DE102022122326A1

DE102022122326A1 - Verbinder für Vakuumkammer

Info

Publication number: DE102022122326A1
Application number: DE102022122326.4A
Authority: DE
Inventors: Aivaras Venckus
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2023-03-16
Also published as: GB202113035D0; GB2610635A; US20230078069A1

Abstract

Es wird ein Verbinder zur Verwendung im Vakuumsystem bereitgestellt. Der Verbinder ist dazu konfiguriert, eine in einer ersten Vakuumkammer ausgebildete erste Öffnung mit einer in einer zweiten Vakuumkammer ausgebildeten zweiten Öffnung fluidisch zu verbinden, wobei die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer innerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist. Der Verbinder umfasst ein Rohr und einen Vorspann-O-Ring. Das Rohr hat eine Außenwand, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, um einen Fluidströmungsweg zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende zu definieren. In Richtung des ersten Rohrendes ist ein Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres bereitgestellt, wobei der Dichtungsabschnitt dazu konfiguriert ist, in die erste Vakuumkammer einzugreifen, um eine Dichtung zu bilden. In Richtung des zweiten Rohrendes ist entlang des Rohres ein O-Ring-Haltepunkt bereitgestellt, der von dem zweiten Rohrende beabstandet ist. Der Vorspann-O-Ring weist, wenn er nicht gespannt ist, einen Innendurchmesser auf, der kleiner als ein Enddurchmesser am zweiten Rohrende ist. Der Vorspann-O-Ring ist um die Außenwand des Rohres herum derart bereitgestellt, dass der Vorspann-O-Ring durch die Außenwand des Rohres gespannt wird. Der Vorspann-O-Ring ist so konfiguriert, dass er entlang der Axialrichtung des Rohres zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und einer Dichtungsposition beweglich ist, in der der Vorspann-O-Ring den Verbinder zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abdichtet.

Description

Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft Vakuumkammern. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Verbinder zum Bilden von Fluidverbindungen zwischen Vakuumkammern.
Allgemeiner Stand der Technik
Wissenschaftliche Messvorrichtungen, wie beispielsweise ein Massenspektrometriesystem, werden häufig unter Vakuumdruck (d. h. bei weniger als atmosphärischem Druck) betrieben. Bei einem Massenspektrometriesystem können verschiedene Komponenten des Massenspektrometriesystems bei unterschiedlichen Drücken betrieben werden. Um die verschiedenen Komponenten des Massenspektrometersystems bei den gewünschten unterschiedlichen Drücken aufzunehmen, kann ein Massenspektrometriesystem mehrere Vakuumkammern umfassen, wobei die Vakuumkammern dazu konfigurierbar sein können, auf unterschiedlichen Drücken gehalten zu werden.
Ein derartiges Beispiel einer Vakuumkammer ist eine Fragmentierungskammer. In einigen Massenspektrometriesystemen kann die Fragmentierungskammer in einer größeren Vakuumkammer untergebracht sein. Als Teil des Massenspektrometriesystems kann es wünschenswert sein, eine Fluidverbindung zwischen den verschiedenen Vakuumkammern herzustellen. Beispielsweise kann in einigen im Stand der Technik bekannten Fragmentierungskammern ein Drucksensor mit der Fragmentierungskammer fluidisch verbunden sein, um den Druck der Fragmentierungskammer zu erfassen.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Verbinder zum Bilden einer Fluidverbindung zwischen Vakuumkammern bereitzustellen.
Kurzdarstellung
Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung wird ein Verbinder bereitgestellt. Der Verbinder ist dazu konfiguriert, eine in einer ersten Vakuumkammer ausgebildete erste Öffnung mit einer in einer zweiten Vakuumkammer ausgebildeten zweiten Öffnung fluidisch zu verbinden, wobei die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer innerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist. Der Verbinder umfasst ein Rohr und einen Vorspann-O-Ring. Das Rohr hat eine Außenwand, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, um einen Fluidströmungsweg zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende zu definieren. In Richtung des ersten Rohrendes ist ein Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres bereitgestellt, wobei der Dichtungsabschnitt dazu konfiguriert ist, in die erste Vakuumkammer einzugreifen, um eine Dichtung zu bilden. In Richtung des zweiten Rohrendes ist entlang des Rohres ein O-Ring-Haltepunkt bereitgestellt, der von dem zweiten Rohrende beabstandet ist. Der Vorspann-O-Ring weist, wenn er nicht gespannt ist, einen Innendurchmesser auf, der kleiner als ein Enddurchmesser am zweiten Rohrende ist. Der Vorspann-O-Ring ist um die Außenwand des Rohres herum derart bereitgestellt, dass der Vorspann-O-Ring durch die Außenwand des Rohres gespannt wird. Der Vorspann-O-Ring ist so konfiguriert, dass er entlang der Axialrichtung des Rohres zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und einer Dichtungsposition beweglich ist, in der der Vorspann-O-Ring den Verbinder zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abdichtet.
Gemäß dem ersten Aspekt ermöglicht der Verbinder das fluidische Verbinden einer ersten Vakuumkammer mit einer Öffnung, die in einer umgebenden zweiten Vakuumkammer ausgebildet ist. Ein derartiger Verbinder kann beispielsweise verwendet werden, um eine Fragmentierungskammer mit einem Drucksensor fluidisch zu verbinden, wobei der Drucksensor außerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist. In anderen Ausführungsformen könnte ein anderer Sensor als ein Drucksensor außerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt und auf diese Weise mit der ersten Vakuumkammer fluidisch verbunden sein. Ein derartiger anderer Sensor könnte beispielsweise ein chemischer Sensor sein.
Der Vorspann-O-Ring des Verbinders des ersten Aspekts ermöglicht das Einbauen des Verbinders zwischen der ersten und der zweiten Öffnung, indem der Verbinder in Position gebracht und der Vorspann-O-Ring von dem O-Ring-Haltepunkt in die Dichtungsposition bewegt wird. In der Dichtungsposition bildet der Vorspann-O-Ring eine Dichtung zwischen dem zweiten Ende des Verbinders und der zweiten Vakuumkammer. Da der nicht gespannte Innendurchmesser des Vorspann-O-Rings kleiner als das zweite Ende des Verbinders ist, spannt der Vorspann-O-Ring auch den Dichtungsabschnitt des Verbinders (in Richtung des ersten Endes des Verbinders) gegen die erste Vakuumkammer vor. Dementsprechend kann der Vorspann-O-Ring verwendet werden, um leicht eine Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung der jeweiligen Vakuumkammern zu bilden.
Gemäß dieser Offenbarung versteht es sich, dass eine Bezugnahme auf einen Innendurchmesser eines O-Rings eine Bezugnahme auf den Innendurchmesser des O-Rings (z. B. des Vorspann-O-Rings) ist, wenn auf ihn keine Kraft ausgeübt wird (d. h. der O-Ring nicht gespannt ist).
Der Verbinder kann auch durch Bewegung des Vorspann-O-Rings aus der Dichtungsposition zu dem O-Ring-Haltepunkt entfernt werden. Somit kann der Verbinder leicht und wiederholt eingebaut (und entfernt) werden. Da die Dichtung zwischen dem zweiten Ende des Verbinders und der zweiten Vakuumkammer durch den Vorspann-O-Ring bereitgestellt wird, sind keine Metall-Metall-Verbindungen erforderlich, wodurch der Verschleiß des Verbinders reduziert wird. Somit ist der Verbinder des ersten Aspekts weniger anfällig für Verschleiß (gegenüber Verbindern, die Metall-Metall-Kontakte, wie etwa Schraubgewinde, beinhalten).
In einigen Ausführungsformen ist in Richtung des zweiten Rohrendes ein geneigter Abschnitt des Rohres bereitgestellt, in dem ein Durchmesser der Außenwand von dem Enddurchmesser am zweiten Rohrende zu einem Haltedurchmesser am O-Ring-Haltepunkt variiert. In einigen Ausführungsformen ist der Enddurchmesser kleiner als der Haltedurchmesser. Somit nimmt der Durchmesser der Außenwand in Axialrichtung von dem zweiten Ende (mit dem Enddurchmesser) zu dem O-Ring-Haltepunkt (mit dem Haltedurchmesser) zu. Durch Bereitstellen eines geneigten Abschnitts in Richtung des zweiten Rohrendes kann der Vorspann-O-Ring leichter zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und der Dichtungsposition und umgekehrt bewegt werden. Darüber hinaus kann der Spalt zwischen der ersten und der zweiten Öffnung, in den der Verbinder eingebaut werden soll, in einigen Fällen einer Toleranz unterliegen. Der geneigte Abschnitt stellt eine Region des Rohres bereit, in der der O-Ring das Rohr in der Dichtungsposition für einen Bereich von Spaltgrößen vorspannen kann.
In einigen Ausführungsformen ist der geneigte Abschnitt der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung des Rohres in einem Winkel von mindestens 10°, 20°, 30° oder 40° geneigt. Durch Bereitstellen eines geneigten Abschnitts mit einem derartigen Winkel kann die durch den Vorspann-O-Ring bereitgestellte Kraft das Rohr in Richtung der ersten Öffnung vorspannen.
In einigen Ausführungsformen ist der geneigte Abschnitt der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung des Rohres in einem Winkel von nicht mehr als 60°, 70° oder 80° geneigt. Durch Bereitstellen eines geneigten Abschnitts mit einem derartigen Winkel kann es einfacher sein, den Vorspann-O-Ring entlang des Rohres von der Dichtungsposition zu dem O-Ring-Haltepunkt zu bewegen.
In einigen Ausführungsformen kann ein Winkel des geneigten Abschnitts der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung entlang der Länge des geneigten Abschnitts in der Axialrichtung variieren. In einigen Ausführungsformen liegt die Winkelvariation des geneigten Abschnitts in den vorstehend angegebenen Bereichen. In einigen Ausführungsformen kann der Winkel entlang des geneigten Abschnitts in Axialrichtung bei der Bewegung von dem zweiten Rohrende in Richtung des O-Ring-Haltepunkts abnehmen. In der Dichtungsposition ist die vom Vorspann-O-Ring auf das Rohr ausgeübte Vorspannkraft vom Winkel des geneigten Abschnitts abhängig, insbesondere an dem Punkt, mit dem der Vorspann-O-Ring in Kontakt ist, und von der Spannung im Vorspann-O-Ring. In der Dichtungsposition ist die Spannung in dem Vorspann-O-Ring von dem Punkt abhängig, an dem der Vorspann-O-Ring mit dem geneigten Abschnitt in Eingriff tritt, was wiederum von dem Spalt zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abhängig ist (die Toleranzen unterliegen). Somit würde eine Abnahme der Spaltgröße bewirken, dass der Vorspann-O-Ring weiter in Richtung des O-Ring-Haltepunkts sitzt, wodurch die Spannung in dem Vorspann-O-Ring erhöht wird. Indem der geneigte Abschnitt mit einem abnehmenden Winkel bereitgestellt wird, kann der Effekt der Variation der Spaltgröße zwischen der ersten und der zweiten Öffnung reduziert oder eliminiert werden, da die erhöhte Spannung in dem Vorspann-O-Ring durch die Abnahme des Winkels ausgeglichen wird, und umgekehrt, so dass die in Axialrichtung des Rohres aufgebrachte Vorspannkraft ungefähr gleich gehalten wird oder zumindest eine Anstiegsrate der Vorspannkraft (falls eine auftritt) abnimmt.
In einigen Ausführungsformen kann der geneigte Abschnitt mit einem ersten geneigten Teilabschnitt mit einem ersten Winkel in Bezug auf die Axialrichtung und einem zweiten geneigten Teilabschnitt mit einem zweiten Winkel in Bezug auf die Axialrichtung bereitgestellt sein. Der erste geneigte Abschnitt erstreckt sich von dem zweiten Ende in Axialrichtung zu dem zweiten geneigten Abschnitt, der sich in Axialrichtung zwischen dem ersten geneigten Teilabschnitt und dem O-Ring-Haltepunkt erstreckt. In einigen Ausführungsformen ist der erste Winkel größer als der zweite Winkel. Das Bereitstellen eines geneigten Abschnitts mit zwei geneigten Teilabschnitten kann einfacher herzustellen sein als ein geneigter Abschnitt mit einer gekrümmten Oberfläche. Beispielsweise kann der erste Winkel etwa 55° und der zweite Winkel etwa 40° betragen.
In einigen Ausführungsformen stellt der O-Ring-Haltepunkt ein lokales Maximum in Axialrichtung für den Durchmesser der Außenwand des Rohres bereit. Somit enthält das Rohr an dem O-Ring-Haltepunkt eine Rippe oder Erhebung um seinen Umfang herum. Die Rippe ermöglicht es, den Vorspann-O-Ring in einer vom zweiten Rohrende entfernten Position zu halten, wenn der Verbinder eingebaut wird. Die Rippe trägt auch dazu bei, den Vorspann-O-Ring auf dem Rohr zu halten, wenn der Verbinder nicht verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen hat der Vorspann-O-Ring eine Querschnittsdicke, die mindestens gleich dem Abstand in der Axialrichtung zwischen dem zweiten Rohrende und dem O-Ring-Haltepunkt ist. Somit kann der Vorspann-O-Ring eine Querschnittsdicke aufweisen, die mindestens gleich dem Abstand in der Axialrichtung des geneigten Abschnitts des Rohres ist.
In einigen Ausführungsformen kann der Dichtungsabschnitt in Richtung des ersten Endes des Verbinders die erste Vakuumkammer direkt berühren, um eine Dichtung zwischen dem Verbinder und der ersten Vakuumkammer zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann der Verbinder ferner einen Dichtungs-O-Ring aufweisen, der um die Außenwand des Rohres herum bereitgestellt ist, wobei der Dichtungs-O-Ring dazu konfiguriert ist, mit dem Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres und der ersten Vakuumkammer in Eingriff zu treten. Somit kann der Dichtungs-O-Ring bereitgestellt sein, um eine Abdichtung zwischen dem Verbinder und der ersten Vakuumkammer zu bilden. Der Dichtungs-O-Ring wird durch die Vorspannkraft, die durch den auf das Rohr wirkenden Vorspann-O-Ring bereitgestellt wird, gegen die erste Vakuumkammer abgedichtet..
In einigen Ausführungsformen variiert der Durchmesser der Außenwand des Rohres am Dichtungsabschnitt von einem ersten Durchmesser in Richtung des zweiten Rohrendes bis zu einem zweiten Durchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser ist, in Richtung des ersten Rohrendes. Durch Bereitstellen eines variablen Durchmessers an dem Dichtungsabschnitt kann der Verbinder dazu konfiguriert sein, mit ersten Öffnungen eines Bereichs unterschiedlicher Durchmesser in Eingriff zu kommen.
In einigen Ausführungsformen ist das erste Rohrende dazu konfiguriert, in die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer eingeführt zu werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Dichtungsabschnitt der Außenwand an einem Punkt entlang der Axialrichtung des Rohres bereitgestellt, der von dem ersten Ende um einen ersten Endabstand von mindestens einem Durchmesser der Außenwand des Rohres am ersten Rohrende beabstandet ist. Dementsprechend ist am ersten Rohrende ein Teilabschnitt bereitgestellt, der so konfiguriert ist, dass er sich in die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer erstreckt. Ein derartiger Teilabschnitt hilft dabei, den Verbinder beim Einbau des Verbinders zwischen der ersten und der zweiten Öffnung anzuordnen.
In einigen Ausführungsformen ist der erste Endabstand nicht größer als das Dreifache des Durchmessers der Außenwand des Rohres am ersten Rohrende. Vorzugsweise beträgt der erste Endabstand etwa das Zweifache des Durchmessers der Außenwand des Rohres am ersten Rohrende.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung wird ein Vakuumsystem bereitgestellt. Das Vakuumsystem umfasst: eine erste Vakuumkammer mit einer darin ausgebildeten ersten Öffnung, eine zweite Vakuumkammer mit einer darin ausgebildeten zweiten Öffnung, wobei die erste Vakuumkammer innerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist, und einen Verbinder, der dazu konfiguriert werden kann, die erste Öffnung mit der zweiten Öffnung fluidisch zu verbinden. Der Verbinder umfasst ein Rohr und einen Vorspann-O-Ring. Das Rohr hat eine Außenwand, die sich in Axialrichtung erstreckt, um einen Fluidströmungsweg zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende zu definieren, wobei das zweite Rohrende einen Enddurchmesser aufweist, In Richtung des ersten Rohrendes ist ein Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres bereitgestellt, wobei der Dichtungsabschnitt dazu konfiguriert ist, in die erste Vakuumkammer einzugreifen, um eine Dichtung zu bilden. In Richtung des zweiten Rohrendes ist entlang des Rohres ein O-Ring-Haltepunkt bereitgestellt, der von dem zweiten Rohrende beabstandet ist. Der Vorspann-O-Ring weist, wenn er nicht gespannt ist, einen Innendurchmesser auf, der kleiner als der (Außen-) Enddurchmesser des Rohres ist. Der Vorspann-O-Ring ist um die Außenwand des Rohres herum derart bereitgestellt, dass der Vorspann-O-Ring durch die Außenwand des Rohres gespannt wird. Der Vorspann-O-Ring ist so konfiguriert, dass er entlang der Axialrichtung des Rohres zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und einer Dichtungsposition beweglich ist, in der der Vorspann-O-Ring den Verbinder zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abdichtet.
Somit weist das Vakuumsystem des zweiten Aspekts eine erste Öffnung in einer ersten Vakuumkammer auf, die mit einer zweiten Öffnung in der zweiten Vakuumkammer unter Verwendung des Verbinders des ersten Aspekts der Offenbarung fluidisch verbunden ist. Dementsprechend kann das Vakuumsystem des zweiten Aspekts alle optionalen Merkmale des vorstehend beschriebenen ersten Aspekts und die damit verbundenen Vorteile beinhalten.
In einigen Ausführungsformen ist in Richtung des zweiten Rohrendes ein geneigter Abschnitt des Rohres bereitgestellt, in dem ein Durchmesser der Außenwand von dem Enddurchmesser am zweiten Rohrende zu einem Haltedurchmesser am O-Ring-Haltepunkt variiert.
In einigen Ausführungsformen ist eine Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings größer als die Differenz zwischen:

dem Abstand in Axialrichtung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung, und
dem Abstand in Axialrichtung zwischen dem Dichtungsabschnitt und dem zweiten Rohrende. Darüber hinaus beträgt die Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings in einigen Ausführungsformen weniger als das Zweifache dieser Differenz, beispielsweise etwa das 1,5-fache dieser Differenz. Die Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings kann das 1,1- bis 1,9-fache dieser Differenz oder das 1,2- bis 1,8-fache dieser Differenz oder das 1,3- bis 1,7-fache dieser Differenz oder das 1,4- bis 1,6-fache dieser Differenz betragen. Somit kann die Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings basierend auf dem Spalt zwischen dem zweiten Rohrende und der zweiten Öffnung bemessen werden, wenn sich das Rohr in der Dichtungsposition befindet.

In einigen Ausführungsformen ist eine Druckdifferenz zwischen einem Druck der ersten Vakuumkammer und einem Druck in der zweiten Vakuumkammer nicht größer als 1000 Pa.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Vakuumsystem ferner einen Drucksensor, der mit der zweiten Öffnung der zweiten Vakuumkammer fluidisch verbunden ist.
In einigen Ausführungsformen ist die erste Vakuumkammer eine Fragmentierungskammer zum Fragmentieren von Molekülionen. In einigen Ausführungsformen ist das Vakuumsystem Teil eines Massenspektrometers. Somit kann das Massenspektrometer eine Fragmentierungskammer (erste Vakuumkammer) umfassen, die in einer zweiten Vakuumkammer untergebracht ist. Der Verbinder kann dann zwischen einer ersten Öffnung der Fragmentierungskammer und einer in der zweiten Vakuumkammer ausgebildeten zweiten Öffnung verbunden werden. Somit wird gemäß einem dritten Aspekt ein Massenspektrometer bereitgestellt, das das Vakuumsystem umfasst.
Gemäß einem vierten Aspekt ist ein Teilesatz für einen Verbinder bereitgestellt, der dazu konfiguriert ist, eine in einer ersten Vakuumkammer ausgebildete erste Öffnung mit einer in einer zweiten Vakuumkammer ausgebildeten zweiten Öffnung fluidisch zu verbinden, wobei die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer innerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist. Der Teilesatz umfasst ein Rohr und einen Vorspann-O-Ring. Das Rohr hat eine Außenwand, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, um einen Fluidströmungsweg zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende zu definieren. In Richtung des ersten Rohrendes ist ein erster Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres bereitgestellt, wobei der erste Dichtungsabschnitt dazu konfiguriert ist, in die erste Vakuumkammer einzugreifen, um eine Dichtung zu bilden. In Richtung des zweiten Rohrendes ist entlang des Rohres ein O-Ring-Haltepunkt bereitgestellt, der von dem zweiten Rohrende beabstandet ist. Der Vorspann-O-Ring weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner als ein Enddurchmesser am zweiten Rohrende ist. Der Vorspann-O-Ring ist dazu konfiguriert, um die Außenwand des Rohres herum derart bereitgestellt zu werden, dass der Vorspann-O-Ring durch die Außenwand des Rohres gespannt wird. Der Vorspann-O-Ring ist so konfiguriert, dass er entlang der Axialrichtung des Rohres zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und einer Dichtungsposition auf dem geneigten Abschnitt der Außenwand beweglich ist, in der der Vorspann-O-Ring den Verbinder zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abdichtet.
Somit kann der Teilesatz des dritten Aspekts dazu verwendet werden, den Verbinder des ersten Aspekts bereitzustellen. Dementsprechend kann der Teilesatz des dritten Aspekts ferner alle Merkmale umfassen, die den optionalen Merkmalen des vorstehend beschriebenen ersten Aspekts entsprechen.
Figurenliste
Eine spezifische Ausführungsform der Offenbarung wird nun ausschließlich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:

- 1 ein schematisches Diagramm eines Verbinders, der zwischen einer Fragmentierungskammer und einer Vakuumkammer verbunden ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung zeigt;
- 2 ein schematisches Diagramm eines Verbinders gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung zeigt;
- 3 den Verbinder der ersten Ausführungsform zeigt, der zwischen einer ersten Vakuumkammer und einer zweiten Vakuumkammer eingebaut ist;
- 4 den Verbinder der ersten Ausführungsform zeigt, der zwischen der ersten und der zweiten Vakuumkammer entfernt wird;
- 5 ein Diagramm des Rohres des Verbinders gemäß der ersten Ausführungsform der Offenbarung zeigt; und
- 6 eine Detailansicht „A‟ des in 5 gezeigten Rohres zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein Verbinder 1 bereitgestellt. Der Verbinder ist zwischen einer ersten Vakuumkammer 3 und einer zweiten Vakuumkammer 7 verbunden. Die erste und die zweite Vakuumkammer 3, 7 sind Bestandteil eines Vakuumsystems (nicht gezeigt). In einigen Ausführungsformen kann das Vakuumsystem Bestandteil eines Massenspektrometriesystems (nicht gezeigt) sein, das dazu konfiguriert ist, die Masse von Ionen zu analysieren. Ein Beispiel eines derartigen Vakuumsystems ist in 1 gezeigt.
Die erste Vakuumkammer 3 umfasst eine erste Wand 4, die eine erste Öffnung 5 darin definiert. Die erste Öffnung 5 ist durch die Dicke der ersten Wand 4 derart bereitgestellt, dass das Innenvolumen der ersten Vakuumkammer über die erste Öffnung 5 mit der äußeren Umgebung der ersten Vakuumkammer in Fluidverbindung stehen kann.
In einigen Ausführungsformen hat die erste Öffnung 5 der ersten Vakuumkammer 3 einen Durchmesser von etwa 5 mm. Ein derartiger Durchmesser ist zum Erfassen eines Drucks der ersten Vakuumkammer 3 durch die erste Öffnung 5 geeignet. Alternativ kann die erste Öffnung 5 dazu verwendet werden, einen Gaseinlass oder Gasauslass zu der ersten Vakuumkammer 3 bereitzustellen.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann die erste Vakuumkammer 3 eine Fragmentierungskammer umfassen. Die Fragmentierungskammer kann dazu konfiguriert sein, Ionen als Teil eines Massenspektrometriesystems zu fragmentieren. Beispielsweise kann die Fragmentierungskammer so konfiguriert sein, dass sie eine kollisionsinduzierte Dissoziation (Collision Induced Dissociation, CID), eine oberflächeninduzierte Dissoziation, eine laserinduzierte Dissoziation, eine Elektroneneinfangdissoziation, eine Elektronentransferdissoziation, eine Fotodissoziation oder jede andere dem Fachmann bekannte Form der lonenfragmentierung durchführt. Beispielsweise kann die Fragmentierungskammer eine Fragmentierungskammer für die Dissoziation durch Kollision mit höherer Energie (Higher Energy Collision Dissociation, HCD) umfassen, die dazu konfiguriert ist, CID durchzuführen.
In einigen Ausführungsformen, in denen die erste Vakuumkammer 3 eine Fragmentierungskammer ist, beispielsweise eine HCD-Fragmentierungskammer, kann die erste Vakuumkammer 3 so konfigurierbar sein, dass sie auf einem Druck von etwa 1 Pa gehalten wird.
Die zweite Vakuumkammer 7 umfasst eine zweite Wand 8, die darin eine zweite Öffnung 9 definiert. Die zweite Öffnung 9 kann durch die Dicke der zweiten Öffnung 9 bereitgestellt werden, derart, dass das Innenvolumen der zweiten Vakuumkammer 7 in Fluidverbindung mit der äußeren Umgebung der zweiten Vakuumkammer 7 stehen kann.
Die zweite Vakuumkammer 7 umfasst eine Vakuumkammer, die dazu konfiguriert ist, die erste Vakuumkammer 3 aufzunehmen. Somit ist die erste Vakuumkammer 3 innerhalb der zweiten Vakuumkammer 7 bereitgestellt (d. h. die erste Vakuumkammer 3 ist innerhalb des durch die zweite Vakuumkammer 7 definierten Innenvolumens bereitgestellt). Zusätzlich kann die zweite Vakuumkammer 7 weitere Komponenten umfassen. Wenn beispielsweise der Verbinder als Teil eines Massenspektrometriesystems bereitgestellt wird, können andere Teile des Massenspektrometriesystems (nicht gezeigt) innerhalb der zweiten Vakuumkammer 7 bereitgestellt werden. In anderen Ausführungsformen kann die erste Vakuumkammer 3 unter Umständen nicht innerhalb der zweiten Vakuumkammer 7 bereitgestellt sein, sondern angrenzend an die zweite Vakuumkammer, so dass die erste und die zweite Kammer nebeneinander, d. h. in Reihe, angeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen, in denen die zweite Vakuumkammer Teil eines Massenspektrometriesystems ist, kann die zweite Vakuumkammer 7 so konfiguriert sein, dass sie auf einem Druck von etwa 3 mPa gehalten wird. In einigen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Vakuumkammer nicht größer als 1000 Pa ist.
2 zeigt ein schematisches Diagramm des Verbinders 1, der sich in einer Einbauposition befindet, um die erste Öffnung 4 mit der zweiten Öffnung 9 fluidisch zu verbinden. Wie in 2 gezeigt, sind die erste und die zweite Öffnung 5, 9 konzentrisch (d. h. entlang einer Axialrichtung ausgerichtet). Die erste Wand 4 der ersten Vakuumkammer 3 ist allgemein parallel zur zweiten Wand 8 der zweiten Vakuumkammer ausgerichtet, um den Einbau des Verbinders 1 zu erleichtern. Die erste und die zweite Wand 4, 8 sind um einen ersten Abstand voneinander beabstandet. In einigen Ausführungsformen kann der erste Abstand mindestens so groß sein wie der Außendurchmesser des Rohres 10 an dem zweiten Ende 20. In einigen Ausführungsformen kann der erste Abstand unter Umständen nicht größer als das Dreifache des Außendurchmessers des Rohres 10 am zweiten Ende 20 sein. In der Ausführungsform von 2 beträgt der Außendurchmesser des Rohres 10 am zweiten Ende 20 etwa 15 mm und der erste Abstand 30,5 mm, was etwa dem Doppelten des Außendurchmessers entspricht.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Verbinder 1 ein Rohr 10, einen Vorspann-O-Ring 30 und einen Dichtungs-O-Ring 50.
Das Rohr 10 umfasst ein erstes Ende 12 und ein zweites Ende 20. Das erste Ende 12 ist dazu konfiguriert, in die erste Öffnung 5 der ersten Vakuumkammer 3 einzugreifen. Das zweite Ende 20 ist dazu konfiguriert, in die zweite Öffnung 9 der zweiten Vakuumkammer 7 einzugreifen. Das Rohr 10 definiert eine Fluidverbindung entlang einer Axialrichtung des Rohres 10 zwischen dem ersten Ende 12 und dem zweiten Ende 20.
Wie in 2 gezeigt, ist das Rohr 10 ein allgemein rotationssymmetrisches Rohr (d. h. allgemein zylindrisch). Das Rohr 10 hat einen Innendurchmesser, der entlang der Länge (Axialrichtung) des Rohres variiert. Das Rohr 10 hat auch einen Außendurchmesser, der durch eine Außenwand 22 des Rohres definiert ist. Der Außendurchmesser des Rohres 10 variiert auch entlang der Länge (Axialrichtung) des Rohres 10 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 12, 20. Die Innen- und der Außendurchmesser des Rohres können entlang der Länge des Rohres 10 variieren, um jegliche Differenz zwischen dem Durchmesser der ersten Öffnung 5 und der zweiten Öffnung 9 auszugleichen.
In der Ausführungsform von 2 beträgt der Innendurchmesser des Rohres 10 am ersten Ende 12 etwa 3,8 mm. In der Ausführungsform von 2 beträgt der Innendurchmesser des Rohres 10 am zweiten Ende 20 etwa 7 mm.
Wie in 2 gezeigt, ist das erste Ende 12 des Rohres 10 dazu konfiguriert, in die erste Öffnung 5 der ersten Vakuumkammer 3 eingeführt zu werden. Ein Dichtungsabschnitt 14 der Außenwand 22 des Rohres ist an einem Punkt entlang der Länge des Rohres (beabstandet von dem ersten Ende 12) bereitgestellt. Der Dichtungsabschnitt 14 ist dazu konfiguriert, mit der ersten Vakuumkammer 3 in Eingriff zu kommen, um eine Dichtung zu bilden. In der Ausführungsform von 2 ist der Dichtungsabschnitt 14 dazu konfiguriert, einen Dichtungs-O-Ring 50 gegen die erste Wand 4 der ersten Vakuumkammer 3 abzudichten, die die erste Öffnung 5 umgibt. In anderen Ausführungsformen kann der Dichtungsabschnitt 14 der Außenwand 22 die erste Vakuumkammer 3 (z. B. die erste Wand 4) direkt berühren, um eine Dichtung zwischen dem Verbinder 1 und der ersten Vakuumkammer 3 um die erste Öffnung 5 herum zu bilden.
In der Ausführungsform von 2 ist der Dichtungsabschnitt 14 von dem ersten Ende 12 um einen ersten Endabstand von mindestens einem Durchmesser der Außenwand des Rohres an dem ersten Ende 12 des Rohres beabstandet. Somit ist am ersten Rohrende ein Teilabschnitt bereitgestellt, der so konfiguriert ist, dass er sich in die erste Öffnung 5 der ersten Vakuumkammer 3 erstreckt. Ein derartiger Teilabschnitt hilft dabei, den Verbinder 1 beim Einbau des Verbinders 1 zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 5, 9 anzuordnen.
In der Ausführungsform von 2 ist der erste Endabstand nicht größer als das Dreifache des Durchmessers der Außenwand des Rohres am ersten Rohrende. Vorzugsweise beträgt der erste Endabstand etwa das Zweifache des Durchmessers der Außenwand des Rohres am ersten Rohrende. Beispielsweise beträgt in der Ausführungsform von 2 der erste Endabstand etwa 8 mm.
Wie in 2 gezeigt, kann der Dichtungs-O-Ring 50 um den Außendurchmesser des Rohres 10 an dem Dichtungsabschnitt 14 bereitgestellt sein. In der Ausführungsform von 2 umfasst der Dichtungsabschnitt 14 eine Positionierungsnut 27. Die Positionierungsnut ist um die Außenwand 22 des Rohres 10 herum bereitgestellt. Die Positionierungsnut 27 ist dazu konfiguriert, den Dichtungs-O-Ring 50 an dem Dichtungsabschnitt 14 zu positionieren. Dementsprechend kann es einfacher sein, den Verbinder 1 einzubauen, wenn der Dichtungs-O-Ring 50 durch die Positionierungsnut 27 des Dichtungsabschnitts 14 in Position angeordnet ist.
Der Dichtungs-O-Ring 50 ist um das Rohr 10 herum bereitgestellt. Der Dichtungs-O-Ring 50 kann einen Innendurchmesser aufweisen, der kleiner als der kleinste Außendurchmesser des 10 am Dichtungsabschnitt 14 ist, um dazu beizutragen, den Dichtungs-O-Ring 50 auf dem Rohr 10 anzuordnen. Somit kann der Dichtungs-O-Ring 50 durch die Außenwand 22 des Rohres 10 gespannt werden, um den Dichtungs-O-Ring 50 um die Außenwand des Rohres 10 herum an dem Dichtungsabschnitt 14 anzuordnen.
Das zweite Ende 20 des Rohres 10 ist so konfiguriert, dass es gegen die zweite Vakuumkammer 7 abgedichtet ist. Ein O-Ring-Haltepunkt 24 ist in Richtung des zweiten Rohrendes 20 bereitgestellt. Der O-Ring-Haltepunkt 24 ist in Axialrichtung von dem zweiten Rohrende 20 beabstandet.
In einigen Ausführungsformen, beispielsweise wie in 2 gezeigt, ist zwischen dem O-Ring-Haltepunkt 24 und dem zweiten Ende 20 ein geneigter Abschnitt 26 der Außenwand des Rohres bereitgestellt. In dem geneigten Abschnitt des Rohres 26 variiert ein Durchmesser der Außenwand 22 von einem Enddurchmesser am zweiten Ende 20 des Rohres 10 zu einem Haltedurchmesser am O-Ring-Haltepunkt. Wie in 2 gezeigt, variiert der Durchmesser der Außenwand 22 des Rohres (Außendurchmesser des Rohres) vom Enddurchmesser zum Haltedurchmesser.
In einigen Ausführungsformen ist der geneigte Abschnitt 26 der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung des Rohres in einem Winkel von mindestens 20° geneigt.
Indem der geneigte Abschnitt 26 mit einem derartigen Winkel versehen ist, kann der Vorspann-O-Ring 30 leichter in der Dichtungsposition gesichert werden.
In einigen Ausführungsformen ist der geneigte Abschnitt 26 der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung des Rohres in einem Winkel von nicht mehr als 80° geneigt. Indem der geneigte Abschnitt 26 mit einem derartigen Winkel bereitgestellt wird, kann der Vorspann-O-Ring 30 unter Umständen leichter aus der Dichtungsposition entfernt werden.
Der Enddurchmesser der Außenwand 22 am zweiten Ende 20 des Rohres 10 ist abhängig von der Größe der zweiten Öffnung 9, die durch den Verbinder 1 abgedichtet werden soll. Wie in 2 gezeigt, ist der Enddurchmesser des Rohres 10 größer als der Durchmesser der zweiten Öffnung 9. In der Ausführungsform von 2, wo die zweite Öffnung 9 einen Durchmesser von etwa 7 mm aufweist, weist der Enddurchmesser der Außenwand 22 am zweiten Ende 20 des Rohres 10 einen Durchmesser von etwa 15 mm auf.
Wie weiter in 2 gezeigt, stellt der O-Ring-Haltepunkt 24 ein lokales Maximum in Axialrichtung für den Durchmesser der Außenwand 22 des Rohres 10 bereit. Somit nimmt der Durchmesser der Außenwand 22 des Rohres 10 beim Bewegen über den O-Ring-Haltepunkt 24 in Axialrichtung (in Richtung des ersten Endes) hinaus ausgehend von dem Durchmesser am O-Ring-Haltepunkt 24 ab. Somit stellt der O-Ring-Haltepunkt 24 eine Rippe oder Erhebung um das Rohr 10 herum bereit, um dazu beizutragen, den Vorspann-O-Ring 30 weg von dem zweiten Ende 20 anzuordnen, wenn der Vorspann-O-Ring 30 nicht zum Abdichten des Verbinders 1 verwendet wird.
Der Vorspann-O-Ring 30 wird verwendet, um das zweite Ende 20 des Rohres 10 an der zweiten Vakuumkammer 7 abzudichten. Der Vorspann-O-Ring 30 stellt auch eine Vorspannkraft bereit, um das erste Ende 12 des Rohres 10 gegen die erste Vakuumkammer 3 abzudichten. Um die Vorspannkraft bereitzustellen, weist der Vorspann-O-Ring 30 einen Innendurchmesser auf, der kleiner als der Enddurchmesser der Außenwand 22 an dem zweiten Rohrende 20 ist.
Um die Dichtung zwischen dem Rohr 10 und der zweiten Vakuumkammer 7 zu bilden, ist der Vorspann-O-Ring 30 auch so bemessen, dass er eine Querschnittsdicke aufweist, die größer ist als die Lücke, die zwischen dem zweiten Ende 20 des Rohres 10 und der zweiten Wand 8 ausgebildet wird, wenn sich das Rohr 10 in der Dichtungsposition befindet (siehe 2). Somit hängt die Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings 30 von der genauen Konfiguration des Verbinders ab. Das heißt, die Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings 30 kann so ausgewählt werden, dass berücksichtigt wird, ob ein Dichtungs-O-Ring 50 bereitgestellt ist, sowie die Differenz zwischen: dem Abstand in der Axialrichtung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung (X) und dem Abstand in Axialrichtung zwischen dem Dichtungsabschnitt und dem zweiten Ende 20 des Rohres (Y). In der Ausführungsform von 1 und 2 beträgt der Spalt (Z = X-Y), der zwischen dem zweiten Ende 20 und der zweiten Wand 8 ausgebildet ist, etwa 1 mm. Dementsprechend weist der Vorspann-O-Ring 50 eine Querschnittsdicke von etwa 1,5 mm auf.
In einigen Ausführungsformen, in denen ein geneigter Abschnitt 26 des Rohres 10 bereitgestellt ist, ist zu bevorzugen, dass die Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings 30 so bemessen ist, dass er in den Spalt zwischen dem geneigten Abschnitt des Rohres 26 und der zweiten Wand 8 passt. Somit kann der Vorspann-O-Ring 30 in einigen Ausführungsformen eine Querschnittsdicke aufweisen, die nicht größer als das Zweifache des Abstands (in der Axialrichtung) zwischen dem O-Ring-Haltepunkt 24 und der zweiten Vakuumkammer 7 ist, wenn sich der Verbinder in Dichtungsposition befindet.
3 zeigt ein schematisches Diagramm des Verbinders 1, der zwischen der ersten und der zweiten Vakuumkammer 3, 7 verbunden ist. In 3 hat sich der Vorspann-O-Ring 30 von der in 2 gezeigten Position (einer Einbauposition) in eine Dichtungsposition bewegt. Der Vorspann-O-Ring 30 kann von der Einbauposition in die Dichtungsposition bewegt werden, indem ein Benutzer den Vorspann-O-Ring 30 über die Rippe rollt, die durch den O-Ring-Haltepunkt 24 bereitgestellt wird, derart, dass die Innenseiten des Vorspann-O-Rings 30 den geneigten Abschnitt des Rohres 26 berühren. Da der Vorspann-O-Ring 30 einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Enddurchmesser des zweiten Rohrendes 20 ist, wird der Vorspann-O-Ring 30 durch die Außenwand des Rohres gespannt. Folglich ermöglicht es die Spannung des Vorspann-O-Rings 30 dem Vorspann-O-Ring, den Spalt zwischen dem zweiten Rohrende 20 und der zweiten Vakuumkammer 7 abzudichten. Die Spannung des Vorspann-O-Rings 30 spannt auch das Rohr 10 in Axialrichtung in Richtung der ersten Vakuumkammer 3 vor, derart, dass der Dichtungsabschnitt 14 des Rohres 10 den Dichtungs-O-Ring 50 gegen die erste Vakuumkammer 3 vorspannt.
4 zeigt ein weiteres schematisches Diagramm des Verbinders 1, der zwischen der ersten und der zweiten Vakuumkammer 3, 7 entfernt wird. Wie in 3 gezeigt, kann der Verbinder 1 aus der Dichtungsposition entfernt werden, indem das Rohr 10 in Axialrichtung in Richtung der zweiten Öffnung 9 bewegt wird und dadurch der Vorspann-O-Ring 30 über den O-Ring-Haltepunkt 24 gerollt wird. Somit kann der Verbinder 1 leicht zwischen der ersten und der zweiten Vakuumkammer 3, 7 eingebaut und entfernt werden. Zur besseren Handhabung und Kraftaufbringung zum Entfernen kann eine Nut 27 in der Außenwand 22 des Rohres bereitgestellt sein, damit ein Werkzeug oder ein anderes Hilfsmittel in das Rohr eingreifen und Kraft ausüben kann. Zum Beispiel kann eine Unterlegscheibe (nicht gezeigt) oder ein anderes Werkzeug verwendet werden, um in die Nut 27 einzugreifen. Alternativ kann das Rohr 10 mit einer Art von Griff um einen Mittelpunkt des Rohres bereitgestellt sein, um einen Benutzer bei der Handhabung des Rohres 10 zum Einbauen oder Entfernen des Rohres 10 zu unterstützen.
Der Vorspann-O-Ring 30 und der Dichtungs-O-Ring 50 können unter Verwendung eines beliebigen geeigneten O-Rings bereitgestellt werden, der dem Fachmann bekannt ist, beispielsweise eines Fluorkohlenstoff-O-Rings. Um Anhaften zu verhindern, können der/die O-Ring(e) und/oder andere Kontaktteile mit einem antiadhäsiven Material beschichtet werden, das mit den verwendeten Vakuumbedingungen kompatibel ist. In der Ausführungsform von 1-4 können einer oder mehrere des Vorspann-O-Rings 30 und des Dichtungs-O-Rings 50 eine reibungsmindernde Beschichtung umfassen. Wenn der Vorspann-O-Ring 30 mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen ist, kann die zum Entfernen des Verbinders 1 aus der Dichtungsposition erforderliche Kraft verringert werden, da der Vorspann-O-Ring 30 leichter über den O-Ring-Haltepunkt 24 zurückgerollt werden kann. In den Ausführungsformen von 1-4 können der Vorspann-O-Ring 30 und/oder der Dichtungs-O-Ring 50 mit einer reibungsmindernden Beschichtung beschichtet sein, die Polytetrafluorethylen (PTFE) umfasst.
Der Vorspann-O-Ring 30 stellt die Spannung bereit, um das Rohr 10 zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 5, 9 abzudichten. Die Härte des Vorspann-O-Rings 30 kann in Kombination mit dem Innendurchmesser des Vorspann-O-Rings 30 ausgewählt werden, um die gewünschte Spannung in dem Vorspann-O-Ring 30 bereitzustellen, wenn er sich in der Dichtungsposition befindet. In den Ausführungsformen von 1-4 wird ein Vorspann-O-Ring 30 mit einer Härte von etwa 75 Shore A verwendet. Natürlich können in anderen Ausführungsformen O-Ringe mit einer anderen Härte verwendet werden.
Es versteht sich, dass die in der vorhergehenden Ausführungsform bereitgestellten Abmessungen ein mögliches Beispiel für den Verbinder 1 gemäß dieser Offenbarung sind. Der Fachmann wird erkennen, dass die Abmessungen verschiedener Teile des Verbinders 1 basierend auf den Abmessungen verschiedener Teile des anzuschließenden Vakuumsystems gewählt werden können. Bei einigen Ausführungsformen versteht es sich, dass der Verbinder zwar so ausgelegt sein kann, dass er die erste und die zweite Öffnung 5, 9 über einen Spalt mit Nenngröße verbindet, die Maßtoleranzen verschiedener Teile des Vakuumsystems jedoch dazu führen können, dass der zu verbindende Spalt von der Nenngröße variiert (innerhalb einer gewissen Toleranz). Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Verbinder 1 derartige Toleranzen aufnehmen.
5 zeigt eine weitere Seitenansicht des Rohres 10 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Das Rohr 10 von 5 hat einen geneigten Abschnitt 26, wobei ein Winkel des geneigten Abschnitts 26 (in Bezug auf die Axialrichtung des Rohres 10) entlang der Länge des geneigten Abschnitts 26 in der Axialrichtung variiert. In 5 nimmt der Winkel entlang des geneigten Abschnitts in Axialrichtung bei der Bewegung von dem zweiten Ende 20 des Rohres 10 in Richtung des O-Ring-Haltepunkts 24 ab.
Es versteht sich, dass, wenn sich der Verbinder 1 in der Dichtungsposition befindet, die durch den Vorspann-O-Ring 30 auf das Rohr ausgeübte Vorspannkraft von dem Winkel des geneigten Abschnitts und der Spannung in dem Vorspann-O-Ring 30 abhängig ist. In der Dichtungsposition ist die Spannung in dem Vorspann-O-Ring von dem Punkt abhängig, an dem der Vorspann-O-Ring mit dem geneigten Abschnitt in Eingriff tritt, was wiederum von dem Spalt zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 5, 9 (die Toleranzen unterliegen) abhängig ist. Somit würde eine Abnahme der Spaltgröße bewirken, dass der Vorspann-O-Ring 30 weiter in Richtung des O-Ring-Haltepunkts 24 sitzt, wenn er sich in der Dichtungsposition befindet, wodurch die Spannung in dem Vorspann-O-Ring 30 erhöht wird. Die erhöhte Spannung in dem Vorspann-O-Ring 30 wird dann durch die Abnahme des Winkels ausgeglichen, so dass die in Axialrichtung des Rohres aufgebrachte Vorspannkraft ungefähr gleich gehalten wird, oder zumindest eine Steigerungsrate der Vorspannkraft (sollte eine entstehen) abnimmt. Dementsprechend kann durch Bereitstellen des geneigten Abschnitts 26 mit einem abnehmenden Winkel in Richtung des O-Ring-Haltepunkts 24 der Effekt einer Änderung der Spaltgröße zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 5, 9 reduziert oder eliminiert werden.
In der Ausführungsform von 5 kann der geneigte Abschnitt 26 mit einem ersten geneigten Teilabschnitt 24a mit einem ersten Winkel in Bezug auf die Axialrichtung und einem zweiten geneigten Teilabschnitt 26b mit einem zweiten Winkel in Bezug auf die Axialrichtung bereitgestellt sein. Der erste geneigte Teilabschnitt 26a erstreckt sich von dem zweiten Ende 20 in Axialrichtung zu dem zweiten geneigten Teilabschnitt 26b. Der zweite geneigte Teilabschnitt 26b erstreckt sich in der Axialrichtung zwischen dem ersten geneigten Teilabschnitt 26a und dem O-Ring-Haltepunkt 24. Wie in 5 gezeigt, ist der erste Winkel größer als der zweite Winkel. In 5 beträgt der erste Winkel etwa 55° und der zweite Winkel etwa 40°. Die Ausführungsform von 5 ist mit einem geneigten Abschnitt 26 mit zwei geneigten Teilabschnitten 26a, 26b bereitgestellt, um die Herstellung des Rohres 10 zu vereinfachen. In anderen Ausführungsformen kann der geneigte Abschnitt 24 mit drei oder mehr geneigten Teilabschnitten mit unterschiedlichen Winkeln bereitgestellt sein oder kann mit einem kontinuierlich variierenden Winkel entlang der Axialrichtung bereitgestellt sein (d. h. der geneigte Abschnitt folgt einer Kurve in der Axialrichtung).
Dementsprechend kann der Verbinder 1 bereitgestellt sein, um eine erste Öffnung 5 einer ersten Vakuumkammer 3 mit einer zweiten Öffnung 9 einer zweiten Vakuumkammer fluidisch zu verbinden. Die zweite Öffnung 9 kann beispielsweise mit einem Drucksensor, der an einem externen Abschnitt der zweiten Vakuumkammer 7 angebaut ist, fluidisch verbunden sein. Somit kann der Drucksensor mit der ersten Vakuumkammer 3 fluidisch verbunden sein, um den Druck der ersten Vakuumkammer 3 zu erfassen.

Claims

Verbinder, der dazu konfiguriert ist, eine in einer ersten Vakuumkammer ausgebildete erste Öffnung mit einer in einer zweiten Vakuumkammer ausgebildeten zweiten Öffnung fluidisch zu verbinden, wobei die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer innerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist, wobei der Verbinder umfasst: ein Rohr mit einer Außenwand, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, um einen Fluidströmungsweg zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende zu definieren, wobei in Richtung des ersten Rohrendes ein Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres bereitgestellt ist, wobei der Dichtungsabschnitt dazu konfiguriert ist, mit der ersten Vakuumkammer in Eingriff zu kommen, um eine Dichtung zu bilden, und in Richtung des zweiten Rohrendes ein O-Ring-Haltepunkt entlang des Rohres bereitgestellt ist, der von dem zweiten Rohrende beabstandet ist; und einen Vorspann-O-Ring mit einem Innendurchmesser, der kleiner ist als ein Enddurchmesser am zweiten Rohrende, wobei der Vorspann-O-Ring um die Außenwand des Rohres herum bereitgestellt ist, so dass der Vorspann-O-Ring durch die Außenwand des Rohres gespannt wird, wobei der Vorspann-O-Ring so konfiguriert ist, dass er entlang der Axialrichtung des Rohres zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und einer Dichtungsposition beweglich ist, wo der Vorspann-O-Ring den Verbinder zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abdichtet.
Verbinder nach Anspruch 1, wobei in Richtung des zweiten Rohrendes ein geneigter Abschnitt des Rohres bereitgestellt ist, in dem ein Durchmesser der Außenwand von dem Enddurchmesser am zweiten Rohrende zu einem Haltedurchmesser am O-Ring-Haltepunkt variiert.
Verbinder nach Anspruch 2, wobei der geneigte Abschnitt der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung des Rohres in einem Winkel von mindestens 10°, 20°, 30° oder 40° geneigt ist; und/oder der geneigte Abschnitt der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung des Rohres in einem Winkel geneigt ist, der nicht größer als 80° oder 70° oder 60° ist.
Verbinder nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei ein Winkel des geneigten Abschnitts der Außenwand des Rohres in Bezug auf die Axialrichtung entlang der Länge des geneigten Abschnitts in der Axialrichtung variieren kann.
Verbinder nach Anspruch 4, wobei der Winkel des geneigten Abschnitts in Bezug auf die Axialrichtung entlang des geneigten Abschnitts in der Axialrichtung abnimmt, wobei er sich von dem zweiten Rohrende weg in Richtung des O-Ring-Haltepunkts bewegt.
Verbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Vorspann-O-Ring eine Querschnittsdicke aufweist, die mindestens gleich dem Abstand in Axialrichtung zwischen dem zweiten Rohrende und dem O-Ring-Haltepunkt ist.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der O-Ring-Haltepunkt ein lokales Maximum in Axialrichtung für den Durchmesser der Außenwand des Rohres bereitstellt.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Dichtungs-O-Ring, der um die Außenwand des Rohres herum bereitgestellt ist, wobei der Dichtungs-O-Ring dazu konfiguriert ist, mit dem Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres und der ersten Vakuumkammer in Eingriff zu kommen.
Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Rohrende dazu konfiguriert ist, in die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer eingeführt zu werden.
Verbinder nach Anspruch 9, wobei der Dichtungsabschnitt der Außenwand von dem ersten Ende um einen ersten Endabstand von mindestens einem Durchmesser der Außenwand des Rohres an dem ersten Rohrende beabstandet ist.
Vakuumsystem, umfassend: eine erste Vakuumkammer mit einer darin ausgebildeten ersten Öffnung; eine zweite Vakuumkammer mit einer darin ausgebildeten zweiten Öffnung, wobei die erste Vakuumkammer innerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist; und einen Verbinder, der dazu konfigurierbar ist, die erste Öffnung mit der zweiten Öffnung fluidisch zu verbinden, wobei der Verbinder umfasst: ein Rohr mit einer Außenwand, die sich in Axialrichtung erstreckt, um einen Fluidströmungsweg zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende zu definieren, wobei das zweite Rohrende einen Enddurchmesser aufweist, wobei in Richtung des ersten Rohrendes ein Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres bereitgestellt ist, wobei der Dichtungsabschnitt dazu konfiguriert ist, mit der ersten Vakuumkammer in Eingriff zu kommen, um eine Dichtung zu bilden, und in Richtung des zweiten Rohrendes ein O-Ring-Haltepunkt entlang des Rohres bereitgestellt ist, der von dem zweiten Rohrende beabstandet ist; und einen Vorspann-O-Ring mit einem Innendurchmesser, der kleiner ist als der Enddurchmesser des Rohres, wobei der Vorspann-O-Ring um die Außenwand des Rohres herum bereitgestellt ist, so dass der Vorspann-O-Ring durch die Außenwand des Rohres gespannt wird, wobei der Vorspann-O-Ring so konfiguriert ist, dass er entlang der Axialrichtung des Rohres zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und einer Dichtungsposition beweglich ist, wo der Vorspann-O-Ring den Verbinder zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abdichtet.
Vakuumsystem nach Anspruch 11, wobei in Richtung des zweiten Rohrendes ein geneigter Abschnitt des Rohres bereitgestellt ist, in dem ein Durchmesser der Außenwand von dem Enddurchmesser am zweiten Rohrende zu einem Haltedurchmesser am O-Ring-Haltepunkt variiert.
Vakuumsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei eine Querschnittsdicke des Vorspann-O-Rings größer ist als die Differenz zwischen dem Abstand in Axialrichtung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung, und dem Abstand in Axialrichtung zwischen dem Dichtungsabschnitt und dem zweiten Rohrende.
Vakuumsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine Druckdifferenz zwischen einem Druck der ersten Vakuumkammer und einem Druck in der zweiten Vakuumkammer nicht größer als 1000 Pa ist.
Vakuumsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, ferner umfassend einen Drucksensor, der mit der zweiten Öffnung der zweiten Vakuumkammer fluidisch verbunden ist.
Vakuumsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die erste Vakuumkammer eine Fragmentierungskammer ist.
Massenspektrometer, umfassend das Vakuumsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 16.
Teilesatz für einen Verbinder, der dazu konfiguriert ist, eine in einer ersten Vakuumkammer ausgebildete erste Öffnung mit einer in einer zweiten Vakuumkammer ausgebildeten zweiten Öffnung fluidisch zu verbinden, wobei die erste Öffnung der ersten Vakuumkammer innerhalb der zweiten Vakuumkammer bereitgestellt ist, umfassend: ein Rohr mit einer Außenwand, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, um einen Fluidströmungsweg zwischen einem ersten Rohrende und einem zweiten Rohrende zu definieren, wobei in Richtung des ersten Endes des ersten Rohres ein Dichtungsabschnitt der Außenwand des Rohres bereitgestellt ist, wobei der erste Dichtungsabschnitt dazu konfiguriert ist, mit der ersten Vakuumkammer in Eingriff zu kommen, um eine Dichtung zu bilden, und in Richtung des zweiten Rohrendes ein O-Ring-Haltepunkt entlang des Rohres bereitgestellt ist, der von dem zweiten Rohrende beabstandet ist; und einen Vorspann-O-Ring mit einem Innendurchmesser, der kleiner ist als ein Enddurchmesser am zweiten Rohrende, wobei der Vorspann-O-Ring um die Außenwand des Rohres herum bereitgestellt ist, so dass der Vorspann-O-Ring durch die Außenwand des Rohres gespannt wird, wobei der Vorspann-O-Ring so konfiguriert ist, dass er entlang der Axialrichtung des Rohres zwischen dem O-Ring-Haltepunkt und einer Dichtungsposition beweglich ist, wo der Vorspann-O-Ring den Verbinder zwischen der ersten und der zweiten Öffnung abdichtet.