JP4130968B2 - 漏洩検知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希ガスであるヘリウムをトレーサーガスとして、例えば冷凍機に使用されているコンプレッサーやＣＶＤ、スパッタリング装置等の薄膜形成装置などの気密を要する機器のガス漏れを検知するのに使用される漏洩検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の漏洩検知装置では、大容積の被試験体の漏洩検知を短時間で開始できると共に、検出感度が高く、その反応速度が速いことが望まれる。このことから、ヘリウムを検出できる分析管に、ターボ分子ポンプとドラックポンプから構成される複合分子ポンプと背圧側にロータリポンプとを設けた主管路を接続すると共に、被試験体に接続したテストポートに排気管路を接続し、この排気管路を３箇所で分岐し、この分岐した第１、第２及び第３の各気体導入管路を、第１、第２及び第３の各開閉弁を介して複合分子ポンプの圧縮比の異なる個所にそれぞれ接続して構成したものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
この場合、第１の気体導入管路は、低い圧縮比が得られるターボ分子ポンプとドラックポンプとの中間の位置に接続され、高感度の漏洩検知ができる。また、第３の気体導入管路はフォアバルブを介してこの複合分子ポンプの圧縮比の最も高い位置に、第２の気体導入管路は、これらの中間の圧縮比の位置にそれぞれ接続されている。そして、このフォアバルブ及び各気体導入管路に設けた各開閉弁の開閉を制御するため、排気管路にピラニ真空計を設け、ピラニ真空計の検出圧力に応じて、各気体導入管路の各開閉弁の開閉を制御し、主管路の圧縮比が高い気体導入管路から圧縮比の低い気体導入管路に順次切換えつつ、逆拡散の原理を用いて低感度から高感度までの漏洩検知ができるようにしている。
【０００４】
ところで、近年の漏洩試験では、被試験体の微小な漏れを検知したいという要請が多い。上記構成のものでは、開閉弁の空気に対する圧縮比が１０^４程度あり、また、第１の気体導入管路から導入されたヘリウムのほぼ全体が分析管に到達するものではないため、被試験体の漏れが微小である場合、分析管でヘリウムを検出できない場合がある。ヘリウムの検出感度を高めて微小な漏れを検知するため、複合分子ポンプのより圧縮比が低い位置、例えば分析管と複合分子ポンプとの間に、高感度用の気体導入管路を接続することが提案される。
【０００５】
【特許文献１】
特許２６５５３１５号公報（例えば、特許請求の範囲の記載）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ピラニ真空計が安定して圧力を測定できるのは数Ｐａまでの範囲であるため、上記のように、より圧縮比が低い位置に高感度用の気体導入管路を接続すると、この気体導入管路に切換えるための圧力がピラニ真空計の測定範囲を逸脱する場合がある。高感度用の気体導入管に切換えたときに分析管内の圧力が上昇すると漏洩試験に影響が出るので、排気管路内の圧力を正確に把握する必要がある。この場合、排気管路に、ピラニ真空計に加えて、高真空領域の圧力を測定できる電離真空計などの真空計を別途設けることが考えられるが、これでは、部品点数が増えてコスト高を招くという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記点に鑑み、部品点数を増やすことなく、低コストで高感度の漏洩試験ができるようにした漏洩検知装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の漏洩検知装置は、トレーサーガスである希ガスの分析を行い得る分析管を備え、この分析管に主管路を接続すると共に、この主管路に高真空排気手段とこの高真空排気手段の背圧側に補助真空排気手段とを設け、被試験体に接続したテストポートに排気管路を接続すると共に、この排気管路を複数の箇所で分岐し、この分岐した気体導入管路を、開閉弁を介して主管路の圧縮比の異なる箇所にそれぞれ接続して構成し、各開閉弁を開閉を制御して、主管路の圧縮比が高い気体導入管路から圧縮比の低い気体導入管路に順次切換え、前記分析管で希ガスの分析を行うことで被試験体の漏れを検出できるようにした漏洩検知装置において、前記各開閉弁の開閉の制御による気体導入管路の切換を、前記分析管における希ガスの分圧に基いて行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記各開閉弁の制御による気体導入管路の切換を、前記分析管で測定されている希ガスのバックグランド値に基いて行うので、排気管路内の圧力を検出しなくても、分析管内の圧力が上昇しないように高感度用の気体導入管路に切換えることができる。これにより、部品点数が増えてコスト高を招くことが防止される。
【００１０】
尚、前記バックグランド値は、例えば分析管で分析されている希ガスの分圧とすればよい。
【００１１】
また、前記高真空排気手段と補助真空排気手段との間にフォアバルブを介設すると共に、フォアバルブと補助真空排気手段との間に低感度用の気体導入管路を接続し、この気体導入管路に設けた開閉弁の開閉及びフォアバルブの開閉を制御する真空計を排気管路に設けておけば、主管路の圧縮比が高い気体導入管路から圧縮比の低い気体導入管路に順次切換えつつ、逆拡散の原理を用いて低感度から高感度までの漏洩検知ができる。
【００１２】
この場合、前記主管路の圧縮比の低い高感度用の気体導入管路を、前記分析管と高真空排気手段との間に接続しておけば、被試験体の極めて小さな漏れを検出する高感度の漏洩試験が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は、例えばヘリウムをトレーサーガスとして器具の漏洩検知ができる本発明の漏洩検知装置である。漏洩検知装置１は、質量分析管２を有する。この質量分析管２は、公知の四重極型若しくは磁場偏向型のものであり、ヘリウムイオンを検出するようにしたものである。質量分析管２には、高真空排気手段である複合分子ポンプ３１と、その背圧側にフォアバルブ３２を介して補助真空排気手段であるロータリポンプ３３を設けた主管路３が接続され、質量分析管２内を所定圧力以下（≦１０^ー２Ｐａ）に保持する。複合分子ポンプ３１は、公知の構造を有し、主管路３への接続部を有するポンプケーシングに、ターボ分子ポンプとドラッグポンプとを内蔵したものである。補助真空排気手段は、メンブレンポンプ等でもよい。
【００１４】
他方で、例えば冷凍機に使用されているコンプレッサーやＣＶＤ、スパッタリング装置等の薄膜形成装置などの気密を要する機器である被試験体４のテストポート４１には排気管路５が接続され、この排気管路５は３箇所で分岐され、分岐した第１、第２及び第３の気体導入管路６ａ、６ｂ、６ｃが、第１、第２及び第３の各開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃを介して、複合分子ポンプ３１の圧縮比の異なる位置にそれぞれ接続されている。本実施の形態では、第１の気体導入管路６ａは、被試験体４の微小な漏れを検知できるように、複合分子ポンプ３１の１００〜１０００（Ｎ_２）の圧縮比が得られる位置に接続されている。第３の気体導入管路６ｃは、フォアバルブ３２とロータリポンプ３３との間であって１５００００（Ｎ_２）の圧縮比が得られる位置に接続されている。第２の気体導入管路６ｂは、複合分子ポンプ３１の１００００（Ｎ_２）の圧縮比が得られる中間位置に接続されている。これにより、質量分析管２内の圧力を１０^ー３Ｐａ以下に保持できて正確に質量分析を行うことができると共にカウンターフローが得られるため極めて小さな漏れまで漏洩検知できる。
【００１５】
排気管路５には、テストポート４１の圧力を検出するピラニ真空計５１が設けられ、このピラニ真空計５１は、第２及び第３の各開閉弁７ｂ、７ｃの開閉とフォアバルブ３２の開閉とを制御するのに使用される。また、排気管路５には、標準リーク７１を開閉弁７１ａを介して接続すると共に、ベントバルブ７２を設けている。これらの機器の作動は、漏洩検知装置１に設けた制御手段（図示せず）によって制御され、制御手段によって、複合分子ポンプ３１及びロータリポンプ３３を作動させ、各気体導入管路６ａ、６ｂ、６ｃの各開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃの開閉を制御し、圧縮比が高い気体導入管路６ｃから圧縮比の低い気体導入管路６ａに順次切換えつつ、逆拡散の原理を用いて低感度から高感度までの漏洩検知ができる。
【００１６】
ところで、第１の気体導入管路６ａを、上記のように圧縮比が小さい位置に接続すると、第２の開閉弁７ｂを閉弁して第２の気体導入管路６ｂから、第１の開閉弁７ａを開弁して第１の気体導入管路６ａに切換える場合のテストポート４の圧力がピラニ真空計５１で正確に測定できる範囲を逸脱する。この場合、第１の気体導入管路６ａに切換えたときに、質量分析管２の圧力が上昇したのでは高感度の漏洩試験に影響が出る。
【００１７】
ところで、圧縮比が高い気体導入管路６ｃから圧縮比の低い気体導入管路６ａに順次切換えて低感度から高感度まで漏洩検知が行う場合、図２に示すように、例えば質量分析管２内で分析されているヘリウムの分圧であるバックグランド値は、排気管路５の圧力低下とほぼ比例して低下する。このことから、本実施の形態では、このバックグランド値を第２の気体導入管路６ｂから第１の気体導入管路６ａに切換える場合の閾値として使用し、このバックグランド値が所定値になった場合に第１の気体導入管路６ａに切換えることとした。これにより、制御手段によって質量分析管２の圧力が上昇しないように第１の気体導入管路６ａに自動的に切換えることができ、また、第１の気体導入管路６ａへの切換えにぺニング真空計などの他の高真空用真空計は必要なく、低コストにできる。
【００１８】
次に、本発明の漏洩検知装置１の作動を説明する。制御手段によってロータリポンプ３３と複合分子ポンプ３１を作動させる。この場合、フォアバルブ３２及びベントバルブ７２を開弁し、その他の弁を閉弁する。そして、制御手段によって漏洩検知の開始が指示されると、フォアバルブ３２とベントバルブ７２とが閉弁され、第３開閉弁７ｃが開弁され、ロータリポンプ３３によって被試験体４内が真空排気される。ピラニ真空計５１で検出した圧力が１０００Ｐａになると、フォアバルブ３２が開弁され、大きな漏れを検出する低感度の漏洩試験が開始される。この場合、試験者は、スプレーガン等によって被試験体４にヘリウムを吹付け、被試験体４に漏洩箇所があると、その漏洩箇所を介して侵入したヘリウムがテストポート４１から第３の気体導入管路６ｃを経て複合分子ポンプ３１の最も高い圧縮比の部分に導入され、このヘリウムがフォアバルブ３２及び複合分子ポンプ３１を逆拡散して質量分析管２で捕捉され、漏れが確認される。
【００１９】
質量分析管２でヘリウムが捕捉されず漏れが確認できないときは、そのまま真空排気を継続し、ピラニ真空計５１の検出圧力が１００Ｐａになると、制御手段によって第３の開閉弁７ｃを閉弁して第２の開閉弁７ｂを開弁し、第３の気体導入管路６ｃから第２の気体導入管路６ｂに切換えられ、中感度の漏洩試験が開始される。この場合、上記と同様に、試験者が被試験体４にヘリウムを吹付け、被試験体４に漏洩箇所があると、その漏洩箇所から侵入したヘリウムがテストポート４１から第２の気体導入管路６ｂを経て複合分子ポンプ３１の中間の圧縮比の部分に導入され、逆拡散したヘリウムが質量分析管２で捕捉されて漏れが確認される。
【００２０】
さらに漏れが確認できないときは、そのまま真空排気を継続し、質量分析管２でのヘリウムのバックグランド値が、第１の気体導入管路６ａに切換えても質量分析管２の圧力が上昇しない値、例えば１×１０^ー１０Ｐａ・ｍ^３／ｓになった場合に、制御手段によって第２の開閉弁７ｂを閉弁して第１の開閉弁７ａを開弁し、第２の気体導入管路６ｂから第１の気体導入管路６ａに切換えられ、極めて小さな漏れを検出する高感度の漏洩試験が開始される。この場合、上記と同様に、試験者が被試験体４にヘリウムを吹付け、被試験体４に漏洩箇所があると、その漏洩箇所から侵入したヘリウムがテストポート４１から第１の気体導入管路６ａを経て複合分子ポンプ３１の最も低い圧縮比の部分に導入され、逆拡散したヘリウムが質量分析管２で捕捉されて漏れが確認される。
【００２１】
尚、本実施の形態では、第１の気体導入管路６ａを、被試験体４の微小な漏れを検知できるように、複合分子ポンプ３１の１００〜１０００（Ｎ_２）の圧縮比が得られる位置に接続したが、これに限定されるものではなく、１００（Ｎ_２）以下の圧縮比が得られる位置、例えば、図３に示すように、圧縮比がゼロになる位置に第１の気体導入管路６ａを接続してもよい。この場合、極めて小さな漏れを検出できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の漏洩検知装置は、部品点数を増やすことなく、低コストで高感度の漏洩試験できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の漏洩試験装置の構成を概略的に説明する図
【図２】質量分析管のバックグランド値とテストポートの圧力との関係を示すグラフ
【図３】本発明の漏洩試験装置の構成の変形例を概略的に説明する図
【符号の説明】
１ 漏洩検知装置
２ 質量分析管
３ 主管路
３１ 高真空排気手段
３３ 補助真空排気手段
４ 被試験体
４１ テストポート
５ 排気管路
５１ 真空計
６ 気体導入管路
７ 開閉弁

Claims (3)

1. トレーサーガスである希ガスの分析を行い得る分析管を備え、この分析管に主管路を接続すると共に、この主管路に高真空排気手段とこの高真空排気手段の背圧側に補助真空排気手段とを設け、
   被試験体に接続したテストポートに排気管路を接続すると共に、この排気管路を複数の箇所で分岐し、この分岐した気体導入管路を、開閉弁を介して主管路の圧縮比の異なる箇所にそれぞれ接続して構成し、
   各開閉弁を開閉を制御して、主管路の圧縮比が高い気体導入管路から圧縮比の低い気体導入管路に順次切換え、前記分析管で希ガスの分析を行うことで被試験体の漏れを検出できるようにした漏洩検知装置において、
   前記各開閉弁の開閉の制御による気体導入管路の切換を、前記分析管における希ガスの分圧に基いて行うことを特徴とする漏洩検知装置。
2. 前記高真空排気手段と補助真空排気手段との間にフォアバルブを介設すると共に、フォアバルブと補助真空排気手段との間に低感度用の気体導入管路を接続し、この気体導入管路に設けた開閉弁の開閉及びフォアバルブの開閉を制御する真空計を排気管路に設けたことを特徴とする請求項１記載の漏洩検知装置。
3. 前記主管路の圧縮比の低い高感度用の気体導入管路を、前記分析管と高真空排気手段との間に接続したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の漏洩検知装置。

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