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ヘリウムリークディテクタに関する基本情報


ヘリウムリークディテクタとは?


 ヘリウムリークディテクタとは、ヘリウムガス(He)をトレースガス(検知ガス)として微小な漏れ(リーク)を探す検知機(ディテクタ)です。




ヘリウムリークディテクタの特徴

・ナノレベルの隙間の漏れ(外部リーク)を数秒以内に検知可能

・漏れているリークポイントの特定ができる

・非破壊検査装置である

・検査対象を真空にする方法と、ヘリウムガスを加圧して検知する方法のどちらにも対応




ヘリウムリークディテクタの説明

ヘリウムリークディテクタは一般的に「Heリークディテクター」や「ディテクター」「ヘリウムリーク」といった表記や呼称で半導体産業をはじめ電子デバイス、精密機器、自動車、食品産業などにおける密閉性が求められる設備や部品、そしてガス配管などの漏れ検査の現場で活躍する真空機器です。数ある漏れ検査方法のうち、水没法やエアーリークテストからの移行で多く採用されています。


機械の仕組みをできるだけシンプルに説明すると「微少なヘリウムガスの検出に特化した、ターボ分子ポンプを搭載したガス分析装置」とも言えます。


代表的な検査方式の「真空法(スプレー法)」の概要を説明すると、まず密閉構造の設備や容器や配管の内部空気をリークディテクタが搭載する真空ポンプまたは、設備側の別置きの真空ポンプで所定の圧力まで減圧するところから始まります。


リークディテクタが内蔵する真空計の読み値で、所定の圧力(メーカーや機種により絶対圧で500~2500Paと違いがあります)以下になると、分析管を仕切るバルブが開かれ検査/測定が可能になります。続けて、人の手で減圧状態の検査対象に向かい、ヘリウムガスを外側(大気側)からスプレーするのですが、この時に溶接部にクラックやシール部に傷が存在しリーク(漏れ)があったとすると、スプレーで散布されたヘリウムガスの一部が隙間から真空側に吸い込まれ、配管を伝いリークディテクタの分析管に流れ込み検出をされます。


ヘリウムリークディテクタの分析管には、リークポイントからヘリウムガスの他にも窒素や酸素など様々なガス成分が入り込んでいますが、分析管は「磁場偏向型質量分析計」という方式の構造で、ガスを質量数でフィルタリングすることができます。つまり質量数4のヘリウムのイオン電流値だけを検出することが可能です。


その検出した微小なイオン電流値の大小を10桁にも及ぶ「リークレート」という漏れ量を示す数値に変換し表示パネル状に表示をしています。ヘリウムの成分が分析管内に留まっている間は、リークレートが高く表示され、ターボ分子ポンプにより排気が促進し分析管からヘリウムが抜けるに従ってリークレートは下がるという挙動を示します。


表示パネル上への反応時間は、リーク源とリークディテクタの距離やピンホールリークかネジ山を伝うような反応の遅い漏れなのかによって異なりますが、ヘリウムのスプレーから反応までは早くて1秒以内、吹きかけたヘリウムが分析管を抜けるのに数秒という間隔でリークレートが推移するため、ヘリウムを吹きかける部位に対しては、高精度かつ高レスポンスで定量的なリーク検査をすることができます。



リークディテクタ画面



限定的な測定条件が整った時の例えですが、弊社が保有するヘリウムリークディテクタ「ASM310」が表示する「1.0×10E-12Pa・m3/s」という数値は、1秒間に1立法メートルの空間が0.000000000001Paずつ昇圧するレベルの漏れ量であることを意味します。実際にヘリウムに対する反応が無いのであれば、この水準のリークレートでの漏れは存在しないことを意味します。


漏れ量のSI単位でもある「Pa・m3/s(パスカル・リューベイ・パーセック)」は流量の単位であり、「cc/min」「ccm」に換算することが可能です。前述の「1.0×10E-12Pa・m3/s」を「cc/min」にすると「5.92の10の-10乗cc/min」相当の流量になります。表現上、分かりにくいため言い換えると、1分間における漏れたヘリウムの流量は0.000000000592ccとなります。この数値を1年間の時間に換算したとしても0.00031cc/年しか漏れていないという意味合いになります。


ヘリウムリークディテクタが示すリークレートについて、数値が安定している状態でヘリウムを散布しても反応が無い場合は「漏れなし」または「リーク量 〇.〇×10の-〇〇Pa・m3/s以下」という表現をして検査を合格と判定することができます。


  

ちなみに検査に用いるヘリウムガスは質量が4と小さく単一分子です。分子直径を比較すると水素(H2)よりも小さいため、微小な隙間にも簡単に入り込む特徴を有しています。

また地表の空気中に漂うヘリウム濃度は5.2ppm(0.0005%)と少量でかつ安定しているため、この少ないベースに対しプラスで検出されたヘリウムの反応はリークポイントに由来するものだと判定ができることから極めて小さな漏れに対する検査が可能となります。また、用途によっては5.2ppmを基準に感度校正を行うことで、いつでも表示される数値の信頼性を確保することができます。


ヘリウムはこの特徴に加え、散布しても上方に向けて拡散する特徴や吸引しても人体への悪影響が酸欠以外は挙げられない点、不活性ガスであるため検査対象と化学的反応を起こしにくい点、分子が分解しない安定性、ガスの入手に関わる容易さ、水素と比較して法律や安全基準の観点で見た規制や制限の少なさなど、地球上に存在するガスの中で、小さな漏れ検査をする目的に対し最も適したガスと言えます。




ヘリウムリークディテクタに関するご相談

ヘリウムリーク検査4


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 弊社ではスタッフが複数のメーカーのヘリウムリークディテクタを販売し、様々なレンタルニーズに対応してきた経験を基に、ヘリウムリークディテクタの導入を検討されているお客様へ目的や条件に応じた機種の選定及びオプションの組み合わせの提案と販売を行っております。

選定においては次の条件を基に選定致します。

・検査対象の形状、稼働時間や検査数量

・検査方式(真空法・加圧法・その他)の判断

・合格/不合格の基準となるリークレート値

・検査環境及びオペレーターに関する情報

・持ち運び頻繁な輸送の有無

・お客様のメンテナンスに対する考え方

・ご予算、ご希望納期

・その他の要素


 また、現在ご使用中のヘリウムリークディテクタに関しましても、メンテナンスや効率等のお悩み事がありましたら、何かしらコメントできる可能性がございますのでお気軽にご相談ください。


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