DE1285091B

DE1285091B - Vacuum apparatus for generating an ultra-high vacuum

Info

Publication number: DE1285091B
Application number: DE1964N0024231
Authority: DE
Inventors: Simons Jun John Crankshaw; Hnilicka Jun Milo Pelc
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1964-01-02
Filing date: 1964-01-02
Publication date: 1968-12-12

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumapparat zum Erzeugen eines Ultrahochvakuums mit einem Außenbehälter, an den über eine Öffnung eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, sowie mit einem teleskopartig in den Außenbehälter eingeschachtelten, cryogen gekühlten und mittels einer Diffusionspumpe über eine Auspumpöffnung getrennt evakuierbaren Vakuumrezipienten.The invention relates to a vacuum apparatus for generating an ultra-high vacuum with an outer container to which a vacuum pump is connected via an opening is, as well as with a telescopically nested in the outer container, cryogenic cooled and evacuated separately by means of a diffusion pump via an exhaust port Vacuum recipients.

Es ist bekannt, bei einer Vakuumapparatur eine Kammer innerhalb einer zweiten Kammer anzuordnen und die beiden Kammern getrennt mit je einer eigenen Pumpe zu evakuieren, um in der Innenkammer, dem Rezipienten, ein Hochvakuum zu erzeugen. Es ist dabei ferner bekannt, die Kammerwandungen zum Austreiben von adsorbierten Gasen zu erhitzen und anschließend cryogen zu kühlen, um die in der Kammer verbliebenen Gase zu kondensieren. Mit diesen Maßnahmen ist es jedoch nicht möglich, den Innenbehälter so hochgradig, wie es vielfach erwünscht ist, zu evakuieren, besonders wenn es sich um Innenbehälter großen Volumens handelt, in denen Experimente durchgeführt werden sollen. Der Grund hierfür ist, daß bei einer derartigen Anordnung ein Rückströmen von Dämpfen in den Innenbehälter nicht in dem erforderlichen Maße verhindert werden kann.It is known, in a vacuum apparatus, a chamber within a to arrange the second chamber and the two chambers separately, each with its own pump to evacuate in order to create a high vacuum in the inner chamber, the recipient. It is also known to use the chamber walls to expel adsorbed To heat gases and then to cool them cryogenically in order to remove those remaining in the chamber Condense gases. With these measures, however, it is not possible to remove the inner container as highly as it is often desired to evacuate, especially when it is are large volume inner containers in which experiments are carried out should. The reason for this is that with such an arrangement there is a backflow of vapors in the inner container cannot be prevented to the required extent can.

Andererseits ist es bei einer nach dem Prinzip der Kältepumpe arbeitenden Hochvakuumapparatur bekannt, drei Vakuumräume ineinanderzuschachteln und gestuft zu kühlen, um das als Kältemedium von extrem tiefer Temperatur verwendete Helium so gegen Wärmezufuhr von außen zu isolieren, daß möglichst wenig davon verdampft, was vor allem im Hinblick auf die hohen Herstellungskosten von flüssigem Helium sehr erwünscht ist. Dabei ist der Außenraum nicht getrennt evakuierbar, ist der mittlere Raum gegen den innersten Raum abgesperrt und bildet letzterer das eigentliche Kernstück der Kältepumpe zum Evakuieren des angeschlossenen Rezipienten. Es gehören also hier die drei ineinandergeschachtelten Räume nicht zur eigentlichen Vakuumapparatur, d. h. zum Rezipienten und seiner Ummantelung, sondern zur Vakuumpumpe, die mit ihrem innersten Raum unmittelbar mit dem Rezipienten in Verbindung steht. Entsprechend wird bei dieser Pumpenanordnung, die nur dem ganz bestimmten Zweck der Wärmeisolation des Heliums dient, das Rückströmen von Dämpfen in den Rezipienten nicht verhindert.On the other hand, it is the case with one that works on the principle of the refrigeration pump High vacuum apparatus known to nest three vacuum chambers and tiered to cool to the extremely low temperature helium used as a cooling medium to insulate against heat from the outside so that as little as possible evaporates, especially in view of the high manufacturing costs of liquid helium is very welcome. The outside area cannot be evacuated separately, is the middle room is blocked off from the innermost room and the latter forms the real one The core of the cold pump for evacuating the connected recipient. It belong So here the three nested rooms are not part of the actual vacuum apparatus, d. H. to the recipient and its casing, but to the vacuum pump that works with its innermost room is directly connected to the recipient. Corresponding This pump arrangement has only the very specific purpose of heat insulation of the helium, which does not prevent the backflow of vapors into the recipient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden und Maßnahmen getroffen sind, um das Zurückströmen von Dämpfen in den Rezipienten praktisch vollständig zu unterbinden, wobei die Anordnung gleichwohl nicht nennenswert sperriger und der Zugang zum Innenbehälter ohne weiteres gewährleistet sein sollen.The invention is based on the object of a vacuum apparatus To create the type mentioned above, in which the disadvantages of the known arrangements avoided and measures are taken to prevent the backflow of vapors into the To prevent recipients practically completely, the arrangement nonetheless not significantly more bulky and easy access to the inner container is guaranteed meant to be.

Diese Aufgabe wird bei einem Vakuumapparat der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Raum zwischen Außenbehälter und Rezipienten eine mindestens einen erheblichen, die Auspumpöffnung enthaltenden Teil der Rezipientenwand umgebende Zwischenwandung angeordnet ist, die am einen Behälterende vakuumdicht mit der Außenbehälterwand verbunden ist, derart, daß eine nach innen abgeschlossene, über die öffnung mittels der Vakuumpumpe evakuierbare Außenkammer gebildet wird, und weiterhin dadurch, daß die Diffusionspumpe mit dem Raum zwischen Rezipientenwand und Zwischenwandung an einer von der Auspumpöffnung entfernten Stelle in Verbindung steht, wodurch zwischen der Auspumpöffnung und der Diffusionspumpe ein Strömungskanal besteht, in dem rückströmende Dämpfe vor Erreichen des Rezipienten kondensieren.In the case of a vacuum apparatus, this task becomes the one mentioned at the beginning Type solved according to the invention in that in the space between the outer container and recipient at least a substantial part of the recipient wall containing the pump-out opening surrounding partition is arranged, which is vacuum-tight at one end of the container is connected to the outer container wall in such a way that an inwardly closed, outer chamber which can be evacuated by means of the vacuum pump is formed via the opening, and further in that the diffusion pump is connected to the space between the recipient wall and partition in connection at a location remote from the pump-out port stands, whereby a flow channel between the pump-out opening and the diffusion pump consists, in which backflowing vapors condense before reaching the recipient.

Dadurch, daß mittels der den Rezipienten oder mindestens einen erheblichen Teil desselben umgebenden Zwischenwandung ein Strömungskanal geschaffen wird, dessen eine Wand durch die gekühlte Außenwand des Rezipienten gebildet ist, wird erreicht, daß die Dämpfe, die von der stromabwärts der Auspumpöffnung an diesen Strömungskanal angeschlossenen Diffusionspumpe in Richtung zum Rezipienten zurückzuströmen bestrebt sind, im Kanal auf der Außenwand des hochgekühlten Rezipienten weitgehend kondensiert werden.The fact that by means of the recipient or at least one significant Part of the same surrounding partition wall, a flow channel is created, the a wall is formed by the cooled outer wall of the recipient is achieved, that the vapors emitted from the downstream of the exhaust port to this flow channel connected diffusion pump strives to flow back towards the recipient are largely condensed in the channel on the outer wall of the highly cooled recipient will.

Vorzugsweise umgibt die Zwischenwandung das eine - in der Mitte mit der Auspumpöffnung versehene - Stirnende und die volle Länge des Rezipienten. Die Zwischenwandung kann ebenfalls gekühlt sein. Dabei kann die Rezipientenaußenwand auf eine Temperatur unterhalb 20° K, vorzugsweise 10 bis 4° K, und die Mittelwandung auf eine Temperatur unterhalb 100° K, vorzugsweise etwa 77° K, gekühlt werden. In diesem Falle, also bei zusätzlicher Kühlung der Zwischenwandung, können dort ebenfalls Dämpfe kondensieren, und zwar sowohl von innen, das ist vom Strömungskanal, als auch von außen, das ist vom evakuierten Raum des Außenbehälters, her. Außerdem dient die Zwischenwandung, wenn sie ebenfalls gekühlt wird, als Sperre gegen Wärmestrahlung, so daß die Rezipientenwand die niedrigstmögliche Temperatur erreichen kann.The partition preferably surrounds the one - in the middle the pump-out opening provided - the front end and the full length of the recipient. the Partition can also be cooled. The recipient outer wall to a temperature below 20 ° K, preferably 10 to 4 ° K, and the middle wall to a temperature below 100 ° K, preferably about 77 ° K, cooled. In in this case, so with additional cooling of the partition, there can also Vapors condense, both from the inside, that is from the flow channel, as also from the outside, that is from the evacuated space of the outer container. Also serves the partition, if it is also cooled, as a barrier against thermal radiation, so that the recipient wall can reach the lowest possible temperature.

In Weiterbildung der Erfindung ist der zylindrische Rezipient durch ein gegen ihn abgedichtetes Hohlrohrstück in Längsrichtung gehaltert, ist die Zwischenwandung über eine lösbare Ringdichtung, die zugleich die abdichtende Verbindung mit der zylindrischen Außenbehälterwand bildet, mit einem das Hohlrohrstück umfassenden und unlösbar daran befestigten Stirnringteil verbunden, das den Strömungskanal gegen eine durch eine Verlängerung der Außenbehälterwand gebildete, durch die Ringdichtung gegen die Außenkammer abgedichtete, das Hohlrohrstück umgebende und mit dessen Innerem über Löcher in Verbindung stehende Ringkammer abdichtet, und ist das Hohlrohrstück mittels einer angeschlossenen weiteren Pumpe getrennt evakuierbar. Im Strömungskanal können Heizvorrichtungen zum Ausheizen des Strömungskanals und der angrenzenden Wände angeordnet sein.In a further development of the invention, the cylindrical recipient is through a hollow pipe section sealed against it is held in the longitudinal direction, is the partition Via a detachable ring seal, which also forms the sealing connection with the forms a cylindrical outer container wall, with a hollow pipe section encompassing and inextricably attached to it end ring part connected to the flow channel against one formed by an extension of the outer container wall, through the ring seal sealed against the outer chamber, surrounding the hollow pipe piece and with its interior Seals through holes communicating annular chamber, and is the hollow pipe piece Can be evacuated separately by means of a connected additional pump. In the flow channel can heating devices to bake out the flow channel and the adjacent Walls be arranged.

Auf Grund der teleskopartigen Einschachtelung des Rezipienten in die Zwischenwandung und den Außenbehälter ist bei auseinandergenommenen Behältern der Rezipient durch die Auspumpöffnung unmittelbar zugänglich. Als Werkstoff verwendet man für den gesamten Strömungskanal zweckmäßigerweise Metallflächen oder andere gasentwicklungsfreie, warmfeste Materialien ohne Anwesenheit von gasentwickelnden Elastomeren. Lediglich für die Verbindung der beiden Teile des Außenbehälters werden Elastomere verwendet, wobei jedoch das von diesen Elastomeren entwickelte Gas durch die Außenbehälterpumpe entfernt wird und folglich nicht in den Strömungskanal gelangt. Die Zeichnung zeigt im Schnitt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vakuumapparats. Der Vakuumapparat hat eine erste Wandung 10, die einen langgestreckten, auf einem Druck von weniger als ungefähr 10-10 Torr zu evakuierenden Vakuumrezipienten 12 bildet. Auf dem Rezipienten 12 befinden sich Kühlschlangen 14, in denen ein Kühlmittel im Wärmeaustausch mit der Wandung 10 zirkuliert. Vorzugsweise wird als Kühlmittel hierfür gasförmiges Helium aus einer Quelle 16 verwendet, das den Hauptteil der Wandung 10 auf eine Temperatur unterhalb ungefähr 20° K, vorzugsweise zwischen ungefähr 10 und 4° K, abkühlt.Due to the telescopic nesting of the recipient in the partition and the outer container, the recipient is directly accessible through the pump-out opening when the containers are dismantled. The material used for the entire flow channel is expediently metal surfaces or other heat-resistant materials that are free of gas evolution and without the presence of gas-evolving elastomers. Elastomers are only used to connect the two parts of the outer container, but the gas developed by these elastomers is removed by the outer container pump and consequently does not get into the flow channel. The drawing shows a schematic section of a preferred embodiment of the vacuum apparatus according to the invention. The vacuum apparatus has a first wall 10 which defines an elongated vacuum recipient 12 to be evacuated to a pressure of less than about 10-10 torr. On the recipient 12 there are cooling coils 14 in which a coolant circulates in heat exchange with the wall 10. The coolant used for this is preferably gaseous helium from a source 16 , which cools the main part of the wall 10 to a temperature below approximately 20 ° K, preferably between approximately 10 and 4 ° K.

Eine von der Wandung 10 in Abstand befindliche Mittel- oder Zwischenwandung 18 umschließt das eine Ende und die Seiten des Rezipienten 12, und zwar vorzugsweise über dessen gesamte Länge unter Bildung einer Zwischenkammer. Im umkleideten Teil des Rezipienten 12, und zwar vorzugsweise an dessen eingeschlossenem Ende, befindet sich eine Auspumpöffnung 26, so daß die Zwischenwandung 18 zusammen mit der Außenseite des Rezipienten 12 einen Strömungskanal 20 für das Evakuieren bildet. Auf dem Strömungskanal 20 sind Kühlschlangen 22 angeordnet, in denen ein Kühlmittel im Wärmeaustausch mit der Wandung 18 zirkuliert. Vorzugsweise wird hierfür flüssiger Stickstoff aus einer Quelle 24 verwendet, der die Wandung 18 auf eine Temperatur unterhalb ungefähr 100° K, vorzugsweise ungefähr 77° K, abkühlt. Eine Schirmplatte 28 ist vorzugsweise über oder neben der Auspumpöffnung 26 angeordnet. Die Schirmplatte 28 dient dazu, die direkte Wärmestrahlung von der Wandung 18 in den Rezipienten 12 abzuschirmen, ohne daß sie jedoch das Herauspumpen und Entweichen von Gasen aus dem Rezipienten behindert. Stromabwärts der Auspumpöffnung 26, und zwar vorzugsweise am entgegengesetzten Ende des Rezipienten 12, ist an den Strömungskanal 20 eine Vakuumpumpe 30 angeschlossen, die zum Herauspumpen der Gase aus dem Strömungskanal 20 und über die Öffnung 26 aus dem Rezipienten 12 dient.A central or intermediate wall 18, which is spaced apart from the wall 10, encloses one end and the sides of the recipient 12, specifically preferably over its entire length, forming an intermediate chamber. In the covered part of the recipient 12, preferably at its enclosed end, there is an evacuation opening 26, so that the partition 18 together with the outside of the recipient 12 forms a flow channel 20 for evacuation. Cooling coils 22, in which a coolant circulates in heat exchange with the wall 18, are arranged on the flow channel 20. For this purpose, liquid nitrogen from a source 24 is preferably used, which cools the wall 18 to a temperature below approximately 100 ° K, preferably approximately 77 ° K. A screen plate 28 is preferably arranged above or next to the pump-out opening 26. The shielding plate 28 serves to shield the direct thermal radiation from the wall 18 in the recipient 12 without, however, hindering the pumping out and escape of gases from the recipient. Downstream of the pump-out opening 26, preferably at the opposite end of the recipient 12, a vacuum pump 30 is connected to the flow channel 20 and is used to pump the gases out of the flow channel 20 and from the recipient 12 via the opening 26.

Durch eine im Abstand von der Zwischenwandung 18 angeordnete dritte Wandung 32 wird eine Außenkammer 34 gebildet, die durch eine Vakuumpumpe 36 über eine Öffnung 35 getrennt auf einen niedrigen Druck evakuiert wird. Vorzugsweise sind die Außenwandung 32 an einen Flansch 40 und die Zwischenwandung 18 an einen Flansch 38 angeschweißt und die beiden Flansche durch eine gekühlte Doppel-O-Ringdichtung abdichtend zusammengefügt.A third wall 32 arranged at a distance from the intermediate wall 18 forms an outer chamber 34 which is separately evacuated to a low pressure by a vacuum pump 36 via an opening 35. The outer wall 32 is preferably welded to a flange 40 and the intermediate wall 18 to a flange 38 and the two flanges are joined together in a sealing manner by means of a cooled double O-ring seal.

Das vordere Ende des Vakuumapparats besteht aus einem äußeren Übergangsabschnitt 42 und einem inneren Hohlrohrstück 44, das den Abschnitt 42 durchsetzt und den Rezipienten 12 trägt, ohne jedoch mit diesem in Verbindung zu stehen. Auf dem Hohlrohrstück ist eine Stirnringscheibe 46 durch geeignete Mittel 37 abdichtend am Hohlrohrstück befestigt. Die Stirnringscheibe 46 wird durch Federn 39 abdichtend gegen den Flansch 38 gedrückt, so daß sie effektiv einen den vorderen Abschluß des Strömungskanals 20 bildenden Endansatz der Wandung 18 darstellt. Der konzentrisch zum Hohlrohrstück 44 angeordnete äußere Übergangsabschnitt 42 steht über Öffnungen 48 mit dem Inneren des Hohlrohrstücks in Verbindung. Vorzugsweise ist der übergangsabschnitt 42 mittels Flansche 66, 68, die an die Wandungsabschnitte 44 bzw. 42 angeschweißt sind und zwisehen denen eine Dichtung in Form eines gekühlten Doppel-O-Ringes angeordnet ist, abdichtend am Hohlrohrstück 44 befestigt, das zusammen mit dem Übergangsabschnitt 42 eine vakuumdichte Außenkammer 49 bildet, die durch eine Pumpe 50 getrennt auf einen Druck in der Größenordnung von 10-10 Torr evakuiert wird.The front end of the vacuum apparatus consists of an outer transition section 42 and an inner hollow tube piece 44 which passes through the section 42 and carries the recipient 12 , but without being in connection with it. On the hollow pipe section, an end ring washer 46 is fastened to the hollow pipe section in a sealing manner by suitable means 37. The end ring disk 46 is pressed sealingly against the flange 38 by springs 39, so that it effectively represents an end projection of the wall 18 which forms the front closure of the flow channel 20. The outer transition section 42, which is arranged concentrically to the hollow pipe section 44 , is connected to the interior of the hollow pipe section via openings 48. Preferably, the transition section 42 is sealingly fastened to the hollow pipe section 44 by means of flanges 66, 68, which are welded to the wall sections 44 and 42 and between which a seal in the form of a cooled double O-ring is arranged, which together with the transition section 42 forms a vacuum-tight outer chamber 49 which is separately evacuated by a pump 50 to a pressure of the order of 10-10 Torr.

Der Übergangsabschnitt ist vorzugsweise an einen Flansch 52 angeschweißt, der mittels einer gekühlten Doppel-O-Ringdichtung abdichtend am Flansch 38 des Strömungskanals befestigt ist, während zwischen der Ringscheibe 46 und der Wand des Übergangsabschnittes 42 eine Öffnung 54 vorgesehen ist. Aus der elastomeren Dichtung am Flansch 52 freigesetzte Gase oder Gase aus der Atmosphäre müssen daher durch die Öffnung 54 in den übergangsabschnitt 42 eintreten, wo sie durch die Pumpe 50 entfernt werden, so daß diese Gase nicht in den Strömungskanal 20 gelangen können. Wie man sieht, befindet sich nirgendwo im Bereich des Strömungskanals 20 eine elastomere Dichtung, was deshalb sehr wichtig ist, weil derartige Dichtungen. dazu neigen, Gase zu entwickeln.The transition section is preferably welded to a flange 52 which is sealingly attached to the flange 38 of the flow channel by means of a cooled double O-ring seal, while an opening 54 is provided between the annular disk 46 and the wall of the transition section 42. Gases or gases released from the atmosphere from the elastomeric seal on the flange 52 must therefore enter the transition section 42 through the opening 54 , where they are removed by the pump 50 so that these gases cannot enter the flow channel 20 . As can be seen, there is nowhere in the area of the flow channel 20 an elastomeric seal, which is very important because such seals. tend to evolve gases.

Der innerhalb des übergangsabschnittes befindliche Teil des Hohlrohrstückes 44 wird durch in Kühlschlangen 43 zirkulierenden flüssigen Stickstoff auf eine Temperatur unterhalb 100° K, vorzugsweise etwa 77° K, gekühlt. Ein mit flüssigem Stickstoff gekühltes Schirmblech 70 ist im Hohlrohrstück 44 angeordnet, um gegen Übertragung von Wärme zum Rezipienten 12 hin abzuschirmen. Ferner ist derjenige Teil des Hohlrohrstückes 44, der den Rezipienten 12 trägt, von der gekühlten Zwischenwandung 18 umgeben. Derjenige Teil des Hohlrohrstükkes 44, der der äußeren Atmosphäre ausgesetzt ist, wird zweckmäßigerweise durch in Kühlschlangen 45 zirkulierendes Wasser gekühlt. Für die Vakuumpumpen 30, 36 und 50 verwendet man zweckmäßigerweise öldiffusionspumpen. Zweckmäßigerweise haben die Pumpen 30 und 50 kalte Kappen oder Hauben und mit flüssigem Stickstoff gekühlte Schirmbleche 58, 60 sowie nachgeschaltete zusätzliche Diffusionspumpen 62 bzw. 64 und mechanische Pumpen (nicht gezeigt). Auch die Pumpe 36 arbeitet zweckmäßigerweise mit Unterstützung einer mechanischen Pumpe (nicht gezeigt).The part of the hollow pipe section 44 located within the transition section is cooled to a temperature below 100 ° K, preferably about 77 ° K, by liquid nitrogen circulating in cooling coils 43. A shield plate 70 cooled with liquid nitrogen is arranged in the hollow pipe section 44 in order to shield against the transfer of heat to the recipient 12. Furthermore, that part of the hollow pipe section 44 which carries the recipient 12 is surrounded by the cooled partition 18. That part of the hollow pipe section 44 which is exposed to the external atmosphere is expediently cooled by water circulating in cooling coils 45. Oil diffusion pumps are expediently used for the vacuum pumps 30, 36 and 50. The pumps 30 and 50 expediently have cold caps or hoods and shield plates 58, 60 cooled with liquid nitrogen, as well as additional downstream diffusion pumps 62 and 64 and mechanical pumps (not shown). The pump 36 also expediently works with the support of a mechanical pump (not shown).

Im Strömungskanal 20 sind Heizelemente 56 angeordnet, die während des dem Evakuieren vorausgehenden Ausbrennens dazu verwendet werden, die Wände des Rezipienten, des Strömungskanals und des in den Strömungskanal hineinragenden Teils des Hohlrohrstückes auf eine Temperatur von ungefähr 200 bis 1000° C zu erhitzen. Zweckmäßigerweise verwendet man für die Heizelemente 56 Wärmestrahler. Der ganze Vakuumapparat ist zweckmäßigerweise aus korrosionsbeständigem Stahl gefertigt. Man kann aber auch andere geeignete Metalle oder Legierungen verwenden, sofern sie eine ausreichende Festigkeit haben, um den hohen Außendrücken standzuhalten, und sofern sie sich auf Temperaturen bis 1000° C erhitzen lassen.Heating elements 56 are arranged in the flow channel 20 and are used during the burnout prior to evacuation to heat the walls of the recipient, the flow channel and the part of the hollow pipe section protruding into the flow channel to a temperature of approximately 200 to 1000 ° C. It is expedient to use radiant heaters for the heating elements 56. The entire vacuum apparatus is expediently made of corrosion-resistant steel. However, other suitable metals or alloys can also be used, provided they have sufficient strength to withstand the high external pressures and provided they can be heated to temperatures of up to 1000 ° C.

Vorzugsweise ist der durch die Außenkammer 34 gebildete vakuumdichte Raum mit einer geeigneten Wärmeisolation gefüllt. Hierfür kann man beispielsweise Mehrfachlagen aus gasentwicklungsfreiem Kunststoff verwenden, die mit einer reflektierenden Beschichtung versehen und so geknittert sind, daß zwischen den einzelnen Lagen lediglich Punktberührung an voneinander in Abstand befindlichen Stellen besteht.Preferably, that formed by the outer chamber 34 is vacuum-tight Room filled with suitable thermal insulation. You can do this, for example Use multiple layers of gas-free plastic with a reflective Coating provided and wrinkled so that only between the individual layers Point contact exists at spaced apart locations.

Im Betrieb des Vakuumapparats werden die Kammern 12, 18, 34 und 49 zunächst mit Hilfe von mechanischen Vakuumpumpen (nicht gezeigt) vorevakuiert. Sobald ein Druck von ungefähr 10-Z bis 10-3 Torr erreicht ist, werden die Diffusionspumpen (50, 62), (30, 64) und 36 in Tätigkeit gesetzt. Außerdem werden die Heizelemente 56 eingeschaltet, um den Strömungskanal, den Rezipienten und den in den Strömungskanal hineinragenden Teil des Hohlrohrstückes 44 zu erhitzen, so daß adsorbierte Gase und Flüssigkeiten ausgetrieben werden. Mit den Diffusionspumpen und mechanischen Pumpen läßt sich bei den erhöhten Ausbrenntemperaturen ein Druck in der Größenordnung von 10-g bis 10-9 Torr erreichen. Wenn dieser Druck erreicht ist, werden die Heizelemente abgeschaltet und flüssiger Stickstoff aus der Quelle 24 durch die Kühlschlangen 22 geschickt, um die Temperatur der Zwischenwandung 18 auf ungefähr 77° K zu erniedrigen. Diese Temperatur ist ausreichend niedrig, um die Gasentwicklung weitgehend zu unterbinden sowie Wasserdampf, Kohlendioxyd, restliche Kohlenwasserstoffe u. dgl. zu kondensieren. Auf diese Weise wird im Strömungskanal 20 und im Innenraum der Kammer 49 ein Druck von ungefähr 10-1g Torr hergestellt. Anschließend wird gasförmiges Helium aus der Quelle 16 durch die Kühlschlangen 14 geschickt, um die Temperatur der Rezipientenwandung 10 auf ungefähr 8° K zu erniedrigen. Diese Temperatur ist ausreichend niedrig, um die Gasentwicklung drastisch herabzusetzen, und sämtliche vorhandenen Gase mit Ausnahme von Wasserstoff, Neon und Helium werden sehr rasch durch Kondensation auf der Rezipientenwand entfernt. Die Entwicklung von Wasserstoff aus der stählernen Zwischenwandung 18 wird durch das Abkühlen des Stahles auf 77° K um viele Größenordnungen verringert, und die Wasserstoffentwicklung aus der Innenwandung 10 bei Temperaturen um 8° K ist so gering, daß sie selbst bei dem in Frage kommenden extrem hohen Vakuum vernachlässigt werden kann. Auf diese Weise kann im Rezipienten 12 ein Druck in der Größenordnung von 10-12 bis 10-15 Torr und noch niedriger erhalten werden.When the vacuum apparatus is in operation, the chambers 12, 18, 34 and 49 are first pre-evacuated with the aid of mechanical vacuum pumps (not shown). As soon as a pressure of approximately 10-Z to 10-3 Torr is reached, the diffusion pumps (50, 62), (30, 64) and 36 are activated. In addition, the heating elements 56 are switched on in order to heat the flow channel, the recipient and the part of the hollow pipe section 44 protruding into the flow channel, so that adsorbed gases and liquids are expelled. With the diffusion pumps and mechanical pumps, a pressure in the order of magnitude of 10-g to 10-9 Torr can be achieved at the increased burnout temperatures. When this pressure is reached, the heating elements are switched off and liquid nitrogen from the source 24 is sent through the cooling coils 22 to lower the temperature of the partition 18 to approximately 77 ° K. This temperature is sufficiently low to largely prevent the development of gas and to condense water vapor, carbon dioxide, residual hydrocarbons and the like. In this way, a pressure of approximately 10-1 g Torr is established in the flow channel 20 and in the interior of the chamber 49. Gaseous helium is then sent from the source 16 through the cooling coils 14 in order to lower the temperature of the recipient wall 10 to approximately 8 ° K. This temperature is sufficiently low to drastically reduce the evolution of gas, and all gases present, with the exception of hydrogen, neon and helium, are removed very quickly by condensation on the recipient wall. The development of hydrogen from the steel partition 18 is reduced by many orders of magnitude by cooling the steel to 77 ° K, and the hydrogen development from the inner wall 10 at temperatures around 8 ° K is so small that it is extreme even with the one in question high vacuum can be neglected. In this way, a pressure of the order of 10-12 to 10-15 Torr and even lower can be obtained in the recipient 12.

Die Rückströmdämpfe aus den Öldiffusionspumpen 30 und 64 enthalten sowohl Pumpflüssigkeitsdampf als auch Dämpfe von thermischen Zersetzungsprodukten. Während die Flüssigkeitsdämpfe durch Kondensation auf dem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Fangschirm 58 entfernt werden, können thermische Zersetzungsprodukte und andere Gase, die durch die Pumpe zurückströmen, bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs am Fangschirm 58 möglicherweise nicht kondensierbar sein. Diese Gase werden jedoch im wesentlichen durch die Diffusionspumpe entfernt. Etwaige nicht durch die Diffusionspumpe entfernte Gasreste müssen auf ihrem Weg zum Rezipienten 12 durch den Strömungskanal 20 die ganze Außenseite des Rezipienten entlangströmen, wobei sie der sehr kalten Wandung 10 ausgesetzt sind und dort kondensieren. Eine Wärmeübertragung durch das Hohlrohrstück 44 zum Rezipienten wird durch Kühlen des Hohlrohrstückes mit flüssigem Stickstoff und durch Abstrahlung zur Zwischenwandung 18 hier weitgehend unterbunden.Contain the return vapors from the oil diffusion pumps 30 and 64 both pump liquid vapor and vapors from thermal decomposition products. While the liquid vapors due to condensation on the liquid nitrogen cooled protective screen 58 can be removed, thermal decomposition products and other gases flowing back through the pump at the temperature of the liquid Nitrogen on the catch screen 58 may not be condensable. These gases however, are essentially removed by the diffusion pump. Maybe not Gas residues removed by the diffusion pump must be on their way to the recipient 12 flow through the flow channel 20 along the entire outside of the recipient, whereby they are exposed to the very cold wall 10 and condense there. One Heat transfer through the hollow pipe section 44 to the recipient is achieved by cooling the Hollow pipe section with liquid nitrogen and by radiation to the partition 18 largely prevented here.

An der durch die Flansche 38 und 40 gebildeten Doppel-O-Ringdichtung etwa einsickerndes Gas wird aus der Außenkammer 34 durch die Pumpe 36 entfernt, die in der Kammer 34 einen Druck in der Größenordnung von 10-4 bis 10-5 Torr herstellt. Die Außenkammer 34 bildet somit einen Schutzraum, der den kalten Strömungskanal 20 wärmeisoliert. Ferner gelangt Gas, das etwa an der durch die Flansche 52 und 38 gebildeten gekühlten Doppel-O-Ringdichtung einsickert, durch die Öffnung 54 vorzugsweise in den Übergangsabschnitt 42. Von dort strömt dieses Gas durch die Öffnungen 48 und wird durch die Pumpe 50 weggepumpt.Any gas that seeps into the double O-ring seal formed by the flanges 38 and 40 is removed from the outer chamber 34 by the pump 36, which creates a pressure in the chamber 34 of the order of 10-4 to 10-5 Torr. The outer chamber 34 thus forms a protective space which thermally insulates the cold flow channel 20. Furthermore, gas that seeps into the cooled double O-ring seal formed by the flanges 52 and 38, for example, preferably passes through the opening 54 into the transition section 42. From there, this gas flows through the openings 48 and is pumped away by the pump 50.

Die Schirmplatte 28 kann man auch so ausbilden, daß sie die darunter befindliche Auspumpöffnung abschließt, sobald das gewünschte Vakuum im Inneren des Rezipienten hergestellt ist.The faceplate 28 can also be designed in such a way that it includes the underneath The pump-out opening closes as soon as the desired vacuum inside the Recipient is made.

Claims

Claims: 1. Vacuum apparatus for generating an ultra-high vacuum with an external container, to which a vacuum pump is connected via an opening, as well as with a telescopically nested in the external container, cryogenically cooled and evacuated separately by means of a diffusion pump via an evacuation opening, characterized by: that in the space between the outer container and the recipient (12) there is arranged an intermediate wall (18) which surrounds at least one substantial part of the recipient wall (10) containing the pump-out opening (26) and which is connected to the outer container wall (32) in a vacuum-tight manner at one end of the container, in such a way that an inwardly closed outer chamber (34) which can be evacuated via the opening (35) by means of the vacuum pump (36) is formed, and further characterized in that the diffusion pump (30) with the space between the recipient wall (10) and the partition ( 18) at a point away from the pump-out opening (26) in Ver There is a bond between the pump-out opening (26) and the diffusion pump (30), a flow channel (20) in which the returning vapors condense before they reach the recipient.

2. Vacuum apparatus according to claim 1, characterized in that the partition (18) is one - in the middle with the evacuation opening (26) provided - front end and the full length of the recipient surrounds.

3. Vacuum apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the Partition (18) is also cooled.

4. Vacuum apparatus according to claim 3, characterized characterized that the recipient outer wall to a temperature below 20 ° K, preferably 10 to 4 ° K, and the central wall (18) to a temperature below 100 ° K, preferably about 77 ° K, can be cooled.

5. Vacuum container according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cylindrical recipient is held in the longitudinal direction by a hollow pipe piece (44) sealed against it, that the partition (18) via a detachable ring seal (38, 52), which at the same time forms the sealing connection with the cylindrical outer container wall (32), is connected to an end ring part (46) which encompasses the hollow pipe section and is permanently attached to it, which the flow channel (20) against an extension (42) of the outer container wall formed by the ring seal the outer chamber (34) , which surrounds the hollow pipe section and communicates with its interior via holes (48) , seals the annular chamber, and that the hollow pipe section can be evacuated separately by means of a connected further pump (50).

6. Vacuum apparatus according to one of the claims 1 to 5, characterized in that heating devices (56) in the flow channel (20) are arranged to bake out the flow channel and the adjacent walls.