TW202326089A - 真空偵漏器與其有效性的測試方法 - Google Patents

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Abstract

在具有圍繞吸入室(12)的殼體(14)之真空偵漏器(10)中，抽空吸入室(12)的真空泵(20)以及氣體偵測器(18)連接於吸入室(12)，且殼體(14)包含具有選擇性透氣的膜體(32)之測漏器(26)，所述測漏器連接殼體(14)的外部大氣與吸入室(12)。

Description

真空偵漏器與其有效性的測試方法
本發明關於一種具有測漏器的真空偵漏器以及一種真空偵漏器的有效性(functionality)測試方法。
為了使用測試氣體真空方法來檢查密合度或找到測試物件的洩漏處，會使用能夠用測試氣體進行洩漏偵測之偵漏器。待測試的物件可為例如真空爐、半導體產業中包含真空腔的製造系統、各種類型的管線或其他腔體。
對於洩漏測試來說，測試物件會被抽空(evacuate)。可使用與測試物件有關的泵浦或使用與偵漏器一起提供的獨立泵浦來進行抽空。測試氣體偵測器被整合於偵漏器中(如能使測試氣體被偵測的質譜儀)。測試氣體可為例如氦或合成氣體(95%氮+5%氫)。
在洩漏測試期間，待測試的位置(如凸緣封口、焊縫等)會於測試物件的大氣側上被噴塗測試氣體。若在噴塗位置有洩漏通道，則測試氣體與外部空氣會通過洩漏通道一起流入真空腔中並且流至真空系統上。在此流程期間，測試氣體能由偵測系統(如質譜儀)偵測。訊號強度是洩漏率以及噴塗位置與時間的時間相關性之度量(measure)並且訊號響應是洩漏的位置的指標。
若有洩漏存在，則當對洩漏點進行噴塗時會產生訊號響應，且密合的測試物以在被噴塗測試氣體之同時無訊號產生為特徵。
同樣地，在此洩漏測試的所述方法中的各種錯誤案例中，沒有訊號響應並且無法辨認出實際上密合的測試物。若偵測系統的靈敏度失效，則也不會有訊號響應。或者，若儘管啟動噴塗氣體源的閥門但噴塗氣體源仍不會發出測試氣體，則儘管有可能有洩漏也將不會產生訊號響應。
為了檢查測試系統的有效性，習知的洩漏點通常由凸緣設置於真空系統。一般而言，此類被界定的洩漏點由所謂的毛細管洩漏器(capillary leak)提供。毛細管洩漏器的尺寸被設計成使得當對此測漏器進行噴塗時，會由偵測系統輸出清楚的訊號響應。然而，毛細管必須足夠小而使真空系統以及測試物不會受連續流入的空氣量之負面影響。為此原因，此類毛細管洩漏器的尺寸被設計成通道直徑僅有少許微米。因此，微粒或冷凝的空氣濕氣可阻塞測漏器點。因此，因為噴塗式毛細管洩漏器被阻塞，所以有效性測試系統看似已失敗。
WO 2006/120122 A1描述一種溴吸偵漏器(sniffer leak detector)，於此溴吸偵漏器中，測試氣體入口包含石英窗口感測器(quartz window sensor)。那種溴吸偵漏器沒有提供測漏器。傳統上，會於WO 2006/120122 A1中描述的類型之溴吸偵漏器中使用毛細管洩漏器(capillary leak)作為測漏器，其中使用所謂的嗅吸探針(sniffer probe)來引入並偵測朝大氣流出測漏器的參考氣體或測試氣體。
根據此背景，本發明的目的是提供一種具有改善的測漏器的真空偵漏器以及使相對應的洩漏偵測方法能進行。
本發明的真空偵漏器由以下特徵界定：具有圍繞吸入室的殼體、抽空吸入室的真空泵以及連接於吸入室的氣體偵測器，其特徵在於：殼體包含具有選擇性透氣的膜體之測漏器，所述測漏器會將殼體的外部環境與吸入室連接。本發明的洩漏偵測方法由以下步驟界定：使用真空泵來抽空吸入室；用測試氣體噴塗測漏器而使得測試氣體選擇性地通過膜體而至吸入室的內部中，而來自真空偵漏器的環境之空氣或大氣氣體被膜體阻擋；使用氣體偵測器來偵測已通過膜體而至吸入室中的測試氣體；以及決定氣體偵測器的測量訊號是否對應於真空偵漏器完全正常運作時所預期的測量訊號。
根據本發明，連接殼體的外部環境與吸入室且具有選擇性透氣的膜體的測漏器被提供於圍繞真空偵漏器的吸入室的殼體，其中殼體連接於抽空吸入室的真空泵以及連接於吸入室的氣體偵測器。在吸入室被真空泵抽空之後，用測試氣體噴塗測漏器使測試氣體選擇性地通過膜體而至吸入室的內部中，而來自真空偵漏器的外部環境的空氣或大氣氣體會被膜體阻擋。已透過膜體進入吸入室的測試氣體會被氣體偵測器偵側到。本發明的膜體允許決定藉由氣體偵測器測量到的測試氣體的測量訊號是否對應於真空偵漏器在不受限制的情況下正常運作時所預期的測量訊號。在此方式中，能使用本發明以簡單的方式來測試真空偵漏器的有效性。此外，測試出用於施加測試氣體的噴塗氣體源之正常運作(即供應足量的所需類型的測試氣體)。
測漏器能被設計成噴塗式洩漏器以選擇性地將噴塗於測漏器的測試氣體透過膜體從外部導引至吸入室中，而阻擋不同於測試氣體的氣體。
測漏器的膜體能包含用於選擇性使氦、氖或氫通過的石英，或能由石英製成。作為替代或補充，膜體能包含或由用於選擇性使氫通過的鈀及/或用於選擇性使氧通過的銀組成。
膜體的材料能被設計成例如玻璃纖維形式的薄壁封閉管。
膜體材料能用以在提供用於加熱膜體之加熱器的同時，依據溫度選擇性地導引或阻擋測試氣體。
膜體能具有少許微米的層體厚度，且層體厚度較佳地最厚為約100 µm。
測漏器可包含用於插入殼體的開口中的膜體的凸緣型握柄。所述握柄較佳地可在其外側及/或其內側被保護柵覆蓋。
測漏器可包含多個通道，各個通道被一或所述選擇性透氣的膜體封閉。於此，膜體能被附接於膜片，所述膜片較佳具有小於一公分，更較佳具有小於一毫米的厚度。膜片具有被膜體覆蓋的窗口，窗口被設計成完全地穿過膜片的通道，並且膜片具有最大約1000 µm且最小約10 µm的直徑，使通道的一端被膜體覆蓋。於此，膜體較佳密封朝向大氣側的通道(即覆蓋相對於吸入室的通道的那端)，以防止水蒸氣或雜質微粒從環境進入通道中。
在一實施例中，膜體能被附接於包含被膜體覆蓋的至少一個膜窗口並且具有較佳小於1 mm的厚度的膜片。膜窗口較佳藉由開孔多孔結構支撐(如網格或多孔固態材料)，以支撐並穩定膜體。
選擇性氣體入口被提供於偵漏器的真空系統上。選擇性氣體入口藉由密封的或幾乎對大氣氣體不透氣的膜體被實施。在此方式中，在沒有測試氣體的情況下，真空系統不受影響。只要測試氣體被噴塗至膜體噴塗洩漏處上，測試氣體就會滲透過膜體至真空系統中並且被偵測系統偵測到，從而確認整體系統(偵測系統)以及測試氣體噴塗源的有效性。
依據所使用的測試氣體，能選擇合適的膜體材料： 對於氦的選擇性入口，會使用石英，對於氫的選擇性入口(合成氣體的成分)，會使用鈀，對於氧的選擇性入口，會使用銀。
材料能被設計成薄壁封閉管(玻璃纖維)。在這類變化實施例中，材料必須被加熱而使氣體通過分離層體的擴散率會足夠快速。當設計成少許微米厚的薄膜時，在室溫使用膜體足夠獲得夠快速的反應。
繪示的真空偵漏器10包含圍繞吸入室12的殼體14，吸入室12透過真空線路16以氣體傳導方式連接於氣體偵測器18以及真空泵20。殼體14具有測試氣體入口，其中待測試的測試氣體透過測試氣體入口從殼體14的外部環境24被抽至吸入室12中以被氣體偵測器18分析。
為了能夠檢查真空偵漏器10的有效性，殼體14提供有完全地覆蓋殼體14中的開口的測漏器26。測漏器26被更詳細地繪示於圖2的分解圖中。測漏器26具有完全匹配殼體14的相關開口的凸緣型握柄28並且以密封方式封閉此相關開口。在實施例中，握柄28被設計成中心區域中形成凹槽30的圓盤。延伸通過握柄28的孔形成在凹槽30的底部。選擇性透氣的膜體被插入至凹槽30中作為膜體32，膜體32用氣密方式完全地覆蓋凹槽30的底部中的孔。膜體32對特定類型的氣體會選擇性透氣並且阻擋所有其他類型的氣體。
面對外部環境24的握柄28的頂側以及面對吸入室12的握柄28的底側各自被保護柵覆蓋，保護柵完全地覆蓋凹槽30與膜體32以及被膜體32覆蓋的孔。二保護柵34藉由螺絲連結的方式固定地螺鎖於握柄28。
膜體32的結構在圖3中被更詳細地呈現。因此，膜體32被設計成石英膜片並且於它的中心提供有形成為完全地延伸通過膜體32的通道之約50個孔36，這些孔被排列成網格狀且他們之間有一致的間隔。這些孔36的每一者被厚度約10 µm的石英膜體封閉。膜體32的厚度為約0.6 mm。各個孔36形成石英窗口並在膜體溫度約25°C對氦選擇性透氣，而空氣中含有的其他氣體無法通過膜體32。除了氦，僅還有氖以及氫會滲透石英，但與氦相比滲透的程度較小，即當以石英膜體使用噴塗洩漏時，基本上也能使用氖以及氫作為測試氣體。
如圖1所示，當噴槍沿圖1中之箭頭方向將氦40噴塗至測漏器26上時，保護柵34會保護膜體32以避免膜體32與例如噴槍38直接接觸。位於握柄28的底側上(即位於面對吸入室12的一側上)的保護柵34，一方面也會保護膜體32，另一方面保護真空系統應防止膜片破裂或個別破裂的膜窗口被真空泵20吸引。
10:真空偵漏器 12:吸入室 14:殼體 16:真空線路 18:氣體偵測器 20:真空泵 24:外部環境 26:測漏器 28:握柄 30:凹槽 32:膜體 34:保護柵 36:孔 38:噴槍 40:氦
以下將參考圖式來詳細解釋本發明的實施例。在圖式中： 圖1呈現第一實施例。圖2呈現圖1的細節。圖3呈現圖2的細節。
10:真空偵漏器
12:吸入室
14:殼體
16:真空線路
18:氣體偵測器
20:真空泵
24:外部環境
26:測漏器
38:噴槍
40:氦

Claims (11)

  1. 一種真空偵漏器(10)具有：圍繞一吸入室(12)的一殼體(14)、抽空該吸入室(12)的一真空泵(20)以及連接於該吸入室(12)的一氣體偵測器(18)；其特徵在於：該殼體(14)包含具有選擇性透氣的一膜體(32)之一測漏器(26)，該測漏器會將該殼體(14)的外部環境與該吸入室(12)連接。
  2. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該測漏器(26)被設計成一噴塗式洩漏器(spray-on leak)以選擇性地將噴塗於該測漏器(26)的一測試氣體透過該膜體(32)從外部導引至該吸入室(12)中而阻擋不同於該測試氣體的氣體。
  3. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該測漏器(26)的該膜體(32)包含用於選擇性地使氦、氖或氫通過的石英、用於選擇性地使氫通過的鈀及/或用於選擇性地使氧通過的銀。
  4. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該膜體(32)的材料形成為薄壁封閉管(thin-walled closed tube)。
  5. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於提供用於加熱該膜體(32)的一加熱器(heating)，該膜體的材料會依據溫度選擇性地進行傳導(conducting)或阻擋。
  6. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該膜體(32)具有少許微米的一層體厚度。
  7. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該測漏器(26)包含一凸緣型握柄(28)用於插入該殼體(14)的一開口中之該膜體(32)。
  8. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該測漏器(26)包含由選擇性透氣的另一或該膜體(32)封閉之多個通道。
  9. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該膜體(32)附接於一膜片，該膜片包含被該膜體(32)覆蓋的至少一個膜窗口，該膜窗口各自被設計成完全地穿過該膜片並具有最長約1000 µm且最短約10 µm的直徑之一通道，使得該通道的一端被該膜體(32)覆蓋。
  10. 如請求項1所述之真空偵漏器(10)，其特徵在於該膜體(32)附接於一膜片，該膜片包含被該膜體(32)覆蓋並且被一開孔多孔結構支撐的至少一個膜窗口。
  11. 如請求項1至10中任一項所述之真空偵漏器(10)的有效性測試方法，其特徵在於包含以下步驟：使用該真空泵(20)來抽空該吸入室(12)，用測試氣體噴塗該測漏器(26)而使得該測試氣體選擇性地通過該膜體(32)而至該吸入室(12)的內部中，而來自該真空偵漏器(10)的環境之空氣或大氣氣體被該膜體(32)阻擋，使用該氣體偵測器(18)來偵測已通過該膜體(32)而至該吸入室(12)中的該測試氣體，決定該氣體偵測器(18)的測量訊號是否對應於該真空偵漏器(10)完全正常運作時所預期的測量訊號。
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