JPH0312233B2 - - Google Patents

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JPH0312233B2
JPH0312233B2 JP60043936A JP4393685A JPH0312233B2 JP H0312233 B2 JPH0312233 B2 JP H0312233B2 JP 60043936 A JP60043936 A JP 60043936A JP 4393685 A JP4393685 A JP 4393685A JP H0312233 B2 JPH0312233 B2 JP H0312233B2
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JP
Japan
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cryopanel
film
aluminum
substrate
alumite
Prior art date
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JP60043936A
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English (en)
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JPS61205382A (ja
Inventor
Yoshikazu Honma
Yoshiichi Ishii
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はクライオ面への気体原子,気体分子の
凝着,吸着を利用して真空排気を行う真空排気装
置等に用いられるクライオパネルに関する。
〔発明の技術的背景〕
近年、クライオ面への気体原子,気体分子の凝
着,吸着を利用して真空排気を行う真空排気装
置、いわゆるクライオポンプが考えられている。
このクライオポンプの気体捕集面には、銅,ア
ルミニウムなどの熱伝導率の高い金属、あるいは
これら金属表面に光沢めつきを施した滑らかな面
を利用したもの、および、捕集面の実効面積を
増大するとともに、平板な捕集面では凝着しえな
いヘリウム,水素,ネオンなどの気体を吸着によ
つて捕集するため、上記金属基板表面にモレキユ
ラーシーブ,活性炭,ゼオライトなどの吸着剤を
接着したもの、および、両者の組合せたものが
用いられている。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、上記構成の場合、次のような問
題がある。すなわち、の場合には、捕集面が比
較的短時間に捕集した気体で被覆されるため、ク
ライオ面を室温に戻して捕集気体をベークアウト
する再生作業の回数が多くなること、および、ヘ
リウム,水素,ネオンなどの気体を排気できない
という欠点がある。の場合には、の欠点が改
善されるものの、吸着剤の接着には極低温に耐え
る方法が要求されるため、十分な接着強度を得る
ことが困難であること、および、接着面の形状が
限定されることにより、適用に制限がある。すな
わち、吸着剤の金属基板への接着方法としては、
スラリー状物質,ポリマーなどの接着物質や機械
的保持が一般に用いられているが、接着強度が弱
いこと、あるいは保持方向が限定されていること
から、クライオパネル全面への吸着剤の接着は困
難であり、片面への接着のみが行われている。ま
た、クライオパネルの形状、および取付方向にも
制約がある。また、超高真空装置にクライオパネ
ルを用いる場合、装置の到達圧力を10-11Torr以
下とするためには、装置全体を高温、例えば250
℃でベーキングすることが必要であり、クライオ
パネルも高温でベーキングすることが望ましい
が、吸着剤を接着したクライオパネルは高温ベー
キングを行うことができない。
〔発明の目的〕
本発明は、捕集面の実効面積を大きくすること
ができ、また、いかなる形状にも容易に成形する
ことができ、さらに、高温ベーキングも行うこと
ができることは勿論、冷却効率も高めことができ
るクライオパネルを提供することを目的とする。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
ここで、本発明の理解を容易にするために、第
1図を参照しながら、捕集面の実効面積を大きく
することができ、また、いかなる形状にも容易に
成形することができ、さらに、高温ベーキングも
行うことができるクライオパネルの構成の一例を
説明する。
第1図はこのようなクライオパネルの構成を示
す断面図である。図において、1はアルミニウム
系金属材料のクライオパネル基板(以下、パネル
基板と称する)、2は陽極酸化膜、3は陽極酸化
膜の孔である。第1図では、パネル基板1の厚さ
に比較して陽極酸化膜2の厚さを極端に大きく表
現してある。しかし、実際は、パネル基板1の厚
みは数100μm〜1mm程度であるのに対し、陽極
酸化膜の厚みは数〜数10μm程度である。第1図
の如く、陽極酸化膜2を拡大して示すのはその構
造を明確にするためである。
アルミニウム系金属材料における陽極酸化膜2
は、アルマイト膜と呼ばれ(以下、アルマイト膜
と称する)、第1図のように基板面に垂直にアル
マイト膜2をほぼ貫通する孔3を有する多孔質と
なつている。孔3の直径,密度は電解液の温度,
液濃度,電流密度に依存するが、通常、孔径100
〜300Å、密度1010〜1011/cm2程度である。例え
ば、15%の硫酸電解液を使用し、電圧15V、温度
20℃、電流密度1A/dm2で実験した結果、孔径
約160Å、密度8×1010/cm2の多孔質アルマイト
膜2が得られた。
このようにアルマイト膜2は多孔質であるた
め、その表面積は平板なパネル基板1に比較して
著しく大きい。上記電解条件の場合のアルマイト
膜2について、皮膜の厚みを10μmとして表面積
を計算すると、パネル基板1の1cm2あたり約400
cm2とする。すなわち、実効的な表面積が平板なパ
ネル基板1の400倍に増大する。
クライオパネルでは、気体のクライオ面への入
射頻度が一定の場合、捕集された気体成分による
クライオ面の被覆率は、クライオ面の表面積の逆
数に比例して減少し、この分だけ気体成分の捕集
量を増やすことができる。従つて、陽極酸化によ
り多孔質アルマイト膜2を形成したアルミニウム
系金属材料をクライオパネルとして用いれば、平
板のクライオ面を用いた場合に比較して、表面積
の増加分、例えば400倍の気体量を捕集すること
ができる。また、活性炭等従来用いられている吸
着剤同様、ヘリウム,水素,ネオンを吸着する効
果も有する。
気体捕集面の全表面積に関しては、従来用いら
れている活性炭の粉体、あるいはアルミナの粉体
の方が、粉体の粒子サイズが小さい場合には、第
1図のアルマイト膜2のクライオ面よりも勝るこ
とがある。しかし、第1図のクライオパネルに
は、従来技術では得られない利点がある。すなわ
ち、陽極酸化法はいかなる形状のアルミニウム系
金属材料に対しても適用可能であるので、複雑な
形状のクライオパネルでも容易に全表面に多孔質
アルマイト膜2を形成できる。このため、従来の
一面のみに吸着材を接着したクライオパネルに比
較し、いかなる方向から入射する気体成分に対し
ても捕集能力が向上する。
また、パネル基板1自体の表面がアルマイト化
されるので、従来のクライオパネルのような吸着
剤の接着手段は全く不必要になる。さらに、アル
マイト膜は機械的強度,熱的安定性に優れている
ため、振動の大きな環境下の使用やヒートサイク
ルの繰り返しにおいても、皮膜のはく離は生じな
い。特に、ベーカブルなクライオポンプのクライ
オ面に第1図のクライオパネルを用いれば、高
温、例えば250℃でクライオパネルを含めてベー
キングすることが可能である。
なお、アルマイト膜2の厚さについては、普通
のアルマイト加工で用いられている10〜数10μm
で十分であるが、実効捕集面積を増加させるため
には厚い方が好ましい。
このように第1図のクライオパネルによれば、
捕集面の実効面積を大きくすることができ、ま
た、いかなる形状にも容易に成形することがで
き、さらに、高温ベーキングも行うことができ
る。
しかし、この構成では、クライオパネルの冷却
効率がアルミニウム系金属材料の熱伝導率によつ
て決定される冷却効率に制限されるという問題が
ある。
そこで、本発明は、第1図の構成を利用しなが
ら、上記3つの問題を解決するとともに、さら
に、アルミニウム系金属材料の熱伝導率によつて
決定される冷却効率以上の冷却効率を設定するこ
とができるクライオパネルを提供するものであ
る。
第2図は本発明の一実施例の構成を示す断面図
である。図において、4は銅基板、5はアルミニ
ウム系金属材料の皮膜である。皮膜5の表面に
は、陽極酸化により多孔質アルマイト膜2が形成
されている。銅基板4と皮膜5とでパネル基板1
を形成する。皮膜5は銅基板4の両面にクラツド
されたものであり、厚みは数10〜100μm程度で
ある。一方、銅基板4の厚みは数100μm〜1mm
程度であるので、第2図では、構造をわかりやす
くするために多孔質アルマイト膜2および皮膜5
の厚みを極端に大きく表現してある。
アルミニウム系金属材料による皮膜5の表面の
多孔質アルマイト膜2は、第1図の実施例の場合
と全く同様に、陽極酸化によつて形成することが
できる。多孔質アルマイト膜2の厚みは10〜数
10μm程度でよい。第2図では、陽極酸化されて
いない皮膜5が残つているが、皮膜5全体を陽極
酸化して多孔質アルマイト膜2としてもよい。
上記構成によれば、銅はアルミニウムに比較
し、熱伝導率が約1.7倍高いため、第2図の構造
のものをクライオパネルとして用いた場合、第1
図の構成に比較し、クライオパネルの冷却効率が
高い。他の効果は第1図の実施例と同様である。
第3図に、本発明の一実施例に係るクライオパ
ネルを装着した真空装置の断面図を示す。第3図
は、本件特許出願に係る発明の発明者らにより、
特願昭59−140241号において提案された二次イオ
ン質量分析装置の試料室に本発明の一実施例のク
ライオパネルを装着したものである。図におい
て、1はパネル基板、2は多孔質アルマイト膜、
6はヘリウム冷凍機、7はヘリウム冷凍機のコー
ルドヘツド、8はシールド板、9は試料ホルダ、
10は真空容器、11は主排気用イオンポンプで
ある。分析用ビーム照射系および分析用検出器,
試料移送機構は省略してある。
パネル基板1は円筒形を有しており、主排気用
イオンポンプ11に相対する面は開口構造をと
る。この他、図中には示していないが、パネル基
板1には分析に必要なビームの入射口,検出器の
接続部,試料移送等に用いる穴や切込みがある。
パネル基板1は厚さ1mmの銅板の両面にアルミニ
ウム層をクラツドしたものである。クラツド層の
厚さは、例えば、100μmであり、このうち、例
えば30μmを陽極酸化し、多孔質アルマイト膜2
としている。
第3図では、厚さ30μmの多孔質アルマイト膜
2の厚みを極端に大きく表現してある。多孔質ア
ルマイト膜2は、例えば15%の硫酸電解液を使用
し、電圧15V,電流密度3A/dm2,20℃で約30
分間の陽極酸化を行うことにより形成することが
可能である。
パネル基板1はコールドヘツド7に取付けら
れ、試料ホルダ9を囲む形で真空容器10内に配
置されている。真空容器10内は主排気用イオン
ポンプ11によつて真空排気され、この状態でヘ
リウム冷凍機6を作動させることにより、クライ
オパネルは温度20Kに冷却される。シールド板8
はヘリウム冷凍機6によつて77Kに冷却され、室
温である真空容器10の内壁からの熱放射がクラ
イオパネルに及ぶのを防ぐ働きをする。ヘリウム
冷凍機6には、250℃でのベーキングが可能なタ
イプを使用しており、装置のベーキングにおいて
は、クライオパネルも含めて真空容器10全体を
250℃に加熱する。
クライオパネルが20Kに冷却されることによ
り、主排気用イオンポンプ11で排気しきれなか
つた真空容器10内の残留ガス成分は多孔質アル
マイト膜2の表面に捕集され、試料ホルダ9の周
囲の真空度が大幅に向上される。平板状のクライ
オパネルを用いた場合、試料分析中の真空度は5
×10-11Torrであるが、本実施例のクライオパネ
ルでは1×10-11Torr以下となることが実験によ
り確かめられている。これは平板状のクライオパ
ネルでは、水素,ヘリウムに対する排気能力が小
さいため、これらの気体が真空中の主成分として
残留するのに対し、多孔質アルマイト膜2を使つ
たクライオパネルは、水素,ヘリウムに対しても
大きな排気能力を有するので、水素,ヘリウムの
分圧が減少したためである。実験の結果、排気能
力,連続作動時間とも活性炭等従来の吸着剤を用
いた場合と同等の性能であることが確認されてい
る。
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、捕集面の実効面積
が大きく、かつ、いかなる形状にも容易に成形可
能で、さらに、高温ベーキングが可能なことは勿
論、冷却効率も高めることができるクライオパネ
ルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の理解に供するために示すクラ
イオパネルの一部分の断面図、第2図は本発明の
一実施例のクライオパネルの一部分の断面図、第
3図は本発明の一実施例のクライオパネルを装着
した真空装置の断面図である。 1…パネル基板、2…陽極酸化膜(多孔質アル
マイト膜)、3…陽極酸化膜の孔、4…銅基板、
5…アルミニウム系金属材料の皮膜、6…ヘリウ
ム冷凍機、7…コールドヘツド、8…シールド
板、9…試料ホルダ、10…真空容器、11…主
排気用イオンポンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルミニウム系金属材料より熱伝導率が高い
    金属によつて形成された基板と、この基板上に設
    けられ、アルミニウム系金属材料の陽極酸化によ
    つて形成された多孔質陽極酸化膜とを具備したこ
    とを特徴とするクライオパネル。
JP4393685A 1985-03-06 1985-03-06 クライオパネル Granted JPS61205382A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4393685A JPS61205382A (ja) 1985-03-06 1985-03-06 クライオパネル

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JP4393685A JPS61205382A (ja) 1985-03-06 1985-03-06 クライオパネル

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JPS61205382A JPS61205382A (ja) 1986-09-11
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IT1244689B (it) * 1991-01-25 1994-08-08 Getters Spa Dispositivo per eliminare l'idrogeno da una camera a vuoto, a temperature criogeniche,specialmente in acceleratori di particelle ad alta energia
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EP2310681A4 (en) * 2008-07-01 2017-04-12 Brooks Automation, Inc. Method and apparatus for providing temperature control to a cryopump
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US11946598B2 (en) 2018-09-12 2024-04-02 The Regents of of the University of Colorado, a body corporate Cryogenically cooled vacuum chamber radiation shields for ultra-low temperature experiments and extreme high vacuum (XHV) conditions

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