TW202227792A - 帶有三級渦輪分子泵以及升壓泵的質譜洩漏偵測裝置 - Google Patents

帶有三級渦輪分子泵以及升壓泵的質譜洩漏偵測裝置 Download PDF

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Abstract

一種洩漏偵測裝置包含質譜儀、渦輪分子泵、升壓泵及前級泵。渦輪分子泵的輸入泵級連接到質譜儀且包含設置於輸入泵級與中間泵級之間的第一中間氣體入口以及設置於中間泵級與輸出泵級之間的第二中間氣體入口。升壓泵的輸入泵級包含設置於輸入泵級與輸出泵級之間的中間氣體出口。前級泵連接到渦輪分子泵的出口。前級泵用於在渦輪分子泵的出口處產生小於50毫巴的前級壓力以相對大氣壓力排氣。中間氣體出口以氣體傳導的方式經由第一連接支路連接到第一中間氣體入口。升壓泵的出口以氣體傳導的方式經由第二連接支路連接到第二中間氣體入口。

Description

帶有三級渦輪分子泵以及升壓泵的質譜洩漏偵測裝置
本發明涉及一種帶有三級渦輪分子泵以及升壓泵的質譜洩漏偵測裝置。
於已知的質譜洩漏偵測裝置中，質譜儀藉由多級渦輪分子泵排氣，渦輪分子泵的出口使用前級泵相對大氣壓力排氣。
於此，例如從DE 10 2014 223 841 A1已知經由獨立升壓泵對待檢查的試驗樣品抽氣，其出口使用質譜渦輪分子泵的前級泵排氣。於此，前級泵對質譜渦輪分子泵與升壓泵產生前級真空。升壓泵是在兩個泵級之間設置有中間氣體出口的二級泵，其以氣體傳導的方式連接到例如為三級的多級渦輪分子泵的中間氣體入口。在偵測洩漏的過程中，部分氣流經由升壓泵與渦輪分子泵之間的連接支路分流並經由渦輪分子泵的輸入泵級逆流而被供應至質譜儀。
於此，如果前級泵的輸送能力不足以排出試驗氣體，則試驗氣體（通常是氦氣）可能會累積在升壓泵的出口處。在升壓泵的出口處累積的試驗氣體可能因此透過升壓泵的輸出泵級與連接支路流進渦輪分子泵的中間氣體入口，並從中間氣體入口透過渦輪分子泵的輸入泵級流進質譜儀，試驗氣體在流進質譜儀處以偏移誤差的形式產生背景訊號。
因此，本發明的目的是提供一種改進之帶有多級升壓泵以及渦輪分子泵的質譜洩漏偵測裝置。
本發明之一實施例所揭露之洩漏偵測裝置適用於一試驗物件。洩漏偵測裝置包含一質譜儀、至少三級的一渦輪分子泵、至少二級的一升壓泵以及一前級泵。渦輪分子泵的輸入泵級連接到質譜儀，且渦輪分子泵包含設置於渦輪分子泵的輸入泵級與中間泵級之間的第一中間氣體入口以及設置於渦輪分子泵的中間泵級與輸出泵級之間的第二中間氣體入口。升壓泵的輸入泵級用以連接到待檢查的試驗物件，且升壓泵包含設置於升壓泵的輸入泵級與輸出泵級之間的中間氣體出口。前級泵連接到渦輪分子泵的輸出泵級的出口。前級泵用於在渦輪分子泵的輸出泵級的出口處產生小於50毫巴(mbar)的前級壓力並相對大氣壓力排氣。升壓泵的中間氣體出口以氣體傳導的方式經由第一連接支路連接到渦輪分子泵的第一中間氣體入口。升壓泵的輸出泵級的出口以氣體傳導的方式經由第二連接支路連接到渦輪分子泵的第二中間氣體入口。
根據上述實施例所揭露的洩漏偵測裝置實現了升壓泵的出口不僅藉由前級泵排氣，還藉由與前級泵串聯連接之質譜渦輪分子泵的輸出泵級排氣。因而在升壓泵的輸入泵級與前級泵的入口之間獲得更高的試驗氣體分壓差，而以更佳的方式排出例如氦氣的試驗氣體。結果，會減少或甚至避免因累積的試驗氣體透過第一連接支路逆流而流進質譜儀所導致的可能的偏移誤差。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
本發明的洩漏偵測裝置由請求項1所定義。據此，設置於質譜儀與前級泵之間的質譜渦輪分子泵被配置為一至少三級的真空泵，其中輸入泵級與中間泵級之間形成有第一中間氣體入口，且中間泵級與輸出泵級之間形成有第二中間氣體入口。第一中間氣體入口透過第一連接支路連接到至少二級升壓泵的兩個泵級之間的中間氣體出口，而升壓泵的出口（即輸出泵級的出口）透過第二連接支路連接到質譜渦輪分子泵的第二中間氣體入口。
因此，實現了升壓泵的出口不僅藉由前級泵排氣，還藉由與前級泵串聯連接之質譜渦輪分子泵的輸出泵級排氣。因而在升壓泵的輸入泵級與前級泵的入口之間獲得更高的試驗氣體分壓差，而以更佳的方式排出例如氦氣的試驗氣體。結果，會減少或甚至避免因累積的試驗氣體透過第一連接支路逆流而流進質譜儀所導致的可能的偏移誤差。
優選地，第一連接支路與/或第二連接支路各自包含用來選擇性地關閉各自連接支路的可獨立控制閥。
第一連接支路與第二連接支路可藉由橋接支路以氣體傳導的方式彼此連接。於此，橋接支路亦包含用來選擇性地關閉橋接支路的可獨立控制閥。藉由使用橋接支路，可經由在其下游帶有前級泵之渦輪分子泵的第一中間氣體入口、中間泵級與輸出泵級對升壓泵的出口抽氣。
升壓泵的入口設置有用於試驗物件的接口。升壓泵的入口可經由旁通支路連接到前級泵的入口與質譜渦輪分子泵的出口，其中旁通支路亦包含用來選擇性地關閉旁通支路的可獨立控制閥。經由旁通支路，試驗物件可僅經由前級泵直接向大氣排氣，而非升壓泵或渦輪分子泵對試驗物件抽氣。
以下，將參照圖式更加詳細地解釋本發明的一實施例。圖1繪示本發明的一實施例。
藉由三級渦輪分子泵14對質譜儀12抽氣，質譜儀12以氣體傳導的方式連接到渦輪分子泵的輸入泵級18的入口16。前級泵22以氣體傳導的方式連接到渦輪分子泵14的出口。渦輪分子泵14的出口是藉由輸出泵級24的出口20所形成的。中間泵級26位於質譜渦輪分子泵14的輸入泵級18與輸出泵級24之間。
將渦輪分子泵的出口連接到前級泵22的氣體傳導路徑28設置有用來選擇性地關閉氣體傳導路徑28的可獨立控制閥30。
第一泵級18的出口32與中間泵級26的入口34以氣體傳導的方式連接到渦輪分子泵14的第一中間氣體入口36。
類似地，中間泵級26的出口38與輸出泵級24的入口40以氣體傳導的方式連接到第二中間氣體入口42。
二級升壓泵44包含輸入升壓泵級46以及輸出升壓泵級48，輸入升壓泵級46的出口50與輸出升壓泵級48的入口52以氣體傳導的方式連接到升壓泵44的中間氣體出口54。輸出升壓泵級48的出口56形成升壓泵44的出口。
輸入升壓泵級46的入口58形成升壓泵44的入口並以氣體傳導的方式連接到用來連接到待檢查之試驗物件的埠60。
中間氣體出口54與第一中間氣體入口36以氣體傳導的方式經由第一連接支路62彼此連接。
出口56與第二中間氣體入口42以氣體傳導的方式經由第二連接支路64彼此連接。
第一連接支路62包含用來選擇性地關閉第一連接支路62的可獨立控制閥66。第二連接支路64包含用來選擇性地關閉第二連接支路64的可選擇性控制閥68。
第一連接支路62與第二連接支路64以氣體傳導的方式經由橋接支路70彼此連接。於此，橋接支路70包含用來選擇性地關閉橋接支路70的可選擇性控制閥72。
試驗物件埠60與升壓泵44的入口58以氣體傳導的方式經由旁通支路74連接到前級泵22的入口76與質譜渦輪分子泵14的出口20。旁通支路74包含用來獨立地關閉旁通支路74的可選擇性控制閥78。
連接輸入升壓泵級46之出口50與輸出升壓泵級48之入口52的氣體傳導路徑80設置有佈置在輸出升壓泵級48的入口52的區域中的節流閥53。
升壓泵44的兩個泵級46、48皆設置於一個共用軸上，輸入升壓泵級46是渦輪分子泵級而輸出升壓泵級48是Holweck級。
質譜渦輪分子泵14的泵級18、26、24亦可設置於一個共用軸上。輸入泵級18與中間泵級26可為二級渦輪分子泵的一部分，二級渦輪分子泵的兩個泵級18、26設置於一個共用轉子軸上從而形成一個共用渦輪分子泵級。輸出泵級24可為Holweck級。輸出泵級24可與兩個渦輪分子泵級18、26設置於同一軸上。
前級泵22優選地獨立於質譜渦輪分子泵14和升壓泵44形成且不與它們共同使用共用轉子軸。然而，可想到將前級泵22與渦輪分子泵14和/或升壓泵44的一或多個泵級設置於同一轉子軸上。
最初，在閥66、68、30關閉的情況下，連接到試驗物件埠60的試驗物件藉由前級泵22經由旁通支路74排氣，而旁通支路內的閥78為開啟的。一旦在試驗物件埠60處達到足夠的壓力，氣體傳導路徑28內的閥30亦會開啟以經由渦輪分子泵14與前級泵22對質譜儀12抽氣。在此操作狀態下，稱為「嚴重」，已經可以偵測到質譜儀12的大量洩漏。
對於實際的洩漏偵測，一旦在連接到試驗物件埠60的試驗物件中達到足夠的真空壓力，旁通支路74內的閥78會關閉而連接支路62、64內的閥66、68會開啟。因此，當升壓泵44運行時，氣體會從試驗物件埠60透過連接支路62、64流進渦輪分子泵14，其中一部分的試驗氣體（例如氦氣或氫氣）經由輸入泵級18逆流而流進質譜儀12，而大部分的氣體經由中間泵級26、輸出泵級24與前級泵22排到大氣中。
雖然本發明以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
12:質譜儀 14:渦輪分子泵 16、34、36、40、42、52、58、76:入口 18、24、26、46、48:泵級 20、32、38、50、54、56:出口 22:前級泵 28、80:氣體傳導路徑 30、66、68、72、78:閥 44:升壓泵 53:節流閥 60:埠 62、64:連接支路 70:橋接支路 74:旁通支路
圖1繪示本發明的一實施例。
12:質譜儀
14:渦輪分子泵
16、34、36、40、42、52、58、76:入口
18、24、26、46、48:泵級
20、32、38、50、54、56:出口
22:前級泵
28、80:氣體傳導路徑
30、66、68、72、78:閥
44:升壓泵
53:節流閥
60:埠
62、64:連接支路
70:橋接支路
74:旁通支路

Claims (13)

  1. 一種洩漏偵測裝置，用於一試驗物件，包含：一質譜儀；至少三級的一渦輪分子泵，該渦輪分子泵的一輸入泵級連接到該質譜儀，且該渦輪分子泵包含設置於該渦輪分子泵的該輸入泵級與一中間泵級之間的一第一中間氣體入口以及設置於該渦輪分子泵的該中間泵級與一輸出泵級之間的一第二中間氣體入口；至少二級的一升壓泵，該升壓泵的一輸入泵級用以連接到待檢查的該試驗物件，且該升壓泵包含設置於該升壓泵的該輸入泵級與一輸出泵級之間的一中間氣體出口；以及一前級泵，連接到該渦輪分子泵的該輸出泵級的出口，該前級泵用於在該渦輪分子泵的該輸出泵級的出口處產生小於50毫巴(mbar)的前級壓力並相對大氣壓力排氣；其中，該升壓泵的該中間氣體出口以氣體傳導的方式經由一第一連接支路連接到該渦輪分子泵的該第一中間氣體入口；並且其中，該升壓泵的該輸出泵級的出口以氣體傳導的方式經由一第二連接支路連接到該渦輪分子泵的該第二中間氣體入口。
  2. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該第一連接支路與/或該第二連接支路包含用來關閉該第一連接支路與/或該第二連接支路的一可獨立控制閥。
  3. 如請求項1或2所述之洩漏偵測裝置，其中該升壓泵的該輸入泵級的入口以氣體傳導的方式經由一旁通支路連接到該前級泵的入口，該旁通支路包含用來關閉該旁通支路的一可獨立控制閥。
  4. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該第一連接支路與該第二連接支路以氣體傳導的方式經由一橋接支路彼此連接，該橋接支路可包含用來關閉該橋接支路的一可獨立控制閥。
  5. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中將該渦輪分子泵的該輸出泵級的出口連接到該前級泵的入口的一氣體傳導路徑包含用來選擇性地關閉該氣體傳導路徑的一可獨立控制閥。
  6. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該升壓泵的該輸入泵級為旋轉式真空泵。
  7. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該升壓泵的該輸出泵級為分子泵級。
  8. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該升壓泵為二級真空泵。
  9. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該渦輪分子泵的該輸入泵級與該中間泵級形成二級渦輪分子泵。
  10. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該渦輪分子泵的該輸出泵級為哈威克級。
  11. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該渦輪分子泵為一個三級真空泵。
  12. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該升壓泵的多個泵級設置於一個共用軸上且/或該渦輪分子泵的多個泵級設置於一個共用軸上。
  13. 如請求項1所述之洩漏偵測裝置，其中該前級泵為獨立於該升壓泵與該渦輪分子泵的獨立真空泵。
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