CN210013796U - 一种可持续抽真空的低温泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可持续抽真空的低温泵装置，用于将真空腔室内的真空度提升至所希望的级别，其特征在于，包括三通装置、两套低温泵，两套低温泵由第一低温泵和第二低温泵组成，三通装置中的两通道分别与一套低温泵的吸气口联通，且这两通道上均设有开关阀门，三通装置中的剩余一通道联通真空腔室。该低温泵装置可持续抽真空工作、无需停机再生，应用前景广泛。

Description

一种可持续抽真空的低温泵装置

技术领域

本实用新型属于低温制冷技术领域，具体涉及一种低温泵装置。

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。低温泵相较于分子泵的最大优点在于抽速大、无油洁净和可靠性高。

受制于工作原理的限制，低温泵捕获大量气体后，其冷头上的低温板会被气体凝结物所覆盖，其抽气能力(抽速)会大幅衰减，如继续工作将达到吸附极限。此时往往需要通过停机再生的方式来重新建立低温泵的工作状态。为了提高低温泵的冷凝和吸附极限，现有技术往往通过优化低温泵内部冷屏、冷凝板结构等方式。中国专利申请CN106014917A公开了一种具有较高吸留极限的低温泵，其内部的放射屏蔽件与低温泵容器之间形成有屏蔽件外侧间隙，放射屏蔽件具有使屏蔽件外侧间隙与所述屏蔽件空腔连通的屏蔽件主狭缝。该低温泵内设有多个低温板，并对各低温板的位置和角度进行优化配置。该专利申请对低温泵入口处的气体进行了分流设计，使得各低温板的冷凝层成长速度相匹配，最终充分利用了低温泵的内部空间，提高了低温泵的冷凝和吸附极限。

虽然现有技术进一步提高了低温泵的冷凝和吸附极限，但始终无法规避因低温泵再生需要而对设备主动停机的问题，一定程度上影响了低温泵的冷凝和吸附效率。

实用新型内容

本实用新型针对现有的技术问题作出改进，即实用新型所要解决的技术问题是提供一种可持续抽真空工作、无需停机再生的低温泵装置。

本实用新型提供的低温泵系统的技术方案如下：

一种可持续抽真空的低温泵装置，用于将真空腔室内的真空度提升至所希望的级别，其特征在于，包括三通装置、两套低温泵，两套低温泵由第一低温泵和第二低温泵组成，三通装置中的两通道分别与一套低温泵的吸气口联通，且这两通道上均设有开关阀门，三通装置中的剩余一通道联通真空腔室。

进一步，所述开关阀门为电磁气动式插板阀。

进一步，可持续抽真空的低温泵装置还包括控制单元，该控制单元对所述开关阀门和所述两套低温泵进行控制和状态信息采集。

进一步，所述两套低温泵采用共用压缩机的GM制冷机制冷。

上述可持续抽真空的低温泵装置通过两台低温泵交替工作的方式实现了整个可持续抽真空的低温泵装置对真空腔室的持续抽真空。一台低温泵抽真空时，另一台低温泵进行再生，从而解决了传统技术方案中难以持续抽真空工作、需要停机再生的弊端，提高了低温泵的冷凝和吸附效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的可持续抽真空的低温泵装置的结构框图。

图2是本实用新型实施例所采用的一种现有低温泵的结构图。

图3是本实用新型实施例所提供的可持续抽真空的低温泵装置的控制框图，图中虚线代表控制关系。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。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。

如图1所示，可持续抽真空的低温泵装置其包括第一低温泵2a、第二低温泵2b和三通装置1。三通装置1中相互联通的三个通道中，有两个通道连接低温泵，且这两个通道上均设有开关阀门。其中连接第一低温泵2a的通道上为第一阀门11a，连接第二低温泵2b的通道上为第二阀门11b。开关阀门优选手动式或电磁气动式插板阀。三通装置1未联通的低温泵的通道安装于真空腔室中，接受来自于真空腔室气体，用于将真空腔室内的真空度提升至所希望的级别。

第一低温泵2a、第二低温泵2b为现有技术。图2所示为现有技术中具有代表性的低温泵结构，其包括壳体101、位于吸气口的低温障板102、制冷机106、与制冷机106冷却台热连接的冷凝板104、辐射冷屏103、安装于冷凝板104背面的吸附材质105等。同时，低温泵具有再生抽气口(图中未示出)，具备自然加热再生、气体冲洗再生、电加热再生式中的任一种再生功能。

低温泵的制冷机106可选用诸如Stirling、GM、脉管制冷机等低温制冷设备。本实施例采用GM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以及第二冷却温度的二级冷却台。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。

可持续抽真空的低温泵装置工作时，先关闭开关阀门，使用外部的粗真空泵通过第一低温泵2a、第二低温泵2b上的再生抽气口以及真空腔室预留的抽气口建立粗真空状态。然后，启动第一低温泵2a、第二低温泵2b的降温程序完成其降温过程。接着，开启第一阀门11a，使用第一低温泵2a进行抽真空。当第一低温泵2a接近饱和状态需要再生时，开启第二阀门11b，关闭第一阀门11a，切换到第二低温泵2b继续抽真空。然后，通过常规手段(如自然加热再生、气体冲洗再生、电加热等)对第一低温泵2a进行再生处理从而恢复其低温状态和抽气能力。当第二低温泵2b容量饱和时，可以通过开启第一阀门11a关闭第二阀门11b的方式启动低温泵1继续进行抽真空。同时，对第二低温泵2b进行再生。其后，通过第一阀门11a和第二阀门11b的交替切换开闭及第一低温泵2a和第二低温泵2b的交替抽真空/再生可以使得该可持续抽真空的低温泵装置对真空腔室具备持续的抽空能力。

综合而言，上述可持续抽真空的低温泵装置通过两台低温泵交替工作的方式实现了整个可持续抽真空的低温泵装置对真空腔室的持续抽真空。一台低温泵抽真空时，另一台低温泵进行再生。从而解决了传统技术方案中难以持续抽真空工作、需要停机再生的弊端。

考虑到两台低温泵实交互工作，作为上述实施例的优选。如图3所示，可持续抽真空的低温泵装置还包括控制单元22。该控制单元22控制开关阀门以及两台低温泵，同时采集开关阀门、低温泵的状态信息。此外，第一低温泵2a的制冷机和第二低温泵2b的制冷机共用低温冷源。即同一台压缩机交替的为两台低温泵的冷却台提供低温冷源。控制单元控制两低温泵中冷却台的交替降温。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种可持续抽真空的低温泵装置，用于将真空腔室内的真空度提升至所希望的级别，其特征在于，包括三通装置、两套低温泵，两套低温泵由第一低温泵和第二低温泵组成，三通装置中的两通道分别与一套低温泵的吸气口联通，且这两通道上均设有开关阀门，三通装置中的剩余一通道联通真空腔室。

2.根据权利要求1所述的可持续抽真空的低温泵装置，其特征在于，所述开关阀门为电磁气动式插板阀。

3.根据权利要求2所述的可持续抽真空的低温泵装置，其特征在于，还包括控制单元，该控制单元对所述开关阀门和所述两套低温泵进行控制和状态信息采集。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可持续抽真空的低温泵装置，其特征在于，所述两套低温泵采用共用压缩机的GM制冷机制冷。

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