JPWO2016114003A1 - ガス透過度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で高精度にフィルム試料のガス透過度を測定可能なガス透過度測定装置を提供すること。【解決手段】下流側Ｏリングが埋設される下流側Ｏリング保持部を有する下流側シール部材と、上流側Ｏリングが埋設され、上流側Ｏリングと下流側Ｏリングとで試料ホルダから露出するフィルム試料を狭持可能に下流側Ｏリング保持部と対向配置される上流側Ｏリング保持部等が形成され、下流側Ｏリング保持部に接近させて上流側Ｏリングと下流側Ｏリングとでフィルム試料を狭持させ、下流側Ｏリング保持部から離間させて上流側Ｏリングと下流側Ｏリングとの間に前記試料ホルダを挿通させるように上流側Ｏリング保持部を移動可能とされる上流側シール部材とで構成され、上流側Ｏリングと下流側Ｏリングとでフィルム試料を狭持した状態でガス暴露室及びガス透過量測定室を形成するシール機構を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、差圧法によるフィルム試料のガス透過度測定に用いられるガス透過度測定装置に関する。

フィルム部材のガス透過度を測定する方法として差圧法が知られている。前記差圧法としては、フィルム試料を、ガス透過セルの二つのチャンバ間に密封シールするような状態で装着した後、低圧チャンバを真空排気し、試験ガスを高圧チャンバに導入すると、ガスが試験片を通過し、低圧チャンバ内に透過することを利用し、ガス透過度を低圧側の圧力上昇又はガス量の増加として測定する方法（ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１）や、低圧側の圧力上昇又はガス量の増加として測定することに代え、前記低圧チャンバを真空排気しつつ、前記低圧チャンバ壁面への気体の吸脱着反応が平衡で、かつ、前記低圧チャンバ内でのガス透過量と真空ポンプの排気量とが平衡となった時点における圧力等を計測してガス透過度を測定する方法により実施される。
前記差圧法による前記フィルム部材の前記ガス透過度測定装置としては、例えば、フィルムを保持するためのフランジと、前記フィルムにガスを暴露するための容器と、前記フィルムのガス暴露面と逆側のガス透過面に対して所定の圧力まで排気することが可能な真空部とが接続され、前記真空部に取付けられる質量分析計により、前記ガス透過面から前記真空部内に透過するガスのガス透過度を測定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、有機ＥＬ、薄膜太陽電池等の半導体分野では、前記フィルム部材に対し、素子内部等への空気等の侵入を抑制するための封止材として１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ程度のガスバリア性が求められており、従来の前記ガス透過度測定装置では、こうした極微小なガスバリア性を短時間、高効率かつ高精度に測定することができない問題がある。
今、一般的に用いられるサイズである縦横９０ｍｍのフィルム試料を考えたとき、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙの水蒸気透過度（ＷＶＴＲ；Ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｕｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ）は、１．３×１０^−１１Ｐａ・ｍ^３／ｓの水蒸気流量に対応する。排気速度０．０１ｍ^３／ｓの真空ポンプで真空排気された真空容器に、１．３×１０^−１１Ｐａ・ｍ^３／ｓの前記水蒸気流量を導入すると、前記真空容器内の水蒸気分圧は、１．３×１０^−９Ｐａとなる。即ち、前記差圧法で、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ台の前記水蒸気透過度を測定するためには、１０^−９Ｐａ台の前記水蒸気分圧を測定する必要が生じる。そして、１０^−９Ｐａ台といった極微小の前記水蒸気分圧を測定するためには、バックグラウンドの前記水蒸気分圧を、少なくとも１０^−８Ｐａ台、望ましくは１０^−９Ｐａ台以下まで下げることが求められる。

一方で、水蒸気は、吸着性・凝集性があることから、不活性ガスに比べて、真空排気しにくいことが知られており、前記真空容器の内璧に吸着した水蒸気は、室温条件下で１０^−２Ｐａ程度以下の真空環境下では、おおよそ時間ｔの逆数ｔ^−１に従って圧力降下する（例えば、非特許文献１参照）。下記表１に、時間ｔ＝０秒における初期水蒸気分圧と、逆数ｔ^−１に従って圧力降下することを仮定して計算した、１０^−９Ｐａ台の前記水蒸気分圧を得るまでに要する時間を示す。即ち、１０^−９Ｐａ台の前記水蒸気分圧を短時間で得るためには、前記初期水蒸気分圧を下げることが重要であり、そのための機構を開発する必要がある。

なお、一般に、１０^−９Ｐａ台の前記水蒸気分圧を短時間で得るためには、２００℃以上で真空容器を加熱脱ガス（ベーキング）することが有効である。しかし、測定対象となるフィルム部材の耐熱温度は、典型的には８０℃であるため、前記フィルム部材を前記真空容器に入れた状態で、２００℃以上という高温でのベーキングを行うことができない。

ところで、独立した排気系を有する複数の処理室がゲートバルブを介して連設された真空容器に半導体ウエハを搬出入させることで、処理室ごとに異なる真空条件で前記半導体ウエハに対する加熱処理や蒸着処理等を行うロードロック装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。こうしたロードロック装置によれば、半導体ウエハを真空容器に搬出入する度、容器全体を大気に開放することがなく、予め高真空に排気された処理室で所望の処理を実施することができる。
しかしながら、こうしたロードロック装置の機構に基づく前記フィルム部材のガス透過度を測定する方法としては、これまで何ら検討されておらず、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙといったハイガスバリア性のものを含め、前記フィルム試料のガス透過度を短時間、高効率かつ高精度に測定するためには、新たな機構の開発が求められる。

特開平 ６−２４１９７８号公報 特開昭６３−１５７８７０号公報

杉本敏樹，武安光太郎，福谷克之，Journal of the Vacuum Society of Japan, Vol.56 (2013) No.8

本発明は、従来技術における前記諸問題を解決し、短時間、高効率かつ高精度にフィルム試料のガス透過度を測定可能なガス透過度測定装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 開口部が形成され、前記開口部からフィルム試料のガス暴露面及びガス透過面の両面が露出する状態で前記フィルム試料が挿脱自在に内挿される金属製の試料ホルダと、一端側が前記試料ホルダと脱着自在に取着可能とされるトランスファーロッドと、前記トランスファーロッドを内部空間に気密状態で進退動自在として挿通させる挿通部が形成されるとともに前記試料ホルダが前記内部空間に滞留可能とされる試料準備部と、前記トランスファーロッドの進退動により内部空間で前記試料ホルダが搬出入可能とされる試料分析部と、開状態で前記試料準備部内−前記試料分析部内間で前記試料ホルダが搬出入可能とされ、閉状態で前記試料準備部内−前記試料分析部内間を気密状態で密閉可能とされるゲート弁とを有する真空容器部と、下流側Ｏリングが前記試料ホルダから露出する前記フィルム試料の前記ガス透過面と当接するよう一部が突出した状態で埋設される下流側Ｏリング保持部を有し、前記試料分析部の内壁に固定される下流側シール部材と、上流側Ｏリングが前記試料ホルダから露出する前記フィルム試料の前記ガス暴露面と当接するよう一部が突出した状態で埋設され、前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとで前記試料ホルダから露出する前記フィルム試料を狭持可能に前記下流側Ｏリング保持部と対向配置される上流側Ｏリング保持部及びガス供給源と接続されるガス導入部が形成され、前記下流側Ｏリング保持部に接近させて前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとで前記フィルム試料を狭持させ、前記下流側Ｏリング保持部から離間させて前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとの間に前記試料ホルダを挿通させるように少なくとも前記上流側Ｏリング保持部を移動可能として前記試料分析部に支持される上流側シール部材とで構成され、前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとで前記フィルム試料を狭持した状態で、前記フィルム試料の前記ガス暴露面と前記上流側Ｏリングの内側と前記上流側シール部材の内側とで画成されるガス暴露室及び前記フィルム試料の前記ガス透過面と前記下流側Ｏリングの内側と前記下流側シール部材の内側と前記試料分析部の内壁で画成されるガス透過量測定室を形成するシール機構と、前記試料準備部と接続され、前記真空容器内を排気する第１の真空ポンプと、前記試料分析部の前記下流側Ｏリングからみて前記下流側シール部材の外側の位置に接続され、前記真空容器内を排気する第２の真空ポンプと、前記試料分析部の前記ガス透過量測定室を画成する部分と接続され、前記フィルム試料から前記ガス透過量測定室内に透過した測定用ガスの透過量を測定するガス透過量計測器と、を備えることを特徴とするガス透過度測定装置。
＜２＞ 更に、試料分析部のガス透過量測定室を画成する部分と接続され、前記ガス透過量測定室内を排気する第３の真空ポンプを備える前記＜１＞に記載のガス透過度測定装置。
＜３＞ 下流側シール部材から一部が突出する下流側Ｏリングの内側に一部が開口された金属板が嵌着される前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のガス透過度測定装置。
＜４＞ 上流側シール部材が、一の面の外周側に厚肉の部として形成される上流側Ｏリング保持部と、前記一の面側を他の面側に押し出すように前記他の面上に立設され、胴部が前記上流側シール部材の下流側シール部材に対する離間移動及び接近移動の移動操作部をなすとともに試料分析部内の気密を取りつつ立設端側から測定用ガスを管内に導入可能な中空管状のガス導入部とを有する全体略円盤状部材として形成される前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のガス透過度測定装置。
＜５＞ 試料準備部の内部空間を加熱するヒータが配設される前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のガス透過度測定装置。
＜６＞ 試料準備部内に配され、試料ホルダをストックするストック部を有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のガス透過度測定装置。

本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、短時間、高効率かつ高精度にフィルム試料のガス透過度を測定可能なガス透過度測定装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るガス透過度測定装置の概要を示す説明図である。 シール機構を拡大して示す説明図である。 試料ホルダ部を説明する説明図である。 図３（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。 Ｏリングを説明する説明図である。 参考例１に係るガス透過度測定装置のシール機構を拡大して示す説明図である。 参考例１に係るガス透過度測定装置の変形例に係るガス透過度測定装置のシール機構を拡大して示す説明図である。 参考例２に係るガス透過度測定装置シール機構を拡大して示す説明図である。

本発明の一実施形態に係るガス透過度測定装置を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るガス透過度測定装置の概要を示す説明図である。
該図１に示すように、ガス透過度測定装置１００は、主として、シール機構１と、試料分析部１０と、試料準備部２０と、ゲート弁３０と、トランスファーロッド３１と、試料ホルダ３２とを有して構成される。

試料準備部２０は、真空容器２１と、ヒータ２２と、試料ホルダストック機構２５と、挿通部２６とを有する。
真空容器２１は、ステンレス鋼材等の公知の真空容器形成材料から形成される筒状部材であり、内部空間が試料準備室２７とされる。

真空容器２１の一端側には、試料ホルダ３２が取着された状態のトランスファーロッド３１を試料準備室２７内に気密状態で進退動自在として挿通させる挿通部２６が形成されるとともに、真空容器２１は、試料準備室２７内において、試料ホルダ３２が後述の試料ホルダストック機構２５に保持された状態、或いは、トランスファーロッド３１に取着された状態で滞留可能とされる。
また、真空容器２１は、側面に図示しない密閉扉が形成され、前記密閉扉を通じてトランスファーロッド３１に対する試料ホルダ３２の脱着操作や、必要に応じて、試料ホルダストック機構２５に対する試料ホルダ３２のストック操作を行うことが可能とされる。
また、真空容器２１の他端側は、ゲート弁３０を介して試料分析部１０の真空容器１１と連結され、ゲート弁３０を閉じた状態で、真空容器２１に接続される第１の真空ポンプ２８により試料準備室２７内が試料分析部１０と独立して排気可能とされる。
なお、第１の真空ポンプ２８としては、公知の真空ポンプから適宜選択して用いることができるが、ハイガスバリア性のフィルムを測定対象とする場合、試料準備室２７内を、 １０^−３Ｐａ以下に排気可能なものが好ましく、例えば、ターボ分子ポンプ等を用いることができる。

また、真空容器２１の外周には、試料準備室２７に導入される試料ホルダ３２に吸着された水蒸気等を脱離させ、第１の真空ポンプ２８でより効率的に排気可能とする等の観点から、公知の加熱装置で構成されるヒータ２２が周設される。
なお、本例では、ヒータ２２が真空容器２１の外周に周設されるが、ヒータ２２としては、別の態様で配してもよく真空容器２１内に配されていてもよい。

試料ホルダストック機構２５は、試料準備室２７内に配され、複数の試料ホルダ３２をストック可能なストック部２３と、一端がストック部２３と連結され、他端側が真空容器２１の外方に突出して試料準備室２７外に気密を取りつつ延在する棒状部材で形成されるストック部支持部２４とで構成される。なお、試料ホルダストック機構２５としては、ステンレス鋼等の公知の金属材料で形成することができる。
ただし、この試料ホルダストック機構２５の構成は、一例を示すものであり、試料準備室２７内に試料ホルダ３２をストック可能なストック部を有する構成であれば、こうした構成に限定されない。

試料分析部１０は、真空容器１１で構成される。
真空容器１１は、ステンレス鋼材等の公知の真空容器形成材料から形成される筒状部材であり、内部空間が試料分析室１２とされる。
真空容器１１の一端側は、ゲート弁３０を介して試料準備部２０の真空容器２１と連結され、ゲート弁３０を閉じた状態で、真空容器１１に接続される第２の真空ポンプ１３により試料分析室１２内が試料準備部２０と独立して排気可能とされる。
なお、第２の真空ポンプ１３としては、公知の真空ポンプから適宜選択して用いることができるが、ハイガスバリア性のフィルムを測定対象とする場合、試料分析室１２内を１０^−３Ｐａ以下に排気可能なものが好ましく、例えば、ターボ分子ポンプ等を用いることができる。

また、真空容器１１は、ゲート弁３０を開いた状態で、トランスファーロッド３１の進退動により試料分析室１２内での試料ホルダ３２の搬出入が可能とされる。
真空容器１１の側面では、後述するガス透過量測定室４１の一部を構成するよう、下流側シール部材３の内側の一部壁面が外方に突出するよう形成されるが、真空容器１１としては、このような形状で形成されなくともよい。
また、試料分析室１２内に搬入された試料ホルダ３２を安定的に支持するため、真空容器１１の底部には、一例として試料分析室１２内に搬入された試料ホルダ３２を保持する試料ホルダ支持部１４が形成される。
なお、真空容器１１と真空容器２１とは、例えば、ゲート弁３０を連結部材として別々の真空容器を連結させて形成することができる。

ゲート弁３０は、ステンレス鋼等の公知の金属材料で形成され、試料準備部２０（真空容器２１）と試料分析部１０（真空容器１１）とを連結するように、これらの部間に配され、開状態で試料準備部２０内−試料分析部１０内間（試料準備室２７−試料分析室１２間）で試料ホルダ３２が搬出入可能とされ、閉状態で試料準備部２０内−試料分析部１０内間（試料準備室２７−試料分析室１２間）を気密状態で密封可能とされる。
また、トランスファーロッド３１は、一端側が試料ホルダ３２と脱着自在に取着可能とされる棒状部材であり、公知のロードロック装置で用いられるものを好適に使用することができる。

シール機構１を図２を参照しつつ説明をする。図２は、シール機構を拡大して示す説明図である。
該図２に示すように、シール機構１は、上流側シール部材２と下流側シール部材３とで構成される。なお、本明細書において、「上流」とは、測定用ガスの流通経路において、供給元のガス供給源６（図１参照）に近いことを指し、「下流」とは、測定用ガスの流通経路において、供給元のガス供給源６（図１参照）から遠いことを指す。

上流側シール部材２には、上流側Ｏリング保持部２ａと、ガス導入部２ｂとが形成される。
上流側Ｏリング保持部２ａは、上流側Ｏリング４ａが試料ホルダ３２から露出するフィルム試料Ｆのガス暴露面と当接するよう一部が突出した状態で埋設され、上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとで試料ホルダ３２から露出するフィルム試料Ｆを狭持可能に下流側Ｏリング保持部３’と対向配置される。
また、ガス導入部２ｂは、ガス供給源６と接続され、ガス供給源６から供給される測定用ガスを上流側シール部材２内側に形成されるガス暴露室４０に導入可能とされる。
また、上流側シール部材２は、下流側Ｏリング保持部３’に接近させて上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとでフィルム試料Ｆを狭持させ、下流側Ｏリング保持部３’から離間させて上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとの間に試料ホルダＦを挿通させるように少なくとも上流側Ｏリング保持部４ａを移動可能として試料分析部１０に支持される。なお、ここでは、上流側シール部材２全体が移動可能とされる。また、上流側シール部材２（上流側Ｏリング保持部４ａ）を下流側シール部材３に対して安定状態で移動させ、支持することを目的として、試料分析部１０の真空容器１１内壁に上流側シール部材２を搬送し支持するレール部材（不図示）が形成されていてもよい。

上流側シール部材２は、一の面の外周側に厚肉の部として形成される上流側Ｏリング保持部２ａと、前記一の面側を他の面側に押し出すように前記他の面上に立設され、胴部が上流側シール部材２の下流側シール部材３に対する離間移動及び接近移動の移動操作部をなすとともに試料分析部１０（試料分析室１２）内の気密を取りつつ立設端側から測定用ガスを管内に導入可能な中空管状のガス導入部２ｂとを有する全体略円盤状部材として形成される。
これにより、ガス導入部２ｂの真空容器１１外に突出して延在する部分又は当該部分と接続される配管をスライド操作させて、試料分析室１２内と気密を取りつつ上流側シール部材２を下流側シール部材３側に容易に移動させることができる。ただし、上流側シール部材２としては、このような構成でなくともよい。例えば、本例では、ガス導入部２ｂを前記一の面側を他の面側に押し出すように前記他の面上に立設された中空管状の部材とし、上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとでフィルム試料Ｆを狭持した状態で一部が試料分析部１０（試料分析室１２）内と気密を取りつつ試料分析部１０（試料分析室１２）外に突出して延在させ、該一部を直接操作して試料分析部１０（試料分析室１２）外部からの前記移動操作を行うこととしているが、これに代えて、試料分析部１０の真空容器１１の開口部分に、ガス導入部２ｂと接続され気密を取りつつ上流側シール部材２をガス導入部２ｂを介して前記移動操作させることが可能なベローズ配管等の管継手部を配し、これによりガス導入部２ｂを間接的に操作させることとしてもよい。
なお、上流側シール部材２としては、上流側Ｏリング４ａを除き、ステンレス鋼等の公知の金属材料で形成することができる。

下流側シール部材３は、下流側Ｏリング４ｂが試料ホルダ３２から露出するフィルム試料Ｆのガス透過面と当接するよう一部が突出した状態で埋設される下流側Ｏリング保持部３’を有し、試料分析部１０の真空容器１１内壁に固定される。また、下流側シール部材３は、トランスファーロッド３１の進動により試料分析室１２内に搬入される試料ホルダ３２と下流側Ｏリング４ｂとが当接する位置に配される。したがって、下流側Ｏリング４ｂの位置調整を行うことなく、トランスファーロッド３１の進動操作を行うだけで、試料ホルダ３２に挿入されたフィルム試料Ｆと下流側Ｏリング４ｂとを当接させ、当接後、下流側シール部材３に対する上流側シール部材２の離間・接近操作を行うだけで、試料ホルダ３２を上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとで狭持させることができる。また、測定後、トランスファーロッド３１の進動先に試料ホルダ３２が存在するため、トランスファーロッド３１の進動操作を行うだけで、トランスファーロッド３１の一端側に試料ホルダ３２とを取着させることができ、トランスファーロッド３１による試料ホルダ３２の回収を容易に行うことができる。
また、本例では、下流側シール部材３は、一の面の外周側に厚肉の部として下流側Ｏリング保持部３’が形成され、中央が開口された略円盤状の部材として形成される。
なお、下流側シール部材３としては、下流側Ｏリング４ｂを除き、ステンレス鋼等の公知の金属材料で形成することができる。

ここで、試料ホルダ３２及び上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂの詳細及びこれら部材の関係について、図３（ａ），（ｂ），図４を参照しつつ説明する。なお、図３（ａ）は、試料ホルダ部を説明する説明図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す断面図であり、図４は、Ｏリングを説明する説明図である。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、試料ホルダ３２は、中央に直径Φ_１の円形開口部が形成され、ステンレス鋼等の公知の金属材料で形成される２枚の金属板３３ａ，３３ｂとの間にフィルムＦを内挿した状態でビス３４ａ〜ｄにより金属板３３ａ，３３ｂを密着させて固定可能とされ、前記開口部からフィルム試料Ｆの一面（ガス暴露面）と、反対側の他の面（ガス透過面）とが露出される。
また、試料ホルダ３２は、取付部３５が形成され、トランスファーロッド３１の一端側と取付部３５とのスイッチ式の嵌合やこれらの磁着等により、トランスファーロッド３１と脱着自在に取着可能とされる。なお、磁着等させる場合には、必ずしも、取付部３５を設ける必要はない。

一方、上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂは、それぞれフッ素ゴム等の公知の樹脂材料やインジウム、金等の軟性金属材料で形成され、外径がΦ_２、内径がΦ_３とされる（図４参照）。
上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂの外径Φ_２は、試料ホルダ３２開口部の直径Φ_１よりも小さく上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂで、直接、試料ホルダ３２から露出する状態のフィルム試料Ｆを狭持可能とされ、内径Φ_３で囲まれた領域がフィルム試料Ｆのガス透過領域とされる。また、上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂとしては、非シール時における断面形状が円形状のものであってもよいが、高い気密性を得る観点から、断面形状が四角形状のものが好ましい。
なお、この例は、説明を簡単にするためのものであり、試料ホルダ３２の前記開口部は、上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂの外径がΦ_２よりも大きいサイズであれば、特に円形である必要はなく、また、上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂは、フィルム試料Ｆを狭持可能である限り、同じ材質、全く同じ大きさである必要はない。

ガス透過度測定装置１００について再び図１を参照しつつ説明する。
シール機構１では、上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとでフィルム試料Ｆを狭持した状態で、フィルム試料Ｆの前記ガス暴露面と上流側Ｏリング４ａの内側と上流側シール部材２の内側とで画成されるガス暴露室４０及びフィルム試料Ｆの前記ガス透過面と下流側Ｏリング４ｂの内側と下流側シール部材３の内側と試料分析部１０（真空容器１１）の内壁で画成されるガス透過量測定室４１を形成する。

また、下流側シール部材３（下流側Ｏリング保持部３’）では、下流側シール部材３から一部が突出する下流側Ｏリング４ｂの内側に一部が開口された金属板５が嵌着される等により、フィルム試料Ｆが金属板５により支持されることが好ましい。即ち、ガス暴露室４０よりもガス透過量測定室４１の方が圧力が小さいため、フィルム試料Ｆがガス透過量測定室４１側に引き寄せられ、試料フォルダ３２からの外れや湾曲により上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂの内径Φ_３で囲まれた領域でフィルム試料Ｆのガス透過領域を見積もれない状況が発生することがあり、フィルム試料Ｆの前記ガス透過面側を金属板５で支持することが好ましい。
なお、金属板５としては、ステンレス鋼等の公知の金属材料で形成され、任意の場所に一又は複数の開口が形成された金属板やメッシュ状に開口が形成された金属板等を用いることができる。

ガス透過量計測部４２（ガス分析器）は、試料分析部１０（真空容器１１）のガス透過量測定室４１を画成する部分と接続され、フィルム試料Ｆからガス透過量測定室４１内に透過したガス透過量を測定する。ガス透過量計測部４２としては、特に制限はなく、電離真空計等の公知の真空計、四重極質量分析計等の公知の質量分析計を用いることができる。
また、ガス透過度の測定方法に応じて、試料分析部１０（真空容器１１）のガス透過量測定室を画成する部分と接続され、ガス透過量測定室４１内を排気する第３の真空ポンプ４３が配される。即ち、ガス透過度をガス透過量測定室４１内を真空排気しつつ、ガス透過量測定室４１内壁への気体の吸脱着反応が平衡で、かつ、ガス透過量測定室４１内でのガス透過量と真空ポンプの排気量とが平衡となった時点における圧力等を計測してガス透過度を測定する場合、その真空ポンプとして第３の真空ポンプ４３が配される。
第３の真空ポンプ４３としては、公知の真空ポンプを用いることができるが、ハイガスバリア性のフィルムを測定対象とする場合、ガス透過量測定室４１内を１０^−６Ｐａ以下に排気可能なものが好ましく、例えば、ターボ分子ポンプ等を用いることができる。
試料分析室１２内を第２の真空ポンプ１３で真空排気した後、ガス透過量測定室４１を形成し、フィルム試料Ｆからのガス透過量をガス透過量測定室４１内における圧力上昇又はガス量の増加として測定する場合には、必ずしも第３の真空ポンプ４３を配する必要はない。
なお、ガス透過度測定装置１００は、試料準備部２０と試料分析部１０とを鉛直方向に連結させた例に係るが、水平方向に連結させてもよい。この場合、フィルム試料Ｆが水平面に対して垂直に配されるよう、シール機構１を構成することが好ましい。
また、ガス透過度測定装置１００は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、この実施形態に限定されない。

次に、ガス透過度測定装置１００の動作について図１を参照しつつ説明をする。
ゲート弁３０を閉じた状態で、試料分析室１２内を第２の真空ポンプ１３で排気する。ガス透過度測定対象のフィルム試料Ｆがハイバリア性（ガス透過度が高い）のフィルムである場合、試料分析室１２内を１０^−３Ｐａ以下程度に真空排気する。

また、真空容器２１の密閉扉（不図示）を通じて挿通部２６から真空容器２１内に垂下されたトランスファーロッド３１の一端側に試料ホルダ３２を取着させる。なお、トランスファーロッド３１からの試料ホルダ３２の着脱は、例えば、トランスファーロッド３１の電磁石で試料ホルダ３２が取着される場合、前記電磁石の励磁をオンオフ動作させて行う。トランスファーロッド３１に取着される試料ホルダ３２は、試料ホルダストック機構２５におけるストック部２３にストックされていないものを直接取着させて用いてもよいが、吸着ガス等を脱離させる観点から、予めストック部２３にストックさせておいたものが好ましい。試料ホルダストック機構２５のストック部２３に対する試料ホルダ３２のストックは、真空容器２１の密閉扉（不図示）を通じて行う。密閉扉は、作業完了後、速やかに閉じるようにする。
また、試料準備室２７内に滞留される試料ホルダ３２等に吸着される水蒸気等は、ヒータ２２による加熱により脱離され、第１の真空ポンプ２８で効率的に排気可能とされる。ヒータ２２による加熱は、フィルム試料Ｆの耐熱温度未満の温度で行う。また、第１の真空ポンプ２８では、フィルム試料Ｆがハイバリア性のフィルムである場合、試料準備室２７内を１０^−３Ｐａ以下程度に真空排気させる。

試料分析部１０では、予め上流側シール部材２のガス導入部２ｂの真空容器１１外に突出して延在する部分又は当該部分と接続される配管をスライド操作し、上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとの間に試料ホルダ３２を挿通させるよう上流側シール部材２（上流側Ｏリング保持部２ａ）を下流側シール部材３（下流側Ｏリング保持部３’）から離間させておく。
ストック部２３にストックされた試料ホルダ３２をトランスファーロッド３１に取着させた後、ゲート弁３０を開き、トランスファーロッド３１を試料分析部１２内の所定の深さまで搬送操作することで、試料ホルダ３２を内挿される試料フィルムＦの上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとによる狭持位置まで搬送する。
この状態で、上流側シール部材２のスライド操作により、上流側Ｏリング保持部２ａを下流側Ｏリング保持部３に接近させて上流側Ｏリング４ａと下流側Ｏリング４ｂとでフィルム試料Ｆを狭持させる。
この時、シール機構１内では、フィルム試料Ｆの前記ガス暴露面（一の面）と上流側Ｏリング４ａの内側と上流側シール部材２の内側とで画成されるガス暴露室４０と、フィルム試料Ｆの前記ガス透過面（一の面と反対側の他の面）と下流側Ｏリング４ｂの内側と下流側シール部材３の内側と試料分析部１０（真空容器１１）の内壁で画成されるガス透過量測定室４１とが気密状態で形成される。
その後、試料ホルダ３２からトランスファーロッド３１を脱着させ、トランスファーロッド３１を試料準備室２７に戻し、ゲート弁３０を再び閉じ、引き続き第２の真空ポンプ１３で試料分析室１２内を真空排気し、ガス透過度測定の測定準備を完了させる。

本例におけるガス透過度測定では、ガス透過量測定室４１内を第３の真空ポンプで真空排気しつつ、上流側シール部材２のガス導入部２ｂを介してガス供給源６から供給される測定用ガスをガス暴露室４０内に導入させ、フィルム試料Ｆからガス透過量測定室４１内に透過する前記測定用ガスの透過量を透過量ガス透過量計測部４２（ガス分析器）で計測して行う。計測は、ガス透過量測定室４１内壁への気体の吸脱着反応が平衡で、かつ、ガス透過量測定室４１内でのガス透過量と第３の真空ポンプ４３の排気量とが平衡となった時点における圧力等を計測してガス透過度を測定する。なお、フィルム試料Ｆがハイバリア性のフィルムである場合、ガス透過量測定室４１内を第３の真空ポンプを用いて１０^−６Ｐａ以下程度に真空排気する。

次に、本発明の効果について、ガス透過度測定装置１００を例にとり詳細に説明する。
ガス透過度測定装置１００では、装置に対してフィルム試料Ｆを搬出入する度に装置内を大気に暴露することがなく、予め所望の真空環境にまで真空排気された試料分析部１０でガス透過度を測定するため、短時間で測定条件の真空環境を得ることができ、延いては、フィルム試料Ｆのガス透過度を短時間で効率的に測定することができる。
また、フィルム試料Ｆ、試料ホルダ３２等に吸着したガスをガス透過度測定前に予め試料準備部２０で排除することができるため、試料分析部１０において、これらが脱離せず短時間で測定条件の真空環境を得ることができ、延いては、フィルム試料Ｆのガス透過度を短時間で効率的に測定することができる。
また、試料準備部２０において、試料ホルダストック機構２５に試料ホルダ３２をストックしておくことで、試料ホルダ３２に吸着したガス、水蒸気等が排除された試料ホルダ３２を予め準備することができる。したがって、試料分析部１０においてより短時間で測定条件の真空環境を得ることができ、延いては、フィルム試料Ｆのガス透過度を短時間で効率的に測定することができる。

また、ガス透過度測定装置１００では、装置内に配され、また、金属製の試料ホルダ３２の開口部直径Φ_１よりも小さな外径Φ_２の上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂで直接試料ホルダ３２を狭持してガス透過度測定を行うため、高精度にガス透過度の測定を行うことができ、延いては、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙといったハイバリア性のフィルム試料を測定対象とすることができる。
この点について、更に、図２，図５〜７を参照しつつ、下記参考例１及び２に係るガス透過度測定装置と比較した説明を行う。なお、図５は、参考例１に係るガス透過度測定装置のシール機構を拡大して示す説明図であり、図６は、参考例１に係るガス透過度測定装置の変形例に係るガス透過度測定装置のシール機構を拡大して示す説明図であり、図７は、参考例２に係るガス透過度測定装置シール機構を拡大して示す説明図である。

参考例１に係るガス透過度測定装置では、図５に示すように、上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂの外径Φ_２に対して、開口部の直径Φ_１が小さい金属製の試料ホルダ５０を用いることとし、試料ホルダ５０の金属板５１ａ，５１ｂでフィルム試料Ｆを狭持してガス透過度測定を行う点で、ガス透過度測定装置１００と異なる。なお、符号５３は、トランスファーロッド３１への取付部を示す。

この参考例１に係るガス透過度測定装置をガス透過度測定を行うと、ガス導入部２ｂから導入される測定用ガスが、Ｏリングによるシールがないため金属板５１ａとフィルム試料Ｆとの間から試料分析室１２内に漏れ出した後、金属板５１ｂとフィルム試料Ｆとの間からガス透過量測定室側に漏れ出し（図５中の黒矢印参照）、フィルム試料Ｆを透過したガス（図５中の白抜き矢印参照）と混ざり込み、フィルム試料Ｆのガス透過度測定を精度良く実施することができない。

また、図６に示すように、参考例１に係るガス透過度測定装置の問題を解消する変形例として、金属板５１ａ，５１ｂの対向面にＯリング５２ａ，ｂを埋設し、これらＯリング５２ａ，ｂでフィルム試料Ｆを狭持させても、Ｏリング５２ａ，ｂが試料ホルダ５０とともに装置内外に搬出入されるため、装置外でＯリング５２ｂに吸収されたガスが金属板５１ｂとフィルム試料Ｆとの間からガス透過量測定室側に漏れ出し（図６中の黒矢印参照）、フィルム試料を透過したガス（図６中の白抜き矢印参照）と混ざり込み、フィルム試料Ｆのガス透過度測定を精度良く実施することができない。

参考例２に係るガス透過度測定装置では、図７に示すように、上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂの外径Φ_２に対して、開口部の直径Φ_１が小さい金属製の試料ホルダ６０を用いることとし、試料ホルダ６０の金属板６１ａ，６１ｂでフィルム試料Ｆを狭持してガス透過度測定を行う点で、ガス透過度測定装置１００と異なる。また、金属板５１ａよりもサイズが小さい金属板６１ａを用い、金属板６１ｂのみを上流側及び下流側Ｏリング４ａ，ｂで狭持する点で、参考例１に係るガス透過度測定装置と異なる。なお、符号６３は、トランスファーロッド３１への取付部を示す。

この参考例２に係るガス透過度測定装置では、参考例１に係るガス透過度測定装置と異なり、前記測定用ガスが試料分析室１２内に漏れ出すことはないものの、前記測定用ガスが金属板６１ｂとフィルム試料Ｆとの接合面に直接到達し、この接合面には、Ｏリングによるシールがされていないことから、前記測定用ガスが金属板６１ｂとフィルム試料Ｆとの間からガス透過量測定室側に漏れ出し（図７中の黒矢印参照）、フィルム試料を透過したガス（図７中の白抜き矢印参照）と混ざり込み、ガス透過度測定を正確に実施することができない。また、金属板６１ｂとフィルム試料Ｆとの接合面にＯリングを配しても、参考例１に係るガス透過度測定装置の変形例について説明した問題が生じ、フィルム試料Ｆのガス透過度測定を精度良く実施することができない。

これらに対し、ガス透過度測定装置１００では、前記測定ガスのガス透過量測定室側に漏れ出しがなく、フィルム試料Ｆを透過したガスのみを測定対象とすることができ（図２中の白抜き矢印参照）、フィルム試料Ｆのガス透過度測定を高精度に実施することができる。

１ シール機構
２ 上流側シール部材
２ａ 上流側Ｏリング保持部
２ｂ ガス導入部
３ 下流側シール部材
３’ 下流側Ｏリング保持部
４ａ，ｂ，５２ａ，ｂ Ｏリング
５ 金属板
６ ガス供給源
１０ 試料分析部
１１，２１ 真空容器
１２ 試料分析室
１３ 第２の真空ポンプ
１４ 試料ホルダ支持部
２０ 試料準備部
２２ ヒータ
２３ ストック部
２４ ストック部支持部
２５ 試料ホルダストック機構
２６ 挿通部
２７ 試料準備室
２８ 第１の真空ポンプ
３０ ゲート弁
３１ トランスファーロッド
３２，５０，６０ 試料ホルダ
３３ａ，ｂ，５１ａ，ｂ，６１ａ，ｂ 金属板
３４ａ〜ｄ ビス
３５，５３，６３ 取付部
４０ ガス暴露室
４１ ガス透過量測定室
４２ ガス透過量計測部（ガス分析器）
４３ 第３の真空ポンプ
１００ ガス透過度測定装置

Claims (6)

1. 開口部が形成され、前記開口部からフィルム試料のガス暴露面及びガス透過面の両面が露出する状態で前記フィルム試料が挿脱自在に内挿される金属製の試料ホルダと、
   一端側が前記試料ホルダと脱着自在に取着可能とされるトランスファーロッドと、
   前記トランスファーロッドを内部空間に気密状態で進退動自在として挿通させる挿通部が形成されるとともに前記試料ホルダが前記内部空間に滞留可能とされる試料準備部と、前記トランスファーロッドの進退動により内部空間で前記試料ホルダが搬出入可能とされる試料分析部と、開状態で前記試料準備部内−前記試料分析部内間で前記試料ホルダが搬出入可能とされ、閉状態で前記試料準備部内−前記試料分析部内間を気密状態で密閉可能とされるゲート弁とを有する真空容器部と、
   下流側Ｏリングが前記試料ホルダから露出する前記フィルム試料の前記ガス透過面と当接するよう一部が突出した状態で埋設される下流側Ｏリング保持部を有し、前記試料分析部の内壁に固定される下流側シール部材と、上流側Ｏリングが前記試料ホルダから露出する前記フィルム試料の前記ガス暴露面と当接するよう一部が突出した状態で埋設され、前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとで前記試料ホルダから露出する前記フィルム試料を狭持可能に前記下流側Ｏリング保持部と対向配置される上流側Ｏリング保持部及びガス供給源と接続されるガス導入部が形成され、前記下流側Ｏリング保持部に接近させて前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとで前記フィルム試料を狭持させ、前記下流側Ｏリング保持部から離間させて前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとの間に前記試料ホルダを挿通させるように少なくとも前記上流側Ｏリング保持部を移動可能として前記試料分析部に支持される上流側シール部材とで構成され、前記上流側Ｏリングと前記下流側Ｏリングとで前記フィルム試料を狭持した状態で、前記フィルム試料の前記ガス暴露面と前記上流側Ｏリングの内側と前記上流側シール部材の内側とで画成されるガス暴露室及び前記フィルム試料の前記ガス透過面と前記下流側Ｏリングの内側と前記下流側シール部材の内側と前記試料分析部の内壁で画成されるガス透過量測定室を形成するシール機構と、
   前記試料準備部と接続され、前記真空容器内を排気する第１の真空ポンプと、
   前記試料分析部の前記下流側Ｏリングからみて前記下流側シール部材の外側の位置に接続され、前記真空容器内を排気する第２の真空ポンプと、
   前記試料分析部の前記ガス透過量測定室を画成する部分と接続され、前記フィルム試料から前記ガス透過量測定室内に透過した測定用ガスの透過量を測定するガス透過量計測器と、
   を備えることを特徴とするガス透過度測定装置。
2. 更に、試料分析部のガス透過量測定室を画成する部分と接続され、前記ガス透過量測定室内を排気する第３の真空ポンプを備える請求項１に記載のガス透過度測定装置。
3. 下流側シール部材から一部が突出する下流側Ｏリングの内側に一部が開口された金属板が嵌着される請求項１から２のいずれかに記載のガス透過度測定装置。
4. 上流側シール部材が、一の面の外周側に厚肉の部として形成される上流側Ｏリング保持部と、前記一の面側を他の面側に押し出すように前記他の面上に立設され、胴部が前記上流側シール部材の下流側シール部材に対する離間移動及び接近移動の移動操作部をなすとともに試料分析部内の気密を取りつつ立設端側から測定用ガスを管内に導入可能な中空管状のガス導入部とを有する全体略円盤状部材として形成される請求項１から３のいずれかに記載のガス透過度測定装置。
5. 試料準備部の内部空間を加熱するヒータが配設される請求項１から４のいずれかに記載のガス透過度測定装置。
6. 試料準備部内に配され、試料ホルダをストックするストック部を有する請求項１から５のいずれかに記載のガス透過度測定装置。