポンプ７０・・・真空ポンプ 図面の浄書（内容に変更なし） １ミニ３−−１− ］ミニ［←　−と− 詞、　　　。 １＝工６　−　：Ｂ　− １＝工［ｒ−−４− １ミニ［ｒ−５− 丁　　絖　　ネｉｌｉ　　　ｄｌ 昭１’ｌ　５８　（１’　　５）月３０１Ｅｉ！１．：
ｑ斤長官　　殿 １　・ｊｉ　ｆ′ｌの人手 昭和５）ε′Ｓ鋒特−顧第７２７６３Ｆ３２　発明の名
称 小ハリカスク１１ン］〜グラフ装置 ′３　補１１．をりる名 ＄１′１との関係　　出願人 名　称　　ンイク［ｌレンサー・チク［１ノジー・イン
−１−ボレーテッド ０　袖ｌ［の対象 １１１（図面 ｌ　浦１１−の内容 別紙のとおり

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　キャリヤガスを含むキャリヤガスグループ装
   置と、 試料ガスを収容するための試料ガスグループ装置と、 前記試料ガスグループ装置と前記キャリヤガスグループ
   装置とが通る第１弁座装置 とを有する基板ウェハと、 前記ウェハおよび前記グループ装置と一緒にガスチャン
   ネル装置をつくるプレートと、前記第１弁座装置に取り
   付けられた、前記試料ガスチャンネル装置ｔから前記キ
   ャリヤガスチャンネル装置への試料ガスの流れを市ｌＩ
   御する第１弁駆動装置と、 前記第１弁駆動装置と協力して試料ガスを前記試料ガス
   チャンネル装置から前記キャリヤガスチャンネル装置に
   注入する、前記ウェハζこ収り付けられて前記試料ガス
   チャンネル装置に接続されたポンプ装置と、 一喝が＠記キャリヤガスチャンネル装置に接続された、
   前記ウェハに取り付けられたモジュール毛細管装置と、 前記毛細管装置力）ら流れるガスの性質を測定する、前
   記毛細管装置の他端に接続された演出器装置と 全備えたガスクロマトグラフ装置。
2. （２）　　キャリヤガスを収容するためのキャリヤガス
   チャンネル装置と、 試料ガスを収容するための試料ガスチャンネル装置と、 前記試料ガスチャンネル装置から前記キャリヤガスチャ
   ンネル装置への試料ガスの流れを制御する第１弁装置と
   、 前記キャリヤガスチャンネル装置に接続された毛細管装
   置と、 前記毛細管装置から流れるガスの性質を測定する、前記
   毛細管装置に接続された検出器装置と ｆｍえ、前記キャリヤガスチャンネル装置と前記試料ガ
   スチャンネル装置とは前記第１弁装置を通る、ガスクロ
   マトグラフ装置であって、前記第１弁装置と共同して前
   記試料ガスチャンネル装置から前記＠ｌ弁装置を経て前
   記キャリヤガスチャンネル装置へガスを注入する、前記
   試料ガスチャンネル・装置に接続されたポンプ装置を備
   え、 前配薬１弁装置と前記ポンプ装置との間の前記試料ガス
   チャンネル装置の各棟は前記ポンプ装置から前記キャリ
   ヤガスチャンネル装置へガスが注入されないようなもの
   である ことを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
3. （３）前記第１弁装置は第１弁座装置と第１弁駆動装置
   とを含む、特許請求の範囲第２項記載の装置。
4. （４）前記キャリヤガスチャンネル装置、前記第１弁座
   装置、および前記試料ガスチャンネル装置はすべて基体
   内（こある、特許請求の範囲第３項記載の装置。
5. （５）前記基体はエツチングでつくられたみそを持つ基
   板ウェハと、前記ウェハおよび前記クループと共同して
   ガスチャンネルをつくるプレートとを持つ、特許請求の
   範囲第４項記載の装置。
6. （６）前記試料ガスチャンネル装置が通る第２弁座装置
   と、 前記第２弁座装置を通って第１升座装置にはいる試料ガ
   ス流を制御する、前記第２弁座装置に取り付けた第２弁
   駆動装置と を備えた特許請求の範囲第１項または第５項記載の装置
   。
7. （７）案内部材を持つハウジングと、 前記案内部材内のピン装置と、 弁座を通るガス流を制御するダイヤフラムと、一方向に
   動いて前記ピン装置に突き当たるプランジャ装置と を備え、 前記ピン装置は前記案内部材内を前記一方向に動いて前
   記タイヤフラムに突き当たり、前記ピン装置はまた前記
   プランジャ装置と自由接触して前記プランジャ装置によ
   って前記一方向だけに動かされる、弁座を通る流体流を
   制御する小型弁駆動装置。
8. （８）前記案内部材は前記ダイヤフラムに実質的に垂直
   な、特許請求の範囲第７項記載の駆動装置。
9. （９）前記プランジャ装置は 力駆動装置と、 前記ピン装置と自由接触する弾性力体４装置を備え、前
   記力駆動装置は力を前記絆性力伝達装置に加える、特許
   請求の範囲第７項記載の駆動装置。
10. （１０）前記力駆動装置は電気的に作動されるソレノイ
    ドである、特許請求の範囲第９項記載の駆動装置。
11. （１１）前記ピン装置はピンである、特許請求の範囲第
    ７項紀載の駆動装置。
12. （１２）前記駆動装置は通常は閉じていて、前記ソレノ
    イドが駆動されないときは流体が前記弁座を通って流れ
    ることが阻止される、特許請求の範囲第１０項記載の駆
    動装置。
13. （１３）前記ソレノイドは力を前記弾性力伝達装置に前
    記一方向と反対方向に加えるようになっている、特許請
    求の範囲第１２項記載の駆動装置。
14. （１４）前記力伝達装置は 一端が前記ソレノイドによって駆動されるホデーと、 前記ボデーを前記ンレノイドから離れる方向に偏圧する
    第１ばねと、 一端が前記ピンと自由接触するステムと・第２はねと を備え、 前記ステムと前記第２ばねとは前記ボデー内にあ′す、
    前記第２ばねは前記ステムを前記ピンに対して前記ボデ
    ーの他端から廂れる方向に偏圧し、 前記ピンに加わる力は前記第２ばねによって与えられる
    、 特許請求の範囲第１３項記ｊ賊の駆動装置。
15. （１５）前記駆動装置は通常は開いていて、前記ソレノ
    イドが駆動されていないどきは流体が前記弁座を通って
    流れることができる、特許請求の範囲第１０項記載の駆
    動装置。
16. （１６）前記ンレノイドは力を舵紀弾性力伝達装置に前
    記一方向に加える、特許請求の範囲第１５項記載の駆動
    装置。
17. （１７）前記力伝力伝達装置は 一端が前記ンレノイドによって駆動されるステムと、 第１ばねと、 一端が前記ピンと自由接触するボデーと、前記ボデーを
    前記ピンから離れる方向に前記ステムに対して偏圧する
    第２ばねと、 を備え、 前記ステムは前記第１はねに対して偏圧され、前記ンレ
    ノイドを駆動すると前記ピンに加わる力は前記第１ばね
    と前記第２ばねとの力の差によって与えられる、 特許請求の範囲第１６項記載の駆動装置。
18. （１８）入口と出口とのあるハウジングと、前記入口か
    ら前記出口への流体路と、 ポンプに前記入口から流体を注入する、前記ハウジング
    内のピストン装置と、 前記流体路を閉じる、前記ピストン装置内にある弁装置
    と、 前記弁装置を動かして前記流体路を閉じ、それから前記
    ピストン装置を動かして前記入口から流体を注入する駆
    動装置と 全備えた小型ポンプ。
19. （１９）前記ピストン装置は穴を持つピストンと、前記
    ピストンのベースにある穴と、ピストン壁の外周上のリ
    ング状みぞとを備え、 前記弁装置は前記穴の中にあり、 前記流体路は前記穴と連通ずる前記入口と、前記リンク
    状みぞと、前記出口とでつくられている、 特許請求の範囲第１８項記載のポンプ。 前記弁装置は弁プランジャを持ぢ、前記プランジャの一
    端は前記ピストンのベース中の穴とシールできるように
    係合する、特許請求の範囲第１９項記載のポンプ。
20. （２０）毛細管が一端内にはまる穴を持つハウジングと
    、 前記穴の他端の周りの、支持体内のよどみ容積を減少さ
    せるシール装置と 全備え、 前記穴の他端は前記支持体内にある、 毛細管装置を支持体に取り付ける結合装置。 局　前記シール装置は０リングである、特許請求の範囲
    第２１項記載の装置。 （ハ）試料ガスを試料ガスチャンネル内を一方向に注入
    位置を通ってポンピング位置まで流すことと、 前記試料ガスを前記ポンピング位置において前記一方向
    と反対方向に前記注入位置までポンピングすることと、 前記ポンピングされた試料ガスを前記注入位置において
    キャリヤガスチャンネルに注入することと、 ポンプ内からガスが前記キャリヤガスチャンネルに注入
    されないように前記ボンピングされた試料ガスを緩衝す
    ることと、 前記キャリヤガスチャンネル内の試料ガスを分析するこ
    とと を含むガスクロマトグラフ装置内の試料ガスを分析する
    方法。