磁場偏向型の質量分析管及びリークディテクタ
【課題】 部品点数の増加を招くことなく確実に圧力を把握でき、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確にリーク値を測定することに最適なリークディテクタ用の質量分析管を提供することにある。
【解決手段】 磁場偏向型の質量分析管２は、ガス導入口２２が開設された管体２１を有し、この管体内にフィラメント２３ａとグリッド２３ｂとを有してガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース２３と、ヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタ２５と、管体内でイオンソースとイオンコレクタとの間に介設され、このイオンソースから所定の加速電圧下で放出されたイオンをその質量数に応じて偏向させる磁場を形成してヘリウムイオンのみをイオンコレクタへと導くマグネット２４とを備え、イオンソースの周囲に第２のイオンコレクタ２７が付設され、この第２のイオンコレクタにイオンソースによりイオン化された正イオンを捕集する。
【解決手段】 磁場偏向型の質量分析管２は、ガス導入口２２が開設された管体２１を有し、この管体内にフィラメント２３ａとグリッド２３ｂとを有してガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース２３と、ヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタ２５と、管体内でイオンソースとイオンコレクタとの間に介設され、このイオンソースから所定の加速電圧下で放出されたイオンをその質量数に応じて偏向させる磁場を形成してヘリウムイオンのみをイオンコレクタへと導くマグネット２４とを備え、イオンソースの周囲に第２のイオンコレクタ２７が付設され、この第２のイオンコレクタにイオンソースによりイオン化された正イオンを捕集する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場偏向型の質量分析管及びリークディテクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
気密容器、配管やバルブ等の試験体から微小なリークを検出（検査）するリークテストにリークディテクタを用いることが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。リークディテクタは、真空中のガス分子をイオン化し、ヘリウムイオンのみを選別してイオンコレクタに入射させるようにした質量分析管を備え、このイオンコレクタを流れるイオン電流から真空中に漏れるヘリウムガスを定量的に検知する。
【０００３】
また、この種のリークディテクタでは、試験体から漏洩した必要最小限のヘリウムのみを質量分析管に導くことができると共に、質量分析管でのバックグランド値を迅速に低下できることから、逆拡散式のものが広く利用されている（例えば、特許文献２参照）。逆拡散式のリークディテクタでは、質量分析管が所謂高真空ポンプに配管を介して接続され、この高真空ポンプにて逆拡散したヘリウムのみが質量分析管へと導かれるようになっている。
【０００４】
上記逆拡散式のリークディテクタにて試験体のリークテストを行う場合、リークディテクタを起動し、高真空ポンプにより質量分析管内を所定圧力まで真空引きした後、先ずリーク値が実際の漏れ量に一致するように校正が行われる。ここで、質量分析管の真空引き当初、質量分析管内には、排気され難い水蒸気等のガス成分が残留している。このような状態では、残留するガス成分により平均自由工程が短くなって、イオンコレクタへのヘリウムイオンの到達が妨げられる。このガス成分は時間の経過と共に次第に排気されていき、残留するガス成分が減少してくると、平均自由工程が長くなってイオンコレクタにヘリウムイオンが到達し易くなる。
【０００５】
また、上記ガス成分はイオンソースによってイオン化させるため、この残留するガス成分が多いときには、イオンソースでのイオン密度が高くなる。このような場合、これらのイオンによって空間電荷の影響を受けてイオンソースからのイオン放出が妨げられる。その結果、イオンコレクタへのヘリウムイオンの到達が到達し難くなる。他方、上記ガス成分が次第に排気されてくると、空間電荷の影響が小さくなって、イオンコレクタにヘリウムイオンが到達し易くなる。
【０００６】
このようにリークディテクタを起動した直後に校正を行い、リークテストすると、このリークテスト時間が長くなるに従い、イオンコレクタへのヘリウムイオンの到達率が変化していく。それに加えて、イオンソースのイオン密度の変化から起きる空間電荷の影響によりイオンの放出率も変化する。その結果、ヘリウムイオンの到達率やイオンの放出率が変化することを考慮しない上記従来例のものでは、イオンコレクタを流れるヘリウムイオンのイオン電流値からリーク値を算出する際に、そのリーク値（量）が時間経過と共に変化するという不具合がある。この場合、質量分析管内が十分に排気された後、校正を行ってリークテストを開始することが考えられるが、これでは効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３８７４６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、部品点数の増加を招くことなく確実に圧力を把握でき、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確にリーク値を得ることに最適なリークディテクタ用の磁場偏向型の質量分析管を提供することを第一の課題とするものである。また、本発明は、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る効率のよいリークディテクタを提供することを第二の課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第一の課題を解決するために、本発明の磁場偏向型の質量分析管は、試験体からの微小なリークを検出するリークディテクタに用いられる磁場偏向型の質量分析管であって、ガス導入口が開設された管体を有し、この管体内に、フィラメントとグリッドとを有してガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソースと、ヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタと、管体内でイオンソースと第１のイオンコレクタとの間に介設され、このイオンソースから所定の加速電圧下で放出されたイオンをその質量数に応じて偏向させる磁場を形成してヘリウムイオンのみを第１のイオンコレクタへと導くマグネットと、を備え、前記イオンソースの周囲に第２のイオンコレクタが付設され、この第２のイオンコレクタにイオンソースによりイオン化された正イオンを捕集するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、イオンソースに第２のイオンコレクタを付設して、この第２のイオンコレクタに入射され、このときイオンコレクタを流れるイオン電流値から質量分析管内の全圧を直接測定し得る。このため、本発明の質量分析管をリークディテクタに適用すると、別の真空計を設けることなしに、質量分析管内の圧力変化を確実に把握した状態でリークテストを行い得るため、正確なリーク値を得ることが可能となる。
【００１１】
上記第二の課題を解決するために、本発明のリークディテクタは、ガス導入口が開設された管体内にこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、第１の測定手段にて測定されたヘリウムイオンのイオン電流値からリーク値を算出する制御手段と、制御手段にて算出されたリーク値を指示する指示手段とを備え、前記質量分析管の所定の圧力範囲にて、複数の特定圧力とそのときのリーク値との関係から、特定圧力における補正係数を算出して記憶する記憶手段を更に有し、前記質量分析管内の所定圧力にてリーク値が実際の漏れ量に一致するように校正を行った後、リークテストにより試験体からのリーク値を指示する際、そのとき第２の測定手段で測定された圧力を特定圧力とし、第１の測定手段で測定されたイオン電流値から制御手段により算出されたリーク値に、記憶手段に記憶されたその特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値を指示するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、リークディテクタの使用時間が増加するのに従い、質量分析管内に残留するガス成分の量が少なくなることから、特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値を指示手段にて指示することで、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る。また、質量分析管内に残留し易い水蒸気等の十分に排気されるまで待つ必要がないため、リークテストの効率も良い。
【００１３】
また、上記第二の課題を解決するために、本発明のリークディテクタは、ガス導入口が開設された管体内に、フィラメントとグリッドとを有してこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、イオンソースのフィラメント及びグリッド間を流れるエミッション電流を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、リーク検知の際に、第２の測定手段により測定された圧力に応じてエミッション電流を制御するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
ここで、リーク値は、第１のイオンコレクタを流れるイオン電流値から算出されるが、第１のイオンコレクタへのヘリウムイオンの到達率は空間電荷の影響に変動する。そこで、本発明において、制御手段は、リーク検知の際に、第２の測定手段により測定された圧力に応じてエミッション電流を制御する構成を採用することで、例えば、質量分析管内の圧力が高い領域においてはエミッション電流を小さくすることで、イオンの生成が減少するため、空間電荷の影響が小さくなり、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る。
【００１５】
ところで、質量分析管内の圧力（全圧）を常時検知するために、真空計を別途設けたものでは部品点数が増加してコスト高を招く等の不具合が生じる。本発明においては、前記質量分析管として請求項１記載の磁場偏向型の質量分析管を用い、前記第２の測定手段は、磁場偏向型の質量分析管の第２のイオンコレクタを流れるイオン電流から質量分析管の管体内の全圧を測定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のリークディテクタの構成を模式的に説明する図。
【図２】本発明の磁場偏向型の質量分析管を拡大して説明する断面図。
【図３】質量分析管内の圧力（全圧）と指示手段での指示値との関係を示すグラフ。
【図４】エミッション電流を変化させたときの質量分析管内の圧力（全圧）と指示手段での指示値との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、ヘリウムをトレーサーガスとして、タンク等の気密容器たる試験体ＴＰのリークテストを行い得る本発明の実施形態の磁場偏向型の質量分析管及びこの質量分析管を備えたリークディテクタを説明する。
【００１８】
図１を参照して、１は、リークディテクタであり、リークディテクタ１は、磁場偏向型の質量分析管２を有する。質量分析管２には主管路３が接続され、この主管路３には、高真空排気手段たる複合分子ポンプ４と、その背圧側でフォアバルブ３１を介在させて接続された補助真空排気手段たるロータリポンプ５とが設けられ、質量分析管２内を所定圧力（例えば、１０−３Ｐａ以下）に保持できるようになっている。複合分子ポンプ４としては、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構成でき、また、補助真空排気手段５としては、上記限定されるものではなく、メンブレンポンプ等であってもよい。
【００１９】
図示省略した試験体に接続し得るテストポート６には排気通路７が接続され、この排気通路７は、２箇所で分岐され、分岐した第１及び第２の気体導入管路７１、７２が、第１及び第２の各開閉弁８１、８２を介して、複合分子ポンプ４の圧縮比の異なる位置にそれぞれ接続されている。
【００２０】
ロータリポンプ５に通じる排気通路７は、ピラニ真空計等の真空計９と他の開閉弁８３とが設けられている。真空計９は、各開閉弁８１、８２、８３の開閉やフォアバルブ３１の開閉を制御するために利用される。また、排気管路７には、リークディテクタ１の起動時に校正を行うための標準リーク１０が開閉弁１０ａを介して接続されていると共に、ベントバルブ１１が接続されている。
【００２１】
磁場偏向型の質量分析管２は、図２に示すように、一方向に長手の管体をその略中央で略Ｌ字状に屈曲させてなる本体２１を備える。なお、本実施形態では、本体２１は、リークディテクタ１内での取付姿勢であって、上方に略直角に屈曲させたものを例に説明する。本体２１内の水平通路２１ａには、主管路３に接続されるガス導入口２２が開設されている。水平通路２１ａの端部（図２中、右端）には、ガス導入口２２を介して内部に導入されたガス分子をイオン化するイオンソース２３が設けられている。
【００２２】
イオンソース２３は、図示省略の電源回路から所定電圧が印加されて熱電子を放出するフィラメント２３ａと、このフィラメント２３ａの内側に位置し、図示省略の電源回路から所定電圧が印加される陽極たるグリッド２３ｂと、このフィラメント２３ａから後述のマグネット２４側に所定の間隔を存して配置され、図示省略の電源回路からグリッド２３ｂより低い電圧が印加されるスリット２３ｃとを備える。なお、フィラメント２３ａ及びグリッド２３ｂが接続される端子２３ｄ、２３ｅは、本体２１の一端（図２中、右側）を閉塞する蓋体２１ｂで保持されている。
【００２３】
そして、フィラメント２３ａから放出された熱電子がグリッド２３ｂに引き込まれて電子電流になると共に、熱電子と衝突した本体２１内に残留する気体分子から正イオンが生じる。この正イオンは、グリッド２３ｂとスリット２３ｃとの電位差により適切な速度（運動エネルギー）が与えられ、マグネット２４側に向けて引き出される。なお、フィラメント２３ａとグリッド２３ｂとの間には電流計（図示せず）が設けられ、これの間を流れる電流をエミッション電流といい、このエミッション電流が一定値となるように各電源回路にて制御される。
【００２４】
マグネット２４は、本体２１の屈曲された箇所に設けられ、例えば永久磁石から構成され、マグネット２４の磁場強度は、ヘリウムイオンのみが後述の第１のイオンコレクタへと導かれるように適宜調節されている。つまり、マグネット２４は、イオンソース２３から一定の加速電圧下で放出された正イオンを質量数に応じて偏向させる磁場を形成し、所定の正イオン（即ち、ヘリウムイオン）を、本体２１のうち上方に屈曲させた直角通路２１ｃの中央を通って第１のイオンコレクタ２５へと送る（図２中、矢印で示すもの）。
【００２５】
第１のイオンコレクタ２５は、水平通路２１ａに対して直交する方向にのびる直角通路２１ｃの端部（図２中、上端）に設けられ、この直角通路２１ｃに対して直交する方向にのびる金属製の板材２５ａを備える。また、マグネット２４と第１のイオンコレクタ２５との間には、マグネット２４で偏向されたヘリウムイオンのみが第１のイオンコレクタ２５へと導かれて捕捉されるように他のスリット２６が設けられている。そして、第１のイオンコレクタ２５に付設された第１の測定手段たる電流計Ａ１にて、この第１のイオンコレクタ２５を流れるイオン電流が測定され、そのときのイオン電流値が制御手段Ｃに出力されてリーク値が算出される。
【００２６】
また、イオンソース２３の周囲には、金属製の筒体からなる全圧測定用の第２のイオンコレクタ２７が配置され、本体２１内の全圧を測定できるようになっている。即ち、フィラメント２３ａから放出された熱電子と衝突した本体２１内に残留する気体分子から生じた正イオンが第２のイオンコレクタ２７にも捕捉され、第２のイオンコレクタ２７に付設された第２の測定手段たる電流計Ａ２にて、この第２のイオンコレクタ２７を流れるイオン電流が測定され、そのときのイオン電流値が制御手段Ｃに出力される。これにより、本体２１内の全圧を測定される。
【００２７】
上記各部品の作動等は、コンピュータやシーケンサ等を備えた制御手段Ｃによって統括制御される。また、制御手段Ｃには、第１及び第２のイオンコレクタ２５、２７にて測定されたイオン電流値からリーク値や圧力を算出するための算出表やリークテスト時のリークディテクタの制御プログラム（作動シーケンス）等が予め記憶されたＲＯＭ等の記憶手段Ｍが付設され、また、リーク値や質量分析管２内の圧力を表示できるようにディスプレイＤが設けられている。
【００２８】
次に、テストポート６に接続された試験体ＴＰのリークテストを行う場合の本発明のリークディテクタ１の作動を説明する。以下では、試験体ＴＰに対してスプレーガン等によってヘリウムを吹付ける場合を例に説明するが、試験体ＴＰに予めヘリウムガスが封入したものを真空雰囲気の形成が可能なテストチャンバ内に設置してリークテストを行うような場合にも適用できる。
【００２９】
制御手段Ｃからリークディテクタ１の起動指示が入力されると、フォアバルブ３１が開弁されると共に、複合分子ポンプ４とロータリポンプ５とが起動される。なお、その他の弁は閉弁状態である。そして、第２のイオンコレクタ２７を流れて電流計Ａ２にて測定されたイオン電流値から質量分析管２内の圧力が所定値（例えば、６．０×１０−３Ｐａ）に達すると、先ず、リーク値が実際の漏れ量に一致するようにリークディテクタ１が校正される。この校正は、例えば、標準リーク１０の開閉弁１０ａ及び開閉弁８１（または開閉弁８２）を開弁して基準漏れ量のヘリウムガスを導入する。そして、複合分子ポンプ４から逆拡散したヘリウムを質量分析管２へと導き、第１のイオンコレクタ２５を流れるヘリウムイオンのイオン電流値に基づき校正が行われる。
【００３０】
リークディテクタ１の校正が終了すると、開閉弁１０ａ及び第１の開閉弁８１が一旦閉弁され、質量分析管２が再度真空引きされる。
【００３１】
続いて、ロータリポンプ５によって試験体ＴＰ内が真空排気され、真空計９で検出した圧力が所定値に達すると、フォアバルブ３１が開弁され、大きな漏れを検出するリークテストが行われる。このリークテストでは、複合分子ポンプ４の圧縮比が比較的高い部分に位置する第２の開閉弁８２が開弁され、このとき、ヘリウムガスを吹き付けることで試験体ＴＰにリークが存すると、リーク箇所から試験体内に侵入したヘリウムがテストポート６、第２の気体導入管路７２を経て複合分子ポンプ４の圧縮比の比較的高い部分に導入され、このヘリウムが複合分子ポンプ４を逆拡散して質量分析管２へと導かれる。そして、電流計Ａ１にて測定されたイオン電流値が制御手段Ｃに出力され、制御手段Ｃによってリーク値が算出され、そのリーク値がディスプレイＤに表示される。本実施形態では、このディスプレイＤがリーク値を指示する指示手段を構成するが、これに限定されるものではない。
【００３２】
次に、質量分析管２でヘリウムが捕捉されず、リーク（漏れ）が確認できないときは、そのまま真空排気を継続し、真空計９の検出圧力が上記所定値よりさらに低く（高真空に）なると、制御手段Ｃによって第２の開閉弁８２を閉弁して第１の開閉弁８１を開弁する。これにより、高感度リークテストが開始される。高感度リークテストでは、上記同様、試験体ＴＰにリークが存在すると、リーク箇所から試験体内に侵入したヘリウムがテストポート６、第１の気体導入管路７１を経て、複合分子ポンプ４の圧縮比の比較的小さい部分に導入され、逆拡散したヘリウムが質量分析管２で捕捉されてリーク値が指示される。
【００３３】
ところで、上記手順にてリークテストを行うとき、質量分析管２の真空引き当初、質量分析管２内には、排気され難い水蒸気等のガス成分が残留している。このような状態では、残留するガス成分により平均自由工程が短くなって、第１のイオンコレクタ２５へのヘリウムイオンの到達が妨げられる。このガス成分は時間の経過と共に次第に排気されていき、残留するガス成分が減少してくると、平均自由工程が長くなって第１のイオンコレクタ２５にヘリウムイオンが到達し易くなる。
【００３４】
また、上記残留するガス成分が多い場合、これらのガス成分がイオンソース２３によりイオン化されるため、イオンソース２３でのイオン密度が高くなる。このため、これらのイオンによって空間電荷の影響を受けてイオンソースからのイオン放出が妨げられる。その結果、第１のイオンコレクタ２５にヘリウムイオンの到達し難くなる。他方、上記ガス成分が次第に排気されてくると、空間電荷の影響が小さくなって、第１のイオンコレクタ２５にヘリウムイオンが到達し易くなる。
【００３５】
このように、上記手順にてリークディテクタ１を起動した直後に校正を行い、リークテストを行うと、このリークテスト時間が長くなるに従い、第１のイオンコレクタ２５へのヘリウムイオンの到達率が変化したり、空間電荷の影響によりイオンの放出率が変化し、正確なリーク値が指示できない虞がある。
【００３６】
本実施形態では、電流計Ａ２にて測定された質量分析管２内の圧力と、電流計Ａ１にて測定されたイオン電流から算出されるリーク値との関係を予め測定し、これらの関係から質量分析管２内の圧力に応じた補正係数を求め、これを記憶手段Ｍに記憶させておくこととした。そして、リークテスト時に、電流計Ａ１にて測定されたイオン電流値が制御手段Ｃに出力されると、制御手段Ｃは、イオン電流値に応じたリーク値を一旦算出し、次に、電流計Ａ２にて測定された圧力に応じた補正係数を記憶手段Ｍから読み出す。次に、算出したリーク値にこの補正係数を乗じて、指示すべき補正リーク値を求め、この補正リーク値をディスプレイＤに表示することとした。
【００３７】
以上のリーク値の補正を、図３を参照して具体的に説明すると、例えば、リークディテクタ１の起動直後の質量分析管２の圧力が６．０×１０−３Ｐａに達した後、校正を行い、その圧力状態で試験体のリークテストを行う。このとき、ディスプレイＤに表示された指示値が６．０×１０−９Ｐａ・ｍ３／Ｓであると仮定する。そして、同一の試験体ＴＰに対してリークテストを継続して所定時間経過後、質量分析管２の圧力（特定圧力）が２．０×１０−３Ｐａに達したときのディスプレイＤに表示された指示値が１．０×１０−８Ｐａ・ｍ３／Ｓとなったものとする。
【００３８】
これを補正するために、質量分析管２内の圧力とリーク値との関係を測定し、補正係数を求めておく。上記では、図３から、０．６÷１＝０．６となり、これが２．０×１０−３Ｐａの圧力での補正係数となる。そして、質量分析管２の圧力が２．０×１０−３Ｐａの状態で実際に算出された１．０×１０−８Ｐａ・ｍ３／Ｓに補正係数０．６を乗じて６．０×１０−９Ｐａ・ｍ３／Ｓとなる。なお、補正係数は、例えば、校正を行ったときの質量分析管２内の圧力に対する所定の圧力時のリーク指示値を予め測定しておき、その値から求めて記憶手段Ｍに記憶させておけばよい。
【００３９】
以上によれば、リークディテクタ１の使用時間が増加するのに従い、質量分析管２内に残留するガス成分の量が少なくなることから、特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値をディスプレイＤに表示することで、リークディテクタ１の使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を常に指示し得る。しかも、質量分析管２内に残留し易い水蒸気等の十分に排気されるまで待つ必要がないため、リークテストの効率も良い。
【００４０】
次に、エミッション電流を圧力変化に応じて切り替えることで、正確なリーク値を指示し得るようにした他の実施形態について説明する。
【００４１】
ここで、図４には、リークディテクタ１の校正時、エミッション電流を２ｍＡとし、その後、エミッション電流を２０μＡに切り換えて１．０×１０−７ Ｐａ・ｍ３/Ｓのリークを質量分析管２内の圧力を変化させながら記録したリーク値を示す。これによれば、エミッション電流を２０μＡに固定した方が広い圧力領域において安定してリーク値が得られているものの、エミッション電流が２ｍＡの時と比べてリーク値が１００分の１になっている（つまり、リークディテクタ１の感度がエミッション電流に依存する）。従って、質量分析管２内の圧力が高い場合、圧力依存性が小さい２０μＡとし、他方、低い場合、感度が高い２ｍＡの方が良いということになる。
【００４２】
以上より、エミッション電流を２０μＡで校正して、質量分析管２内の圧力が（１．０×１０−２Ｐａより）低い領域になったら、エミッション電流を２ｍＡに切り替えて指示値を１００分の１に補正する。これにより、リークディテクタ１の起動直後など質量分析管２の圧力が十分に低くない状況でも精度の高い測定が可能となる。即ち、例えば、質量分析管２内の圧力が高い領域においてはエミッション電流を小さくすることで、イオンの生成が減少するため、空間電荷の影響が小さくなり、リークディテクタ１の使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これに限定されるものではく、例えば、質量分析管２内の全圧を測定するための第２のイオンコレクタ２７の形態は変更可能である。また、エミッション電流を切り換える電流値は、上記に限定されるものではなく、適宜変更し得る。さらに、上記実施形態のリークディテクタでは、コスト高を招かないように、全圧測定が可能な質量分析管２を備えたものを例に説明しているが、真空計を別途備えたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…リークディテクタ、２…質量分析管、２１…本体（管体）、２２…ガス導入口、２３…イオンソース、２３ａ…フィラメント、２３ｂ…グリッド、２４…マグネット、２５…（ヘリウムイオン検知用）第１のイオンコレクタ、２７…（全圧測定用）第２のイオンコレクタ、Ａ１、Ａ２…電流計（第１及び第２の測定手段）、Ｃ…制御手段、Ｄ…ディプレイ（指示手段）、Ｍ…記憶手段、ＴＰ…試験体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場偏向型の質量分析管及びリークディテクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
気密容器、配管やバルブ等の試験体から微小なリークを検出（検査）するリークテストにリークディテクタを用いることが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。リークディテクタは、真空中のガス分子をイオン化し、ヘリウムイオンのみを選別してイオンコレクタに入射させるようにした質量分析管を備え、このイオンコレクタを流れるイオン電流から真空中に漏れるヘリウムガスを定量的に検知する。
【０００３】
また、この種のリークディテクタでは、試験体から漏洩した必要最小限のヘリウムのみを質量分析管に導くことができると共に、質量分析管でのバックグランド値を迅速に低下できることから、逆拡散式のものが広く利用されている（例えば、特許文献２参照）。逆拡散式のリークディテクタでは、質量分析管が所謂高真空ポンプに配管を介して接続され、この高真空ポンプにて逆拡散したヘリウムのみが質量分析管へと導かれるようになっている。
【０００４】
上記逆拡散式のリークディテクタにて試験体のリークテストを行う場合、リークディテクタを起動し、高真空ポンプにより質量分析管内を所定圧力まで真空引きした後、先ずリーク値が実際の漏れ量に一致するように校正が行われる。ここで、質量分析管の真空引き当初、質量分析管内には、排気され難い水蒸気等のガス成分が残留している。このような状態では、残留するガス成分により平均自由工程が短くなって、イオンコレクタへのヘリウムイオンの到達が妨げられる。このガス成分は時間の経過と共に次第に排気されていき、残留するガス成分が減少してくると、平均自由工程が長くなってイオンコレクタにヘリウムイオンが到達し易くなる。
【０００５】
また、上記ガス成分はイオンソースによってイオン化させるため、この残留するガス成分が多いときには、イオンソースでのイオン密度が高くなる。このような場合、これらのイオンによって空間電荷の影響を受けてイオンソースからのイオン放出が妨げられる。その結果、イオンコレクタへのヘリウムイオンの到達が到達し難くなる。他方、上記ガス成分が次第に排気されてくると、空間電荷の影響が小さくなって、イオンコレクタにヘリウムイオンが到達し易くなる。
【０００６】
このようにリークディテクタを起動した直後に校正を行い、リークテストすると、このリークテスト時間が長くなるに従い、イオンコレクタへのヘリウムイオンの到達率が変化していく。それに加えて、イオンソースのイオン密度の変化から起きる空間電荷の影響によりイオンの放出率も変化する。その結果、ヘリウムイオンの到達率やイオンの放出率が変化することを考慮しない上記従来例のものでは、イオンコレクタを流れるヘリウムイオンのイオン電流値からリーク値を算出する際に、そのリーク値（量）が時間経過と共に変化するという不具合がある。この場合、質量分析管内が十分に排気された後、校正を行ってリークテストを開始することが考えられるが、これでは効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３８７４６号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、部品点数の増加を招くことなく確実に圧力を把握でき、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確にリーク値を得ることに最適なリークディテクタ用の磁場偏向型の質量分析管を提供することを第一の課題とするものである。また、本発明は、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る効率のよいリークディテクタを提供することを第二の課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第一の課題を解決するために、本発明の磁場偏向型の質量分析管は、試験体からの微小なリークを検出するリークディテクタに用いられる磁場偏向型の質量分析管であって、ガス導入口が開設された管体を有し、この管体内に、フィラメントとグリッドとを有してガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソースと、ヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタと、管体内でイオンソースと第１のイオンコレクタとの間に介設され、このイオンソースから所定の加速電圧下で放出されたイオンをその質量数に応じて偏向させる磁場を形成してヘリウムイオンのみを第１のイオンコレクタへと導くマグネットと、を備え、前記イオンソースの周囲に第２のイオンコレクタが付設され、この第２のイオンコレクタにイオンソースによりイオン化された正イオンを捕集するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、イオンソースに第２のイオンコレクタを付設して、この第２のイオンコレクタに入射され、このときイオンコレクタを流れるイオン電流値から質量分析管内の全圧を直接測定し得る。このため、本発明の質量分析管をリークディテクタに適用すると、別の真空計を設けることなしに、質量分析管内の圧力変化を確実に把握した状態でリークテストを行い得るため、正確なリーク値を得ることが可能となる。
【００１１】
上記第二の課題を解決するために、本発明のリークディテクタは、ガス導入口が開設された管体内にこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、第１の測定手段にて測定されたヘリウムイオンのイオン電流値からリーク値を算出する制御手段と、制御手段にて算出されたリーク値を指示する指示手段とを備え、前記質量分析管の所定の圧力範囲にて、複数の特定圧力とそのときのリーク値との関係から、特定圧力における補正係数を算出して記憶する記憶手段を更に有し、前記質量分析管内の所定圧力にてリーク値が実際の漏れ量に一致するように校正を行った後、リークテストにより試験体からのリーク値を指示する際、そのとき第２の測定手段で測定された圧力を特定圧力とし、第１の測定手段で測定されたイオン電流値から制御手段により算出されたリーク値に、記憶手段に記憶されたその特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値を指示するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、リークディテクタの使用時間が増加するのに従い、質量分析管内に残留するガス成分の量が少なくなることから、特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値を指示手段にて指示することで、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る。また、質量分析管内に残留し易い水蒸気等の十分に排気されるまで待つ必要がないため、リークテストの効率も良い。
【００１３】
また、上記第二の課題を解決するために、本発明のリークディテクタは、ガス導入口が開設された管体内に、フィラメントとグリッドとを有してこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、イオンソースのフィラメント及びグリッド間を流れるエミッション電流を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、リーク検知の際に、第２の測定手段により測定された圧力に応じてエミッション電流を制御するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
ここで、リーク値は、第１のイオンコレクタを流れるイオン電流値から算出されるが、第１のイオンコレクタへのヘリウムイオンの到達率は空間電荷の影響に変動する。そこで、本発明において、制御手段は、リーク検知の際に、第２の測定手段により測定された圧力に応じてエミッション電流を制御する構成を採用することで、例えば、質量分析管内の圧力が高い領域においてはエミッション電流を小さくすることで、イオンの生成が減少するため、空間電荷の影響が小さくなり、リークディテクタの使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る。
【００１５】
ところで、質量分析管内の圧力（全圧）を常時検知するために、真空計を別途設けたものでは部品点数が増加してコスト高を招く等の不具合が生じる。本発明においては、前記質量分析管として請求項１記載の磁場偏向型の質量分析管を用い、前記第２の測定手段は、磁場偏向型の質量分析管の第２のイオンコレクタを流れるイオン電流から質量分析管の管体内の全圧を測定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のリークディテクタの構成を模式的に説明する図。
【図２】本発明の磁場偏向型の質量分析管を拡大して説明する断面図。
【図３】質量分析管内の圧力（全圧）と指示手段での指示値との関係を示すグラフ。
【図４】エミッション電流を変化させたときの質量分析管内の圧力（全圧）と指示手段での指示値との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、ヘリウムをトレーサーガスとして、タンク等の気密容器たる試験体ＴＰのリークテストを行い得る本発明の実施形態の磁場偏向型の質量分析管及びこの質量分析管を備えたリークディテクタを説明する。
【００１８】
図１を参照して、１は、リークディテクタであり、リークディテクタ１は、磁場偏向型の質量分析管２を有する。質量分析管２には主管路３が接続され、この主管路３には、高真空排気手段たる複合分子ポンプ４と、その背圧側でフォアバルブ３１を介在させて接続された補助真空排気手段たるロータリポンプ５とが設けられ、質量分析管２内を所定圧力（例えば、１０−３Ｐａ以下）に保持できるようになっている。複合分子ポンプ４としては、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構成でき、また、補助真空排気手段５としては、上記限定されるものではなく、メンブレンポンプ等であってもよい。
【００１９】
図示省略した試験体に接続し得るテストポート６には排気通路７が接続され、この排気通路７は、２箇所で分岐され、分岐した第１及び第２の気体導入管路７１、７２が、第１及び第２の各開閉弁８１、８２を介して、複合分子ポンプ４の圧縮比の異なる位置にそれぞれ接続されている。
【００２０】
ロータリポンプ５に通じる排気通路７は、ピラニ真空計等の真空計９と他の開閉弁８３とが設けられている。真空計９は、各開閉弁８１、８２、８３の開閉やフォアバルブ３１の開閉を制御するために利用される。また、排気管路７には、リークディテクタ１の起動時に校正を行うための標準リーク１０が開閉弁１０ａを介して接続されていると共に、ベントバルブ１１が接続されている。
【００２１】
磁場偏向型の質量分析管２は、図２に示すように、一方向に長手の管体をその略中央で略Ｌ字状に屈曲させてなる本体２１を備える。なお、本実施形態では、本体２１は、リークディテクタ１内での取付姿勢であって、上方に略直角に屈曲させたものを例に説明する。本体２１内の水平通路２１ａには、主管路３に接続されるガス導入口２２が開設されている。水平通路２１ａの端部（図２中、右端）には、ガス導入口２２を介して内部に導入されたガス分子をイオン化するイオンソース２３が設けられている。
【００２２】
イオンソース２３は、図示省略の電源回路から所定電圧が印加されて熱電子を放出するフィラメント２３ａと、このフィラメント２３ａの内側に位置し、図示省略の電源回路から所定電圧が印加される陽極たるグリッド２３ｂと、このフィラメント２３ａから後述のマグネット２４側に所定の間隔を存して配置され、図示省略の電源回路からグリッド２３ｂより低い電圧が印加されるスリット２３ｃとを備える。なお、フィラメント２３ａ及びグリッド２３ｂが接続される端子２３ｄ、２３ｅは、本体２１の一端（図２中、右側）を閉塞する蓋体２１ｂで保持されている。
【００２３】
そして、フィラメント２３ａから放出された熱電子がグリッド２３ｂに引き込まれて電子電流になると共に、熱電子と衝突した本体２１内に残留する気体分子から正イオンが生じる。この正イオンは、グリッド２３ｂとスリット２３ｃとの電位差により適切な速度（運動エネルギー）が与えられ、マグネット２４側に向けて引き出される。なお、フィラメント２３ａとグリッド２３ｂとの間には電流計（図示せず）が設けられ、これの間を流れる電流をエミッション電流といい、このエミッション電流が一定値となるように各電源回路にて制御される。
【００２４】
マグネット２４は、本体２１の屈曲された箇所に設けられ、例えば永久磁石から構成され、マグネット２４の磁場強度は、ヘリウムイオンのみが後述の第１のイオンコレクタへと導かれるように適宜調節されている。つまり、マグネット２４は、イオンソース２３から一定の加速電圧下で放出された正イオンを質量数に応じて偏向させる磁場を形成し、所定の正イオン（即ち、ヘリウムイオン）を、本体２１のうち上方に屈曲させた直角通路２１ｃの中央を通って第１のイオンコレクタ２５へと送る（図２中、矢印で示すもの）。
【００２５】
第１のイオンコレクタ２５は、水平通路２１ａに対して直交する方向にのびる直角通路２１ｃの端部（図２中、上端）に設けられ、この直角通路２１ｃに対して直交する方向にのびる金属製の板材２５ａを備える。また、マグネット２４と第１のイオンコレクタ２５との間には、マグネット２４で偏向されたヘリウムイオンのみが第１のイオンコレクタ２５へと導かれて捕捉されるように他のスリット２６が設けられている。そして、第１のイオンコレクタ２５に付設された第１の測定手段たる電流計Ａ１にて、この第１のイオンコレクタ２５を流れるイオン電流が測定され、そのときのイオン電流値が制御手段Ｃに出力されてリーク値が算出される。
【００２６】
また、イオンソース２３の周囲には、金属製の筒体からなる全圧測定用の第２のイオンコレクタ２７が配置され、本体２１内の全圧を測定できるようになっている。即ち、フィラメント２３ａから放出された熱電子と衝突した本体２１内に残留する気体分子から生じた正イオンが第２のイオンコレクタ２７にも捕捉され、第２のイオンコレクタ２７に付設された第２の測定手段たる電流計Ａ２にて、この第２のイオンコレクタ２７を流れるイオン電流が測定され、そのときのイオン電流値が制御手段Ｃに出力される。これにより、本体２１内の全圧を測定される。
【００２７】
上記各部品の作動等は、コンピュータやシーケンサ等を備えた制御手段Ｃによって統括制御される。また、制御手段Ｃには、第１及び第２のイオンコレクタ２５、２７にて測定されたイオン電流値からリーク値や圧力を算出するための算出表やリークテスト時のリークディテクタの制御プログラム（作動シーケンス）等が予め記憶されたＲＯＭ等の記憶手段Ｍが付設され、また、リーク値や質量分析管２内の圧力を表示できるようにディスプレイＤが設けられている。
【００２８】
次に、テストポート６に接続された試験体ＴＰのリークテストを行う場合の本発明のリークディテクタ１の作動を説明する。以下では、試験体ＴＰに対してスプレーガン等によってヘリウムを吹付ける場合を例に説明するが、試験体ＴＰに予めヘリウムガスが封入したものを真空雰囲気の形成が可能なテストチャンバ内に設置してリークテストを行うような場合にも適用できる。
【００２９】
制御手段Ｃからリークディテクタ１の起動指示が入力されると、フォアバルブ３１が開弁されると共に、複合分子ポンプ４とロータリポンプ５とが起動される。なお、その他の弁は閉弁状態である。そして、第２のイオンコレクタ２７を流れて電流計Ａ２にて測定されたイオン電流値から質量分析管２内の圧力が所定値（例えば、６．０×１０−３Ｐａ）に達すると、先ず、リーク値が実際の漏れ量に一致するようにリークディテクタ１が校正される。この校正は、例えば、標準リーク１０の開閉弁１０ａ及び開閉弁８１（または開閉弁８２）を開弁して基準漏れ量のヘリウムガスを導入する。そして、複合分子ポンプ４から逆拡散したヘリウムを質量分析管２へと導き、第１のイオンコレクタ２５を流れるヘリウムイオンのイオン電流値に基づき校正が行われる。
【００３０】
リークディテクタ１の校正が終了すると、開閉弁１０ａ及び第１の開閉弁８１が一旦閉弁され、質量分析管２が再度真空引きされる。
【００３１】
続いて、ロータリポンプ５によって試験体ＴＰ内が真空排気され、真空計９で検出した圧力が所定値に達すると、フォアバルブ３１が開弁され、大きな漏れを検出するリークテストが行われる。このリークテストでは、複合分子ポンプ４の圧縮比が比較的高い部分に位置する第２の開閉弁８２が開弁され、このとき、ヘリウムガスを吹き付けることで試験体ＴＰにリークが存すると、リーク箇所から試験体内に侵入したヘリウムがテストポート６、第２の気体導入管路７２を経て複合分子ポンプ４の圧縮比の比較的高い部分に導入され、このヘリウムが複合分子ポンプ４を逆拡散して質量分析管２へと導かれる。そして、電流計Ａ１にて測定されたイオン電流値が制御手段Ｃに出力され、制御手段Ｃによってリーク値が算出され、そのリーク値がディスプレイＤに表示される。本実施形態では、このディスプレイＤがリーク値を指示する指示手段を構成するが、これに限定されるものではない。
【００３２】
次に、質量分析管２でヘリウムが捕捉されず、リーク（漏れ）が確認できないときは、そのまま真空排気を継続し、真空計９の検出圧力が上記所定値よりさらに低く（高真空に）なると、制御手段Ｃによって第２の開閉弁８２を閉弁して第１の開閉弁８１を開弁する。これにより、高感度リークテストが開始される。高感度リークテストでは、上記同様、試験体ＴＰにリークが存在すると、リーク箇所から試験体内に侵入したヘリウムがテストポート６、第１の気体導入管路７１を経て、複合分子ポンプ４の圧縮比の比較的小さい部分に導入され、逆拡散したヘリウムが質量分析管２で捕捉されてリーク値が指示される。
【００３３】
ところで、上記手順にてリークテストを行うとき、質量分析管２の真空引き当初、質量分析管２内には、排気され難い水蒸気等のガス成分が残留している。このような状態では、残留するガス成分により平均自由工程が短くなって、第１のイオンコレクタ２５へのヘリウムイオンの到達が妨げられる。このガス成分は時間の経過と共に次第に排気されていき、残留するガス成分が減少してくると、平均自由工程が長くなって第１のイオンコレクタ２５にヘリウムイオンが到達し易くなる。
【００３４】
また、上記残留するガス成分が多い場合、これらのガス成分がイオンソース２３によりイオン化されるため、イオンソース２３でのイオン密度が高くなる。このため、これらのイオンによって空間電荷の影響を受けてイオンソースからのイオン放出が妨げられる。その結果、第１のイオンコレクタ２５にヘリウムイオンの到達し難くなる。他方、上記ガス成分が次第に排気されてくると、空間電荷の影響が小さくなって、第１のイオンコレクタ２５にヘリウムイオンが到達し易くなる。
【００３５】
このように、上記手順にてリークディテクタ１を起動した直後に校正を行い、リークテストを行うと、このリークテスト時間が長くなるに従い、第１のイオンコレクタ２５へのヘリウムイオンの到達率が変化したり、空間電荷の影響によりイオンの放出率が変化し、正確なリーク値が指示できない虞がある。
【００３６】
本実施形態では、電流計Ａ２にて測定された質量分析管２内の圧力と、電流計Ａ１にて測定されたイオン電流から算出されるリーク値との関係を予め測定し、これらの関係から質量分析管２内の圧力に応じた補正係数を求め、これを記憶手段Ｍに記憶させておくこととした。そして、リークテスト時に、電流計Ａ１にて測定されたイオン電流値が制御手段Ｃに出力されると、制御手段Ｃは、イオン電流値に応じたリーク値を一旦算出し、次に、電流計Ａ２にて測定された圧力に応じた補正係数を記憶手段Ｍから読み出す。次に、算出したリーク値にこの補正係数を乗じて、指示すべき補正リーク値を求め、この補正リーク値をディスプレイＤに表示することとした。
【００３７】
以上のリーク値の補正を、図３を参照して具体的に説明すると、例えば、リークディテクタ１の起動直後の質量分析管２の圧力が６．０×１０−３Ｐａに達した後、校正を行い、その圧力状態で試験体のリークテストを行う。このとき、ディスプレイＤに表示された指示値が６．０×１０−９Ｐａ・ｍ３／Ｓであると仮定する。そして、同一の試験体ＴＰに対してリークテストを継続して所定時間経過後、質量分析管２の圧力（特定圧力）が２．０×１０−３Ｐａに達したときのディスプレイＤに表示された指示値が１．０×１０−８Ｐａ・ｍ３／Ｓとなったものとする。
【００３８】
これを補正するために、質量分析管２内の圧力とリーク値との関係を測定し、補正係数を求めておく。上記では、図３から、０．６÷１＝０．６となり、これが２．０×１０−３Ｐａの圧力での補正係数となる。そして、質量分析管２の圧力が２．０×１０−３Ｐａの状態で実際に算出された１．０×１０−８Ｐａ・ｍ３／Ｓに補正係数０．６を乗じて６．０×１０−９Ｐａ・ｍ３／Ｓとなる。なお、補正係数は、例えば、校正を行ったときの質量分析管２内の圧力に対する所定の圧力時のリーク指示値を予め測定しておき、その値から求めて記憶手段Ｍに記憶させておけばよい。
【００３９】
以上によれば、リークディテクタ１の使用時間が増加するのに従い、質量分析管２内に残留するガス成分の量が少なくなることから、特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値をディスプレイＤに表示することで、リークディテクタ１の使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を常に指示し得る。しかも、質量分析管２内に残留し易い水蒸気等の十分に排気されるまで待つ必要がないため、リークテストの効率も良い。
【００４０】
次に、エミッション電流を圧力変化に応じて切り替えることで、正確なリーク値を指示し得るようにした他の実施形態について説明する。
【００４１】
ここで、図４には、リークディテクタ１の校正時、エミッション電流を２ｍＡとし、その後、エミッション電流を２０μＡに切り換えて１．０×１０−７ Ｐａ・ｍ３/Ｓのリークを質量分析管２内の圧力を変化させながら記録したリーク値を示す。これによれば、エミッション電流を２０μＡに固定した方が広い圧力領域において安定してリーク値が得られているものの、エミッション電流が２ｍＡの時と比べてリーク値が１００分の１になっている（つまり、リークディテクタ１の感度がエミッション電流に依存する）。従って、質量分析管２内の圧力が高い場合、圧力依存性が小さい２０μＡとし、他方、低い場合、感度が高い２ｍＡの方が良いということになる。
【００４２】
以上より、エミッション電流を２０μＡで校正して、質量分析管２内の圧力が（１．０×１０−２Ｐａより）低い領域になったら、エミッション電流を２ｍＡに切り替えて指示値を１００分の１に補正する。これにより、リークディテクタ１の起動直後など質量分析管２の圧力が十分に低くない状況でも精度の高い測定が可能となる。即ち、例えば、質量分析管２内の圧力が高い領域においてはエミッション電流を小さくすることで、イオンの生成が減少するため、空間電荷の影響が小さくなり、リークディテクタ１の使用継続時間に関係なく、正確なリーク値を指示し得る。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これに限定されるものではく、例えば、質量分析管２内の全圧を測定するための第２のイオンコレクタ２７の形態は変更可能である。また、エミッション電流を切り換える電流値は、上記に限定されるものではなく、適宜変更し得る。さらに、上記実施形態のリークディテクタでは、コスト高を招かないように、全圧測定が可能な質量分析管２を備えたものを例に説明しているが、真空計を別途備えたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…リークディテクタ、２…質量分析管、２１…本体（管体）、２２…ガス導入口、２３…イオンソース、２３ａ…フィラメント、２３ｂ…グリッド、２４…マグネット、２５…（ヘリウムイオン検知用）第１のイオンコレクタ、２７…（全圧測定用）第２のイオンコレクタ、Ａ１、Ａ２…電流計（第１及び第２の測定手段）、Ｃ…制御手段、Ｄ…ディプレイ（指示手段）、Ｍ…記憶手段、ＴＰ…試験体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体からの微小なリークを検出するリークディテクタに用いられる磁場偏向型の質量分析管であって、
ガス導入口が開設された管体を有し、この管体内に、フィラメントとグリッドとを有してガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソースと、ヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタと、管体内でイオンソースと第１のイオンコレクタとの間に介設され、このイオンソースから所定の加速電圧下で放出されたイオンをその質量数に応じて偏向させる磁場を形成してヘリウムイオンのみを第１のイオンコレクタへと導くマグネットと、を備え、
前記イオンソースの周囲に第２のイオンコレクタが付設され、この第２のイオンコレクタにイオンソースによりイオン化された正イオンを捕集するように構成したことを特徴とする磁場偏向型の質量分析管。
【請求項２】
ガス導入口が開設された管体内にこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、第１の測定手段にて測定されたヘリウムイオンのイオン電流値からリーク値を算出する制御手段と、制御手段にて算出されたリーク値を指示する指示手段とを備え、
前記質量分析管の所定の圧力範囲にて、複数の特定圧力とそのときのリーク値との関係から、特定圧力における補正係数を算出して記憶する記憶手段を更に有し、
前記質量分析管内の所定圧力にてリーク値が実際の漏れ量に一致するように校正を行った後、リークテストにより試験体からのリーク値を指示する際、そのとき第２の測定手段で測定された圧力を特定圧力とし、第１の測定手段で測定されたイオン電流値から制御手段により算出されたリーク値に、記憶手段に記憶されたその特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値を指示するように構成したことを特徴とするリークディテクタ。
【請求項３】
ガス導入口が開設された管体内に、フィラメントとグリッドとを有してこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、イオンソースのフィラメント及びグリッド間を流れるエミッション電流を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、リーク検知の際に、第２の測定手段により測定された圧力に応じてエミッション電流を制御するように構成したことを特徴とするリークディテクタ。
【請求項４】
前記質量分析管として請求項１記載の磁場偏向型の質量分析管を用い、前記第２の測定手段は、磁場偏向型の質量分析管の第２のイオンコレクタを流れるイオン電流から質量分析管の管体内の全圧を測定することを特徴とする請求項２または請求項３記載のリークディテクタ。
【請求項１】
試験体からの微小なリークを検出するリークディテクタに用いられる磁場偏向型の質量分析管であって、
ガス導入口が開設された管体を有し、この管体内に、フィラメントとグリッドとを有してガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソースと、ヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタと、管体内でイオンソースと第１のイオンコレクタとの間に介設され、このイオンソースから所定の加速電圧下で放出されたイオンをその質量数に応じて偏向させる磁場を形成してヘリウムイオンのみを第１のイオンコレクタへと導くマグネットと、を備え、
前記イオンソースの周囲に第２のイオンコレクタが付設され、この第２のイオンコレクタにイオンソースによりイオン化された正イオンを捕集するように構成したことを特徴とする磁場偏向型の質量分析管。
【請求項２】
ガス導入口が開設された管体内にこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、第１の測定手段にて測定されたヘリウムイオンのイオン電流値からリーク値を算出する制御手段と、制御手段にて算出されたリーク値を指示する指示手段とを備え、
前記質量分析管の所定の圧力範囲にて、複数の特定圧力とそのときのリーク値との関係から、特定圧力における補正係数を算出して記憶する記憶手段を更に有し、
前記質量分析管内の所定圧力にてリーク値が実際の漏れ量に一致するように校正を行った後、リークテストにより試験体からのリーク値を指示する際、そのとき第２の測定手段で測定された圧力を特定圧力とし、第１の測定手段で測定されたイオン電流値から制御手段により算出されたリーク値に、記憶手段に記憶されたその特定圧力における補正係数を乗じて得た値を補正リーク値として算出し、この補正リーク値を指示するように構成したことを特徴とするリークディテクタ。
【請求項３】
ガス導入口が開設された管体内に、フィラメントとグリッドとを有してこのガス導入口から導入されたガス分子をイオン化するイオンソース及びヘリウムイオンを捕集する第１のイオンコレクタを備える質量分析管と、この第１のイオンコレクタを流れるイオン電流を測定する第１の測定手段と、質量分析管の管体内の全圧を測定する第２の測定手段と、イオンソースのフィラメント及びグリッド間を流れるエミッション電流を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、リーク検知の際に、第２の測定手段により測定された圧力に応じてエミッション電流を制御するように構成したことを特徴とするリークディテクタ。
【請求項４】
前記質量分析管として請求項１記載の磁場偏向型の質量分析管を用い、前記第２の測定手段は、磁場偏向型の質量分析管の第２のイオンコレクタを流れるイオン電流から質量分析管の管体内の全圧を測定することを特徴とする請求項２または請求項３記載のリークディテクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２７９２９（Ｐ２０１１−１２７９２９Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４４０６（Ｐ２００９−２８４４０６）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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