CN111788389B - 低温泵 - Google Patents
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Abstract
本发明的低温泵(10)具备：制冷机(16)，其具备第1冷却台(22)及第2冷却台(24)；放射屏蔽件(30)，其包围第2冷却台(24)且沿轴向延伸，并且与第1冷却台(22)热连接；多个吸附低温板(60)，其在轴向上配置于进气口(12)与第2冷却台(24)之间，并且与第2冷却台(24)热连接；及冷凝低温板(68)，其在径向上配置于放射屏蔽件(30)与多个吸附低温板(60)之间，并且与第2冷却台(24)热连接，冷凝低温板(68)具有沿轴向延伸且两端开放的筒状形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温泵。
背景技术
低温泵为通过冷凝或吸附将气体分子捕捉于冷却至超低温的低温板而进行排气的真空泵。低温泵通常用于实现半导体电路工艺等中要求的清洁的真空环境。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-184540号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
根据蒸气压，被低温泵排出的气体大致分为第1种气体、第2种气体、第3种气体这三种。这三种气体有时还被称为第1类气体、第2类气体、第3类气体。第1种气体的蒸气压最低，代表例为水(水蒸气)。第2种气体具有中间的蒸气压，例如包括氮气或氩气。第3种气体的蒸气压最高，代表例为氢气。第2种气体在冷却至约20K以下的超低温面冷凝从而被排气，第3种气体吸附于设置在这种超低温面上且被冷却的活性炭等吸附材料从而被排气。第3种气体还被称为非冷凝性气体。
在适用于第3种气体的排气的低温泵的以往的设计中，虽然能够以高排气速度排出第3种气体，但是第2种气体的排气性能却往往被抑制得较低(例如，排气速度)。
本发明的一种实施方式的例示性目的之一在于，实现第3种气体的高速排气的同时提高第2种气体的排气性能。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的一种实施方式，低温泵具备：制冷机，其具备高温冷却台及低温冷却台；放射屏蔽件，其包围所述低温冷却台且沿轴向延伸，并且与所述高温冷却台热连接；多个吸附低温板，其在轴向上配置于低温泵进气口与所述低温冷却台之间，并且与所述低温冷却台热连接；及冷凝低温板，其在径向上配置于所述放射屏蔽件与所述多个吸附低温板之间，并且与所述低温冷却台热连接，所述冷凝低温板具有沿轴向延伸且两端开放的筒状形状。
另外，以上构成要件的任意组合或在方法、装置、系统等之间相互替换本发明的构成要件或表现的方式也作为本发明的方式而有效。
发明效果
根据本发明，能够实现第3种气体的高速排气的同时能够提高第2种气体的排气性能。
附图说明
图1是概略地表示实施方式所涉及的低温泵的侧剖视图。
图2是概略地表示图1所示的低温泵的俯视图。
图3是表示实施方式所涉及的第2级低温板总成的冷凝低温板的概略立体图。
图4是概略地表示其他实施方式所涉及的低温泵的侧剖视图。
图5是表示其他实施方式所涉及的第2级低温板总成的冷凝低温板的概略立体图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。为了便于说明，在附图中，适当设定各部的比例尺和形状，除非另有说明，其不作限制性解释。实施方式为示例，其并不对本发明的范围作任何限定。实施方式中记载的所有特征或其组合并不一定是发明的本质。
图1是概略地表示实施方式所涉及的低温泵10的侧剖视图。图2是概略地表示图1所示的低温泵10的俯视图。图1中示出了沿包括低温泵中心轴(以下还简称为中心轴)C的图2所示的A-A线剖切的剖面。为了便于理解，在图1中用单点划线表示了中心轴C。并且，在图1中，针对低温泵10的低温低温板部和制冷机，示出了侧面而非剖面。
低温泵10例如安装于离子注入装置、溅射装置、蒸镀装置或其他真空处理装置的真空腔室，并且用于使真空腔室内部的真空度提高至所希望的真空处理所要求的水平。低温泵10具有用于从真空腔室接收应排出的气体的低温泵进气口(以下，还简称为“进气口”)12。气体通过进气口12而进入低温泵10的内部空间14。
另外，以下为了清晰易懂地表示低温泵10的构成要件之间的位置关系，有时使用“轴向”、“径向”等术语。低温泵10的轴向表示通过进气口12的方向(即，图1中为沿中心轴C的方向)，径向表示沿进气口12的方向(与中心轴C垂直的方向)。为方便起见，有时将轴向上相对靠近进气口12的一侧称为“上”，相对远离进气口12的一侧称为“下”。即，有时将相对远离低温泵10的底部的一侧称为“上”，将相对靠近低温泵10的底部的一侧称为“下”。关于径向，有时将靠近进气口12的中心(图1中为中心轴C)的一侧称为“内”，将靠近进气口12的周缘的一侧称为“外”。另外，这种表达形式与低温泵10安装于真空腔室时的配置无关。例如，低温泵10也可以使进气口12沿铅垂方向朝下安装于真空腔室。
并且，有时将包围轴向的方向称为“周向”。周向为沿进气口12的第2方向，是与径向正交的切线方向。
低温泵10具备制冷机16、第1级低温板18、第2级低温板总成20及低温泵壳体70。第1级低温板18又可称作高温低温板部或100K部。第2级低温板总成20又可称作低温低温板部或10K部。
制冷机16例如为吉福德-麦克马洪式制冷机(所谓GM制冷机)等超低温制冷机。制冷机16为二级式制冷机。因此，制冷机16具备第1冷却台22及第2冷却台24。制冷机16构成为，将第1冷却台22冷却至第1冷却温度，并将第2冷却台24冷却至第2冷却温度。第2冷却温度低于第1冷却温度。例如，第1冷却台22被冷却至65K～120K左右，优选被冷却至80K～100K，第2冷却台24被冷却至10K～20K左右。第1冷却台22及第2冷却台24还可以分别称为高温冷却台及低温冷却台。
并且，制冷机16具备制冷机结构部21，该制冷机结构部21将第2冷却台24结构性地支撑在第1冷却台22并将第1冷却台22结构性地支撑在制冷机16的室温部26。因此，制冷机结构部21具备沿着径向以同轴方式延伸的第1缸体23及第2缸体25。第1缸体23将制冷机16的室温部26连接于第1冷却台22。第2缸体25将第1冷却台22连接于第2冷却台24。室温部26、第1缸体23、第1冷却台22、第2缸体25及第2冷却台24依次直线状排成一列。
在第1缸体23及第2缸体25的内部，以能够往复移动的方式分别配设有第1置换器及第2置换器(未图示)。在第1置换器及第2置换器中分别组装有第1蓄冷器及第2蓄冷器(未图示)。并且，室温部26具有用于使第1置换器及第2置换器往复移动的驱动机构(未图示)。驱动机构包括流路切换机构，该流路切换机构切换工作气体的流路以便周期性地反复向制冷机16的内部供给工作气体(例如氦气)以及从制冷机16的内部排出工作气体。
制冷机16与工作气体的压缩机(未图示)连接。制冷机16使被压缩机加压的工作气体在制冷机16的内部膨胀从而对第1冷却台22及第2冷却台24进行冷却。膨胀的工作气体回收至压缩机并重新被加压。制冷机16反复进行包括工作气体的供给及排出以及与该工作气体的供给及排出同步的第1置换器及第2置换器的往复移动的热循环，从而产生寒冷。
图示的低温泵10为所谓的卧式低温泵。卧式低温泵通常是指制冷机16与低温泵10的中心轴C交叉(通常为正交)配设的低温泵。
第1级低温板18具备放射屏蔽件30和入口低温板32，且其包围第2级低温板总成20。第1级低温板18是为了从来自低温泵10外部或低温泵壳体70的辐射热保护第2级低温板总成20而设置的超低温表面。第1级低温板18与第1冷却台22热连接。由此，第1级低温板18被冷却至第1冷却温度。在第1级低温板18与第2级低温板总成20之间具有间隙，第1级低温板18并未与第2级低温板总成20接触。第1级低温板18也未与低温泵壳体70接触。
放射屏蔽件30是为了从来自低温泵壳体70的辐射热保护第2级低温板总成20而设置的。放射屏蔽件30从进气口12沿轴向以筒状(例如圆筒状)延伸。放射屏蔽件30存在于低温泵壳体70与第2级低温板总成20之间，并且包围第2级低温板总成20。放射屏蔽件30具有用于从低温泵10的外部接收气体进入内部空间14的屏蔽件主开口34。屏蔽件主开口34位于进气口12。
放射屏蔽件30具备：屏蔽件前端36，确定屏蔽件主开口34；屏蔽件底部38，位于与屏蔽件主开口34相反的一侧；及屏蔽件侧部40，将屏蔽件前端36连接于屏蔽件底部38。屏蔽件侧部40沿轴向从屏蔽件前端36朝向与屏蔽件主开口34相反的一侧延伸，并且以包围第2冷却台24的方式沿周向延伸。
屏蔽件侧部40具有供制冷机结构部21插入的屏蔽件侧部开口44。第2冷却台24及第2缸体25从放射屏蔽件30的外部通过屏蔽件侧部开口44而插入到放射屏蔽件30中。屏蔽件侧部开口44为形成于屏蔽件侧部40的安装孔，其形状例如为圆形。第1冷却台22配置于放射屏蔽件30的外部。
屏蔽件侧部40具备制冷机16的安装座46。安装座46为用于将第1冷却台22安装于放射屏蔽件30的平坦部分，从放射屏蔽件30的外部观察时，其稍微凹陷。安装座46形成屏蔽件侧部开口44的外周。通过将第1冷却台22安装于安装座46，放射屏蔽件30与第1冷却台22热连接。
在一种实施方式中，放射屏蔽件30也可以经由追加设置的导热部件而与第1冷却台22热连接，从而代替上述直接将放射屏蔽件30安装于第1冷却台22。导热部件例如可以为两端具有凸缘的中空的短筒。导热部件可以通过其一端的凸缘固定于安装座46，通过另一端的凸缘固定于第1冷却台22。导热部件可以包围制冷机结构部21并从第1冷却台22朝向放射屏蔽件30延伸。屏蔽件侧部40可以包括这种导热部件。
在图示的实施方式中，放射屏蔽件30构成为一体的筒状。取而代之，放射屏蔽件30也可以构成为通过组合多个零件而使其整体呈筒状。这些多个零件也可以配设成彼此之间具有间隙。例如，放射屏蔽件30可以在轴向上分割为两个部分。
入口低温板32为了从来自低温泵10的外部的热源(例如，安装有低温泵10的真空腔室内的热源)的辐射热保护第2级低温板总成20而设置于进气口12(或屏蔽件主开口34，下同)。并且，在入口低温板32的冷却温度下冷凝的气体(例如水分)捕捉到该入口低温板32的表面。
入口低温板32在进气口12处配置于与第2级低温板总成20相对应的部位。入口低温板32占据进气口12的开口面积的中心部分，且在入口低温板32与放射屏蔽件30之间形成有环状(例如圆环状)的开放区域51。从轴向观察时，入口低温板32的形状例如为圆盘状。入口低温板32的直径比较小，例如比第2级低温板总成20的直径小。入口低温板32最多可以占据进气口12的开口面积的1/3或1/4。如此一来，开放区域51可以占据进气口12的开口面积的至少2/3或至少3/4。
入口低温板32经由入口低温板安装部件33安装于屏蔽件前端36。如图2所示，入口低温板安装部件33为沿着屏蔽件主开口34的直径架设于屏蔽件前端36的直线状的部件。如此，入口低温板32固定于放射屏蔽件30，从而与放射屏蔽件30热连接。入口低温板32靠近第2级低温板总成20但并未与该第2级低温板总成20接触。并且，入口低温板安装部件33沿周向分割开放区域51。开放区域51由多个(例如两个)圆弧状区域构成。入口低温板安装部件33可以具有十字状或其他形状。
入口低温板32配置于进气口12的中心部。入口低温板32的中心位于中心轴C上。但是，入口低温板32的中心也可以位于稍微偏离中心轴C的位置，此时，也可以视为入口低温板32配置于进气口12的中心部。入口低温板32与中心轴C垂直配置。并且，在轴向上，入口低温板32配置在比屏蔽件前端36更靠上方一些的位置。但是，在轴向上，入口低温板32也可以配置于与屏蔽件前端36大致相同的高度，或可以配置在比屏蔽件前端36更靠下方一些的位置。
第1级低温板18还具备配置于进气口12的外周部的第1级扩展低温板48。第1级扩展低温板48是配置于屏蔽件前端36的轴向上的上方且沿着屏蔽件前端36沿周向延伸的环状的部件。第1级扩展低温板48的外径大于屏蔽件前端36的外径。第1级扩展低温板48的内径可以与屏蔽件前端36的内径大致相同或比屏蔽件前端36的内径稍微小。开放区域51形成于第1级扩展低温板48的内径与入口低温板32之间。第1级扩展低温板48的中心位于中心轴C上，但也可以稍微偏离中心轴C。第1级扩展低温板48与中心轴C垂直配置。在轴向上，第1级扩展低温板48配置于与入口低温板32相同的高度，但也可以配置于不同的高度。
第1级扩展低温板48经由固定于屏蔽件前端36的多个安装块49而固定并热连接于屏蔽件前端36。安装块49为从屏蔽件前端36朝向径向内侧及轴向上方突出的凸部，其在周向上等间隔(例如，90°或60°间隔)形成。第1级扩展低温板48通过螺栓等紧固部件或其他适当的方式固定于安装块49。至少一个安装块49可以用来将入口低温板安装部件33固定于屏蔽件前端36。
如此，入口低温板32及第1级扩展低温板48分别经由放射屏蔽件30与第1冷却台22热连接。因此，与放射屏蔽件30同样，入口低温板32及第1级扩展低温板48也被冷却至第1冷却温度。与入口低温板32同样，第1级扩展低温板48也能够冷凝水蒸气等第1种气体。通过除了入口低温板32之外还设置第1级扩展低温板48，能够加强低温泵10的第1种气体的排气性能(例如，排气速度、吸留量)。
第2级低温板总成20设置于低温泵10的内部空间14的中心部。第2级低温板总成20具备上部结构20a和下部结构20b。第2级低温板总成20具备沿轴向排列的多个吸附低温板60。多个吸附低温板60沿轴向彼此隔着间隔排列。
第2级低温板总成20的上部结构20a具备多个上部低温板60a及多个导热体(也称为导热垫片)62。多个上部低温板60a在轴向上配置于入口低温板32与第2冷却台24之间。多个导热体62沿轴向排列成柱状。多个上部低温板60a及多个导热体62在进气口12与第2冷却台24之间沿轴向交替层叠。上部低温板60a和导热体62的中心均位于中心轴C上。如此，上部结构20a相对于第2冷却台24配置于轴向上的上方。上部结构20a经由由铜(例如纯铜)等高导热性金属材料制成的导热块63而固定于第2冷却台24，从而与第2冷却台24热连接。由此，上部结构20a被冷却至第2冷却温度。
第2级低温板总成20的下部结构20b具备多个下部低温板60b和第2级低温板安装部件64。多个下部低温板60b在轴向上配置于第2冷却台24与屏蔽件底部38之间。第2级低温板安装部件64从第2冷却台24沿轴向朝向下方延伸。多个下部低温板60b经由第2级低温板安装部件64安装于第2冷却台24。由此，下部结构20b与第2冷却台24热连接，因而被冷却至第2冷却温度。
作为一例，多个上部低温板60a中的轴向上最靠近入口低温板32的一个或多个上部低温板60a为平板(例如圆盘状)，且其与中心轴C垂直配置。其余的上部低温板60a为倒圆锥台状，其配置成圆形底面与中心轴C垂直。
上部低温板60a中的最靠近入口低温板32的低温板(即，轴向上位于入口低温板32的正下方的上部低温板60a，还被称为顶部低温板61)的直径比入口低温板32的直径大。但是，顶部低温板61的直径也可以与入口低温板32的直径相等，或者也可以小于入口低温板32的直径。顶部低温板61与入口低温板32直接对置，在顶部低温板61与入口低温板32之间不存在其他低温板。
多个上部低温板60a的直径随着朝向轴向下方而逐渐变大。并且，倒圆锥台状的上部低温板60a配置成嵌套状。位于上方的上部低温板60a的下部嵌套于在下方与其相邻的上部低温板60a内的倒圆锥台状空间。
各个导热体62具有圆柱形形状。导热体62可以呈比较短的圆柱形形状，导热体62的轴向高度可以比其直径小。吸附低温板60等低温板通常由铜(例如纯铜)等高导热性金属材料制成，必要时，其表面还被镍等金属层包覆。相对于此，导热体62可以由与低温板不同的材料制成。导热体62例如可以由铝或铝合金等导热系数比吸附低温板60低但密度小的金属材料制成。如此一来，在一定程度上能够兼顾导热体62的导热性和轻量化，有助于缩短第2级低温板总成20的冷却时间。
下部低温板60b为平板，例如为圆盘状。下部低温板60b的直径比上部低温板60a的直径大。但是，在下部低温板60b形成有从外周的一部分朝向中心部凹陷的缺口部，其用于安装于第2级低温板安装部件64。
另外，第2级低温板总成20的具体结构并不只限于上述结构。上部结构20a可以具有任意张数的上部低温板60a。上部低温板60a也可以具有平板、圆锥状或其他形状。同样地，下部结构20b也可以具有任意张数的下部低温板60b。下部低温板60b也可以具有平板、圆锥状或其他形状。
在第2级低温板总成20中，在其至少一部分表面形成有吸附区域66。吸附区域66是为了通过吸附来捕捉非冷凝性气体(例如氢气)而设置的。吸附区域66例如通过将吸附材料(例如活性炭)粘接于低温板的表面而形成。吸附区域66可以形成于成为在上方相邻的吸附低温板60的阴影的部位，因而从进气口12看不见吸附区域66。例如，吸附区域66形成于吸附低温板60的下表面的整个区域。吸附区域66也可以形成于下部低温板60b的上表面。并且，在图1中，为了简化说明而省略了图示，但吸附区域66还形成于上部低温板60a的下表面(背面)。根据需要，吸附区域66也可以形成于上部低温板60a的上表面。
第2级低温板总成20具有多个吸附低温板60，因此，针对第3种气体具有高排气性能。例如，第2级低温板总成20能够以高排气速度排出氢气。
在吸附区域66中，有很多活性炭颗粒在紧密地排列于吸附低温板60的表面的状态下不规则地排列粘贴。活性炭颗粒例如成型为圆柱形形状。另外，吸附材料的形状也可以是非圆柱形形状，例如也可以是球状或其他形状，或不规则形状。吸附材料在板上的排列可以是有规则排列也可以是不规则排列。
并且，在第2级低温板总成20的至少一部分表面形成有用于将冷凝性气体通过冷凝进行捕捉的冷凝区域。冷凝区域例如为低温板表面上的未粘接吸附材料的区域，其暴露有低温板基材表面(例如，金属面)。吸附低温板60(例如，上部低温板60a)的上表面或上表面外周部或下表面外周部可以是冷凝区域。
第2级低温板总成20还具备：冷凝低温板68，其配置成包围上部结构20a；及冷凝低温板安装部件69，其将冷凝低温板68结构连接且热连接于第2冷却台24。
图3是表示实施方式所涉及的第2级低温板总成20的冷凝低温板68的概略立体图。图3中示出了冷凝低温板68及冷凝低温板安装部件69。为了便于理解，图3中用虚线表示了导热块63。
如图1至图3所示，冷凝低温板68呈沿轴向延伸且两端开放的筒状，例如呈圆筒状。冷凝低温板68在径向上配置于放射屏蔽件30与多个吸附低温板60之间，且其与第2冷却台24热连接。
如上所述，吸附低温板60具有吸附区域66，而冷凝低温板68则不具有吸附区域66。即，在冷凝低温板68并未设置有吸附材料。与其他低温板同样地，冷凝低温板68例如由铜(例如纯铜)等高导热性金属材料制成。冷凝低温板68的表面也可以被镍等其他金属层包覆。
冷凝低温板68相对于入口低温板32配置于径向外侧。并且，冷凝低温板68相对于第1级扩展低温板48配置于径向内侧。冷凝低温板68暴露于开放区域51，因此从进气口12的上方可以看到冷凝低温板68。在冷凝低温板68的上方未设置有任何低温板。只有入口低温板安装部件33横穿冷凝低温板68的极小部分而已。
从冷凝低温板68至入口低温板32为止的径向距离大于从冷凝低温板68至第1级扩展低温板48为止的径向距离。并且，从冷凝低温板68至上部低温板60a为止的径向距离大于从冷凝低温板68至放射屏蔽件30的屏蔽件侧部40(或屏蔽件前端36)为止的径向距离。冷凝低温板68未与上部低温板60a接触。
由此，冷凝低温板68与上部低温板60a之间形成有比较宽的气体接收空间50。开放区域51为气体接收空间50的入口，在低温泵10中，气体通过开放区域51进入气体接收空间50。因此，与冷凝低温板68和上部低温板60a靠近配置的情况相比，冷凝低温板68难以妨碍从进气口12进入的气体到达吸附低温板60。
冷凝低温板68沿着放射屏蔽件30的屏蔽件侧部40而沿周向延伸。但是，冷凝低温板68虽靠近放射屏蔽件30却未与其接触。为了适当地维持冷凝低温板68与第1级低温板18之间的温度差，冷凝低温板68与屏蔽件侧部40之间的径向间隔例如可以设为至少3mm或至少5mm或至少7mm。冷凝低温板68与屏蔽件侧部40之间的径向间隔例如可以设为20mm以下或15mm以下或10mm以下。
冷凝低温板68围绕中心轴C而遍及整周延伸，但并不只限于此。冷凝低温板68也可以在周向上仅设置于一部分上。并且，冷凝低温板68与中心轴C同轴配置。但是，冷凝低温板68也可以稍微偏离中心轴C而配置。
冷凝低温板68在轴向上配置于入口低温板32与第2冷却台24之间。冷凝低温板68的轴向上的上端例如位于顶部低温板61与第二个上部低温板60a之间。或者，冷凝低温板68的轴向上的上端也可以位于屏蔽件前端36与顶部低温板61(或其他上部低温板60a)之间。冷凝低温板68的轴向上的下端例如位于与导热块63的上表面大致相同的高度。由此，几乎整个上部结构20a被冷凝低温板68包围。
冷凝低温板安装部件69具有L字形状。冷凝低温板安装部件69的一个面安装于冷凝低温板68的内表面(或外表面)。与该一个面垂直的冷凝低温板安装部件69的另一个面安装于导热块63的上表面。由此，冷凝低温板68经由冷凝低温板安装部件69与第2冷却台24结构连接且热连接。能够将第2冷却台24至冷凝低温板68的导热路径设为较短，能够有效地冷却冷凝低温板68。
作为一例，冷凝低温板68例如通过柳钉或其他安装方式安装于冷凝低温板安装部件69。冷凝低温板安装部件69例如使用螺栓等紧固部件54安装于导热块63。冷凝低温板安装部件69与导热块63通过紧固部件54一同紧固于第2冷却台24也可。如此一来，通过一次操作就可以将冷凝低温板安装部件69和导热块63一同紧固于第2冷却台24，因此制造(组装作业)变得容易。
低温泵壳体70为容纳第1级低温板18、第2级低温板总成20及制冷机16的低温泵10的筐体，并且是以保持内部空间14的真空气密的方式构成的真空容器。低温泵壳体70以非接触方式包围第1级低温板18及制冷机结构部21。低温泵壳体70安装于制冷机16的室温部26。
低温泵壳体70的前端划定进气口12。低温泵壳体70具备从其前端朝向径向外侧延伸的进气口凸缘72。进气口凸缘72遍及低温泵壳体70的整周而设置。低温泵10利用进气口凸缘72而安装于真空排气对象的真空腔室。在进气口凸缘72的内周侧形成有用于避免进气口凸缘72与第1级扩展低温板48接触的凹部，比该凹部更靠外周侧的凸缘上表面安装于真空腔室。
进气口凸缘72可以作为所谓的转换凸缘而发挥作用。进气口凸缘72可以构成为，将比较小型的低温泵10安装到直径比其大的真空腔室的排气口上。例如，进气口凸缘72可以被设计成，将具有12英寸的口径的进气口12的低温泵10安装于例如具有14英寸或16英寸的口径的真空腔室的排气口上。
另外，在图1中，入口低温板32和第1级扩展低温板48在轴向上位于比进气口凸缘72的凸缘上表面稍微靠上方的位置，但并不只限于此。例如，凸缘上表面也可以在轴向上位于第1级扩展低温板48的上方，并且第1级扩展低温板48容纳于进气口凸缘72的内周侧凹部。
以下，对上述结构的低温泵10的动作进行说明。在低温泵10工作时，首先，在其工作之前利用其他适当的粗抽泵将真空腔室内部粗抽至1Pa左右。之后，使低温泵10工作。第1冷却台22及第2冷却台24通过制冷机16的驱动而分别被冷却至第1冷却温度及第2冷却温度。因此，分别与第1冷却台22及第2冷却台24热连接的第1级低温板18及第2级低温板总成20也分别被冷却至第1冷却温度及第2冷却温度。
入口低温板32和第1级扩展低温板48对从真空腔室朝向低温泵10飞来的气体进行冷却。在第1冷却温度下蒸气压充分变低的(例如10-8Pa以下的)气体在入口低温板32与第1级扩展低温板48的表面冷凝。该气体也可以称为第1种气体。第1种气体例如为水蒸气。如此，入口低温板32与第1级扩展低温板48能够排出第1种气体。在第1冷却温度下蒸气压未充分变低的气体的一部分从进气口12进入内部空间14。或者，气体的另一部分被入口低温板32反射而未进入内部空间14。
进入到内部空间14的气体被第2级低温板总成20冷却。在第2冷却温度下蒸气压充分变低的(例如10-8Pa以下的)气体在冷凝低温板68的表面冷凝。该气体也可以称为第2种气体。第2种气体例如为氮气(N2)、氩气(Ar)。第2种气体还在吸附低温板60的冷凝区域冷凝。如此，第2级低温板总成20能够排出第2种气体。
在第2冷却温度下蒸气压未充分变低的气体被吸附低温板60的吸附区域66吸附。该气体也可以称为第3种气体。第3种气体例如为氢气(H2)。如此，第2级低温板总成20能够排出第3种气体。因此，低温泵10通过冷凝或吸附能够排出各种气体，从而能够使将真空腔室的真空度提高至所希望的水平。
根据实施方式所涉及的低温泵10，通过设置冷凝低温板68，能够提高第2种气体的排气性能(例如，排气速度、吸留量)。并且，冷凝低温板68具有筒状的形状，且其轴向上的上端被开放，因此朝向被冷凝低温板68包围的上部结构20a的吸附低温板60的第3种气体的进入路径不易受阻。并且，冷凝低温板68的轴向上的下端也被开放，因此气体还能够到达下部结构20b的吸附低温板60。因此，伴随在低温泵10上追加设置冷凝低温板68而引起的第3种气体的排气性能的下降得到充分抑制。因此，低温泵10能够实现第3种气体的高速排气的同时能够提高第2种气体的排气性能。
并且，冷凝低温板68相对于入口低温板32配置于径向外侧。因此，从低温泵10的外部朝向冷凝低温板68进入的气体的进入路径不易被入口低温板32受阻，因此能够有效地利用冷凝低温板68对第2种气体的排气性能。
冷凝低温板68在轴向上配置于入口低温板32与第2冷却台24之间。如此，冷凝低温板68在轴向上相对配置于上方。因此，与冷凝低温板68配置于下方的情况相比，从进气口12流入的第2种气体容易到达冷凝低温板68。能够提高冷凝低温板68的排气性能。
图4是概略地表示其他实施方式所涉及的低温泵10的侧剖视图。图5是概略地表示其他实施方式所涉及的第2级低温板总成20的冷凝低温板68的概略立体图。参考图4及图5进行说明的实施方式与上述实施方式的不同点在于冷凝低温板68的结构，除此之外与上述实施方式相同。在以下说明中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的符号，并适当省略重复说明。
冷凝低温板68具有多个孔80。作为一例，孔80均为具有相同直径的圆形孔。孔80在轴向上设置有三个，在周向上设置于除了冷凝低温板安装部件69的位置之外的整周上。冷凝低温板68是将冲孔金属板成型为圆筒状的低温板。另外，孔80的形状可以是任意形状。例如，孔80可以是沿周向(或轴向)延伸的狭缝。所有孔80无需一定为相同形状。并且，孔80的排列也可以是任意排列，既可以是规则排列，也可以是不规则排列。
如此，由于冷凝低温板68具有多个孔80，因此能够使从进气口12侵入的辐射热通过孔80而入射到放射屏蔽件30，以使其通过冷凝低温板68。由此，能够减少侵入至冷凝低温板68的热量，由此能够容易维持所希望的冷却温度。
优选地，冷凝低温板68例如具有20％至40％范围内的开口率。冷凝低温板68可以具有25％至35％范围内的开口率或约30％的开口率。开口率为孔80的合计面积与冷凝低温板68的总面积(例如，圆筒面的面积)之比。冷凝低温板68的总面积包含孔80的面积。
通过如此设定冷凝低温板68的开口率，能够兼顾排气性能及侵入热量。根据本发明人的估算，与未设置冷凝低温板68的情况相比，能够将氢气的排气速度的下降抑制在5％以下。
以上，根据实施例对本发明进行了说明。本领域技术人员理当可以理解，本发明并不只限于上述实施方式，其能够进行各种设计变更且存在各种变形例，并且这种变形例也属于本发明的范围。
在上述实施方式中，冷凝低温板68在轴向上配置于入口低温板32与第2冷却台24之间，在低温泵10的内部空间14相对位于轴向上的上方，但并不只限于此。冷凝低温板68也可以在轴向上配置于第2冷却台24与屏蔽件底部38之间。冷凝低温板68也可以配置成，包围第2级低温板总成20的下部结构20b。
在上述实施方式中，冷凝低温板68具有与中心轴C同轴的圆筒面，即，具有与垂直于中心轴C的平面正交的表面，但并不只限于此。冷凝低温板68也可以相对于垂直于中心轴C的平面稍微倾斜。例如，冷凝低温板68可以具有与中心轴C同轴配置的圆锥台状或倒圆锥台状的形状。此时，冷凝低温板68也可以具有多个孔80。或者，冷凝低温板68也可以不具有孔。
在上述实施方式中，冷凝低温板68为一个圆筒，但并不只限于此，冷凝低温板68例如也可以是双重圆筒。如此，第2级低温板总成20可以具有沿径向排列的多个冷凝低温板68。此时，冷凝低温板68也可以具有多个孔80。或者，冷凝低温板68也可以不具有孔。
在上述说明中例示出了卧式低温泵，但本发明还可以应用于立式等其他低温泵。另外，所谓的立式低温泵是指：制冷机16沿着低温泵10的中心轴C而配设的低温泵。并且，低温泵的内部结构(例如，低温板的配置、形状、数量等)并不只限于上述特定的实施方式。可以适当地采用各种公知的结构。
符号说明
10-低温泵，12-进气口，16-制冷机，22-第1冷却台，24-第2冷却台，30-放射屏蔽件，32-入口低温板，60-吸附低温板，68-冷凝低温板，80-孔。
产业上的可利用性
本发明能够应用于低温泵领域。
Claims (9)
1.一种低温泵，其特征在于，具备：
制冷机，其具备高温冷却台及低温冷却台；
放射屏蔽件，其包围所述低温冷却台且沿轴向延伸，并且与所述高温冷却台热连接；
多个吸附低温板，其在轴向上配置于低温泵进气口与所述低温冷却台之间，并且与所述低温冷却台热连接；及
冷凝低温板，其在径向上配置于所述放射屏蔽件与所述多个吸附低温板之间，并且与所述低温冷却台热连接，所述冷凝低温板具有沿轴向延伸且两端开放的筒状形状。
2.根据权利要求1所述的低温泵，其特征在于，
所述冷凝低温板在轴向上配置于所述低温泵进气口与所述低温冷却台之间。
3.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，
所述低温泵进气口具有开放区域，所述开放区域在轴向上位于比所述冷凝低温板更靠上方。
4.根据权利要求1所述的低温泵，其特征在于，
所述低温泵还具备入口低温板，所述入口低温板配置于所述低温泵进气口的中心部，并且与所述高温冷却台热连接，
所述多个吸附低温板在轴向上配置于所述入口低温板与所述低温冷却台之间，
所述冷凝低温板相对于所述入口低温板配置于径向外侧。
5.根据权利要求4所述的低温泵，其特征在于，
所述冷凝低温板在轴向上配置于所述入口低温板与所述低温冷却台之间。
6.根据权利要求4或5所述的低温泵，其特征在于，
所述低温泵进气口具有形成于所述入口低温板与所述放射屏蔽件之间的环状的开放区域，所述环状的开放区域在轴向上位于所述冷凝低温板的上方。
7.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，
从所述冷凝低温板至所述多个吸附低温板为止的径向距离大于从所述冷凝低温板至所述放射屏蔽件为止的径向距离。
8.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，
所述冷凝低温板具有多个孔。
9.根据权利要求8所述的低温泵，其特征在于，
所述冷凝低温板具有20％至40％范围内的开口率。
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