(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料内に封止されたガスの組成を分析するガス分析装置であって、
試料を開封する試料室と、
前記試料室に接続され、前記試料から解放された前記ガスを分析する質量分析計が接続された分析室と、
前記分析室に接続された排気装置と、
前記試料室および前記分析室の間に配置された第１のオリフィスと、
前記分析室および前記排気装置の間に配置された第２のオリフィスとを備え、
前記第１のオリフィスのコンダクタンスをＣ１、前記質量分析計の測定周期をＴ、前記試料室の容積をＶ１とすれば、Ｃ１＝ｎ・Ｖ１／Ｔでｎは０．０１以上１以下であり、
前記第２のオリフィスのコンダクタンスをＣ２、前記試料内に封止される前記ガスの量をＱ、前記質量分析計の測定上限圧をＰmaxとすれば、Ｃ２＝ｍ・Ｑ・Ｃ１／Ｖ１／Ｐmaxでｍは０．０１以上１以下であり、
前記Ｃ１および前記Ｃ２は、少なくとも前記ガスの分析中は一定である、ガス分析装置。
【請求項２】
前記質量分析計にて測定した前記ガスの種類毎のガス分圧または前記ガス分圧に対応する物理量をＰ、前記ガス分圧または前記物理量の初期値をＰ0として前記Ｐの時間変化を
Ｐ（ｔ）＝Ｐ0＋α（expβｔ−expγｔ）（α、β、γはパラメータ）
の形の式で近似し、この近似により求めたαの値から、前記ガスの分圧または前記試料内に封止された前記ガスの種類毎の量を求める演算機構をさらに備える、請求項１に記載のガス分析装置。
【請求項３】
前記排気装置には、前記分析室と前記分析室を排気する排気装置とを結ぶ複数の配管が接続され、
前記複数の配管は、前記第２のオリフィスを有する第１の配管と、前記第２のオリフィスを有さない第２の配管とを含み、
前記第１および第２の配管のいずれかまたは双方に前記ガスを流通可能なように、前記複数の配管の流路を互いに切り替え可能である、請求項１または２に記載のガス分析装置。
【請求項４】
前記試料室内には複数の前記試料が配置可能であり、
前記複数の試料がなす列に斜めに刃またはワイヤを当てることにより、前記列に並んだ前記複数の試料を順に破壊するための破壊機構をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス分析装置。
【請求項５】
前記試料室の窓にレンズまたは照明の少なくとも一方を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス分析装置。
【請求項６】
前記試料室を排気するための配管としての第３の配管をさらに備え、
前記第１のオリフィスは前記第３の配管以外の領域に配置され、
前記第３の配管にはバルブが設けられ、
前記試料室よりも上方に前記試料室内の前記ガスを排気可能な位置に、前記バルブが配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス分析装置。
【請求項７】
前記第１のオリフィスは、前記試料室の側面側または上面側に設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス分析装置。
【請求項８】
試料内に封止されたガスの組成を分析するガス分析方法であって、
試料室内にて前記試料を開封する工程と、
前記試料から解放された前記ガスをコンダクタンスが既知の第１のオリフィスを通して分析室内に流す工程と、
前記分析室内の前記ガスをコンダクタンスが既知の第２のオリフィスを通して排気する工程と、
少なくとも前記試料を開封する工程の前から前記第２のオリフィスを通して排気する工程までの間の前記分析室内における前記ガスの種類毎のガス分圧または前記ガス分圧に対応する物理量の時間変化Ｐ（ｔ）を求める工程と、
前記ガス分圧または前記物理量の初期値をＰ0として前記Ｐ（ｔ）を
Ｐ（ｔ）＝Ｐ0＋α（expβｔ−expγｔ）（α、β、γはパラメータ）
の形の式で近似し、この近似により求めたαの値から、前記ガスの分圧または前記試料内に封止された前記ガスの種類毎の量を求める工程とを備える、ガス分析方法。
【請求項９】
前記試料室内にて前記試料を開封する工程は、
前記試料室内に複数の前記試料を配置する工程と、
前記複数の試料を箔で覆う工程と、
前記箔を破壊しながら前記複数の試料を併せて破壊する工程とを含む、請求項８に記載のガス分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス分析装置およびガス分析方法に関し、特に、微小な空間に閉じ込められたガスの分析装置および分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロセスチャンバ内のガス分析方法として、たとえば特開平３−３７５６２号公報（特許文献１）のように、プロセスチャンバと質量分析計との間に流量調整弁を設置する方法がある。流量調節弁によってプロセスチャンバと質量分析計との間に圧力差を設けて質量分析計側を高真空としている。
【０００３】
また、気密封止した半導体パッケージおよびランプなどの封入ガスについても、質量分析計を用いて測定することができる。たとえば特開昭６０−１４７６４５号公報（特許文献２）においては、真空チェンバと接続したランプを破壊して真空チェンバ内にランプ封止ガスを放出し、そのガスをリークバルブを通して質量分析計に導いて測定する技術が開示されている。
【０００４】
また、容積の小さい容器中に含まれるガスであってもそのガスを精度よく分析する技術を提供することを目的とし、特開２００８−１８０５８１号公報（特許文献３）に開示されるように、本願発明の発明者は、異なった容器容積であっても、測定精度の変わらない測定方法を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−３７５６２号公報
【特許文献２】特開昭６０−１４７６４５号公報
【特許文献３】特開２００８−１８０５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００８−１８０５８１号公報においては、大気圧の中空でありその容積が０．００５ｃｃ以上０．５ｃｃ以下の気密部品内のガス組成が、中空気密部品の容積によらずに高精度に測定できる。その方法は、試料を開封する試料室と質量分析計にてガス分析を行なう分析室との間に、中空気密部品の容積に対応したコンダクタンスを有するオリフィスを設けることにより、測定開始時に分析室に送り込むガス量を中空気密部品の容積によらず一定にすることである。
【０００７】
しかし、中空気密部品の容積が非常に小さいたとえば０．００５ｃｃ未満になると、以下の問題が発生し、高精度に測定できなくなる。特開２００８−１８０５８１号公報において、容積が非常に小さい中空気密部品のガス組成分析には、その容積に対応したコンダクタンスの大きなオリフィスを設けることになる。すると、中空気密部品を開封して試料室に広がったガスは、オリフィスを通して直ちに分析室に移動して排気される。
【０００８】
質量分析計として代表的なものに四重極質量分析計があるが、測定の周期は実質的に数秒かかるため、ガスが試料室から抜ける時間が測定の周期より短くなると、測定できなくなる問題がある。また、オリフィスのコンダクタンスを小さくすると、オリフィスを通して分析室に流れるガス流量が少なくなり、測定下限が悪くなる問題がある。
【０００９】
また特開平３−３７５６２号公報および特開昭６０−１４７６４５号公報に開示の技術は、そもそも特開２００８−１８０５８１号公報のような非常に微細な中空気密部品のガス組成分析を想定していない。このためこれらの技術をもっても、非常に微細な中空気密部品のガス組成分析は困難であると考えられる。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、容積が非常に小さい中空気密部品に含まれるガスを、精度良く分析することが可能なガス分析装置およびガス分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のガス分析装置は、試料内に封止されたガスの組成を分析する。当該ガス分析装置は、試料室と、分析室と、排気装置と、第１のオリフィスと、第２のオリフィスとを備えている。分析室は試料室に接続され、試料から解放されたガスを分析する質量分析計が接続されている。排気装置は分析室に接続されている。第１のオリフィスは試料室および分析室の間に配置されている。第２のオリフィスは分析室および排気装置の間に配置されている。第１のオリフィスのコンダクタンスをＣ１、質量分析計の測定周期をＴ、試料室の容積をＶ１とすれば、Ｃ１＝ｎ・Ｖ１／Ｔでｎは０．０１以上１以下である。第２のオリフィスのコンダクタンスをＣ２、試料内に封止されるガスの量をＱ、質量分析計の測定上限圧をＰmaxとすれば、Ｃ２＝ｍ・Ｑ・Ｃ１／Ｖ１／Ｐmaxでｍは０．０１以上１以下である。Ｃ１およびＣ２は、少なくともガスの分析中は一定である。
【００１２】
本発明のガス分析方法は、以下の工程を備えている。まず試料室内にて試料が開封される。試料から解放されたガスが、コンダクタンスが既知の第１のオリフィスを通して分析室内に流される。分析室内のガスが、コンダクタンスが既知の第２のオリフィスを通して排気される。少なくとも試料を開封する工程の前から第２のオリフィスを通して排気する工程までの間の分析室内におけるガスの種類毎のガス分圧またはガス分圧に対応する物理量の時間変化Ｐ（ｔ）が求められる。ガス分圧または物理量の初期値をＰ0としてＰ（ｔ
）が
Ｐ（ｔ）＝Ｐ0＋α（expβｔ−expγｔ）
の形で近似され、この近似により求めたαの値から、ガスの分圧または試料内に封止されたガスの種類毎の量が求められる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、容積が非常に小さい中空気密部品に含まれるガスを、精度良く分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１のガス分析装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１のガス分析方法を用いて試料を開封した場合の、試料室および分析室の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図３】質量分析計で得られる検出強度の時間変化を示すグラフである。
【図４】窒素分圧と、当該窒素分圧の質量分析計による検出感度との関係を示すグラフである。
【図５】質量分析計で得られる検出感度をフィッティングすることにより得られる窒素分圧の時間変化を示すグラフである。
【図６】実施の形態２のガス分析装置の構成を示す概略図である。
【図７】実施の形態３における開封機構の構成を示す概略断面図である。
【図８】図７の試料台およびその上の試料の態様を示す概略平面図（Ａ）と、図８（Ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿う部分における試料台およびその上の試料の態様を示す概略断面図（Ｂ）とである。
【図９】実施の形態３の開封機構を試料室の内部にセットする態様を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態３において刃が試料を開封する態様を示す概略斜視図（Ａ）および図１０（Ａ）のＸＢ−ＸＢ線に沿う部分における概略断面図（Ｂ）とである。
【図１１】実施の形態３において刃が箔および当該箔に覆われた試料を開封する態様を示す概略斜視図（Ａ）および図１１（Ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢ線に沿う部分における概略断面図（Ｂ）とである。
【図１２】図１２（Ｂ）のＸＩＩＡ−ＸＩＩＡ線に沿う部分における、実施の形態４の開封機構の構成を示す概略断面図（Ａ）と、図１２（Ａ）の開封機構の構成を示す概略平面図（Ｂ）とである。
【図１３】実施の形態４の開封機構を試料室の内部にセットする態様を示す概略断面図である。
【図１４】図１２（Ａ）の点線で囲まれた領域ＸＩＶの概略拡大断面図である。
【図１５】実施の形態４においてワイヤが箔および当該箔に覆われた試料を開封する態様を示す概略断面図である。
【図１６】実施の形態５のガス分析装置の構成を示す概略図である。
【図１７】実施の形態６のガス分析装置における、開封機構が試料室の内部にセットされた態様を示す概略断面図である。
【図１８】２５℃の空気の圧力に対する平均自由行程を示すグラフである。
【図１９】オリフィスの穴径に対する、２５℃の空気のコンダクタンスを示すグラフである。
【図２０】オリフィスに形成された穴の第１例を示す概略平面図である。
【図２１】オリフィスに形成された穴の第２例を示す概略平面図である。
【図２２】オリフィスに形成された穴の第３例を示す概略平面図である。
【図２３】図６のガス分析装置の第１の変形例の、特に配管とバルブの形状および位置関係を示す概略図である。
【図２４】図６のガス分析装置の第２の変形例の、特に試料室と第１のオリフィスとの位置関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態のガス分析装置について図１を用いて説明する。図１を参照して、本実施の形態のガス分析装置１００は、試料室１と、分析室１１と、質量分析計２１とを主に有している。
【００１６】
試料室１は、試料３を固定する試料台５と、試料３を開封する開封器７とを有している。ここで試料３とは、大気圧の中空でありその容積がたとえば０．００５ｃｃ未満と非常に小さい半導体デバイス、またはいわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を意味する。またここで試料３の開封とは、試料３の破壊等により、試料３の内部のガスを試料室１内に解放させることを意味する。
【００１７】
試料室１には真空計Ｇ１が接続されている。真空計Ｇ１としては、たとえばスピニングロータゲージ、ダイヤフラム型真空計、クリスタルゲージが用いられる。真空計Ｇ１は、試料室１内の圧力を測定する。
【００１８】
試料室１は、オリフィスＯ１（第１のオリフィス）を通して分析室１１に接続されている。オリフィスＯ１は試料室１と分析室１１との間に配置されており、ガスの流れを絞る役目を有している。オリフィスＯ１としてはたとえば金属板に小さな穴をあけたものが用いられる。
【００１９】
分析室１１には真空計Ｇ２と、質量分析計２１とが接続されている。真空計Ｇ２は、分析室１１内の圧力を測定する。質量分析計２１は、試料３の内部から解放されたガスを分析するために設置されている。質量分析計２１としてたとえば、四重極型質量分析計が用いられる。
【００２０】
質量分析計２１には、質量分析計２１を制御する機能および得られたデータを処理する演算機能を有する、制御・演算装置２３が接続されている。質量分析計２１の検出器には、ファラデーカップまたは２次電子増倍管が用いられている。なお，ファラデーカップの測定可能な圧力上限は０．０１〜０．００１Ｐａ程度であり、２次電子増倍管の測定可能な圧力上限は０．００１〜０．０００１Ｐａ程度である。
【００２１】
分析室１１は、オリフィスＯ２（第２のオリフィス）を通して排気装置Ｅ２に接続されている。オリフィスＯ２は分析室１１と排気装置Ｅ２との間に配置されており、オリフィスＯ１と同様にガスの流れを絞る役目を有している。オリフィスＯ２としてはたとえば金属板に小さな穴をあけたものが用いられる。排気装置Ｅ２は、たとえば補助ポンプとしてロータリーポンプを有するターボ分子ポンプが用いられる。
【００２２】
次に図１を用いて、試料３の内部のガスの分析手順を説明する。
まず試料３が試料台５にセットされ、試料台５が試料室１の内部にセットされる。次に排気装置Ｅ２を用いて、分析室１１内および試料室１内が排気される。ここで排気は分析室１１内および試料室１内の真空度が安定するまで十分になされる。
【００２３】
次に、試料室１に接続される真空計Ｇ１および分析室１１に接続される真空計Ｇ２を作動させた状態で、開封器７を用いて、試料３が開封される。試料３の内部に封入されていたガスは、瞬時に試料室１内に広がる。その広がったガスの圧力が真空計Ｇ１にて測定される。試料室１の内部の容積をＶ、試料３の開封前における試料室１の内部の圧力をＰ0、試料３の開封直後における試料室１の内部の圧力をＰ１とすれば、試料３の内部の封入されていたガス量Ｑは、以下の（１）式で求めることができる。
【００２４】
Ｑ＝Ｖ（Ｐ0−Ｐ1）  …（１）
試料３の開封により試料室１内に広がった試料３の内部のガスは、オリフィスＯ１を通して、分析室１１に徐々に移動する。この移動した試料３の内部のガスにより、分析室１１の内部の圧力は徐々に増加する。その圧力（試料３の内部のガス以外のガスを含む、分析室１１内の全圧）の変化は真空計Ｇ２によって計測される。また試料３の内部のガスによる分圧の変化は質量分析計２１によって測定される。この分圧の変化の測定値が、制御・演算装置２３によって演算され、試料３内のガスの組成が得られる。制御・演算装置２３における演算方法については後述する。
【００２５】
なお、分析室１１内に移動したガスは、オリフィスＯ２を通して、排気装置Ｅ２により徐々に排気される。
【００２６】
次に、本実施の形態における試料３の内部のガスの分析手順を、上記より詳細に説明する。
【００２７】
試料３の開封前後の試料室１および分析室１１の圧力変化の例（計算値）が図２に示される。図２を参照して、当該計算は、試料３の容積を０．０００２５ｃｃ、試料３の内部のガスの気圧を１気圧、試料室１の容積を５０ｃｃ、分析室１１の容積を２００ｃｃ、オリフィスＯ１のコンダクタンスを１×１０-6Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ、オリフィスＯ２のコンダクタンスを１×１０-4Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃと仮定して行なわれている。また、試料室１および分析室１１の内壁からのガスの放出によるバックグラウンドの上昇（内壁はステンレス製で、排気時間は１０時間を仮定）も考慮している。
【００２８】
図２の横軸に示す時刻０ｓｅｃに試料室１の内部において試料３が開封された後、試料室１の内部の圧力は、瞬時に上昇する。この上昇した圧力により、試料３の内部に含まれているガスの量が求められる。試料室１の内部に解放されたガスは、オリフィスＯ１を通して徐々に試料室１の外部に抜ける。
【００２９】
試料３の内部に含まれていたガスはオリフィスＯ１を通って分析室１１に流れ込むため、分析室１１の内部の圧力が次第に上昇する。分析室１１の内部のガスは、オリフィスＯ２を通って排気される。分析室１１内の圧力が高いほどオリフィスＯ２を通って排気される速度（単位時間当たりの排気されるガス量）が大きい。このため、試料３が開封された直後はオリフィスＯ１を通って入るガス量の方がオリフィスＯ２から出るガス量よりも多いが、やがてオリフィスＯ１を通って入るガス量と、オリフィスＯ２を通って出るガス量とが等しくなる瞬間がある。この瞬間に分析室１１内の圧力が最大になる。図２の例においては、分析室の圧力（全圧）は０．０１Ｐａを越えないことがわかる。ファラデーカップの検出器を用いた四重極質量分析計２１が用いられることにより、分析室１１内に流れ込んだ試料３の内部のガスの分圧を測定することができる。
【００３０】
ここで図２のグラフは試料室１および分析室１１のそれぞれの内部における全圧についての計算結果であるが、試料室１内および分析室１１内に複数のガス種が混在する場合には、それぞれのガス種ごとに（お互いに干渉することなく）ガスの流れが生じる。これはガスの圧力が低い（ガス分子の平均自由行程がオリフィスＯ１，Ｏ２のガスが通る穴の径または幅と同程度以上の長さを有する）ためにガスの流れが分子流となるためである。
【００３１】
このとき、オリフィスＯ１およびオリフィスＯ２のコンダクタンスは（オリフィスＯ１，Ｏ２の形状およびこれらを通るガスの温度に加え）、各ガス種の質量数にも依存する。具体的には、たとえば空気の（平均した）ガスの分子量を２８．８とすると、分子量２の水素ガスに対するオリフィスＯ１，Ｏ２のコンダクタンスは、空気に対するオリフィスＯ１，Ｏ２のコンダクタンスの√（２８．８／２）倍となる。また分子量４０のアルゴンガスに対するオリフィスＯ１，Ｏ２のコンダクタンスは、空気に対するオリフィスＯ１，Ｏ２のコンダクタンスの√（２８．８／４０）倍となる。
【００３２】
試料３が開封された後、オリフィスＯ１，Ｏ２のそれぞれを流れるガスの組成（全体の分子量）は時々刻々変化する。このため分析室１１内のガス組成も時々刻々変化する。このような状況下において、質量分析計２１による分析室１１内のガスの測定値をそのまま試料３の内部に含まれたガスの量および組成として求めることは困難である。そこで、質量分析計２１による（時々刻々変化する）分析室１１内のガスの測定値から試料３の内部にもともと含まれるガスの組成を正確に求めるために、本実施の形態においては特別な関数でフィッティングする演算が行なわれる。以下において、質量分析計２１で得られる時々刻々変化する間欠的な一連の測定データから試料３の内部のガス組成を求めるためのフィッティングに用いられる特別な関数、およびそのフィッティングによる演算方法について説明する。
【００３３】
まず試料３の内部の着目するガスの分圧（求めたい値）をｐとする。ここでは具体例として上記ガスを窒素ガスとする。ここで、圧力Ｐ１，Ｐ２、コンダクタンスＣ１，Ｃ２については、窒素の圧力、窒素ガスに対するコンダクタンスであることを示すために、それぞれ添え字のＮをつけることにする。
【００３４】
試料３の隙間体積をｖとする。試料３がデバイスであれば図面によって隙間体積ｖが求められる。また試料３がガラス中の気泡等であれば、分析後の試料３の形態観察によって隙間体積ｖを求めることができる。なお、ガスの量（ｐとｖとの積）のみが必要な場合には、隙間体積ｖの導出は不要である。
【００３５】
試料室１内の容積をＶ１、分析室１１内の容積をＶ２とする。オリフィスＯ１およびオリフィスＯ２のコンダクタンスをそれぞれＣ１N、Ｃ２Nとする。オリフィスＯ１，Ｏ２の形状、ガス種（分子量）、温度が決まれば、分子流モデルを用いて、コンダクタンスを算出することができる。
【００３６】
図１において試料室１内に試料３をセットした状態で十分に排気を行ない、試料室１と分析室１１とのバックグラウンドの窒素ガスの分圧（それぞれＰ１０N，Ｐ２０Nとする）が一定とみなせる状態になっているとする。
【００３７】
時刻ｔ０に試料室１内にある試料３を開封すると、試料室１の分圧Ｐ１Nは、
【００３８】
【数１】
0006351540.tif 000002
【００３９】
となる。ここで、単純化のために時間的な変化のないバックグラウンドを除去するため、試料室１および分析室１１の分圧をＰ１'N（ｔ）、Ｐ２'N（ｔ）とする。すなわち、
Ｐ１'N（ｔ）＝Ｐ１N（ｔ）−Ｐ１０N  …（３）
Ｐ２'N（ｔ）＝Ｐ２N（ｔ）−Ｐ２０N  …（４）
とする。試料室１の内部の窒素ガスの圧力変化は、オリフィスＯ１を通して抜けるため、
【００４０】
【数２】
0006351540.tif 000003
【００４１】
となる。一方、分析室１１の圧力変化は、排気側の圧力がＰ２'N（ｔ）に比べて十分に低いとして、
【００４２】
【数３】
0006351540.tif 000004
【００４３】
となる。初期値は、
【００４４】
【数４】
0006351540.tif 000005
【００４５】
【数５】
0006351540.tif 000006
【００４６】
であることから、上記の（５）式および（６）式による連立微分方程式は、
【００４７】
【数６】
0006351540.tif 000007
【００４８】
と二階の微分方程式で表すことができる。この一般解は、α、βを定数として、
【００４９】
【数７】
0006351540.tif 000008
【００５０】
と表せる。
ここで、
【００５１】
【数８】
0006351540.tif 000009
【００５２】
【数９】
0006351540.tif 000010
【００５３】
【数１０】
0006351540.tif 000011
【００５４】
である。初期条件よりα＝−βとなるため、
【００５５】
【数１１】
0006351540.tif 000012
【００５６】
となる。
ここで、試料３を開封する前のバックグラウンドの（時間変化のない）分析室１１内の窒素ガスの分圧が上記のようにＰ２０Nであるため、分析室１１内の全圧は
Ｐ２'N（ｔ）＋Ｐ２０N  …（１５）
と表せる。ここで上記のαを変数として、質量分析計２１が計測した（分圧に換算した）分析室１１内のガスの測定値をフィッティング（代入）する。このフィッティングにより求まったαを用いて、試料３の内部のガス量ｖｐを、
【００５７】
【数１２】
0006351540.tif 000013
【００５８】
より求める。
つまり、分析室１１に接続された質量分析計２１にて測定されたガス分圧、またはガス分圧に対応する電流値等の物理量Ｐについて、そのガス分圧または電流値等の物理量の初期値をＰ0として、ガス分圧（またはそれに対応する物理量）Ｐの時間変化Ｐ（ｔ）を    Ｐ（ｔ）＝Ｐ0＋α（expβｔ−expγｔ）  …（１７）
の形の式でフィッティング（近似）し、この近似により得られたαの値が上記（１６）式に代入されることにより、試料３内のガス量ｖｐが求められる。上記の演算は制御・演算装置２３（演算機構）によりなされる。なお、ここでの電流値等の物理量とは、たとえば後述するように、質量分析計２１の測定により得られる各ガス種の検出量を意味している。
【００５９】
窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス等の分析室１１などの内壁面にほとんど吸着しないガスについては、上記（１７）式のβおよびγとして、
【００６０】
【数１３】
0006351540.tif 000014
【００６１】
【数１４】
0006351540.tif 000015
【００６２】
を用いることができる。しかし水分のように、分析室１１などの内壁面への吸着が無視できず、オリフィスＯ１，Ｏ２のコンダクタンスが理論計算値より小さくなるガスについては、（１７）式のαだけでなくβおよびγも変数としてフィッティングすることが好ましい。
【００６３】
なお上記の式は解析解により求めたが、（５）式と（６）式との連立微分方程式、または（９）式の二階の微分方程式を、コンピュータ等を使って差分法等の手法で解いても本質的に同じである。
【００６４】
次に、図３〜図５のグラフを用いて、上記の数式によるフィッティングについて補足説明する。
【００６５】
図３を参照して、試料３を開封し、質量分析計２１にて測定することにより、試料３内の窒素ガスの検出強度の時間変化が図３のグラフのように得られた場合を仮定する。図４を参照して、予め窒素ガスの分圧と質量分析計２１の検出強度との関係が図４のグラフのように求められていれば、図３と図４とのグラフの結果を組み合わせることにより、図５のグラフのように窒素ガスの分圧の時間変化を得ることができる。なお、図４のグラフが示す窒素ガスの分圧と質量分析計２１の検出強度との関係は、たとえば試料室１内に窒素分圧が既知（１００％でも可）のリファレンスガスを導入し、真空計Ｇ２による分析室１１内の窒素分圧の測定値と、質量分析計２１による窒素ガスの検出強度の値とを得ることにより求められる。
【００６６】
図５のグラフ中に複数の点で示す窒素分圧の時間変化を上記の（１４）式を用いてフィッティングすることによりαが求められる。このαと（１６）式とにより試料３の内部の窒素の量を求めることができる。なお試料３の内部の窒素の分圧は、試料３の内部の窒素の量を試料３の隙間体積で除することにより求められる。そのフィッティングの結果が図５のグラフ中に点曲線で示される。
【００６７】
ここでバックグラウンドとしてのＰ２０Nは、試料３の開封前の分析室１１の内部の窒素分圧の（時間変化しない）測定値である。上記の数式を用いたフィッティングの演算は、図１の制御・演算装置２３（演算機能）により行なわれる。
【００６８】
以上においては窒素ガスの分圧の求め方を示しているが、窒素ガス以外のガスについても、同様に分圧またはガス量を求めることができる。
【００６９】
ところで以上において、オリフィスＯ１，Ｏ２のコンダクタンスＣ１，Ｃ２は以下のように決定される。
【００７０】
容積がＶ１である試料室１からガスが抜ける時定数、すなわち試料室１からガスが抜けるのに要する時間は
Ｖ１／Ｃ１  …（２０）
である。このガスが抜ける間に、質量分析計２１による着目するガスの測定が、少なくとも１回以上なされる必要がある。逆に言えば質量分析計２１によるガスの測定の時間間隔よりも上記の（２０）式が示す時定数が大きい必要がある。これによりＣ１の上限値が求められる。
【００７１】
また仮にＣ１が非常に小さければ、試料室１から漏れ出るガスの流量が少なくなる。バックグラウンドとなる分析室１１の内壁面からのガス放出速度と比べて、試料室１から漏れ出るガス流量が相対的に小さくなるため、測定精度が低下する。このため、上記の時定数が質量分析計２１による測定の時間間隔よりも長くなる範囲で、Ｃ１はある程度大きい方が好ましい。
【００７２】
以上より、本実施の形態においては、質量分析計２１の測定周期をＴとして、
Ｃ１＝ｎ・Ｖ１／Ｔ  …（２１）
が成り立ち、ｎが０．０１以上１以下の範囲の値となるようにＣ１の値が決定されることが好ましい。
【００７３】
またＣ２については、分析室１１の内部の最大圧力を調整するために決定される。試料３に封止されるガスの量（封止ガスの全圧と隙間体積ｖとの積）をＱ、質量分析計２１の測定上限圧をＰmaxとすれば、
Ｃ２＝ｍ・Ｑ・Ｃ１／Ｖ１／Ｐmax  …（２２）
が成り立ち、ｍが０．０１以上１以下の範囲の値となるようにＣ２の値が決定されることが好ましい。仮にｍが１を超えると、質量分析計２１の測定上限圧を超えるために質量分析計２１による測定ができなくなる。またｍが０．０１未満になれば、質量分析計２１の測定レンジ幅を有効に利用できず、測定精度が悪くなる。
【００７４】
試料室１は、その内壁面から放出するガスがバックグラウンドとして測定精度に悪影響を与えるため、内壁面がガス放出の少ない材料で構成され、その内壁面の表面積をなるべく小さくすることが好ましい。
【００７５】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、上記の（２１）式および（２２）式に示すように決定されたコンダクタンスＣ１，Ｃ２の値が少なくとも試料３の内部のガスの分析中は一定となる。これにより上記の（１１）式〜（１３）式が示すａ，ｂ，ｃの値が一定となるため、上記の数式を用いたフィッティングにより、たとえば容積が０．００５ｃｃ未満と非常に微小な試料３の内部に封止されたガスの組成についても精度よく求めることができる。
【００７６】
上記の本実施の形態のガス分析方法により得られた試料３内の複数のガス種ごとの分圧の和と、真空計Ｇ２により測定された分析室１１の内部の全圧とを比較すれば、試料３内における着目していない種類のガスの存在の有無を知ることができる。また質量分析計２１の感度の劣化を知ることができる。
【００７７】
なお図１のオリフィスＯ１は、試料３を開封したときにそこから飛散する破片の分析室１１内への進入を抑制することもできる。
【００７８】
（実施の形態２）
まず本実施の形態のガス分析装置について図６を用いて説明する。図６を参照して、本実施の形態のガス分析装置２００は、実施の形態１のガス分析装置１００と比較して、排気装置が複数配置され、たとえば分析室１１と排気装置Ｅ２との接続部としての配管におけるガスの流れがバルブにより制御される点などについて異なっている。
【００７９】
具体的には、ガス分析装置２００には２つの排気装置Ｅ１，Ｅ２が配置されている。これらはいずれも実施の形態１の排気装置Ｅ２と同様の構成を有するものであるが、排気装置Ｅ２は分析室１１に接続され分析室１１内を排気するのに対し、排気装置Ｅ１は試料室１に接続され試料室１内を排気する。また試料室１と排気装置Ｅ１とを接続する配管にはバルブＶＶ１が設けられている。
【００８０】
試料室１と分析室１１とを接続する配管には、オリフィスＯ１およびバルブＶＶ２が設けられている。また分析室１１と排気装置Ｅ２とは複数（図６においては２つ）の配管により接続されている。この２つの配管のうち一方（第１の配管）には、オリフィスＯ２およびバルブＶＶ４が設けられており、他方（第２の配管）にはオリフィスは設けられず、バルブＶＶ３が設けられている。
【００８１】
バルブＶＶ３，ＶＶ４により、分析室１１から排気装置Ｅ２へ通じる２つの配管のうちいずれかまたは双方に試料３から解放されたガスを流通可能なように、上記の２つの配管のガス流路を互いに切り替え可能な構成となっている。
【００８２】
上記のガス分析装置２００を用いた試料３の内部のガスの測定時には、バルブＶＶ１を閉じ、バルブＶＶ２を開き、バルブＶＶ３を閉じ、バルブＶＶ４を開く。このようにすれば、実質的に実施の形態１（図１）のガス分析装置１００と同等の構成となる。また装置の停止時には、バルブＶＶ２，ＶＶ３，ＶＶ４をともに閉じることにより、分析室１１に接続された質量分析計２１の内部を高真空に保ったまま、排気装置を停止することができる。
【００８３】
本実施の形態は上記の点においてのみ実施の形態１と異なっており、本実施の形態の大筋は実施の形態１と同様である。このため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、試料室１と排気装置Ｅ１とがバルブＶＶ１を挟むように接続されている。これにより試料３をセットした後に試料室１の内部を速やかに排気することができる。また分析室１１と排気装置Ｅ２とが、オリフィスを通さないバイパスとしての配管（第２の配管）により接続されるため、装置の立ち上げ時の分析室１１内の空気および測定終了後の分析室１１内のガスを速やかに排気することができる。つまりこの配管に設けられたバルブＶＶ３を開けることで、分析室１１内を速やかに排気することができる。
【００８５】
また試料室１と分析室１１との間にバルブＶＶ２が設けられているため、試料室１の内部に試料３をセットする際など、試料室１の内部を大気開放する際には、バルブＶＶ２を閉じることにより分析室１１の内部の高真空状態を保つことができる。このためたとえば空気中で保管すればダメージを受ける可能性のある質量分析計２１を適切に保護することができる。
【００８６】
また本実施の形態においては上記のように分析室１１とその内部を排気する排気装置Ｅ２とが複数の配管により接続されていることから、これらの複数の配管のガス流路を切り替えることにより高効率に試料３内のガス分析を行なうことができる。
【００８７】
なお図６のオリフィスＯ１は、試料３を開封したときにそこから飛散する破片の分析室１１内への進入を抑制することもできる。これにより、当該破片が試料室１からオリフィスＯ１を超えてバルブＶＶ２またはバルブＶＶ３に捕捉される不具合を抑制することができ、さらに当該破片が排気装置Ｅ２内に吸い込まれることによる不具合を抑制することができる。
【００８８】
また図６のガス分析装置２００では便宜上、バルブＶＶ１は図中のＺ方向下方（鉛直方向に関する下側）に配置される。しかし実際にはバルブＶＶ１は試料室１のＺ方向上方（鉛直方向に関する上側、すなわち天井側）に配置されてもよい。あるいは図２３を参照して、たとえば試料室１の側面（Ｚ方向に関して試料室１とほぼ同じ位置の側面）から延びる配管（第３の配管：Ｌ字状に屈曲している）を用いて、試料室１内のガスを試料室１のＺ方向上方に排気可能な構成としてもよい。
【００８９】
図２３においては、当該第３の配管の、Ｚ方向上方に延びる部分の途中にバルブＶＶ１が設置されており、これにより、試料室１のＺ方向上方に試料室１内のガスを排気可能な構成となっている。このように試料室１のＺ方向上方に試料室１内のガスを排気するために、ここでは特にＺ方向に関して試料室１の最上部の位置と同じ位置、またはＺ方向に関して試料室１のＺ方向最上部よりも上側に、バルブＶＶ１が配置されている。あるいは最低限第３の配管のＺ方向上方に延びる部分に設置されていれば、バルブＶＶ１はＺ方向に関して試料室１の最上部よりも下方に設置されていてもよく、その場合も試料室１のＺ方向上方に試料室１内のガスを排気することができる。なお図２３において図６の真空計Ｇ１は、試料室１の紙面奥側に配置されている。またバルブＶＶ１は、オリフィスＯ１が配置される配管以外の配管に配置されている。
【００９０】
このように配置すれば、試料３を開封したときにそこから飛散する破片が試料室１からバルブＶＶ１に捕捉される不具合を抑制することができる。
【００９１】
さらに以上においては第１のオリフィスＯ１は試料室１の側面側に設けられている。すなわち第１のオリフィスＯ１は、試料室１に対してＺ方向に関して試料室１とほぼ同じ位置の側面側に配置されている。しかしこれに限らず、たとえば図２４を参照して、第１のオリフィスＯ１は試料室１の上面側、すなわち試料室１に対してＺ方向上方（試料室１の天井側）に設けられてもよい。
【００９２】
（実施の形態３）
次に、本実施の形態において用いられる開封器７について、図７〜図１１を用いて説明する。
【００９３】
本実施の形態においては、試料３を開封する際には、試料３の上方からニードルを押し当ててその外包部分を破壊する。このとき、特に微小な試料３を開封するためには、ニードルの先端と試料３との位置合わせを高精度に行なう必要がある。そのためには、試料室１内に試料３をセットした後に初めて位置合わせを行なうのではなく、試料台５が試料室１の外に取り出された状態で、開封器７と試料３との位置合わせの確認を行なうことができることが好ましい。このようにすれば、ニードルの先端と試料３とをより高精度に位置合わせすることができ、たとえば開封時にニードルの先端が試料３に当たらないことなどによる試料３の開封の失敗を防止することができる。また、複数の試料３を一時に開封する場合において、複数のうち１つの試料３を開封した時にその開封の衝撃により残りの未開封の試料３が意図せず移動しない機構を構築する要請がある。
【００９４】
図７を参照して、本実施の形態の開封機構１０（破壊機構）は、試料室１の内部に開封器７が導入され、試料台５にセットされた試料３を開封可能な構成を有している。具体的には、開封器７は、枠３１と、フランジ３２と、直線導入器３３と、軸３４と、刃３５とを有している。
【００９５】
枠３１は、（試料３がセットされた）試料台５を固定する部材である。フランジ３２は、直線導入器３３を取り付け、その下方に枠３１を有する構成となっている。フランジ３２の規格はたとえばＩＣＦ３４である。直線導入器３３は、軸３４を介して軸３４の延びる方向に対して斜め方向に延びる刃３５を、軸３４の延びる方向（図７の上下方向）に移動可能な構成となっている。図の上側から下側へ直線導入器３３、軸３４、刃３５の順に鉛直方向に沿って並んでおり、直線導入器３３と軸３４と刃３５とは一体になっている。特に軸３４はフランジ３２の主表面の延びるたとえば水平方向に交差するように、図の上下方向に延びている。
【００９６】
図７および図８（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施の形態においては、試料台５の試料３をセットする上面に凹み３７が形成されている。凹み３７は試料固定溝３７Ａと切欠き３７Ｂとを有している。試料固定溝３７Ａは試料３をセットするための溝であり、試料台５の上面に互いに間隔をあけて複数（図７、図８においては３つ）形成されている。これにより試料室１内には複数の試料３を一列に配置することが可能となっている。また切欠き３７Ｂは、複数の試料固定溝３７Ａの底面を含むように形成された、たとえば三角形の断面形状を有するように深く刻まれた領域である。切欠き３７Ｂは複数の試料固定溝３７Ａのうち隣り合う１対の間に挟まれた領域においても、試料台５の上面を深く刻むように三角形状に形成されている。これにより、刃３５で試料３を破壊するときに刃３５が試料台５の上面に当たることが抑制されている。
【００９７】
図９を参照して、上記の構成を有する開封機構１０（試料台５および試料３を含む）が、図９の下側に示す、たとえば規格がＩＣＦ３４の六方管４１としての態様を有する試料室１に上方から取り付けられる。六方管には上下左右前後の６方向にフランジがついている。開封機構１０を取り付けたときに試料室１内の試料３が目視できるようにするために、上記６方向のフランジのうちの１つには窓４３が取り付けられている。たとえば図６の試料室１に図９の下側の試料室１がセットされるため、六方管４１の窓４３が取り付けられたフランジ以外のフランジの外側を向く接続面は、たとえば真空計Ｇ１を接続するための真空計接続面４５、オリフィスＯ１を接続するためのオリフィス接続面４７、開封器７のフランジ３２を接続するための開封器フランジ接続面４８、排気装置Ｅ１を接続するための排気装置フランジ接続面４９となる。
【００９８】
図１０（Ａ），（Ｂ）を参照して、試料３の開封の動作時には、軸３４が下方に移動する。これにより、軸３４の延びる各図の上下方向に対して斜め方向に延びる刃３５の特に最も低い部分が、複数の試料３のうちの１つ（たとえば図１０（Ａ）に示すように３つ並ぶ試料３のうちもっとも右に配置される試料３）の表面に押しつけられる。これにより、当該もっとも右の試料３が破壊（開封）されてその中のガスが解放される。このもっとも右の試料３の内部のガスの分析が完了すれば、試料室１および分析室１１（たとえば図６参照）が排気され、次の測定の準備がなされる。次の分析は、更に刃３５を押し下げ、たとえば図１０（Ａ）の３つ並ぶ試料３のうち中央の試料３が破壊されることによりなされる。なお、複数の試料３のうちいずれの試料３を分析中（破壊中）であるかについては、図９の窓４３により目視で確認できる。
【００９９】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
このように試料台５に列を形成するようにセットされた複数の試料３のそれぞれに斜めに刃３５を当てることにより、列に並んだ複数の試料３が順に破壊され分析される。このため複数の試料３を一時にセットし、かつそれらの試料３を１つずつ順番に分析することが可能となり、高精度な分析を高効率に実施することができる。
【０１００】
また複数の試料３のそれぞれを凹み３７の内部にセットすることにより、試料３の移動が制限され、複数のうち１つの試料３を開封した時にその開封の衝撃により残りの未開封の試料３が意図せず移動する不具合を抑制することができる。このため本実施の形態においては、試料台５が試料室１の外に取り出された状態で、刃３５と試料３との位置合わせの確認を高精度に行なうことができ、刃３５の試料３に対する位置ずれなどによる試料３の開封の失敗を抑制することができる。
【０１０１】
たとえば上記の特開２００８−１８０５８１号公報においても、当該公報の図３の試料台に設置された試料が、図２の機構にてニードルを押し当てることにより開封される。このとき試料が大きければ、図２のニードルの先端の位置が図３の試料設置ライン３２と僅かにずれがあっても問題はないが、試料が小さければ、ニードルの先端が試料３に当たらず開封できなくなる。上記の試料３の開封の失敗とは、たとえばこのような状況を意味している。また、たとえば試料設置ライン３２とニードルの先端との位置のずれ量が試料のサイズに比べて小さい場合においても、試料台を回転させてニードルの先端位置を試料の位置に合わせることが困難である。本実施の形態においては試料台５に試料３を確実に固定させることができるため、上記の特開２００８−１８０５８１号公報のような問題の発生を排除することができる。
【０１０２】
図１１（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施の形態において、試料室１内の試料台５にセットされる複数の試料３が、たとえば試料台５とともに（アルミニウムの）箔５１で覆われ、その箔５１を破壊しながら複数の試料３のそれぞれが併せて破壊されてもよい。このようにすれば、複数の試料３のそれぞれがまとめてアルミニウムの箔５１により移動が拘束されるため、複数のうち１つの試料３を開封した時にその開封の衝撃により残りの未開封の試料３が意図せずたとえば飛び出すように動く不具合をより確実に抑制することができる。このため、刃３５を斜めから当てることにより、複数の試料３を確実に順次開封することができる。
【０１０３】
（実施の形態４）
本実施の形態において用いられる開封器８および開封機構２０について、図１２〜図１５を用いて説明する。
【０１０４】
図１２（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施の形態においては、実施の形態３における開封器７の代わりに開封器８が、破壊機構として開封機構１０の代わりに開封機構２０が用いられる。つまり本実施の形態の開封機構２０は、試料室１の内部に開封器８の特に図１２（Ａ）に示すフランジ３２よりも上側の部分が導入され、試料台５にセットされた試料３を開封可能な構成を有している。具体的には、開封器８は、フランジ３２と、直線導入器３３と、軸３４と、柱３６と、ワイヤ支柱３８と、ワイヤ３９とを有している。
【０１０５】
本実施の形態においては、試料３を破壊する部材として刃３５の代わりにワイヤ３９が用いられている。しかし本実施の形態においては図の下側から上側へ直線導入器３３、軸３４、刃３５の順に鉛直方向に沿って並んでいる点において実施の形態３と異なっている。
【０１０６】
フランジ３２の上面上には４本の柱３６が、たとえば平面視において四角形を形成するように配置されている。これらの柱３６は鉛直方向に沿って延びるように配置されており、その上に載置される試料台５を下方から支えている。試料台５の試料３をセットする上面には実施の形態３と同様に試料固定溝３７Ａが複数、互いに間隔をあけて形成されている。ワイヤ３９の一方の端部は軸３４に固定されているが、ワイヤ３９の他方の端部はワイヤ支柱３８に固定されている。また試料台５には、ワイヤ３９が通るための図示されないスリットが形成されており、これによりワイヤ３９はたとえば試料固定溝３７Ａを貫通することも可能な態様となっている。
【０１０７】
図１３を参照して、上記の構成を有する開封機構２０（試料台５および試料３を含む）が、図１３の上側に示す、実施の形態３と同様にたとえばＩＣＦ３４の六方管４１としての態様を有する試料室１に、下方から取り付けられる。図１３の試料室１は基本的に図９の試料室１と同様の構成である。ただし図１３においては図９と異なり下方から取り付けられるため試料室１の下側のフランジの下面が、開封器８のフランジ３２を接続するための開封器フランジ接続面４８となる。このため下側以外の他の箇所において試料室１は排気装置Ｅ１と接続されてもよい。
【０１０８】
図１４を参照して、試料３がセットされた試料台５を含む開封機構２０の一部（上側の部分）が試料室１の内部にセットされ、たとえば試料固定溝３７Ａの底面のスリットを貫通するようにワイヤ３９がセットされる。この状態で、ワイヤ３９の下方の一端が接続される軸３４が、矢印に示すように下方に向かう力Ｆによりワイヤ３９を引っ張る。すると試料固定溝３７Ａにセットされた試料３がワイヤ３９に最初に接触した点を破壊開始点３Ａとして、そこから試料３が開封される。
【０１０９】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態のようにワイヤ３９を用いた場合においても、実施の形態３のように刃３５を用いた場合と同様に、複数の試料３のそれぞれを順番に開封して分析を行なうことができる。このため複数の試料３を一時にセットし、かつそれらの試料３を１つずつ順番に分析することが可能となり、高精度な分析を高効率に実施することができる。
【０１１０】
また本実施の形態においても、複数の試料３のそれぞれを凹み３７の内部にセットすることにより、試料３の移動が制限され、複数のうち１つの試料３を開封した時にその開封の衝撃により残りの未開封の試料３が意図せず移動する不具合を抑制することができる。このため本実施の形態においては、試料台５が試料室１の外に取り出された状態で、開封器８（ワイヤ３９）と試料３との位置合わせの確認を高精度に行なうことができ、開封器８の試料３に対する位置ずれなどによる試料３の開封の失敗を抑制することができる。
【０１１１】
図１５を参照して、本実施の形態においても、試料室１内の試料台５にセットされる複数の試料３が、たとえば試料台５とともに（アルミニウムの）箔５１で覆われ、その箔５１を破壊しながら複数の試料３のそれぞれが併せて破壊されてもよい。このようにすれば、複数の試料３のそれぞれがまとめてアルミニウムの箔５１により移動が拘束されるため、複数のうち１つの試料３を開封した時にその開封の衝撃により残りの未開封の試料３が意図せずたとえば飛び出すように動く不具合をより確実に抑制することができる。このため、ワイヤ３９を斜めから当てることにより、複数の試料３を確実に順次開封することができる。
【０１１２】
以上の実施の形態１〜４のガス分析装置１００，２００および開封機構１０，２０を用いることにより、容積の非常に小さい中空気密部品の内部のガス分析が可能になる。
【０１１３】
（実施の形態５）
上記の特開２００８−１８０５８１号公報に開示の技術において対象としている試料は、本願の実施の形態１〜４において対象としている試料に比べてサイズが大きい。ただしたとえば上記図６のガス分析装置２００を用いて、特開２００８−１８０５８１号公報の段落番号００２０〜００４６で示されるデータ解析方法を用いれば、当該公報が対象としている上記の本願よりもサイズの大きい試料の内部のガスを分析することができる。具体的には、たとえば図６のバルブＶＶ４を閉じ、バルブＶＶ３を開いた状態で測定が行なわれる。この場合、オリフィスＯ１のコンダクタンスＣ１は、上記実施の形態１の方式ではなく上記公報に記載の方法に従って決定される。
【０１１４】
なお、本願の実施の形態１〜４が対象とする試料３と上記公報で扱う試料とのサイズが異なるため、本実施の形態においては、図６のガス分析装置２００に対して、試料台５および開封器７のサイズ等の変更、または上記試料台５および開封器７を含む試料室１の全体の変更がなされる。
【０１１５】
あるいは図１６を参照して、図６のガス分析装置２００の分析室１１に、試料室１とは別の試料室４０が接続された構成のガス分析装置３００が用いられてもよい。ガス分析装置３００において、試料室４０は、試料３０を固定する試料台５０と、試料３０を開封する開封器７０とを有している。試料室４０には真空計Ｇ３が接続されている。試料室４０と分析室１１とを接続する配管には、オリフィスＯ３およびバルブＶＶ５が接続されている。また試料室１と排気装置Ｅ１とを接続する配管には他の配管が枝分かれするように設けられており、この他の配管にはバルブＶＶ６が設けられている。
【０１１６】
また図１６のガス分析装置３００においても、図６のガス分析装置２００と同様に、(たとえば図２３に示すように）第３の配管が試料室１の側面からＬ字状に延び、その第３の配管の途中にバルブＶＶ１が、試料室１よりも上方に配置されてもよい。またたとえば図１６の試料室４０を図２３の試料室１にあてはめ、当該試料室４０よりも上方にバルブＶＶ１およびこれが配置される（Ｌ字状でありＺ方向上方に延びる）第３の配管が設置されてもよい。
【０１１７】
本実施の形態によれば、本願の実施の形態１〜４で分析可能な小さいサイズの試料３から、上記の公報で分析可能な比較的大きいサイズの試料までを１台の装置であるたとえばガス分析装置３００で分析することができる。
【０１１８】
（実施の形態６）
図１７を参照して、本実施の形態においては、上記の各実施の形態の試料室１，４０の六方管４１に設けられる窓４３に、凸レンズ４４（レンズ）および照明４６が取り付けられている点において、上記の他の実施の形態と異なっている。レンズ４４および照明４６のいずれか一方のみが取り付けられていてもよい。
【０１１９】
なお凸レンズ４４は、窓４３の全体が凸レンズ４４となっていてもよいし、平らな窓４３の表面に凸レンズ４４が接着されていてもよい。また照明４６は試料室１の内部を照らすためのものであり、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ライトが小型化されたものである。
【０１２０】
本実施の形態のように窓４３に凸レンズ４４および照明４６の少なくとも一方を有する構成とすれば、試料室１の内部の非常に微小な試料３を目視で容易に確認することができる。
【０１２１】
（補足説明）
１．特開２００８−１８０５８１号公報との差異およびオリフィスＯ１，Ｏ２について
たとえば排気装置Ｅ１，Ｅ２による排気速度を制御するために、市販のコンダクタンスバルブを用いて排気側のコンダクタンスがたとえば一定の値となるように制御されることがある。たとえば特開２００８−１８０５８１号公報の図１の、分析室とターボ分子ポンプとの間に市販のコンダクタンスバルブをつけると、一見、当該コンダクタンスバルブが本願の上記図２のオリフィスＯ２と同等であり、本願と類似の構成となる。しかしその構成は実際には本願と本質的に異なり、本願で主張する効果を発揮できない。以下にその理由を説明する。
【０１２２】
真空状態でのガスの流れは、分子の平均自由行程がその流路の幅程度以下になると、分子流となる。分子流では、分子の質量によって飛行する速度が異なる。このため試料室１から分析室１１へ、あるいは分析室１１から排気装置Ｅ２へガスが流れる場合に、（試料３の開封後の）試料室１や分析室１１のガスの組成が時間的に変化する。
【０１２３】
仮に本願の図２の分析室１１と排気装置Ｅ２との間に配置されたコンダクタンスバルブの開き方が小さい（つまりコンダクタンスが小さい）場合には、分析室１１と排気装置Ｅ２との間のガスは分子流として流れる。しかし当該コンダクタンスバルブが大きく開くと、分析室１１から排気装置Ｅ２へ向かうガスは分子流としてではなく，中間流あるいは粘性流として流れる場合がある。粘性流としての流れの場合は，全種のガスが一体となって移動するため，コンダクタンスが分子の質量に依存しない。このため、ガスの流れが分子流のみでなくなると，ガスの組成の時間的な変化を推定する手段を失う。
【０１２４】
そのため，コンダクタンスが不明でありかつ測定中にコンダクタンスの変更可能な、コンダクタンスバルブを用いた上記類似の構成においては、本願の実施の形態１のように試料のガス組成を正確に求めることができない。
【０１２５】
本願の実施の形態１の効果を発揮させるには，オリフィスを通る流れが分子流として扱える条件下で，コンダクタンスが既知であり，かつ，少なくとも測定の間はそのコンダクタンスが変化しないことが重要である。このため本願の実施の形態１においては、いったん決定されたコンダクタンスＣ１，Ｃ２の値は少なくとも測定中は変化しないものとされている。また本願の実施の形態１においては、分子の種類毎に、質量分析計２１での測定結果を、分析室１１の分圧変化の理論計算値でフィッティングすることにより、初めて精度よく試料のガス組成を求めることができる。
【０１２６】
次に、具体例として、図２に示すガスの分析結果が得られた場合についてのガスの流れが分子流となる条件等について説明する。
【０１２７】
図１８を参照して、このグラフは、オリフィスを通る温度が２５℃の空気の圧力と、その圧力に対する平均自由行程との関係を示している。ガス分析時においてオリフィスにガスが通るが、その通過するガスの（このオリフィス内での）最大圧力に対応した平均自由行程に比べてこのオリフィスの径がほぼ同じであるかまたは小さければ，このオリフィスを流れるガスは分子流と見なすことができる。
【０１２８】
オリフィスＯ１を通過するガス（空気）の最大圧力は、オリフィスＯ１に接続される試料室１内の最大圧力と同じであると考えることができる。このため図２のグラフのような空気の検出強度の時間変化が得られた場合においては、オリフィスＯ１を通るガスの最大圧力は約１Ｐａとなり、このときの当該ガスの平均自由行程は図１８のグラフより約１０ｍｍとなる。
【０１２９】
またオリフィスＯ２を通過するガス（空気）の最大圧力は、オリフィスＯ２に接続される分析室１１内の最大圧力と同じであると考えれば、図２より約０．０１Ｐａとなり、このときの当該ガスの平均自由行程は図１８のグラフより約１０００ｍｍとなる。したがってオリフィスＯ１の穴径が１０ｍｍ以下、オリフィスＯ２の穴径が１０００ｍｍ以下であれば、当該オリフィスＯ１，Ｏ２を流れる空気は分子流であるとみなすことができる。ただし上記の穴径とは、オリフィスＯ１，Ｏ２の穴が円筒形の穴であることを仮定している。
【０１３０】
一方、上記のようにたとえばガス分析装置１００においてはオリフィスＯ１のコンダクタンスが１×１０-6Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ、オリフィスＯ２のコンダクタンスが１×１０-4
Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃである。このため図１９を参照して、オリフィスＯ１の穴径は約０．３ｍｍ、オリフィスＯ２の穴径は約１．５ｍｍとなる。なお図１９のグラフは、温度が２５℃の空気の、オリフィスの穴径に対するコンダクタンスを示している。ここでオリフィスは厚みが２ｍｍであり、空気の通る穴は円筒形の穴としている。したがって、図２のグラフのような空気の検出強度の時間変化が得られた場合においては、オリフィスＯ１，Ｏ２を流れるガスは分子流とみなせることがわかる。
【０１３１】
またこれらのオリフィスＯ１，Ｏ２はガスの流れを制約する目的であることから、同じコンダクタンスであれば、より流通方向に長く延びる構造のオリフィスが用いられても同等の効果が得られる。ただし、オリフィスの内壁面からの放出ガスが上記のガス量のバックグラウンド（一定とされる量）を少なくして測定精度を高める観点からは、当該オリフィスのガスの流通方向に関する長さは短い方が好ましい。
【０１３２】
そのため本実施の形態においては、コンダクタンスの制御のために、細管（流通方向に長く延びるパイプ）ではなく、流通方向に関する寸法が小さくそれに交差する平面上に拡がるような形状のオリフィスＯ１，Ｏ２が用いられる。
【０１３３】
また、任意のコンダクタンスを有するオリフィスＯ１，Ｏ２は、金属板に所定の寸法の穴をあけることにより容易に形成される。さらにオリフィスＯ１，Ｏ２の穴は細管よりも平面寸法が小さくなるように形成可能であるため、ガス分析装置の設計時にオリフィスＯ１，Ｏ２を利用する自由度を高くすることができる。
【０１３４】
次にオリフィスＯ１，Ｏ２およびその穴の形状について、図２０〜図２２を用いて説明する。
【０１３５】
図２０を参照して、オリフィスＯ１，Ｏ２として、たとえば配管を塞ぐ円盤を設け、その円盤に平面視において円形を有する（円筒形の）貫通穴を１つ開けたものが用いられてもよい。ただし，オリフィスを流れるガスが（圧力が高いために、または穴径が大きいために）分子流と見なせない場合には、次の策によりこれを分子流とすることができる。
【０１３６】
図２１を参照して、オリフィスＯ１，Ｏ２として、図２０と同様の円盤に平面視において円形を有する（円筒形の）貫通穴を複数（たとえば３つ）開け、かつ個々の穴径が図２０の貫通穴よりも小さくされたものが用いられてもよい。
【０１３７】
図２２を参照して、オリフィスＯ１，Ｏ２として、図２０と同様の円盤にスリット状の貫通穴をあけたものが用いられてもよい。この場合、スリットの隙間幅が平均自由行程より小さければ分子流となる。なおスリットの形状は直線である必要はなく、曲線形状または枝分かれ形状であってもよい。
【０１３８】
２．質量分析計について
質量分析計２１における各ガス種の検出量は、一般的に電流値として出力される。そこで、あらかじめ標準ガスを用いて分圧と電流値との関係を求めた検量線を作成しておけば、質量分析計２１の出力する電流値から各ガス種の分圧を知ることができる。
【０１３９】
質量分析計２１は、軽い質量のガスから重い質量のガスまで連続的に走査して測定するモードと、特定の複数の質量のガスの順次測定を繰り返すモードとがある。質量分析計２１は、上記のいずれのモードを用いた場合においても、特定の質量を有するガスの圧力を間欠的に測定する。
【０１４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４１】
１，４０  試料室、３，３０  試料、３Ａ  破壊開始点、５，５０  試料台、７，８，７０  開封器、１０，２０  開封機構、１１  分析室、２１  質量分析計、２３  制御・演算装置、３１  枠、３２  フランジ、３３  直線導入器、３４  軸、３５  刃、３６  柱、３７  凹み、３７Ａ  試料固定溝、３７Ｂ  切欠き、３８  ワイヤ支柱、３９  ワイヤ、４１  六方管、４３  窓、４４  凸レンズ、４５  真空計接続面、４７  オリフィス接続面、４８  開封器フランジ接続面、４９  排気装置接続面、５１  箔、１００，２００，３００  ガス分析装置、Ｅ１，Ｅ２  排気装置、Ｇ１，Ｇ２  真空計、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３  オリフィス、ＶＶ１，ＶＶ２，ＶＶ３，ＶＶ４，ＶＶ５，ＶＶ６  バルブ。
【図１】
0006351540.tif 000016
【図２】
0006351540.tif 000017
【図３】
0006351540.tif 000018
【図４】
0006351540.tif 000019
【図５】
0006351540.tif 000020
【図６】
0006351540.tif 000021
【図７】
0006351540.tif 000022
【図８】
0006351540.tif 000023
【図９】
0006351540.tif 000024
【図１０】
0006351540.tif 000025
【図１１】
0006351540.tif 000026
【図１２】
0006351540.tif 000027
【図１３】
0006351540.tif 000028
【図１４】
0006351540.tif 000029
【図１５】
0006351540.tif 000030
【図１６】
0006351540.tif 000031
【図１７】
0006351540.tif 000032
【図１８】
0006351540.tif 000033
【図１９】
0006351540.tif 000034
【図２０】
0006351540.tif 000035
【図２１】
0006351540.tif 000036
【図２２】
0006351540.tif 000037
【図２３】
0006351540.tif 000038
【図２４】
0006351540.tif 000039