CN110925164A - 一种离子注入机用高性能低温泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子注入机用高性能低温泵，包括壳体、制冷机、辐射冷屏、障板，还包括被所述辐射冷屏和所述障板包围的吸附阵和转接板，所述吸附阵包括冷头帽、传热板和低温板，所述低温板表面设有吸附材料，所述冷头帽固定安装于所述传热板的上端且正对低温泵的吸气口，所述二级冷却台通过所述传热板的侧壁开口伸入所述传热板内腔并与所述转接板安装连接，所述转接板同时与所述冷头帽安装连接。上述结构的离子注入机用高性能低温泵有效地提高了整个低温泵的吸附速度和吸附容量，具有结构简易、安装方便的特点。

Description

一种离子注入机用高性能低温泵

技术领域

本发明属于低温制冷技术领域，具体涉及一种具有较高抽速和吸附能力的低温泵。

背景技术

低温泵是利用低温表面冷凝气体的真空泵，又称冷凝泵。低温泵可以获得抽气速率最大、极限压力最低的清洁真空，广泛应用于半导体和集成电路的研究和生产，以及分子束研究、真空镀膜设备、真空表面分析仪器、离子注入机和空间模拟装置等方面。

日常使用状态，低温泵安装于真空处理装置的真空腔室中。低温泵采用低温板进行气体(如氮气、氩气)的冷凝，而对于真空腔室中的非冷凝性气体(如氢气)，通常采用吸附的方法进行处理。近年来，随着特殊工艺的提高，像离子注入中的工序，需要低温泵具有较之前约两倍的抽氢速度，把真空腔室中存在的氢气快速抽除，同时要低温泵具备大吸附容量以减少了再生次数，提高工作效率。

发明内容

本发明针对现有的技术问题作出改进，即发明所要解决的技术问题是提供一种具有较快吸附氢速度、较高吸附极限的低温泵。

本发明提供的离子注入机用高性能低温泵的技术方案如下：

一种离子注入机用高性能低温泵，包括壳体、制冷机、辐射冷屏和障板，所述制冷机包含第一冷却温度的一级冷却台一级比第一冷却温度更低的二级冷却台，所述辐射冷屏与所述一级冷却台热连接，所述壳体的开口划分了低温泵的吸气口，低温泵的主轴贯穿所述吸气口方向且正交于所述制冷机的轴向，其特征在于，还包括被所述辐射冷屏和所述障板包围的吸附阵和转接板，所述吸附阵包括冷头帽、传热板和低温板，所述传热板为侧壁开口的筒状，其轴向平行于低温泵的主轴，所述低温板安装于所述传热板侧壁外表面，所述低温板表面设有吸附材料，所述冷头帽固定安装于所述传热板的上端且正对低温泵的吸气口，所述二级冷却台通过所述传热板的侧壁开口伸入所述传热板内腔并与所述转接板安装连接，所述转接板同时与所述冷头帽安装连接。

进一步，所述传热板为矩形筒。

进一步，所述低温板为由安装平板和吸附平板组成的L形结构，所述安装平板与所述传热板的侧壁之间通过铆钉铆接，所述吸附平板垂直于所述传热板的侧壁且与低温泵主轴平行。

进一步，所述转接板与所述二级冷却台之间、所述转接板与所述冷头帽之间均通过螺栓连接。

进一步，所述传热板为圆形筒。

基于上述结构的离子注入机用高性能低温泵，为保证吸附抽气速率的提高，障板面积垂直腔体的投影面积较常规障板面积减半；整个吸附阵在有限的空间内，尽量大面积地布置了数块低温板，较常规低温泵增加了吸附材料的布置面积，有效地提高了整个低温泵的吸附速度和吸附容量。此外，吸附阵通过可拆卸的转接板灵活地安装于冷却台上，具有结构简易、安装方便的特点。

附图说明

图1是本发明实施例低温泵的剖视图。

图2是图1中吸附阵部分的仰视图。

图3是图1中吸附阵部分的主视图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

本发明所提供的离子注入机用高性能低温泵安装于真空腔室中，用于将真空腔室内的真空度提升至所希望的级别。低温泵具有用于接受来自于真空腔室气体的吸气口。该低温泵包括壳体1、辐射冷屏3、障板4、冷头帽5、传热板6、转接板7、低温板8、吸附材料9、低温冷源10。

为了叙述方便，下文中所称的“上”“下”与图1本身的“上”“下”方向一致，但不对本发明的结构起到限定作用。低温泵主轴方向表示贯穿低温泵吸气口的方向。将轴向上朝向吸气口方向称为“上”，相对远离即朝向真空泵内腔称为“下”。这种表达方法与低温泵真实安装于真空腔室时的布置无关。

壳体1是用于隔开低温泵的内腔与外部环境的真空容器，整个壳体1的近吸气口部分采用法兰连接的形式与真空腔室连接，通过泵口法兰2予以实现。障板4为现有技术，以公知的方式安装于低温泵的吸气口部。为保证吸附抽气速率的提高，障板面积垂直腔体的投影面积较常规障板面积减半。

低温冷源10选用诸如Stirling、G-M、脉管制冷机等低温制冷设备。本实施例采用G-M制冷机，该类型的制冷机的冷端无机械运动部件，具有无低温活塞密封磨损、振动和电磁干扰小、结构简单、控制方便、失效率低、可靠性高、寿命长等特点。制冷机为二级式制冷机，其具备第一冷却温度的一级冷却台10b以及第二冷却温度的二级冷却台10a。第二冷却温度低于第一冷却温度。一级冷却台22冷却成65至120K、优选冷却成80至100K，二级冷却台冷却成10至20K。第一冷却温度以及第二冷却温度的取值与气体吸附和冷凝的温度相匹配，属于公知技术，这里不再赘述。制冷机的一级冷却台和二级冷却台伸入壳体1内部，整个制冷机的轴向(即冷却台的延伸方向)与吸气口中心轴(低温泵主轴)正交配置，二级冷却台伸入低温泵内腔中心处附近。

冷头帽5、传热板6、低温板8、吸附材料9构成整个低温泵的吸附阵，吸附阵、辐射冷屏3、转接板7均位于壳体2内部。

辐射冷屏3主要为了保护吸附阵受来自低温泵的壳体2的辐射热的影响而设置，设于壳体1与吸附阵之间，且将吸附阵包围。辐射冷屏3既可构成为一体形状，也可为分体形状。辐射冷屏3上设有供低温冷源10的二级冷却台10a插入的通孔，且辐射冷屏3与一级冷却台10b热连接。

吸附阵中，冷头帽5位于壳体1内腔的上部，正对低温泵的吸气口，用于阻止被抽气体直接打到低温板8上。传热板6呈一侧面开口的矩形筒状，二级冷却台10a经传热板6的侧面开口61伸入传热板6的矩形筒内腔。传热板6的筒轴方向平行于低温泵的轴向。传热板6的顶端与冷头帽5焊接连接。对于传热板6的每个侧壁外表面，均安装有数块低温板8。低温板8为由安装平板和吸附平板板组成的L形结构。低温板8的安装平板与传热板6侧壁之间通过铆钉6a进行铆接。低温板8的吸附平板垂直于传热板6的安装侧壁且与低温泵主轴平行。低温板的吸附平板表面均布有吸附材料9。

吸附阵通过转接板7安装于二级冷却台10a上。具体地，转接板6通过螺栓安装于二级冷却台10a上，并与冷头帽5通过螺栓连接。相应地，冷头帽5上设有供螺栓安装用第一螺栓安装孔5a。二级冷却台10a的冷量依次通过转接板6、冷头帽5、传热板6传递至低温板8。

基于上述结构的离子注入机用高性能低温泵，为保证吸附抽气速率的提高，障板面积垂直腔体的投影面积较常规障板面积减半；整个吸附阵在有限的空间内，尽量大面积地布置了数块低温板，较常规低温泵增加了吸附材料的布置面积，有效地提高了整个低温泵的吸附速度和吸附容量。此外，吸附阵通过可拆卸的转接板灵活地安装于冷却台上，具有结构简易、安装方便的特点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进。例如，传热板6可不限于矩形筒状，也可以是侧面开口的圆筒装，低温板8呈辐射状的安装于传热板6的环形表面。这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种离子注入机用高性能低温泵，包括壳体、制冷机、辐射冷屏和障板，所述制冷机包含第一冷却温度的一级冷却台一级比第一冷却温度更低的二级冷却台，所述辐射冷屏与所述一级冷却台热连接，所述壳体的开口划分了低温泵的吸气口，低温泵的主轴贯穿所述吸气口方向且正交于所述制冷机的轴向，其特征在于，还包括被所述辐射冷屏和所述障板包围的吸附阵和转接板，所述吸附阵包括冷头帽、传热板和低温板，所述传热板为侧壁开口的筒状，其轴向平行于低温泵的主轴，所述低温板安装于所述传热板侧壁外表面，所述低温板表面设有吸附材料，所述冷头帽固定安装于所述传热板的上端且正对低温泵的吸气口，所述二级冷却台通过所述传热板的侧壁开口伸入所述传热板内腔并与所述转接板安装连接，所述转接板同时与所述冷头帽安装连接。

2.根据权利要求1所述的离子注入机用高性能低温泵，其特征在于，所述传热板为矩形筒。

3.根据权利要求2所述的离子注入机用高性能低温泵，其特征在于，所述低温板为由安装平板和吸附平板组成的L形结构，所述安装平板与所述传热板的侧壁之间通过铆钉铆接，所述吸附平板垂直于所述传热板的侧壁且与低温泵主轴平行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的离子注入机用高性能低温泵，其特征在于，所述转接板与所述二级冷却台之间、所述转接板与所述冷头帽之间均通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的离子注入机用高性能低温泵，其特征在于，所述传热板为圆形筒。

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