KR20230115879A - 수소 리크 디텍터 - Google Patents

Abstract

(과제) 시험체 (W) 로부터 리크하는 수소 가스를 분석관 (100) 에 도입하여 검출하는 리크 디텍터 (X) 에 있어서, 백그라운드의 안정화를 용이하게 하고, 또 백그라운드의 회복에 걸리는 시간을 대폭 단축하여, 충분한 측정 정밀도를 단시간에 얻을 수 있도록 한다.
(해결 수단) 분석관 (100) 이, 그 내부에 도입된 수소 가스를 이온화하여 수소 이온을 생성하는 이온 소스부 (1) 와, 수소 이온의 전류량을 검출하는 이온 콜렉터부 (2) 와, 이온 콜렉터부 (2) 에서 이온으로부터 무전하로 된 수소 가스가 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 것을 억제하는 재유입 억제 구조 (71, 72, 73) 를 구비하도록 하였다.

Description

수소 리크 디텍터{HYDROGEN LEAK DETECTOR}

본 발명은 진공 용기의 기밀성의 검사 등에 사용되는 수소 리크 디텍터에 관한 것이다.

질량 분석계형 수소 리크 디텍터는, 시험체의 리크 지점으로부터 유입된 수소 가스를 분석관으로 유도하여, 그 리크량을 측정하는 것이다.

일본 공개특허공보 2009-180633호

수소 리크 디텍터는, 헬륨 리크 디텍터에 비해서 백그라운드의 안정화가 어려운 데다가, 예를 들어, 큰 리크를 측정한 후, 다음의 측정이 가능해지는 레벨로 백그라운드가 회복되기까지의 시간이 상당한 시간을 필요로 하기 때문에, 충분한 측정 정밀도를 단시간에 얻기가 곤란해지는 경우가 있다.

본 발명은 특히 수소 리크 디텍터에 있어서 백그라운드의 안정화를 용이하게 하고, 또 백그라운드의 회복에 걸리는 시간을 대폭 단축하여, 충분한 측정 정밀도를 단시간에 얻을 수 있도록 하는 것을 그 주된 소기 과제로 하는 것이다.

즉, 본 발명에 관련된 리크 디텍터는, 시험체로부터 리크하는 수소 가스를 분석관에 도입하여 검출하는 것으로서, 분석관이, 그 내부에 도입된 수소 가스를 이온화하여 수소 이온을 생성하는 이온 소스부와, 이 이온 소스부로부터 사출된 수소 이온의 전류량을 검출하는 이온 콜렉터부와, 이온 콜렉터부에서 이온으로부터 무전하로 된 수소 가스가 이온 소스부에 재유입되는 것을 억제하는 재유입 억제 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 측정에 의해서 수소 이온으로부터 무전하 상태로 된 재생 무전하 수소의 이온 소스부로의 환류에 의한 재차 이온화를 재유입 억제 구조가 억제하고, 그 확률을 감소시키기 때문에, 측정 후의 백그라운드 회복 시간을 실용상, 충분히 짧게 하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 비교예에 있어서의 편향각 270 도 타입의 분석관의 내부 구조를 나타냄과 함께, 재생 무전하 수소의 이온 소스부로의 재유입 경로를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 2 는, 비교예에 있어서의 편향각 90 도 타입의 분석관의 내부 구조를 나타냄과 함께, 재생 무전하 수소의 이온 소스부로의 재유입 경로를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 3 은, 비교예에 있어서의 편향각 180 도 타입의 분석관의 내부 구조를 나타냄과 함께, 재생 무전하 수소의 이온 소스부로의 재유입 경로를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 리크 디텍터의 전체를 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 동 실시형태에 있어서의 분석관의 내부 구조를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 6 은, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 분석관의 내부 구조를 나타내는 모식적 단면도이다.

본 발명의 실시형태에 대해서 설명하기 전에, 비교예의 분석관에 대해서 설명을 행하고, 그 과제에 대해서 상세히 서술한다. 도 1 ∼ 도 3 은, 비교예의 분석관을 나타내는 도면이다.

도 1 에 예시하는 분석관 (100) 은, 이온 챔버 (애노드) (11), 필라멘트 (12) 및 이온 소스 슬릿 (13) 을 구비한 이온 소스부 (1) 와, 섹터형 편향 전극 (21), MCP 나 패러데이 컵 등의 이온 포집 디바이스 (22) 및 이온 콜렉터 슬릿 (23) 을 구비한 이온 콜렉터부 (2) 와, 상기 이온 소스부 (1) 및 이온 콜렉터부 (2) 를 수용함과 함께, 그것들 사이에 중간 슬릿 (31) 이 형성된 자장 공간 (32) 을 형성하는 케이스 (3) 와, 지면 수직 방향으로 자장을 발생시키는 자석 (4) 을 구비한 자장 편향형 질량 분석계이다.

이 분석관 (100) 은, 배기구 (51) 에 접속된 고진공 펌프로 항상 고진공으로 배기된 상태에서, 분석관 (100) 내로 유도된 수소 가스를, 필라멘트로부터 방출되는 열 전자에 의해서 이온 챔버 (애노드) (11) 내에서 이온화한다.

생성된 이온은, 이온 소스 슬릿 (13) 으로부터 자장 공간 (32) 으로 사출된다. 이온은 플레밍의 법칙에 따라서 원호를 그리지만, 그 반경은 이온의 질량에 따라서 상이하고, 수소 이온은 질량수 2 가 되는 고유의 궤도를 그린다.

중간 슬릿 (31) 은, 수소 이온의 궤도 S1 상에 배치되어 있고, 수소 이온만이, 중간 슬릿 (31) 을 통과하여 이온 콜렉터 슬릿 (23) 에 도달한다. 수소 이온은, 섹터형 편향 전극 (21) 에서 정전계에 의한 작용으로 편향되고, 이온 포집 디바이스 (22) 에서 자유 전자의 공급을 받아 무전하의 수소로 돌아온다.

이 때, 수소 이온수에 비례하여 자유 전자가 공급되는데, 이 자유 전자의 공급량을 전류로서 측정하고, 수소의 리크량으로 환산·출력하는 장치가 수소 리크 디텍터이다.

측정 순서로는, 분석관 (100) 내가 소정의 백그라운드 이하로 될 때까지 대기하고, 시험체의 리크 시험 지점에 수소 가스를 분사함으로써 측정이 개시된다.

그러나, 수소 리크 디텍터에 있어서는, 헬륨 리크 디텍터에 비해서, 백그라운드의 안정화가 어려운 데다가, 예를 들어, 큰 리크를 측정한 후, 다음의 측정이 가능해지는 레벨로 백그라운드가 회복되기까지의 시간이 상당한 시간을 필요로 하기 때문에, 충분한 측정 정밀도를 단시간에 얻기가 곤란해지는 경우가 있다.

이 현상에 대해서, 본원 발명자는, 수소는 헬륨에 비해서 배출에 시간이 걸리기 때문에, 분석관 내에 유입되어 이온화된 후, 검출된 수소, 즉 이온 포집 디바이스에서 자유 전자의 공급을 받아 이온으로부터 무전하 상태로 돌아온 측정 완료된 수소 (이하, 재생 무전하 수소라고도 한다.) 가, 재차 이온 소스부로 돌아와 이온화되는 현상이 헬륨에 비해서 매우 많이 발생되는 것이 원인의 하나로 생각하고 있다.

또, 큰 리크의 경우, 대량의 에어를 흡인하기 때문에, 에어에 포함되는 물 분자가 이온화시에 분해되어 수소 이온으로 되고, 그에 따라서 상정 (想定) 이상의 재생 무전하 수소가 발생되어 재차 이온 소스부에 유입되는 것도 원인의 하나로 생각하고 있다.

그래서, 본원 발명자는 고찰을 진행하여, 재생 무전하 수소가 어느 경로에서 이온 소스부에 재유입되는지를 검토하였다.

그 내용을 이해의 용이함을 위해서, 이하에 약간 정성적으로 설명한다.

이 종류의 분석관에는, 편향각이 상이한 몇 가지의 종류가 있다. 전술한 도 1 의 분석관은 편향각이 270 도의 타입이지만, 그 밖에, 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같은 편향각이 90 도의 타입이나, 도 3 에 나타내는 바와 같은 180 도의 타입 등과 같은 분석관도 존재한다. 또한, 각 도면에 있어서 서로 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

이온 포집 디바이스 (22) 에 도달하고, 자유 전자의 공급을 받아 이온으로부터 무전하 상태로 된 재생 무전하 수소는, 자장·전기장의 영향을 받지 않고, 사방 팔방으로 직선적으로 확산된다. 따라서, 재생 무전하 수소가 재차 이온 소스부 (1) 로 돌아오는 재유입 경로는, 케이스 내면 (바닥면 등) 등에서 충돌하고, 그곳에서 확산되어 여러 방향으로 튀어서 되돌아오는 경우도 포함시킨 1 개 이상의 직선으로 근사할 수 있다고 생각된다. 이 재유입 경로를 진행하는 수소 분자의 일부는, 케이스 내벽 등에 충돌할 때마다 화학 반응을 일으켜 내벽 내에 트랩되기 때문에, 당해 재유입 경로에 있어서, 튀어서 되돌아오는 횟수가 많으면 많을수록, 이온 소스부로 돌아오는 수소 분자의 양 (수) 은 감소된다고 상정된다.

이 전제 하에, 도 1 ∼ 도 3 의 각각에 있어서의 재생 무전하 수소의 재유입 경로 S2 를 화살표로, 또, 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 재생 무전하 수소의 양을 화살표의 굵기로 정성적으로 나타낸다.

도 2 는, 전술한 바와 같이, 편향각 90 도의 분석관 (100) 이지만, 재생 무전하 수소의 매우 대부분이 이온 소스부 (1) 에 직접 재유입되는 구조인 것을 나타낸다. 이것은 이온 콜렉터 슬릿 (23) 과 이온 소스 슬릿 (13) 사이에 차폐물이 없고, 재유입 경로 S1 이 그것들을 잇는 1 개의 직선으로 형성되기 때문이다.

도 3 은 편향각 180 도의 분석관 (100) 이지만, 이 구조에서는, 케이스 내벽 등에 적어도 1 회 충돌한 수소 분자가 이온 소스부 (1) 에 재유입될 가능성이 있는 것을 알 수 있다.

도 1 은 편향각 270 도의 분석관이지만, 이 구조에서는, 케이스 내벽 등에 적어도 2 회 충돌한 수소 분자가 이온 소스부 (1) 에 재유입될 가능성이 있는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 도 1 의 구조가 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 수소 분자의 양을 가장 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있기는 하지만, 어쨌든, 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 수소 분자의 양을 충분히 저감할 수 없는 것을 파악할 수 있다.

그리고, 이와 같이 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 수소 분자의 양이 많으면, 이온화가 반복적으로 행해지고, 그것이 전류로서 검출되기 때문에, 전술한 바와 같이, 백그라운드의 안정화나 백그라운드의 회복까지 상당한 시간을 필요로 하는 요인으로 되어 있다고 생각된다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태를 설명한다.

본 실시형태에 관련된 리크 디텍터 (X) 는, 도 4 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 테스트 포트 (P) 를 개재하여 리크 검사 대상인 진공 용기 등의 시험체 (W) 에 배관 접속되어 있다.

이 리크 디텍터 (X) 는, 저진공 펌프 (예를 들어 오일 회전 펌프) (P3), 제 1 고진공 펌프 (예를 들어 터보 분자 펌프) (P1) 및 제 2 고진공 펌프 (예를 들어 기계식 드라이 펌프) (P2) 의 3 대의 배기 펌프와, 배기 경로를 개폐하는 3 개의 밸브 (V1, V2, V3) 와, 분석관 (100) 을 구비하고 있다. 또한, P1 과 P2 가 1 대의 복합형 펌프로 구성되는 경우도 있다.

분석관 (100) 은, 제 1 고진공 펌프 (P1), 제 2 고진공 펌프 (P2), 밸브 (V2) 를 개재하여 저진공 펌프 (P3) 에 배관 접속되어 있다.

시험체 (W) 는, 테스트 포트 (P), 밸브 (V1) 를 개재하여 저진공 펌프 (P3) 에 배관 접속되어 있다.

시험체의 리크 검사는, 이하의 순서로 행한다.

(1) 밸브 (V1, V3) 를 닫음과 함께, 밸브 (V2) 를 열어, 분석관 (100) 내를 제 1 고진공 펌프 (P1), 제 2 고진공 펌프 (P2) 및 저진공 펌프 (P3) 의 직렬 구성으로 소정의 백그라운드값이 될 때까지 배기한다.

(2) 분석관 (100) 내가 소정의 백그라운드값까지 저하된 후에, 밸브 (V2) 를 닫음과 함께 밸브 (V1) 를 열어, 시험체 (W) 내를 저진공 펌프 (P3) 로 배기 (러핑 배기) 한다.

(3) 밸브 (V1) 를 닫음과 함께 밸브 (V2) 와 밸브 (V3) 를 열어, 시험체 (W) 의 리크 시험 지점에 수소 (H₂) 가스를 분사함으로써, 분석관 (100) 에 의한 리크 가스 검출을 개시한다. 이 때, 각 배기 펌프 (P1 ∼ P3) 는 계속 동작한다.

(4) 시험체 (W) 의 리크 시험 지점에 리크가 있으면, 시험체 (W) 내에 수소 가스가 들어가고, 그 분압에 비례한 양의 수소 가스가, 밸브 (V3), 터보 분자 펌프 (P1) 를 거쳐 분석관 (100) 에 진입한다. 이 수소 가스를 분석관이 검출함으로써, 시험체 (W) 의 리크량이 측정된다.

분석관 (100) 은, 도 5 에 그 개략 측단면도를 나타내는 바와 같이, 케이스 (3) 와, 케이스 (3) 내에 형성된 이온 소스부 (1), 이온 콜렉터부 (2) 및 이들 사이에 형성된 자장 공간 (32) 을 구비한 것이다. 또한, 도 1 에서 서술한 분석관에 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

케이스 (3) 는, 예를 들어 정면, 배면, 좌우측면, 상면 및 바닥면을 갖는 직방체 형상을 이루는 금속제 (여기에서는 알루미늄제) 의 것이다. 또한, 이하에서 언급하는 상하 좌우 등과 같은 방향은, 설명 편의상의 상대적인 것으로서 절대적인 방향을 나타내는 것은 아니다. 이 케이스 (3) 의 형상은 직방체에는 한정되지 않는다.

이 케이스 (3) 에는, 그 배면측 상부에 제 1 실 (61), 정면측 상부에 제 2 실 (62), 및 이들 제 1 실 (61) 과 제 2 실 (62) 의 하방에 걸쳐서 제 3 실 (63) 이 형성되어 있다. 그리고, 제 1 실 (61) 과 제 3 실 (63) 의 경계에는 제 1 구획벽 (14) 이 형성되어 있고, 제 2 실 (62) 과 제 3 실 (63) 의 경계에는, 제 2 구획벽 (24) 이 형성되어 있다.

이온 소스부 (1) 는, 제 1 실 (61) 내에 배치된 이온 챔버 (애노드) (11) 및 필라멘트 (12) 와, 제 1 구획벽 (14) 에 관통하는 이온 소스 슬릿 (13) 을 구비한 것이다. 그리고, 제 1 실 (61) 내의 수소 분자를 필라멘트로부터 나오는 전자로 이온화하고, 그 수소 이온을 이온 소스 슬릿 (13) 으로부터 그 하방의 제 2 실 (62) 을 향하여 사출한다.

자장 공간 (32) 은, 제 3 실 (63) 에 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 3 실 (63) 의 외측에 자석 (4) 이 배치되어 있고, 이 자석 (4) 에 의해서 제 3 실 (63) 에 자장이 형성되어 있다. 상기 이온 소스부 (1) 로부터 자장 공간 (32) 으로 사출된 수소 이온은, 자장에 의해서 소정의 궤도 S1 로 굽혀진다. 이 제 3 실 (63) 의 중앙부에는 중간 구획벽 (33) 이 형성되어 있고, 이 중간 구획벽 (33) 에 있어서의 상기 궤도 S1 과 교차하는 부위에는, 중간 슬릿 (31) 이 관통되어 있다. 다른 이온은, 수소 이온과는 궤도가 상이하기 때문에, 이 중간 슬릿 (31) 에는 수소 이온만이 통과하게 된다.

이온 콜렉터부 (2) 는, 제 2 실 (62) 내에 배치된 섹터형 편향 전극 (21) 및 MCP 나 패러데이 컵 등의 이온 포집 디바이스 (22) 와, 제 2 구획벽 (24) 에 관통하는 이온 콜렉터 슬릿 (23) 을 구비한 것이다. 이온 콜렉터 슬릿 (23) 은, 수소 이온의 궤도 S1 상에 형성되어 있고, 상기 이온 소스 슬릿 (13) 으로부터 사출된 수소 이온은, 상기 제 2 실 (62) 의 자장 공간 (32) 에서 180 도 편향하고, 이 이온 콜렉터 슬릿 (23) 을 통과한 후, 섹터형 편향 전극 (21) 에서 재차 90 도 편향하여 이온 포집 디바이스 (22) 에 조사된다. 그리고, 이 이온 포집 디바이스 (22) 에서 수소 이온은 자유 전자가 부여되고, 무전하의 수소 분자로 돌아온다. 그 때에 이온 포집 디바이스 (22) 에 흐르는 전류를 검출함으로써 수소의 리크량이 측정된다.

그러나, 이 실시형태에서는, 이온 콜렉터부 (2) 에서 이온으로부터 무전하로 된 수소 (이하, 재생 무전하 수소라고도 한다.) 가 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 것을 억제하는 3 종류의 재유입 억제 구조 (71, 72, 73) 를 형성하고 있다.

제 1 재유입 방지 기구 (71) 는, 케이스 (3) 의 내부의 소요 지점에 형성한 수소 트랩 부재 (71a) 에 의해서 구성되어 있다.

이 수소 트랩 부재 (71a) 의 소재로는, 케이스 (3) 의 소재보다 수소 흡착성이 우수한 것을 채용하고 있다. 여기에서는, 케이스 (3) 가 알루미늄제이기 때문에, 알루미늄보다 수소 흡착성이 우수한 스테인리스가 이용되고 있다. 또한, 수소 흡착성이란, 수소의 흡착 및/또는 흡수와 해리의 차로 정해지는 것이다.

수소 트랩 부재 (71a) 의 배치 형성 지점은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 2 실 (62) (자장 공간 (32)) 의 바닥면, 중간 구획벽 (33) 및 제 1 구획벽 (14) 의 표면이다.

제 2 실 (62) 의 바닥면에 형성된 수소 트랩 부재 (71a) 는, 판상을 이루는 것이고, 보다 구체적으로는, 이온 소스 슬릿 (13) 과 중간 슬릿 (31) 을 잇는 직선 (재유입 경로 S2 의 일부) 과 제 2 실 (62) 의 바닥면의 교차 부위를 포함하는 지점에 교환 가능하게 장착되어 있다.

중간 구획벽 (33) 및 제 1 구획벽 (14) 은, 수소 트랩 부재 (71a) 인 스테인리스판으로 구성되어 있고, 이것들도 분리가 가능하게 되어 있다.

이 구성에 의해서, 케이스 (3) 의 내면이나 이온 소스 슬릿 (13), 혹은 중간 슬릿 (31) 에서 튀어서 되돌아오는 재생 무전하 수소의 비율을 감소시킬 수 있고, 그 결과, 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 재생 무전하 수소의 양을 감소시킬 수 있다.

또, 수소 트랩 부재 (71a) 가 케이스 (3) 로부터 분리 가능하게 구성되어 있기 때문에, 수소 흡착능이 포화 등에 의해서 열화되어도, 수소 트랩 부재 (71a) 를 교환함으로써 원래의 성능으로 되돌리는 것을 용이하게 할 수 있다.

또한, 수소 트랩 부재로는 스테인리스에 한정되지 않는다. 알루미늄보다 수소 흡착성이 우수한 것이면 되고, 티탄, 구리, 철 등의 단일 금속 및 다양한 합금 등도 이용할 수 있다.

케이스 (3) 자체를 수소 트랩 부재로 구성해도 상관없고, 수소 트랩 부재의 배치 지점은, 전술한 지점에 한정되지 않고, 예를 들어 이온 콜렉터 슬릿 (23) 으로 설정해도 된다.

제 2 재유입 방지 기구 (72) 는, 수소 이온의 궤도 S1 외이고 재유입 궤도 S2 상에 형성된 차폐벽 (72a) 을 구비한 것이다. 여기에서의 차폐벽 (72a) 은, 제 1 구획벽 (14) 에 있어서의 이온 소스 슬릿 (13) 의 외주 가장자리부로부터 제 3 실 (63) 을 향하여 기립하도록 돌출된 플랜지상을 이루는 것이다.

이 구성에 의해서, 이온 소스부 (1) 로의 재생 무전하 수소의 유입량을 감소시킬 수 있다. 이 차폐벽 (72a) 은, 제 1 구획벽 (14) 이외에도 형성할 수는 있다. 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 중간 구획벽 (33) 에 있어서의 중간 슬릿 (31) 의 주연부에 형성해도 되고, 유입 궤도 S2 상에 구획벽과는 독립적으로 형성해도 상관없다. 또, 이 차폐벽을 상기 수소 트랩 부재로 구성해도 되고, 그 표면에 수소 트랩 부재를 첩부해도 된다.

제 3 재유입 방지 기구 (73) 는, 상기 제 3 실 (63) (자장 공간 (32)) 로 개구하는 제 2 배기구 (73a) 를 구비한 것이다. 이 제 2 배기구 (73a) 는, 상기 고진공 펌프 (P1) 에 배관 접속되어 있다.

이 구성에 의해서, 이온 콜렉터부 (2) 에서 생성된 재생 무전하 수소를 이온 소스부 (1) 의 바로 앞에서 배출할 수 있기 때문에, 이온 소스부 (1) 에 유입되는 재생 무전하 수소의 양을 감소시킬 수 있다. 또, 다른 분자 (예를 들어, 물 분자) 등의 무거운 분자를 적극적으로 배기하여, 그에 의한 수소 이온의 생성을 억제하는 것도 가능해진다.

또한, 제 2 배기구 (73a) 를 형성하는 지점은, 이온 소스부 (1) 보다 이온 콜렉터부 (2) 측이면 어디여도 된다. 전술한 예에서는 제 2 배기구 (73a) 를, 케이스 (3) 에 있어서의 제 1 배기구 (51) 가 형성되어 있는 면과 동일한 면 (이면) 에 형성하여 배관 처리를 간단화할 수 있도록 되어 있지만, 예를 들어, 제 3 실 (63) 의 중간 슬릿 (31) 으로부터 이온 콜렉터부 (2) 측에 제 2 배기구를 형성해도 상관없고, 케이스 (3) 의 바닥면이나 측면으로 개구시켜도 된다. 또한, 이온 콜렉터부 (2) 가 형성되어 있는 제 2 실 (62) 로 제 2 배기구를 개구시켜도 된다.

상기 서술한 리크 디텍터 (X) 의 특징을 정리하면 이하와 같이 된다.

(1) 분석관 (100) 이, 그 내부에 도입된 수소 가스를 이온화하여 수소 이온을 생성하는 이온 소스부 (1) 와, 이온 소스부 (1) 로부터 사출된 수소 이온의 전류량을 검출하는 이온 콜렉터부 (2) 와, 이온 콜렉터부 (2) 에서 이온으로부터 무전하로 된 수소가 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 것을 억제하는 재유입 억제 구조 (71, 72, 73) 를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 측정에 의해서 수소 이온으로부터 무전하 상태로 된 재생 무전하 수소가 이온 소스부 (1) 로 환류하는 것에 의한 재차의 이온화를 억제할 수 있기 때문에, 종래의 헬륨법과 비교해도, 충분히 빠른 백그라운드 회복 시간을 실현하는 것이 가능해진다. 또, 수소는 헬륨 등에 비해서 풍족하고 저렴하기 때문에 자원의 고갈이나 고가격화의 우려를 회피할 수 있다.

(2) 상기 재유입 억제 구조 (71) 가, 분석관 (100) 의 내면에 형성된 수소 트랩 부재 (71a) 를 구비한 것임을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 분석관 (100) 의 내면에서 튀어서 되돌아오는 재생 무전하 수소의 비율을 감소시킬 수 있고, 튀어서 되돌아오는 것에 의해서 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 재생 무전하 수소의 양을 감소시킬 수 있다.

(3) 상기 분석관 (100) 을 구성하는 케이스 (3) 가 알루미늄제이고, 상기 수소 트랩 부재 (71a) 가 스테인리스제의 것임을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 예를 들어, 종래와 같이, 케이스 (3) 를 가공 용이한 알루미늄으로 제작하면서, 내면의 소요 지점에 스테인리스판을 첩부함으로써, 제조에 큰 부담을 주지 않고 저렴하게 재유입 억제 구조 (71) 를 구성할 수 있다.

(4) 상기 수소 트랩 부재 (71a) 가, 상기 이온 소스부 (1) 와 상기 이온 콜렉터부 (2) 사이의 자장 공간 (32) 의 내면, 상기 이온 소스부 (1) 로부터 수소 이온이 사출되는 이온 소스 슬릿 (13) 을 형성하는 제 1 구획벽 (14) 의 표면, 상기 자장 공간 (32) 에 있어서의 수소 이온의 궤도 S1 상에 형성된 중간 슬릿 (31) 을 형성하는 중간 구획벽 (33) 의 표면 중 적어도 어느 것에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 보다 효과적으로 이온 소스부 (1) 에 재유입되는 재생 무전하 수소의 양을 감소시킬 수 있다.

(5) 상기 재유입 억제 구조 (72) 가, 상기 이온 콜렉터부 (2) 와 상기 이온 소스부 (1) 를 잇는, 분석관 내면에서의 튀어서 되돌아오는 것도 포함시킨 직선으로 나타내는 재유입 경로 S2 상 또한 수소 이온의 궤도 S1 외에 형성된 차폐벽 (72a) 을 구비한 것임을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 차폐벽 (72a) 에 의해서 재생 무전하 수소의 이온 소스부 (1) 로의 유입을 방지할 수 있다.

(6) 상기 이온 소스부 (1) 가 수소 이온을 사출하는 이온 소스 슬릿 (13) 을 구비한 것에 있어서, 상기 차폐벽 (72a) 이 상기 이온 소스 슬릿 (13) 의 주연부로부터 기립하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 기존의 이온 소스 슬릿 (13) 을 개변함으로써 용이하게 차폐벽 (72a) 이 형성된다.

(7) 상기 차폐벽 (72a) 혹은 차폐벽 (72a) 의 표면 부분이 수소 트랩 부재 (71a) 로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 차폐벽 (72a) 과 수소 트랩 부재 (71a) 의 상승 효과에 의해서, 이온 소스부 (1) 로의 유입되는 재생 무전하 수소의 양을 비약적으로 감소시킬 수 있다.

(8) 상기 이온 소스부 (1) 에 제 1 배기구 (51) 가 형성되어 있는 것에 있어서, 상기 재유입 억제 구조 (73) 가, 상기 이온 소스부 (1) 보다 상기 이온 콜렉터부 (2) 측에 형성된 제 2 배기구 (73a) 를 구비한 것임을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 이온 소스부 (1) 로 돌아오기 전의 재생 무전하 수소를 제 2 배기구 (73a) 로부터 효율적으로 배출할 수 있기 때문에, 이온 소스부 (1) 로의 유입되는 재생 무전하 수소의 양을 감소시킬 수 있다. 또, 다른 분자 (예를 들어, 물 분자) 등의 무거운 분자를 적극적으로 배기하여, 그것에 의한 수소 이온의 생성을 억제하는 것도 가능해진다.

(9) 상기 제 1 배기구 (51) 및 제 2 배기구 (73a) 가, 상기 분석관 (100) 을 구성하는 케이스 (3) 의 동일 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 배기구 (51, 73a) 에 접속하는 배관 구조를 간략화할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전술한 편향각이 90 도의 타입이나 180 도의 타입의 분석관에 본 발명을 적용해도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 재유입 억제 구조는, 전술한 3 가지를 모두 사용하지 않고, 어느 1 가지 또는 2 가지를 사용해도 상관없다.

그 밖에, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변형이 가능하다.

X : 리크 디텍터
100 : 분석관
1 : 이온 소스부
13 : 이온 소스 슬릿
14 : 제 1 구획벽
2 : 이온 콜렉터부
3 : 케이스
31 : 중간 슬릿
32 : 자장 공간
33 : 중간 구획벽
71, 72, 73 : 재유입 억제 구조
71a : 수소 트랩 부재
72a : 차폐벽
73a : 제 2 배기구
S1 : 수소 이온의 궤도
S2 : 재유입 경로

Claims (9)

1. 시험체로부터 리크하는 수소 가스를 분석관에 도입하여 검출하는 것으로서,
   상기 분석관이, 그 내부에 도입된 수소를 이온화하여 수소 이온을 생성하는 이온 소스부와, 이온 소스부로부터 사출된 수소 이온의 전류량을 검출하는 이온 콜렉터부와, 이온 콜렉터부에서 이온으로부터 무전하로 된 수소가 이온 소스부에 재유입되는 것을 억제하는 재유입 억제 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리크 디텍터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 재유입 억제 구조가, 분석관 내면에 형성된 수소 트랩 부재를 구비한 것인 리크 디텍터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 분석관을 구성하는 케이스가 알루미늄제이고, 상기 수소 트랩 부재가 스테인리스제의 것인 리크 디텍터.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 수소 트랩 부재가, 상기 이온 소스부와 상기 이온 콜렉터부 사이의 자장 공간의 내면, 상기 이온 소스부로부터 수소 이온이 사출되는 이온 소스 슬릿이 형성된 제 1 구획벽의 표면, 상기 자장 공간에 있어서의 수소 이온의 궤도 상에 형성된 중간 슬릿을 형성하는 중간 구획벽의 표면 중 적어도 어느 것에 형성되어 있는 리크 디텍터.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 재유입 억제 구조가, 상기 이온 콜렉터부와 상기 이온 소스부를 잇는, 분석관 내면에서의 튀어서 되돌아오는 것도 포함시킨 직선으로 나타내어지는 재유입 경로 상, 또한, 수소 이온의 궤도 외에 형성된 차폐벽을 구비한 것인 리크 디텍터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 이온 소스부가 수소 이온을 사출하는 이온 소스 슬릿을 구비한 것에 있어서, 상기 차폐벽이 상기 이온 소스 슬릿의 주연부로부터 기립하도록 형성되어 있는 리크 디텍터.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 차폐벽 혹은 차폐벽의 표면 부분이 수소 트랩 부재로 구성되어 있는 리크 디텍터.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이온 소스부에 제 1 배기구가 형성되어 있는 것에 있어서, 상기 재유입 억제 구조가, 상기 이온 소스부보다 상기 이온 콜렉터부측에 형성된 제 2 배기구를 구비한 것인 리크 디텍터.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 배기구 및 제 2 배기구가, 상기 분석관을 구성하는 케이스의 동일 면에 형성되어 있는 리크 디텍터.