(57)【要約】【課題】検出感度の低下を抑制し、測定制度の高いヘリウムリークディテクタを提供すること。【解決手段】ＣｍＨｎイオンなどのＨｅイオンより重たいイオンが照射される位置に補正電極１８を設ける。補正電極１８は、中間隔壁１３などの分析管１０の内部とは絶縁されている。補正電極１８は電源１１１に接続されている。電源１１１は、補正電極１８に印加する電圧の電圧値を可変にできる。電源１１１は、分析管１０の内部に付着したカーボンが偏向軌道Ａに及ぼす静電力を相殺するように補正電極１８に電圧（たとえば、−７０〜０Ｖ）を印加する。これにより、Ｈｅイオンの偏向軌道Ａの歪を抑制できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体からリークされたヘリウムガスを分析管に導いて検出するヘリウムリークディテクタにおいて、
前記分析管は、
イオン源部と、
前記イオン源部で生成されるイオンビームを磁場偏向させる磁性体と、
前記磁性体により軌道偏向されたヘリウムイオンビームを選択して通過させるスリット部材と、
ヘリウムイオンより重たいイオンのイオンビームが照射される位置に設けられ、前記ヘリウムイオンビームの軌道を修正する補正電圧が印加される補正電極と、
前記スリット部材を通過したヘリウムイオンをイオン電流として検出するイオンコレクタ部とを備えることを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記補正電極に補正電圧を可変に印加する電源を備えることを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記イオン源部に加速電圧を印加し前記補正電極に電圧を印加したときに前記イオンコレクタ部で検出したイオン電流に基づいて、前記補正電圧を決定する補正電圧調整手段を備えることを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、
前記ヘリウムイオンより重たいイオンは、ハイドロカーボンより生成されたイオンであることを特徴とするヘリウムリークディテクタ。
【請求項５】
請求項１または２に記載のヘリウムリークディテクタに設けられた補正電極に印加する電圧の調整方法であって、
リーク量校正用のヘリウムを前記分析管に導いて、前記補正電極に印加する電圧を変更しながら前記イオンコレクタ部でイオン電流を検出したとき、イオン電流が最大になる電圧を前記補正電極に印加することを特徴とする補正電極に印加する電圧の調整方法。
【請求項６】
請求項３に記載の補正電極に印加する電圧の調整方法において、
前記補正電極に印加する電圧とともに、さらに前記イオン源部の加速電圧を変更しながら前記イオンコレクタ部でイオン電流を検出したとき、イオン電流が最大になったときの前記イオン源部の加速電圧を前記イオン源部の加速電圧とし、前記補正電極に印加した電圧を前記補正電極に印加する電圧とすることを特徴とする補正電極に印加する電圧の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器の気密性の検査等に用いられるリークディテクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分析管の中間隔壁に設けたスリットによってヘリウムイオンと軌道半径の異なる他のイオンをヘリウムイオンから分離するヘリウムリークディテクタが従来技術として知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２１４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ヘリウムイオン分析管内の磁場偏向軌道上を進行する各種イオンのうち、油回転ポンプのオイルが発生原因であるハイドロカーボンなどの重いイオンは、分析管の内面に付着し易く汚染の原因となる。特許文献１に記載されているような従来のヘリウムリークディテクタでは、中間隔壁などの分析管の内面にハイドロカーボンが付着すると、ヘリウムイオン本来の磁場偏向軌道に歪みを生じさせるので、検出感度の低下を招き、正確なリーク量の測定ができないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）請求項１の発明は、被検体からリークされたヘリウムガスを分析管に導いて検出するヘリウムリークディテクタにおいて、分析管は、イオン源部と、イオン源部で生成されるイオンビームを磁場偏向させる磁性体と、磁性体により軌道偏向されたヘリウムイオンビームを選択して通過させるスリット部材と、ヘリウムイオンより重たいイオンのイオンビームが照射される位置に設けられ、ヘリウムイオンビームの軌道を修正する補正電圧が印加される補正電極と、スリット部材を通過したヘリウムイオンをイオン電流として検出するイオンコレクタ部とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、補正電極に補正電圧を可変に印加する電源を備えることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、イオン源部に加速電圧を印加し補正電極に電圧を印加したときにイオンコレクタ部で検出したイオン電流に基づいて、補正電圧を決定する補正電圧調整手段を備えることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘリウムリークディテクタにおいて、ヘリウムイオンより重たいイオンは、ハイドロカーボンより生成されたイオンであることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１または２に記載のヘリウムリークディテクタに設けられた補正電極に印加する電圧の調整方法であって、リーク量校正用のヘリウムを分析管に導いて、補正電極に印加する電圧を変更しながらイオンコレクタ部でイオン電流を検出したとき、イオン電流が最大になる電圧を補正電極に印加することを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項３に記載の補正電極に印加する電圧の調整方法において、補正電極に印加する電圧とともに、さらにイオン源部の加速電圧を変更しながらイオンコレクタ部でイオン電流を検出したとき、イオン電流が最大になったときのイオン源部の加速電圧をイオン源部の加速電圧とし、補正電極に印加した電圧を補正電極に印加する電圧とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、検出感度の低下を抑制できるので、測定精度の高いヘリウムリークディテクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明によるヘリウムリークディテクタについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるヘリウムリークディテクタを模式的に示す全体構成図である。ヘリウムリークディテクタ１は、テストポート２を介してリーク検査の被検体である真空容器１００に配管接続されている。
【０００７】
ヘリウムリークディテクタ１は、油回転ポンプ３、機械式ドライポンプ４およびターボ分子ポンプ５の３台の排気ポンプと、排気経路を開閉するバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の４個のバルブと、リーク校正部６と、分析管１０とを有する。分析管１０は、ターボ分子ポンプ５、機械式ドライポンプ４、バルブＶ２を介して油回転ポンプ３に配管接続されている。真空容器１００は、テストポート２、バルブＶ１を介して油回転ポンプ３に配管接続されている。また、真空容器１００は、テストポート２、バルブＶ４を介してターボ分子ポンプ５の排気口５ａに配管接続されている。リーク校正部６は、バルブＶ３、バルブＶ４を介してターボ分子ポンプ５の排気口５ａに配管接続されている。
【０００８】
真空容器１００のリーク検査は、以下の手順で行う。
（１）バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ４を閉じるとともに、バルブＶ２を開いて、分析管１０内をターボ分子ポンプ５、機械式ドライポンプ４、油回転ポンプ３の直列構成で所定のバックグランド値（真空度）になるまで排気する。
（２）分析管１０内が所定のバックグランド値まで低下した後に、バルブＶ２を閉じるともにバルブＶ１を開いて、真空容器１００内を油回転ポンプ３で排気（粗引き排気）する。このとき、ターボ分子ポンプ５と機械式ドライポンプ４は運転を止める。
（３）バルブＶ１を閉じるともにバルブＶ４を開いて、分析管１０によるリークガス検出を開始する。すなわち、真空容器１００のリーク試験箇所にヘリウム（Ｈｅ）ガスを吹き付ける。
（４）真空容器１００のリーク試験箇所にリークがあると、真空容器１００内にＨｅガスが侵入し、そのＨｅガスの分圧に応じた量は、開放になっているバルブＶ４、ターボ分子ポンプ５を経て分析管１０に到来する。分析管１０がＨｅガスを検出することにより、真空容器１００のリーク量が測定される。
【０００９】
リーク量の校正をする場合は、テストポート２を閉じ、バルブＶ３，Ｖ４を開いて、Ｈｅガスをリーク校正部６から分析管１０に導く。リーク構成部６からは既定の流量でＨｅガスが流出される。このときの検出値がリーク量の基準値となる。
【００１０】
続いて、図２〜４を用い、ヘリウムリークディテクタの分析管の構成と動作をさらに詳細に説明する。
図２は、本発明の実施の形態によるヘリウムリークディテクタの分析管の構成と動作を模式的に示す透視図であり、直交座標で方向が表されている。図３は、図２の分析管の動作原理図ある。図３においては、図２と同じ構成部品には同一符号を付し、説明を省略する。図４は、図３に対応する従来の分析管の断面図であり、図３と比較するために用いられるものである。
【００１１】
図２に示されるように、分析管１０は、イオンソース１１、加速スリット１２、中間隔壁１３、第１のアーススリット１４、サブレッサスリット１５、第２のアーススリット１６、イオンコレクタ１７および補正電極１８を有する。不図示のコの字型（馬蹄形）の永久磁石によって、分析管１０の内部にはＺ方向の反対方向に磁場が発生している。分析管１０に導入されたＨｅガスは、イオンソース１１のフィラメント１１ａから放出される熱電子の流れ（エミッション電流）の作用を受け、イオン化される。Ｈｅイオンは、加速スリット１２によりイオンビームとして、加速スリット１２の開口１２ａから永久磁石１３が形成する磁場空間に入射する。加速電圧は、電源１１０によって印加され、加速電圧の電圧値は２４０〜３００Ｖである。このイオンビーム中にはＨｅイオンだけではなく、水素（Ｈ）イオン、ハイドロカーボン（ＣｍＨｎ）イオン等が含まれる場合がある。
【００１２】
Ｈｅイオンが磁場空間により曲げられ、偏向軌道Ａを通って、中間隔壁１３のスリット１３ａを通過した後、第１のアーススリット１４の開口１４ａへ入射するように、分析管１０は構成されている。一方、Ｈｅイオンより軽いＨイオンは、磁場空間による偏向が大きく、偏向軌道Ｂを通るので、中間隔壁１３のスリット１３ａを通過しない。Ｈｅイオンより重いＣｍＨｎイオンは、磁場空間による偏向が小さく、偏向軌道Ｃを通るので、中間隔壁１３のスリット１３ａを通過しない。
【００１３】
したがって、ほぼ完全にＨｅイオンのみのビームが中間隔壁１３および第１のアーススリット１４を通過し、更にサブレッサスリット１５、第２のアーススリット１６を通過してイオンコレクタ１７に入射する。なお、偏向軌道Ａ，Ｂ，Ｃは、実際には立体的な弧状の軌道である。イオンコレクタ１７に入射したＨｅイオンについてイオン電流計１９でイオン電流を検出し、不図示の測定部は、このイオン電流値により被検体である真空容器１００のリーク量を測定する。
【００１４】
ここで、図４を用いて、従来の分析管の問題点を述べる。図４に示されるように、Ｈｅイオンは、加速スリット２２の開口２２ａから射出し、アーススリット２４の開口２４ａへ入射する偏向軌道Ａを通る。一方、ＣｍＨｎイオンは、偏向軌道Ｃを通過中に、加速スリット２２に対向する面Ｓ１や中間隔壁２３の一部の面Ｓ２にカーボンとして付着する。面Ｓ１，Ｓ２に付着したカーボンは、イオンの作用により帯電し、この静電力によりＨｅイオンの偏向軌道Ａに歪を生じさせる。Ｈｅイオンは、確実に第１のアーススリット２４の開口２４ａへ入射しなくなってしまう（偏向軌道Ａ’）。その結果、イオン電流計１９によるＨｅイオンのイオン電流の検出値が低下、つまり感度が低下してしまう。
【００１５】
そこで、実施の形態のヘリウムリークディテクタ１では、図２および図３に示すように、ＣｍＨｎイオンなどのＨｅイオンより重たいイオンが照射される位置（面Ｓ１，Ｓ２の位置）に補正電極１８を設ける。補正電極１８は、中間隔壁１３などの分析管１０の内部とは絶縁されている。補正電極１８は電源１１１に接続されている。電源１１１は、補正電極１８に印加する電圧の電圧値を可変にできる。電源１１１は、面Ｓ１，Ｓ２に付着したカーボンが偏向軌道Ａに及ぼす静電力を相殺するように補正電極１８に電圧（たとえば、−７０〜０Ｖ）を印加する。これにより、Ｈｅイオンの偏向軌道Ａの歪を抑制できる。
【００１６】
補正電極１８に印加する電圧値は以下のようにして調節する。
（１）リーク量の校正をする場合と同様に、テストポート２を閉じ、バルブＶ３，Ｖ４を開いて、Ｈｅガスをリーク校正部６から分析管１０に導き、Ｈｅイオンのイオン電流値を検出する。
（２）イオン電流値が最大になるように補正電極１８に印加する電圧を調整する。イオン電流値が最大になったときの電圧値が補正電極１８に印加する電圧の電圧値となる。
【００１７】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ＣｍＨｎイオンなどのＨｅイオンより重たいイオンが照射される位置に、Ｈｅイオンビームの偏向軌道Ａを修正する補正電圧が印加される補正電極１８を設けるようにした。これにより、帯電したカーボンの静電力によるＨｅイオンの偏向軌道Ａの歪を抑制できる。その結果、磁場空間の磁場の強さが安定し、偏向軌道Ａが安定し、Ｈｅの検出感度が向上するという効果が得られる。したがって、ヘリウムリークディテクタ１の測定制度を高い状態で安定維持できる。
【００１８】
また、分析管１０の内面に付着したカーボンを除去する作業頻度を少なくすることができ、ヘリウムリークディテクタ１の維持管理が容易になる。
【００１９】
分析管１０の内部の圧力が高いと、Ｈｅイオンより重たいイオンが多くなり、その重たいイオンの静電力でＨｅイオンの偏向軌道Ａに歪が生じてしまう場合がある。圧力が高い状態でリーク検査を行う場合も、補正電極１８に電圧を印加することによって、Ｈｅイオンの偏向軌道Ａの歪を抑制することができ、分析管１０のヘリウムイオン検出感度を高くすることができる。
【００２０】
リーク検査を行う被検体の表面に汚れなどの残留物が多い場合、分析管１０の内部に付着する残留物の増加速度が大きくなるため、分析管１０のヘリウムイオン検出感度が短時間に低下する。そのような供試体のリーク検査を行う場合も、補正電極１８に印加する電圧値を調整しながら検査することによって、分析管１０のヘリウムイオン検出感度を高く維持することができる。
【００２１】
ロボットなどを利用して、自動的に被検体のリーク検査を行うと、短時間に大量の被検体を検査するため、分析管１０の内部に付着するカーボンの増加速度も速くなる。その結果、分析管１０のヘリウムイオン検出感度も短時間に低下する。自動化してリーク検査する場合も補正電極１８に印加する電圧値を調整することによって分析管１０のヘリウムイオン検出感度を高く維持することができる。
【００２２】
（２）リーク量の校正をする場合と同様に、Ｈｅガスをリーク校正部６から分析管１０に導き、Ｈｅイオンのイオン電流値を検出する。そして、補正電極１８に印加する電圧を変更して、イオン電流値が最大になる電圧値を検出し、その電圧値で補正電極１８に印加し、リーク検査を行うようにした。したがって、Ｈｅイオンの偏向軌道Ａの歪を抑制するのに好適な電圧値を容易に決定できる。
【００２３】
以上の実施形態を次のように変形することができる。
（１）ヘリウムリークディテクタは１、Ｈｅイオンが磁場空間により曲げられ、偏向軌道Ａを通って、中間隔壁１３のスリット１３ａを通過した後、第１のアーススリット１４の開口１４ａへ入射するように、Ｈｅイオンを加速する加速電圧を自動的に補正する機能を有する。この加速電圧自動補正機能では、イオン電流値が最大になるように加速電圧を補正する。このとき、補正電極１８の電圧値を調整するようにしてもよい。
【００２４】
たとえば、分析管１０の内部を洗浄した後の最初のリーク量の校正を行うとき、分析管１０の内部にハイドロカーボンによる付着物が付着していないので、補正電極１８に電圧を印加しないで加速電圧の調整を行う。そして、次回からは、加速電圧を変更せず、補正電圧１８に印加する電圧の調整で、イオン電流値が最大になるように調整する。また、イオン電流値が最大になるように、加速電圧の電圧値と補正電極１８との電圧値とを両方とも調整するようにしてもよい。
【００２５】
補正電極１８に印加する電圧値とともに、さらに加速電圧の電圧値を検討することによって、より多くのＨｅイオンを、第１のアーススリット１４の開口１４ａへ入射させるようにすることができる。
【００２６】
（２）ハイドロカーボンより生成されるイオンが照射される位置であれば、補正電極１８を設ける位置は、ＣｍＨｎイオンが照射される位置に限定されない。また、Ｈｅイオンより重たいイオンが照射される位置であれば、ハイドロカーボンより生成されるイオンが照射される位置に限定されない。このようなイオンが照射された位置に生成した化合物が帯電しＨｅイオンの偏向軌道Ａに影響を与えるおそれがあるからである。
【００２７】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係るヘリウムリークディテクタを模式的に示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るヘリウムリークディテクタの分析管の構成と動作を模式的に示す透視図である。
【図３】図２の分析管の動作原理図である。
【図４】従来の分析管の動作原理図であり、図３に対応する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：ヘリウムリークディテクタ
２：テストポート
３：油回転ポンプ
４：機械式ドライポンプ
５：ターボ分子ポンプ
１０：分析管
１１：イオンソース
１２：加速スリット
１３：中間隔壁
１４：第１のアーススリット
１５：サブレッサスリット
１６：第２のアーススリット
１７：イオンコレクタ
１８：補正電極
１００：真空容器（リーク検査の被検体）
１１０，１１１  電源
Ａ，Ｂ，Ｃ：偏向軌道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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