JPH0544642A - 低温トラツプ付クライオポンプ - Google Patents
低温トラツプ付クライオポンプInfo
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Abstract
るクライオポンプを提供すること 【構成】 クライオポンプのポンプケース1及びシール
ドを前後の2個に分割し、分割された前方のシールドに
前記バッフルを取付けると共に前記2段式ヘリウム冷凍
機とは別個の第2冷凍機の低温部を取付けて低温トラッ
プに構成したこと 【効果】 クライオパネルとバッフルとの距離を2段式
ヘリウム冷凍機の熱負荷を増大させることなく大きく取
ることができ、クライオポンプに加わる熱負荷を第2冷
凍機が分担するので2段式ヘリウム冷凍機の負担が軽く
なり、蒸気圧の高いガス分子の排気容量を大きくできる
効果があり、排気速度も減少することがない
Description
イオポンプに関する。
うに、前方に開口部aを備えたポンプケースbの内部
に、2段式ヘリウム冷凍機cの1段ステージdと2段ス
テージeとを導入し、該1段ステージdには円筒状のシ
ールドfを取付けし、該2段ステージeにクライオパネ
ルgを取付け、シールドfに該開口部aと対面したバッ
フルhを取付けた構成を備えるを一般とする。iはクラ
イオパネルgの内面に設けた吸着剤である。
気管が接続され、2段式ヘリウム冷凍機cを運転すると
1段ステージdが約80Kに冷却されると共に2段ステ
ージeが約15Kに冷却され、各ステージd,eからの
熱伝導でバッフルhが約80Kに冷却されると共にクラ
イオパネルgが約15Kに冷却される。開口部aからポ
ンプケースb内に飛来する水蒸気や油蒸気のような蒸気
圧の低い分子はバッフルhに凝縮し、蒸気圧の高い例え
ば窒素やアルゴンガス分子はクライオパネルgに凝縮さ
れ、非凝縮性の水素ガス分子等は吸着剤iに吸着するこ
とにより、該開口部aに連なる真空室内が高真空に排気
される。該バッフルhとシールドfは、真空室からの輻
射熱や気体の熱伝導による熱負荷を吸収し、熱容量の小
さいクライオパネルgに熱負荷が加わらないようにクラ
イオポンプの主要な熱負荷を負担する。
縮できる気体の排気容量(クライオポンプにため込める
最大量)は、通常、クライオパネルgとバッフルhとの
距離と、クライオパネルgの外径寸法で決まる。その理
由は、クライオパネルgの外面に凝縮した窒素、アルゴ
ン等の層の厚さが増すと、シールドfやバッフルhに接
触するようになり、その接触箇所で凝縮した窒素等が再
蒸発して排気が進行しなくなるからである。また、窒素
等の凝縮層の厚さが厚くなると、その層内に温度勾配が
でき、そのために表面温度が高くなり、排気効率が低下
するからである。クライオパネルgが排気容量の限界に
達すると、クライオポンプを常温に戻して凝縮した窒素
等を蒸発させる再生が行なわれる。
クライオポンプは1台のヘリウム冷凍機で作動している
ため冷凍能力には限界があり、外部からの熱負荷が大き
くなるとポンプ作用を行なえなくなる不都合があった。
クライオポンプに熱負荷が加わらないようにするため
に、クライオポンプの開口部aの前方に低温トラップを
設けることも考えられるが、低温トラップとバッフルが
排気通路に2重に設けられることになるので、クライオ
パネルgへのコンダクタンスが小さくなり、有効排気速
度が低下して真空装置の排気時間が掛かるようになる不
都合がある。
オパネルgとバッフルhとの距離を大きく取ると、これ
に伴なってシールドfの長さが増大してその分受熱面積
が大きくなり、シールドfに入る輻射熱が多くなるの
で、その距離を大きくするには限界がある。更に、冷凍
能力に限界があるために、スパッタ装置のように大流量
のアルゴンを使用する装置では、装置のアルゴン使用量
は冷凍機の冷凍能力によって制限されてしまう不都合が
ある。
量を増加できるクライオポンプを提供することを目的と
するものである。
スの内部に、2段式ヘリウム冷凍機の1段ステージに取
付けた円筒状のシールドと、該2段式ヘリウム冷凍機の
2段ステージに取付けたクライオパネルとを設け、該シ
ールドにポンプケースの開口部と対面したバッフルを取
付けたクライオポンプに於いて、該ポンプケース及びシ
ールドを前後の2個に分割し、分割された前方のシール
ドに前記バッフルを取付けると共に前記2段式ヘリウム
冷凍機とは別個の第2冷凍機の低温部を取付けて低温ト
ラップに構成することにより、上記の目的を達成するよ
うにした。
排気を行なう場合、真空装置からの輻射熱や気体の伝導
熱等の熱負荷の大部分は、クライオポンプの前方に設け
られたクライオポンプの冷凍機とは別個の冷凍機で冷却
される低温トラップに於いて吸収されるため、クライオ
パネルに熱負荷が加わらなくなってその温度が下がり、
より厚く窒素やアルゴンを凝縮させることができ、しか
も、低温トラップとクライオパネルの間の距離を大きく
取ってアルゴン等の凝縮層の厚さを増大させるようにし
てもシールドの受熱面積が増大せず、熱負荷の吸収性能
を損なうことなく排気容量の増大がはかれる。更に、バ
ッフルは低温トラップに設けられるので、クライオポン
プの後方のシールドを冷却する1段ステージの熱容量が
小さくなり、その分、室温から冷却するに要する時間が
短縮される。
同図に於いて符号1は前方に開口部2を有する円筒形の
クライオポンプのポンプケースを示し、該ポンプケース
1の後方には2段式小型ヘリウム冷凍機3が取付けら
れ、該2段式小型ヘリウム冷凍機3の1段ステージ4と
2段ステージ5はポンプケース1の内部へと延ばされ
る。該ポンプケース1の内部に於いて、該1段ステージ
4には銅製の円筒状のシールド6が取付けられ、該2段
ステージ5には内面に活性炭等の吸着剤7aを設けた銅
製のクライオパネル7が取付けられる。
場合と同様であるが、本発明の場合、ポンプケース1及
びシールド6を前後の2個、即ち、前方の開口部2側の
ポンプケース1a及びシールド6aと、後方の2段式小
型ヘリウム冷凍機3側のポンプケース1b及びシールド
6bとに分割し、前方のシールド6aに、例えば銅等の
熱良導性材料で形成したバッフル8を開口部2に対面さ
せて取付けると共に前記2段式ヘリウム冷凍機3とは別
個の第2冷凍機9の低温部10を取付けて低温トラップ
11に構成し、クライオポンプの熱負荷を低減、排気容
量の増加及びコンダクタンスを変えずに排気速度を一定
となし得るようにした。該第2冷凍機9としては、1段
式ヘリウム冷凍機或いは−120〜−130℃程度まで
冷却できるフレオン冷凍機或いは液体窒素貯留型の冷凍
機を使用することができる。該開口部2は例えばスパッ
タ装置等の真空装置に仕切バルブを備えた排気管12を
介して接続される。
適当な真空度に真空装置の内部を排気したのちクライオ
ポンプの2段式ヘリウム冷凍機3と第2冷凍機9を駆動
し、シールド6a,6b及びバッフル8を80K程度が
冷却されると共にクライオパネル7が15K程度に冷却
されると排気管12の仕切バルブを開き、クライオポン
プにより真空室内が高真空に排気される。この場合、排
気管からポンプケース1に流れ込む真空装置からの気体
は、まづ、低温トラップ11のシールド6aとバッフル
8で冷却され、水蒸気等の蒸気圧の低い気体分子はこれ
らシールド6aとバッフル8に凝縮し、凝縮しなかった
残りの気体分子のうち、蒸気圧の低い分子は後方のシー
ルド6bに凝縮し、例えば窒素のような蒸気圧の高いガ
ス分子はクライオパネル7に凝縮する。更に、非凝縮性
の水素ガス分子やネオンガス分子はクライオパネル7の
内面の吸着剤7aに吸着される。
フル8は、クライオパネル7を冷却する2段式ヘリウム
冷凍機3とは別個の第2冷凍機9で冷却されるので、真
空装置からの輻射熱や気体の伝導熱等の熱負荷の大部分
を2段式ヘリウム冷凍機3に負担を掛けずに吸収するこ
とができ、その分2段式ヘリウム冷凍機3の負担能力に
余裕が生じて気体の排気能力が増え、例えばスパッタ装
置でアルゴンガスの使用量を増やして膜質を向上させる
ことが可能になり、また該クライオパネル7に凝縮した
窒素等のガス分子が再蒸発してポンプ作用を行なえなく
なる不都合を解消できる。また、クライオパネル7とバ
ッフル8の距離を大きくしても2段式ヘリウム冷凍機3
が冷却するシールド6bの受熱面積は変わることがな
く、真空装置からの輻射熱が増えて該2段式ヘリウム冷
凍機3の熱負荷が増えることを防止でき、クライオパネ
ル7に窒素ガス分子等の蒸気圧の高いガス分子を厚く凝
縮させ得て排気容量を増大させることができる。
イオポンプのポンプケース及びシールドを前後の2個に
分割し、分割された前方のシールドに前記バッフルを取
付けると共に前記2段式ヘリウム冷凍機とは別個の第2
冷凍機の低温部を取付けて低温トラップに構成したの
で、クライオパネルとバッフルとの距離を2段式ヘリウ
ム冷凍機の熱負荷を増大させることなく大きく取ること
ができ、クライオポンプに加わる熱負荷を第2冷凍機が
分担するので2段式ヘリウム冷凍機の負担が軽くなり、
蒸気圧の高いガス分子の排気容量を大きくできる効果が
あり、排気速度も減少することがない等の効果がある。
ジ 5 2段ステージ 6、6a、6b
シールド 7 クライオパネル 8 バッフル 9 第2冷凍機 10 低温部 11 低温トラップ
Claims (2)
- 【請求項1】 ポンプケースの内部に、2段式ヘリウム
冷凍機の1段ステージに取付けた円筒状のシールドと、
該2段式ヘリウム冷凍機の2段ステージに取付けたクラ
イオパネルとを設け、該シールドにポンプケースの開口
部と対面したバッフルを取付けたクライオポンプに於い
て、該ポンプケース及びシールドを前後の2個に分割
し、分割された前方のシールドに前記バッフルを取付け
ると共に前記2段式ヘリウム冷凍機とは別個の第2冷凍
機の低温部を取付けて低温トラップに構成したことを特
徴とする低温トラップ付クライオポンプ。 - 【請求項2】 上記第2冷凍機は1段式ヘリウム冷凍機
或いはフレオン冷凍機を使用したことを特徴とする請求
項1に記載の低温トラップ付クライオポンプ。
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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| CN107524579A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-29 | 安徽万瑞冷电科技有限公司 | 一种低温泵 |
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-
1991
- 1991-08-13 JP JP3202903A patent/JP3062706B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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