TW201625911A - 逆流滲漏偵測裝置及方法 - Google Patents

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沃納 大羅 布雷
亞爾馬 布魯恩
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英飛康股份有限公司
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Abstract

逆流滲漏偵測裝置包含連接測試物之入口；第一高真空泵連接入口並包含吸入側直接連接入口之渦輪分子泵送級及吸入側經由中間入口連接渦輪分子泵送級壓力側的分子泵送級；氣體偵測器；第二高真空泵連接氣體偵測器並包含吸入側連接氣體偵測器之渦輪分子泵送級；前段真空泵，吸入側以導氣方式連接第一高真空泵壓力側及第二高真空泵壓力側，第一閥件設置於前段真空泵及第一高真空泵間的導氣管路，第二閥件設置於前段真空泵及第二高真空泵間的導氣管路；導氣管路連接第一高真空泵之中間接口及第二高真空泵之渦輪分子泵送級壓力側並包含第三閥件。

Description

逆流滲漏偵測裝置及方法 【相關申請案交互參照】
本發明主張2014年11月21日申請之德國專利申請案DE 10 2014 223 841.2號之優先權，其揭露內容於此併入做為參考。
本發明關於一種逆流滲漏偵測裝置及方法。
一般依循逆流原理之滲漏偵測描述於DE 16 48 648 C3。於此，測試容器連接渦輪分子泵的入口。待測滲漏的測試物可設置於測試容器中。測試物填充測試氣體，例如氦氣。渦輪分子泵之壓力側連接前段真空泵。另一渦輪分子泵之壓力側連接渦輪分子泵及前段真空泵之間的中間入口，另一渦輪分子泵將質譜儀形式的氣體偵測器抽空。兩個渦輪分子泵皆操作成將測試容器吸入的氣體供應到質譜儀，且利用前段真空泵將測試容器級質譜儀抽空。
EP 1 620 706 B1描述一種逆流滲漏偵測的配置，其中將測試容器抽空的高真空泵無需調節及無需閥件而直接連接滲漏偵測器的入口以及與入口連接的測試容器的入口。若連接大體積的測試物，藉此可增加在入口處的氦氣吸入容量，並降低測試氣體的響應時間。
然而，使用入口與連接入口之高真空泵之間這種無需閥件的 直接連接方式，大氣中所含的或偵測大滲漏所提供的氦氣可能使測試氣體污染了連接入口的高真空泵。如此會在質譜儀的指示量測訊號中產生訊號背景，限制了測試氣體的偵測極限。
本發明之一目的在於提供一種於測試物有高吸入容量之改良的逆流滲漏偵測。
於本發明之裝置中，抽空滲漏偵測裝置之入口的高真空泵係為具有兩個級的高真空泵，其包含渦輪分子泵送級與分子泵送級。渦輪分子泵送級的出口連接分子泵送級的入口。分子泵送級的出口連接前段真空泵的入口。中間接口設置在分子泵送級與渦輪分子泵送級之間，從中間接口將氣體管路分支到逆流泵及質譜儀。對應地，可了解第二高真空泵(逆流泵)亦為具有渦輪分子泵送級及分子泵送級之高真空泵。渦輪分子泵送級於其吸入側連接質譜儀且於其壓力側連接分子泵送級之吸入側。於此案例中，分子泵送級之壓力側連接前段真空泵。從第一高真空泵之中間接口而來的氣體管路導引到第二高真空泵的兩個泵送級之間。
連接個別渦輪分子泵送級之分子泵送級防止累積在馬達線圈中的測試氣體(典型為氦氣)回流進入渦輪分子級，進而進入質譜儀。藉此顯著降低質譜儀中的背景指標，雖然第一高真空泵是直接連接滲漏偵測器的入口(亦即沒有閥件及/或沒有額外的調節器)，而於入口達到高吸入容量。
第一高真空泵藉由第一閥件與前段真空泵分開。第二高真空泵藉由第二閥件與前段真空泵分開。第三閥件設置在連接第一高真空泵及第二高真空泵之逆流氣體管路。這些閥件可以彼此獨立的方式分別致動。 第二閥件打開時，若第一閥件及第三閥件關閉，則質譜儀藉由前段真空泵及第二高真空泵抽空。為了要抽空連接入口的測試容器，第二閥件關閉且第三閥件打開，並啟動第一高真空泵。然後第一高真空泵及前段真空泵抽空連接入口的測試容器。泵送出的氣流藉由第二閥件及第三閥件避免進入質譜儀。
當第一高真空泵完全啟動，且中間接口之壓力夠低時，打開第三閥件，以使自入口吸入且可能含有測試氣體的氣體經由打開的第三閥件及第二高真空泵之渦輪分子泵送級到達氣體偵測器。同時，再次打開第二閥件，以經由第二高真空泵可能有的分子泵送級及前段真空泵使氣體泵送出。
於該時刻，打開所有閥件。分子泵送級防止測試氣體回流。回流可能造成質譜儀之背景指標，尤其是氦氣的狀況。測試氣體的回流造成非源自於測試容器的雜訊。此雜訊本身抑制來自測試容器之量測訊號。若雜訊很慢消失，則變成不可能偵測測試容器中類似等級的滲漏。
較佳地，各分子泵送級為哈威克(Holweck)級。
12‧‧‧入口
14‧‧‧第一高真空泵
16‧‧‧渦輪分子泵送級
18‧‧‧分子泵送級
20‧‧‧第一氣體管路
22‧‧‧前段真空泵
24‧‧‧第一閥件
26‧‧‧氣體偵測器
28‧‧‧第二高真空泵
30‧‧‧渦輪分子泵送級
32‧‧‧分子泵送級
34‧‧‧第二氣體管路
35‧‧‧第二閥件
36‧‧‧中間接口
38‧‧‧中間入口
40‧‧‧第三氣體管路
42‧‧‧第三閥件
於以下說明中提出使本領域具有通常知識者可據以實施本發明之完整揭露細節，包含參考伴隨圖式，其中圖1解釋本發明實施例。
圖式係意欲繪示一般架構且並未依比例繪示。於詳細說明及圖式中，於此詳細繪示及說明特定例示實施例。然而，應了解所繪圖式及詳細說明不欲以所揭露之特定形式限制本發明，其僅為例示性且意欲教示 本領域具通常知識者如何製作及/或使用於此所主張之發明。
滲漏偵測裝置具有入口12，其中入口12係以導氣方式連接第一高真空泵14之吸入側。入口12與第一高真空泵14之間的連接是直接的，亦即並無額外的調節器，使得入口12具有最大吸入容量。
第一高真空泵14為具有渦輪分子泵送級16及Holweck級形式之分子泵送級18的兩級高真空泵。渦輪分子泵送級16之吸入側係連接入口12。渦輪分子泵送級16之壓力側係連接分子泵送級18的吸入側。分子泵送級18的壓力側係形成第一高真空泵14之出口，並以導氣方式經由第一氣體管路20連接前段真空泵12。於第一氣體管路20中，第一閥件24配置在前段真空泵12及第一高真空泵14之間。
質譜儀用作為氣體偵測器26。質譜儀連接第二高真空泵28之吸入側。第二高真空泵28對應第一高真空泵14。第二高真空泵28為具有渦輪分子泵送級30及Holweck級形式之分子泵送級32的兩級高真空泵。渦輪分子泵送級30之吸入側形成第二高真空泵28之入口，並以導氣方式連接質譜儀26。渦輪分子泵送級30之壓力側係連接分子泵送級32的吸入側。分子泵送級32的壓力側係形成第二高真空泵28之出口，並以導氣方式經由第二氣體管路34連接前段真空泵22。第二閥件35設置於氣體管路34中。
中間接口36設置於第一高真空泵14之渦輪分子泵送級16及分子泵送級18之間氣體管路。對應的中間入口38設置於第二高真空泵28之渦輪分子泵送級30及分子泵送級32之間。
兩個高真空泵14、28之中間接口36、38經由第三氣體管路40以導氣方式彼此連接。氣體管路40包含第三閥件42，並形成逆流路徑，藉此 從入口12抽入的氣體係供應到質譜儀26進行分析。
兩個分子泵送級18、32阻止氣體回流進入渦輪分子泵送級16、30及進入質譜儀26。可避免對應污染造成的雜訊，尤其是當氦氣用作為測試氣體時，自然空氣中存在的氦氣造成的污染。
於逆流滲漏偵測裝置的操作中，測試體積連接到入口12。關閉第一閥件24及第二閥件42。打開第二閥件35。第一高真空泵亦可稱為助力渦輪分子泵，且並未運作。第二高真空泵28亦可稱為逆流渦輪分子泵，且第二高真空泵28及前段真空泵22正在運作。將質譜儀26抽空且準備操作。
為了啟動泵出循環，首先關閉第二閥件35並打開第一閥件24，且啟動第一高真空泵14。然後氣體通過入口12從測試體積流過第一高真空泵14的兩級16、18及流過前段真空泵22。為了最佳化粗抽程序，可考慮使用旁路變化及額外的閥件，於此不多加說明。
一旦連接入口的測試物或測試體積抽空，且第三閥件42上游之中間接口36之壓力夠低時，就打開第三閥件42。然後，通過入口12抽入之氣體(其可能含有作為測試氣體的氦氣)經由逆流管路40流到質譜儀26。同時，再次打開第二閥件35以經由分子泵送級32將氣體泵送出(「粗抽」)。
整體而言，本發明可使助力渦輪分子泵14在大氣壓力啟動，然後在入口12可達到其最大吸入容量。藉其壓縮，分子泵送級18(Holweck級)防止測試氣體(氦氣)從前級真空回流進入質譜儀26。因此，滲漏偵測裝置由兩個分子泵送級18、32分隔成分析部分及可能受污然的部分。
於此所引用的所有參考文獻都通過引用併入，而達到併入不與本文明示教導不一致之最大程度。
本發明已由上述實施例加以描述，然而本發明不受限於上述例示實施例。熟此技藝者當知在不悖離本發明精神下，於此特別說明的實施例可有例示實施例的其他修改。因此，本發明範疇亦涵蓋所有此類落入所附申請專利範圍及其均等之變化及修改。
12‧‧‧入口
14‧‧‧第一高真空泵
16‧‧‧渦輪分子泵送級
18‧‧‧分子泵送級
20‧‧‧第一氣體管路
22‧‧‧前段真空泵
24‧‧‧第一閥件
26‧‧‧氣體偵測器
28‧‧‧第二高真空泵
30‧‧‧渦輪分子泵送級
32‧‧‧分子泵送級
34‧‧‧第二氣體管路
35‧‧‧第二閥件
36‧‧‧中間接口
38‧‧‧中間入口
40‧‧‧第三氣體管路
42‧‧‧第三閥件

Claims (10)

  1. 一種逆流滲漏偵測裝置，包含：一入口，用以連接一測試物；一第一高真空泵，連接該入口，該第一高真空泵包含吸入側直接連接該入口之一渦輪分子泵送級，以及吸入側經由一中間入口連接該渦輪分子泵送級之壓力側的一分子泵送級；一氣體偵測器；一第二高真空泵，連接該氣體偵測器，並包含吸入側連接該氣體偵測器之一渦輪分子泵送級；一前段真空泵，其吸入側以一導氣方式連接該第一高真空泵之該壓力側及該第二高真空泵之該壓力側，其中一第一閥件設置於該前段真空泵及該第一高真空泵之間之導氣管路中，以及一第二閥件設置於該前段真空泵及該第二高真空泵之間之導氣管路中；一導氣管路，連接該第一高真空泵之該中間接口及該第二高真空泵之該渦輪分子泵送級之該壓力側，並包含一第三閥件。
  2. 如請求項1所述之逆流滲漏偵測裝置，特徵在於該第二高真空泵包含一分子泵送級，其吸入側連接該第二高真空泵送級之該渦輪分子泵送級之該壓力側，且以導氣方式連接該第三閥件，以及其壓力側經由該第二閥件以導氣方式連接該前段真空泵。
  3. 如請求項1或2所述之逆流滲漏偵測裝置，特徵在於該第一高真空泵之該分子泵送級及/或該第二高真空泵之該分子泵送級為一哈威克級。
  4. 如請求項前述任一項所述之逆流滲漏偵測裝置，特徵在於該第一閥件、 該第二閥件及該第三閥件各用以彼此獨立且個別地受控制。
  5. 如請求項前述任一項所述之逆流滲漏偵測裝置，特徵在於該氣體偵測器為一質譜儀。
  6. 一種使用請求項前述任一項所述之逆流滲漏偵測裝置之逆流滲漏偵測方法，該方法包含以下步驟：以該第二閥件打開且該第一閥件及該第三閥件關閉的方式操作該第二高真空泵；關閉該第二閥件，打開該第一閥件，並啟動該第一高真空泵；該第一高真空泵之該中間接口之壓力達到使通過該入口吸入之氣體經由包含該第三閥件之該導氣管路(逆流管路)到達該氣體偵測器時，就打開該第二閥件及該第三閥件。
  7. 如請求項前述任一項所述之方法，特徵在於通過該第二高真空泵之該渦輪分子泵送級，將通過該第一高真空泵之該渦輪分子泵送級之該入口吸入的氣體供應到該氣體偵測器。
  8. 如請求項前述任一項所述之方法，特徵在於該第一高真空泵之該分子泵送級防止從該分子泵送級之該壓力側進入該逆流管路到該第二高真空泵之中間接口之一回流。
  9. 如請求項前述任一項所述之方法，特徵在於該第二高真空泵之該分子泵送級防止從該第二高真空泵之該分子泵送級之該壓力側進入該氣體偵測器之一氣體回流。
  10. 如請求項前述任一項所述之方法，特徵在於該測試氣體為氦氣。
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