DE1628440A1

DE1628440A1 - Verfahren zur schnellen Verminderung des Druckes eines Gasgemisches innerhalb einer Kammer und Vakuumsystem zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1628440A1
Application number: DE19671628440
Authority: DE
Inventors: Hogan Walter Henry
Original assignee: 500 Inc
Current assignee: 500 Inc
Priority date: 1966-10-27
Filing date: 1967-10-26
Publication date: 1971-08-19
Also published as: GB1170824A; US3485054A

Description

500 Incorporated, SO Aoorn Park, Cambridge Nass./USA

Verfahren zur schnellen Verminderung des Druckes eines Gasgemisches innerhalb einer Kammer und Vakuumsystem

zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen Verminderung des Druckes eines Gasgemisches und Vakuumkammern zur Durchführung dieses Verfahrens« und die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Vakuumkammern» die derart ausgelegt sind» dass diese im Bereich zwischen dem Atmogphärendruok Und einem Druck von 10 Torr oder weniger arbeiten« und bei denen ein sogenanntes Kryo-Pumpen verwendet wird.

Ee stehen verschiedene Systeme zur Verfügung« um relativ hohe Vakua für industrielle Verfahren und für üntersuchungskammern herzustellen. Bei einigen dieser Systeme« die die Erzielung •ine· Hochvakuums erfordern« ist die Zeitdauer des Abpumpene der V»kuurakÄBBB#r nicht von grosser Bedeutung. Ss gibt jedoch zahlreiche Anwendungen für V«kuumkammern« bei denen es er-

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wünscht;, wenn nicht sogar notwendig ist, in der Lage zu sein, sehr schnell auf das gewünschte Vakuumniveau herabzupurapen. Beispielsweise ist es in Raumsimulatorkammern erforderlich; dass man die schnellen Druckänderungen simulieren kann,» denen Raumfahrzeuge bei einem schnellen Aufstieg ausgesetzt sind,

bei dem diese Raumfahrzeuge aus einem Gebiet mit Atmosphäre

rendruck in eines mit Drucken im Bereich von 10 ^ Torr gelangen. Im Idealfall sollte diese Druckabnahme in etwa vier Minuten erreicht werden können* um das Aufsteigen eines Raumfahrzeuges simulieren zu können. Bei einigen speziellen industriellen Verfahren ist es erforderlich, Gegenstände in einer evakuierten Atmosphäre zu behandeln, wobei diese Gegenstände in eine Arbeitskammer eingebracht worden und evakuiert wird und eine Behandlung durchgeführt wird und dann die Gegenstände entnommen werden. Dies bedeutet, dass der grösste Teil der Zeit für das Evakuieren der Arbeitskammer verwendet wird. Als Beispiel sei angegeben» dass zahlreiche Kunststoffgegenstände auf der Oberfläche metallisiert werden* und dass dies mittels einer Vakuumabscheidung erfolgt. In diesen Fällen stellt die Zeltdauer» die für das Evakuieren der Arbeltskammer benötigt wird, einen Hauptanteil der Zelt dar, die zur Behandlung der Gegenstände erforderlich 1st. Wenn die Abpumpzeit der Kammer wesentlich herabgesetzt wird, so können dadurch die Kosten für derartige Verfahren ebenfalls wesentlich verringert werden.

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Es gibt mechanische Pumpen« mit denen sehr schnell ein Abpumpen von einem atmosphärischen Druck bis zu einem Druck von einigen Torr (mm Hg) durchgeführt werden kann. Es gibt auch zahlreiche Pumpeinrichtungen« mit denen sehr schnell ein Abpumpen aus einem Druokbereich.durchgeführt werden kann» der unterhalb eines Torr liegt. Hierau gehören Diffusions-

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pumpen« die von einem Druck von 10 Torr ab arbeiten« Ionen-

pumpen« die von einem Druck von 10**^ Torr ab arbeiten und

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Sublimationspumpen« die von einem Druck von 10 Torr ab arbeiten. Es ist jedoch keine mechanische Einrichtung bekannt« mit der es möglich ist, ein schnelles Abpumpen im Druckte-

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reich zwischen einigen Torr und etwa 10 Torr durchzuführen.

Es wurden in den letzten Jahren grosse Anstrengungen gemacht, um Kryopumpen zu entwickeln* bei denen eine gekühlte Oberfläche vorgesehen ist« an welcher Gasmoleküle kondensiert und sorbiert werden. Kryopumpen wurden verwendet« um in ei-

-3 -4 nem Druckbereich unterhalb 10 * oder 10 Torr zu pumpen« und diese Kryopumpen wurden durch Ionenpumpe^ oder Diffusionspumpen ergänzt« um nicht kondensierbare Materialien« wie beispielsweise Neon« Wasserstoff und Helium« zu entfernen. Kryopumpen sind üblicherweise für die Pumpgeschwindigkeit ausgelegt« die für den benötigten Enddruck erforderlich ist« und* wenn überhaupt« wurden nur geringe Anstrengungen gemacht« um ein schnelles Abpumpen zu erreichen. Dies bedeutet« dass das Tiefkühlgerät oder das Tiefkühlsystem* welches bei

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der Kryopumpe verwendet wird» für die Belastung beim höchsten Ausgangedruok ausgelegt ist. Beispielsweise weist eine für 10 000 l/seo ausgelegte Kryopumpe, die mit dem Abpumpen bei einem Druck von 10**** Torr beginnt« eine Strahlungebelastung von etwa 0,05 W und eine Kondensationsbelastung von . etwa 0,05 W, was einer Gesamtbelastung von 0,10 W entspricht« auf. Beginnt das Pumpen bei einem Druck von 10 ^ Torr, so weist die Pumpe die gleiche physikalische Auslegung auf» jedoch beträgt die Strahlungsbelastung 0,05 W und die !Condensations belastung 5,0 W, woraus sish eine Gesamtkühlbelastung von 5«05 V ergibt. Diese Kühlbelastung wird auf 50,05 W er-

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höht« wenn die Pumpe ihren Betrieb bei etwa 10 Torr beginnen muss. Wie in dem deutschen Patent ....... (Patentanmeldung L 55 498 Xc/27d) beschrieben wird« wurden die im vorstehenden» bei Kryopumpen auftretenden Probleme im wesentlichen dadurch überwunden» dass eine automatisch betätigbare Kryowandung veränderlicher Grosse vorgesehen wird. Diese bewirkt eine verminderte Belastung und Pumpgeschwindigkeit bei höheren Drucken« um die Kühlbelastung an die Torr-Liter/Sekunden-Belastung anzupassen« anstatt an die Llter/Sekunden-Belastung. Die Wandungen für eine derartige Kryopumpe werden so leicht wie möglich gewacht, um die Masse und dadurch die. AbkUhlbelastung zu vermindern· Kry©wandungen dieser Art ermöglichen die Verwendung von kleinen kryogenen Tieftemperaturkältemasohinen in kleinen Kryopumpen« die mit Pumpgesohwln-

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digkelten im Bereich von 100 1/sec bis zu 100 000 1/sec arbeiten. Durch keine der mechanischen oder kryogenen Einrichtungen, die zur Erzielung hoher Vakua verwendet werden, wird jedoch das' Problem eines sehr schnellen Abpumpens gelöst.

Es ist deshalb ein Hauptziel der Erfindung» eine verbesserte Vakuumanlage zu schaffen« mit der sehr schnell abgepumpt werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vakuumanlage der beschriebenen Art zu schaffen« die insbesondere . für Raumsiraulatorkammern und gewisse industrielle Verfahren geeignet ist. Ein vieiteres Ziel der Erfindung 1st die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Evakuierung einer Kammer mit sehr grosser Geschwindigkeit» wobei dieses Verfahren eine Kombination von mechanischen Pumpstufen und kryogenen Pumpstufen umfasst. Die Erfindung umfasst demzufolge die verschiedenen Stufen und die Beziehung einer Stufe oder mehrerer Stufen zu Jeder anderen Stufe* und weiterhin umfasst die Erfindung eine Vorrichtung und Konstruktionsmerkmale und bezieht sich auf Kombinationen von Elementen und auf die Anordnung von Teilen« die zur Durchführung dieser Stufen geeignet Bind.

Im Gegensatz zur bisher bekannten Auslegung von Kryopumpen weist das erfindungsgeniHsse Vakuumsystem eine Kryopumpe auf» die eine verh&itniemäselg groese thermische Hasse hat» die der Xryopumpenbelastung engepasst ist. Sine getrennte Kryo-

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pumpenkajwaer und eine Arbeitskammer sind vorgesehen »und diese stehen miteinander in Strömungsverbindung. Sie sind jedoch in vollständig steuerbarer Weise isoliert» wie es in der folgenden Beschreibung noch dargelegt werden soll. In der Kryopumpenkammer iat eine grosse thermische Masse vorgesehen» die mittels einer Tieftemperaturkälteeinrichtung gekUhlt wird» wobei ein ausgedehnter WKrmeUbertragungsoberflftchenbereioh vorgesehen ist. Kaohdem die Arbeitskammer bis auf einen Druck von wenigen Torr (beispielsweise 1 - 10 m Kg) durch mechanisch« Einrichtungen evakuiert 1st» wird der Schieber, der die Verbin-' dung zwischen diesen beiden Kammern steuert» geuffnet» und CIa* au* der Arbeitskammer tritt in die Kryopumpenkammer ein und wird unmittelbar auf der grossen Oberfläche der thermischen Masse kondensiert» und dadurch wird der Druck schnell vermindert. Die Temperatur der thermischen Masse wird um einige örade erhöht» jedoch nicht soweit» dass eine beträchtliche Menge des kondensierten Oases zu sieden, beginnt. Die Tiefkühlung der Kryopumpenoberflache wird fortgesetzt» und das Pumpen kann ebenfalls so lange als gewünscht fortgesetzt werden. Vor der Druckerhöhung in der Arbeltskammer zur Herausnahme der Probetelle· der Werkstücke oder dgl« wird der Sohleber zwischen der Arbeltskammer und der Kryopuepenkammer geschlossen. Die thermisch· Mass· wird wieder auf ihre tiefere Temperatur zur Vorbereitung einer Wiederevakuierung der Arbeitskammer gekühlt. Periodisch kann die Kryopumpenkaamer er-

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wärmt werden und mittels einer mechanischen Pumpe abgepumpt werden·

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Be* zugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Ss zeigen: .

Fig. 1 eine Lungesohnittansioht einer AusfUhrungsfona des erfindungsgem&ssen VakuumkammerBysterns, welches eine TlefkUhlktUteelnrlohtung aufweist ι

Fig. 2 eine Schnittansieht,genommen länge der Linie 2-2 der Fig. 1j

Fig. 3 eine Sohnittansioht, genommen längs der Linie 3-3 der Fig. Ii

Fig. K eine Teilschnittanaicht des unteren Abschnittes der Kryopuapenka«ner# wobei die Verwendung eines von aussen zugeführten Tiefkühlmittels anstelle einer Tiefkühlvorrichtung dargestellt ist;

Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Vakuumsystem*; und -

Fig*³. 6 eine sohematIsche Darstellung eines Vakuumsystems.

welches mehrere Arbeitskammern und eine einzige Kryopumpenkaramer aufweist.

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Bei der In Fig. 1 dargestellten Anordnung sind die Arbeitskammer und die Kryopumpenkammer hintereinander geschaltet» und es ist eine eingebaute Tlefteaperaturk&ltemasohine vorgesehen. Flg. 1 veranschaulicht ferner die Verwendung eines festen Materials« wie beispielsweise Blei« als thermische Masse. Das vakuumdichte OehKuse 10* welches einen Befestigungsflansoh 11 aufweist, begrenzt eine Arbeitskammer 12. Bs sei bemerkt, das& die Arbeitskammer 19 jede beliebige Gröaae und Form haben kann, wobei die. Wahl durch die Verwendung des Vakuumsystem* bestirnt wird. Diese Kammer ist in Fig. 1 im wesentlichen als eine halbkugelfurmcige Kammer dargestellt, und hierbei handelt es sich nur um ein Ausführung*- beispiel. Eine Ablassleitung 13 steht über eine Verbindungsleitung 14 mit einer mechanischen Vakuumpumpe 15 in Verbindung und ferner über eine Verbindungsleitung 17 »it einer Vakuumpumpe 18, die im Druckbereich unterhalb eines Torr pumpen kann. Die Pumpe 18 kann eine Diffusionspumpe, eine Ionenpumpe oder eine Sublimationspumpe sein. Schieber 16 und 19 sind in den Verbindungeleitungen 14 und 17 vorgesehen. Bin Hauptvakuumsohieber 20 steuert die Strönungsverbindung zwischen der Arbeitskammer 12 und der Kryopumpe 26. Sa kann sich hierbei um einen Sperrschieber oder um irgendeinen anderen Schieber handeln, wie er in Vakuumsystemen verwendet wird. Der Schieber 20 ist in einem Schiebergehäuse 21 angeord-

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net, welches einen Flansch 22 hat, um eine siokerdiohts Abdichtung mit dem Flansch 11 des vakuumdicht en Gehäuses JO her-

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zustellen» und zwar mittels Schrauben 23 oder dgl.. Das Schiebergehäuse 21 weist ferner einen unteren Flansch 24 zur Befestigung an der Kryopumpe 26 auf. Das öffnen und Sohliessen des Schiebers 20 erfolgt mittels einer Betätigungseinrichtung» die schematisch bei 25 gezeigt ist.

Es sei bemerkt» dass es bei der erfindungsgemässen Anlage erforderlich ist» vakuumdichte Dichtungen zwischen den verschiedenen Komponenten vorzusehen. Da es zahlreiche Wege gibt» um dies zu erreichen, beispielsweise die Verwendung von Q-Ringen aus elastomeren Materialien» ein Verschweissen usw. »sollen derartige Dichtungen nicht im einzelnen dargestellt und beschrieben werden.

Der dargestellte Kryopumpenabsohnitt 26 weist ein äusseres Kryopumpengehäuse 28 auf» welches eine Kammer 29 einsehliesst» in der die Hauptkryopumpe angeordnet ist. Innerhalb dieses äueseren Kryopumpengehäuses 28 ist das Gehäuse 35 der Kryopumpenkammer angeordnet» welches vorzugsweise aus einem Material» wie beispielsweise aus dünnem rostfreiem Stahl» hergestellt 1st. Das Gehäuse 35 begrenzt die Kryopumpenkammer 36· und dieses Gehäuse ist im Abstand vom äusseren Gehäuse 28 an geordnet und an diesem und am Schiebergehäuse mittels eines Distansringes 37 befestigt» Ein Strahlungsschild 38 umgibt den unteren Teil des Kryopumpenkammergehäuses 35 und begrenzt mit diesem den unteren Teil der Kryopumpenkammer 36» wobei ein« Strömungsverbindung über öffnungen 39 vorhanden ist. Die

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zylindrische Wandung 35, welche den oberen Teil der Kryopumpenkamner einsohliesst, weist eine Bodenplatte 40 auf« .- ■ die als Teil der thermischen Nasse dient und den anderen Teil der thermischen Masse trägt. Dieser andere Teil ist hier als Einrichtung dargestellt» die ausgedehnte Wärme-Ubertragungeoberflachen in der Form von konzentrischen Zylindern. 41 (siehe auch Fig. 2) aufweist.

Die Kryopumpenoberf lachen 40 und 41 und der Strahlungsschirm ^8 werden durch Tiefkühleinrichtungen gekühlt. Bei der in Fig. 1 dargestellten AusfUhrungsform ist eine Tieftempera- -turkältemaschine 45 in den Kryopumpenabsohnitt eingebaut. Eine für diesen Zweck geeignete Tieftemperaturkältemaschine ist in der US-Patentschrift 3 218 815 beschrieben« und es wird insbesondere auf die Fig. 6 dieser Patentschrift Bezug genommen. Eine derartige Tief temperaturkältemaschine, die als Stufentieftemperaturkältemaschine in Flg. 1 dargestellt ist und die Abschnitte 46 und 47 aufweist« kann eine Kühlung bei zwei Temperaturen durchführen« und zwar entsprechend den Wärmestationen 68 und 85 der in Fig. 6 der US-Patentschrift 3 218 815 dargestellten Tief tempera turkältemasohine. Sine XUhlung beim tieferen Temperaturniveau (beispielsweise von 14* K - 20° K) wird am Ende der Stufe 46 durchgeführt« die mit der Bodenplatte 40 verbunden ist und in direktem Wärmeauatausohkontakt mit der Platte 40 steht und durch diese hin-

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durch mit den Wärmeaustauschobsrfläehen 41 verbunden 1st·

Da die Tleftemperaturk&ltemasohlne an sich nicht Teil der Erfindung ist« sind die Hilfsanlagen der Tieftemperaturkältemaschine* beispielsweise der Antrieb, die KÜhlmittelquelle usw.» echeniatisoh bei 48 dargestellt.

Der Strahlungssohinn 38.weist* wie Fig· 1 zeigt, eine Bodenplatte 49 auf» welche die untere Wandung der Kryopuapenkammer und die thermische Verbindung zur Tieftemperaturkältemaschine bildet. Die Tiefkühlung des Strahlungasohirmes erfolgt beim höheren Temperaturniveau (beispielsweise bei 70* K ·* 80 · K). Bei der Verwendung der in der Fig. 6 der US-Patentschrift 3 218 815 dargestellten Tieftemperaturkältemasehlne wird der Strahlungsaohira derart mit der Wärmestation 68 verbunden* dass swlsohen diesen Teilen ein Wärmeaustausch stattfindet* wobei die Wärmestation 68 über die Expansionskaramer 5*0 gekühlt wird. Der übrige Teil des Strahlungsschirms weist einen Zylinder 50 auf» einen oberen Ring 51 > der sich duroh die Gehäusewandung 35 der Kryopumpe, in abgedichteter Welse hinduroh erstreckt» und einen geneigten Ring 52« der sich in die Kryopumpenkammer 36 hinein erstreckt. Der Strahlungsschirm ist mittels einer Abdeckplatte 53 abgeschlossen* die sich auf dem geneigten Abschnitt 52 über wärmeleitende Träger 54 (sie-

he auch Pig. 3) abstutztν .

Da es erforderlich sein kann* die Kryopuapenkaneer 36 perio- . disch abzupumpen» kann eine mechanische Vakuumpumpe 42 mit

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der Kryopumpenkarcmer 36 über die Leitung 43 verbunden sein« die mittels eines Schiebers 44 gesteuert wird.

Der Raum« der zwischen der Innenwandung des äusseren Genauses 28 und der Aussenwandung des Inneren Gehäuses 35 und der Bodenplatte 47 und den Wandungen 50 und 5I des Strahlungs-8ohirms eingeschlossen ist, dient zur Isolierung der Kryopumpenkammer. Dieser Raum kann deshalb evakuiert sein oder mit einem feinverteilten Isolationsmaterial oder mit einer eingeaohäumten Isolation gefüllt sein. Es sind zahlreiche Isolationssysteme für diesen Zweck bekannt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung» eine Tief tempera türkühlung der thermischen Masse der Kryopumpe und des Strahlungsschirmes dadurch vorzusehen« dass kryogene fluide Medien umgewälzt werden» die beispielsweise in Wärmeaustausch mit den Bodenplatten 40 und 49 stehen. Dies 1st in Flg. 4 dargestellt« Schlangen 55» die aus Materialien» wie beispielsweise rostfreiem Stahl» bestehen» stehen in Wänneaustausohverbindung mit der Bodenplatte 40 der thermische Masse. Heliumgas mit einer Temperatur von etwa 15° K bis zu etwa 20° K oder flüssiges Helium wird über eine Leitung 56 in die Schlangen eingeführt und über eine Leitung 57 abgezogen. Diese Leitungen weisen» wie dargestellt» eine Isolierung 58 auf. In gleicher Weiee wird flüssiger Stickstoff in den Schlangen 60 in Umlauf gebraoht» die an der Bodenplatte 49 des Strahlungeeohira«

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derart befestigt sind· dass sie mit dieser Bodenplatte in Wärmeaustauschbeziehung stehen. Der flüssige Stickstoff wird . durch die Leitung 61 eingeführt und als gasförmiger Stickstoff über die Leitung 62 abgeführt. Die Einlassleitung 6t weist eine Isolation 6> auf.

Pig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung« bei der die Arbeitskammer von der Kryopumpenkammer getrennt ist und über eine Verbindungsleitung mit dem Schieber verbunden ist» der innerhalb dieser Verbindungsleitung angeordnet ist. In den Fig. 1 und 5 haben gleiche Elemente gleiche Bezugszahlen. Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung weist.das Arbeitskammergehäuse 65 einen Flansch 66 auf« der derart gestaltet ist» dass die erforderliche strömungsdiehte und vakuumdichte Verbindung mit einem Deckel 67 hergestellt werden kann» der einen Flansch 68 aufweist» mit dem der Deckel an den Flansch 65 mittels Schrauben 69 angeschraubt werden kann. Der Deckel 67 kann auch derart aufgebaut sein» dass er von der Arbeitsgehäusekammer 65 fortgeechwenkt werden kann oder in anderer Welse von dem Gehäuse abgenommen werden kann» damit die Arbeitskammer 70 zuganglioh 1st. Wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Aueführungsbeieplel kann die Arbeltekammer 70 durch eine mechanische Pumpe 15 abgepumpt werden und durch eine Pumpe 18» die im Druckbereioh unterhalb eines Torr arbeiten kann.

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Die Arbeitskammer 70 1st mit der Kryopumpenkammer Über eine ₍. Leitung 72 verbunden, welche den Vakuuntschieber 20 enthält. ■*. Der Schieber 20 1st mit der Kryopumpenkammer 26 verbunden, die bei dem in Flg. 5 dargestellten Ausf Uhrungsbeispiel ein äusseres Gehäuse 75 aufweist, welches eine äussere Kammer J6 einsohliesst, die die innere Kryopumpenkammerwandung 78 enthält, welche sich in die Kammer 76 hinein erstreckt. Wie bei dem in Flg. 1 dargestellten Ausf Uhrungsbeispiel wird ein Strah· lungssohirm 38 verwendet, der ein Teil des. Gehäuses der Kryopumpenkammer 36 bildet. Die thermische Masse wird bei dem in' Fig. 5 dargestellten Ausf Uhrungsbeispiel durch Hochdruckhelium [1400 - 14 000 kg/cm² (20 000 - 200 000 psl)J gebildet. Dieses Hoohdruokhelium ist in einer Anzahl von dünnwandigen Bohren 80 aus rostfreiem Stahl enthalten, die mit einem Anschluss verbunden sind. Die Tiefkühlung erfolgt mittels einer Tieftemperaturkältemaschine wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, und zwar wird der Anschluss 81 und damit die aus Hochdruokhellum bestehende thermische Masse tiefgekühlt, und ferner wird der Strahlungsschirm tiefgekühlt. Alternativ können die Rohre 80 ein fluides Medium enthalten, welches eine Wärmekapazität aufweist, die ihren Ursprung in einer Phasenänderung hat, beispielsweise in einer Änderung aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand. Neon kann als Beispiel fUr ein derartiges fluides Medium genannt werden.

Flg. 6' zeigt sohematlsoh, wie mehr als eine Arbeitskammer mit einem einzelnen Kryopumpensystem 26 verbunden werden kann

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und von diesem betrieben werden kann. Das Kryopumpensystem 26 kann eines der beschriebenen Systeme sein, und die Arbeitekammern 83« 86 und 87 können irgendeine gewünschte Form haben. Es sei bemerkt, dass mechanische Pumpen und Vakuumpumpen, die unterhalb des Bereiches von einem Torr arbeiten kö*nnen, vorgesehen sind» wie es im einzelnen bei der Beschreibung der Flg. 1 erläutert wurde. Eine einzelne Hauptleitung 88 und Abzweigungsleitungen 89, 90 und 91 sind vorgesehen und bilden die erforderlichen Strömungsverbindungen, die von Hau pt Schiebern 92, 93 und 9^ gesteuert werden. Bei der in Fig. 6 dargestellten Anlage können die Arbeitskammern 85, 86 und 87 nacheinander mit der Kryopumpe 26 verbunden werden. Es 1st aber auch möglich, diese gleichzeitig zu verbinden. Die Verwendung einer Vielzahl von getrennten und unterschiedlichen Arbeitekammern ermöglicht im Betrieb eine grössere Anpassung, und dies führt im allgemeinen zu einer kontinuierlichen Benutzung der Kryopumpe und zu einer Verwendung der Kryopumpe mit höherem Wirkungsgrad.

Die Betriebsweise des erfindungsgemässen Vakuumsystems soll unter Bezugnahme auf die Fig. 1 erläutert werden. Zu Beginn des Betriebes wird der Schieber 20 geschlossen, und dadurch wird die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 12 und der Kryopumpe gesperrt. Dies ermöglicht einen Zugang zur Arbeitskammer und das Einsetzen von Proben oder Gegenständen, die innerhalb der Kammer behandelt werden sollen» Im Anschluss an die Her- >

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stellung einer strömungediohten Abdichtung zwischen der Arbeitskammer und dem Schiebergehäuse wird der Schieber 16 für die mechanische Vakuumpumpe 15 geöffnet« und die Arbeitskammer wird auf einen Druck evakuiert, der im Bereich zwischen einigen wenigen Torr und einem Bruchteil eines Torr liegt. Der Sohleber 16 wird dann geschlossen« und der Hauptvakuumschieber 20 wird geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt des Verfahrens ist die thermische Masse» welche die Bodenplatte 40 und die Oberflächen 41 umfasst« durch Tiefkühlung auf etwa 15° K bis zu etwa 20* K abgekühlt. Nur einige wenige Sekunden sind erforderlioh» um eine grosse Menge der gasförmigen Moleküle, die aus der Arbeitskammer 12 in die Kryopumpe 36 eingetreten sind» auf den ausgedehnten Oberflächen der thermischen Masse zu kondensieren» wodurch der Druck innerhalb des ganzen Systems auf etwa 10~* Torr oder noch weniger herabgesetzt wird. Bei dieser Kondensation wird die Temperatur der thermischen Masse auf etwa JO'K erhöht. Wenn einmal das Druokniveau von etwa 10**"* Torr erreicht, ist« 1st die thermische Belastung an der thermischen Masse gering« und die Kühlleistung« die von der Tieftemperaturkältemasohine abgegeben wird» kann verwendet werden» um die thermische Masse von ihrer höheren Temperatur von etwa 30* K auf etwa ■ 15* K bis zu etwa 20* X abzukühlen. Wenn Drucke in der Arbeitskammer' 12 erforderlich sind, die kleiner sind als etwa 10~5 Torr, dann wird der Schieber 19 geöffnet» und das Pumpen wird mittels der Pumpe 18 fortgesetzt« die» wie oben erläutert» eine Ionenpumpe» eine Diffusionspumpe

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oder eine Subliraationspumpe sein kann. Ss ist zu erkennen, dass bei diesem Betriebe jede der unterschiedlichen Vakuumpumpen in dem Betriebebereich verwendet wird» in welchem die spezielle^: Pumpe mit grusstem Wirkungsgrad und am Bohnelisten arbeitet. Beispielsweise kann die mechanische Pumpe 15 die Arbeitskammer 12 bis auf einige wenige ¹SoTV in einigen Sekunden oder einigen Minuten abpumpen. Die Kryopumpe vermindert dann den Druck bis zur Grössenordnung von etwa 1Q~* Torr sehr schnell, und schliesslich kann die Ionenpumpe oder die Diffusionspumpe die nicht kondensierbaren Bestandteile« wie beispielsweise Wasserstoff und Neon* aus der Arbeitskammer mit sehr grosser Geschwindigkeit; abpumpen.

Am Ende der Testperiode oder am Ende des Verfahrens wird der Sohleber 20 wieder geschlossen und luft oder andere aase werden in die Arbeitskammer 12 eingeführt« und diese, wird wieder auf Atmosphärendruok gebraoht. Die Kryopumpe andererseits behält Ihren verminderten Druck bei« und die thermische Masse der Kryopumpe wird auf die tiefste Temperatur gebraoht« wenn dies nicht bereits erfolgt ist.

Zwei typische Anwendungsbeispiele dieses Vakuumsystem« sollen beschrieben werden« um den Betrieb und die Anwendung darzustellen.

Beim ersten Beispiel sei angenommen« dass eine Arbeitskammer einen Rauminhalt von etwa 1 250 nr (44 000 Kublkfuss) hat« und dass diese Arbeitskammer verwendet wird« um das βohne1-

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le Auf steigen eines Raumfahrzeuges zu simulieren, und dass es erforderlich ist, diese Kammer auf etwa 10**** Torr in vier Minuten abzupumpen. Sin Vorpumpen auf einen Druokwert in der Orössenordnimg eines Bruchteils eines Torr, beispielsweise auf 0,38 Torr oder 1/2000 Atmosphärendruok, kann mittels mechanischer Pumpen in etwa zwei Minuten durchgeführt werden, wobei nooh zwei Minuten verbleiben, um ein Abpumpen auf 10"*' Torr durchzuführen. Dies mächt in dieser Stufe die Erreichung einer Pumpgesohwlndigkelt von etwa 100 000 1/seo erforderlich.

Wenn eine bekannte Kryopumpe verwendet wird, um ein Abpumpen mit dieser erforderlichen Geschwindigkeit durchzuführen, wäre es erforderlich, eine Tief tempera turkältemasohine zu verwenden, die eine Kapazität von mehreren 1000 W hat. Wenn jedoch durch die Kryopumpe ein Wert von 10"* Torr oder ein geringerer Wert erreicht 1st, fällt der Kältebedarf ganz drastisch auf lediglich einige wenige Watt ab, was bedeutet, dass die übrige Kapazität der Tief temperaturkältemasohine in diesem Fall überflüssig ist.

Im Gegensatz zur Kapazität der Tief temperaturkältemasohine, die bei den bisher bekannten Kryopumpen erforderlich 1st, um ein schnelles Abpumpen zu erreichen, erfordert das erfindungsgemäsee Vakuumpumpensystem eine Tief temperaturkältemasohine, die eine Kapazität von etwa 120 W aufweist, wenn ein Zwischenraum von nur etwa einer Stunde zwischen zwei aufeinanderfol-

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genden Pumpvorgängen vorhanden ist. Dies ist der Fall» da die Kälteleistung , die bei dem Abpumpen von einem Bruchteil eines Torr bis zu etwa 10"* Torr in einem Zeitraum von zwei Hinuten erforderlich 1st» von der thermlsohen Hasse zugeführt wird und nicht von der Tief temper&turkältemasohine. Um die luft in der Arbeitskammer bei diesem Arbeitabelspiel bei einem Druck von 0,38 Torr (1/2000 Atmosphärendruck) zu kondensieren, ist eine Kälteleistung von 108 Watt-Stunden oder 370 STU erforderlich. Die Härmekapazität von Blei (thermische Masse) zwischen 15° K und 30* K beträgt etwa 0*37 BTU pro englisches Pfund» so dass etwa 1000 engl. Pfund Blei mit einer Temperatur von etwa 15* K (etwas Über ein Kubikfuss)» die eine Oberfläche zwischen 40 und 100 Quadratfuss aufweisen» auf etwa 30° K erwärmt werden» wenn eine der Menge von 22 Standaräkubikfu8s äquivalente Luftmenge kondensiert wird» die entfernt werden muss» um einen Druck von 10"·* Torr in dieser Kammer zu erreiohen. Der Anfangswärmefluss liegt in der Qrössenordnung von 20 000 If« und der Mittelwert während der-zweimintttlgen Pumpdauer beträgt etwa 3 000 W. Die Wärmebelastung am Ende dieser Zeltperiode, wenn der Druck auf 10*** Torr verringert 1st, ist weniger als 1 W* und zwar wegen der Kondensation und der Strahlung» und die Wäroebelastung kann 10 W ausmachen» und zwar durch eine Wärmeleitung, dia über die Halterung der thernisqhetf Masse erfolgt· Da die Anfangewärmebelastung beim Xon* densleran der kondensierbaren Bestandteile des Gases bei 0,38 Torr von der Wärmekapazität der thermischen Masse aufgenommen

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wird, muss die verwendete Tieftemperaturkälteaasohine lediglieh für eine mittlere Leistung ausgelegt sein, die erforderlich ist« um die thermische Hasse innerhalb einer bestimmten Zeitdauer abzukühlen und um den stationären Kryopurapzustand

aufrecht zu erhalten« d.h. die Leistung« die durch eine Wärmeleitung in die Kryopumpe hinein und durch eine Strahlungserwärmung in der Kryopumpe erforderlich ist.

Es sei ferner angenommen« dass in dem Vakuumsystem dieses Beispiels die Arbeitskammer von einem atmosphärischen Druck auf einen Druck von 10 ^ Torr jede Stunde abgepumpt werden soll. Thermo dynamische Berechnungen zeigen« dass eine Kälteleistung von 108 W erforderlich 1st« um 1000 engl. Pfund Blei, von 30° K auf 15° K in der Stunde Zwischenraum zu kühlen« und dass eine zusätzliche Leistung von 1 bis zu 10 W erforderlich ist« um die stationären Belastungsbedingungen während dieser Stunde zu erfüllen. Die Tieftemperaturkältemäschine muss deshalb eine Kapazität von etwa 120 W haben. Wenn es erforderlich ist« dieses Abpumpen lediglich einmal alle zehn Stunden zu wiederholen« dann zeigen ähnliche Berechnungen« dass eine

Tieftemperaturkältötnasohine ausreichend 1st« die eine Kapa-

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zität von etwa 10 W bis tu 20 W hat.

Bei machen Anwendungen kann es Überhaupt nicht erforderlich sein« ein mechanisches Abpumpen zu verwenden. Ale «weit·« Beispiel für die Betriebsweise des erfindungsgeraäseen Vakuua-

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systems sei angenommen, dass eine kleine Arbeitskammer sohneil evakuiert werden soll. Üblicherweise ist eine derartige Kammer eine Glocke, die ein Volumen von etwa 2 Kubikfues haben kann. Verwendet man eine Grosse von 16« 8 BTU pro Standardkubikfuse als die Energie* die erforderlich ist* um die kondensierbaren Bestandteile in der Luft zu kondensieren* um ein Vakuum von etwa 10"* Torr zu erhalten* so folgt daraus» dass die gesamte Kälteleistung in der Größenordnung von 33*6 BIV liegt. Diese Leistung kann von etwa 100 engl. Pfund Blei erbracht werden* welches eine Oberfläche von etwa 1 Quadratfuss hat. Wenn der Hauptvakuumschieber geöffnet ist* so erfolgt das Abpumpen fast augenblicklich* und die nicht kondensierbaren Restgase kSnenen schnell durch Pumpen an aioh bekannter Art entfernt werden·

Wenn einmal die Wahl des Materials der thermischen Nasse erfolgt ist* beispielsweise Blei* Kupfer« Hochdruckhelium oder ein fiuldes Medium« welches im Tieftemperaturbereich eine Phasenänderung durchmachen kann« so kann das Gewicht dieser thermischen Masse in einfacher Weise aus ihren bekannten physikalischen Eigenschaften errechnet werden* um diese thermische Masse an jede gewünschte Leistungsoharakterlstik anzupassen· Xm allgemeinen kann die thermische Masse als diejenige Meng· definiert werden* die erforderlich ist« um im wesentlichen die gesamte Kälteleistung aufzubringen* die benötigt wird« um die Abpumpkondenaatlon auf etwa 10"** Torr durchzuführen« wobei das Pumpen entweder bei einem atmosphärischen

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Druck beginnt oder bei einen Druok la Bereich eines Bruchteils eines Torr oder in Bereich einiger weniger Torr. In allen praktischen Fällen beträgt die Menge dieser thermischen Masse wenigstens das Zehnfache derjenigen» die erforderlieh wäre, wenn die Kälteleistung direkt von der Tief temperaturkältemaschine zugeführt wird, anstatt dass diese Leistung in der thermischen Masse gespeichert wird.

Zu« Schluss soll die Betriebsweise des erfindungsgemMssen Vakuunsystems mit einem bisher bekannten Versuch verglichen werden, der in der Literatur beschrieben wurde. Es wird hierzu beispielsweise auf die Zeitschrift "Tiie Journal of Vacuum Seien* ce and Technology" 3Nr. 5» Seite 252-257 (September/Oktober 1966) hingewiesen. Diese Literatürstelle ermöglicht es» Temperaturpegel» Külteleistungskapazitüten und geometrische Bedingungen der Kühlanlage su bestimmen. Beispielswelse würde eine Pumpe mit einer Leistung von 100 000 1/sec zum Betrieb bei einem stationären Druck von 10*** Torr eine Kondensationsflache von etwa 40 Quadratfuss erforderlich machen. Wandungen mit einer Flüche von 20 Quadratfuss, die derart angeordnet sind» dass diese auf beiden Selten kondensieren können, können eine, derartige Fumpgesohwlndlgkelt bewirken. Ua die Temperaturdifferenz zwischen zwei Stellen dieser Wandung auf ein Minimum herabzusetzen und um sicherzustellen» dass diese Wandung in ausreichender Welse starr ist» kann für diese Wandung ein Material gewühlt werden» welches aus. Kupfer hoher

Reinheit mit einer Dicke von 1/52 - 1/16 Zoll besteht« Bas Oe-

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wicht dieser Wandungen beträgt lediglich 55 - 110 engl» Pfund, wobei eine Wärmekapazität im Bereich zwischen 15° X und JO* K in der GrÖseenordnung von 4,4 STU bis zu 8,8 HEU erzielt wird. Wenn die Pumpe beim Ubergangabetrieb verwendet wird« wie es bein ersten Beispiel der Betriebsweise des erfinduhgegemäseen Vakuumsystems beschrieben wurde» ist die Pumpe in der Lage» falls die Kryowandungen anfangs auf 15° K abgekühlt sind, das System auf 10~* Torr abzupumpen, und zwar lediglich dann/ wenn die Kryopumpe* bei einem Druck beginnt« der nicht höher liegt als 5 χ 10"*' Torr bis 10 Torr» und zwar in Abhängigkeit von der verwendeten Masse» anstatt dass ein Abpumpen von 0,38 Torr möglich ist, wie es in dem Beispiel beschrieben wurde. Dadurch ist es natürlich nicht möglich, ein schnelles Abpumpen im schwierigen Bereich von etwa 1 Torr und 10"^ Torr zu erreichen» welches durch die Verwendung einer thermischen Masse möglich ist.

Die vorstehende Beschreibung zeigt» dass durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen wird» um sehr schnell Vakua im Bereich von etwa 10"^ Torr zu erreichen. Mit zusätzlichen Vakuuepuepwilagen kann der Druck bis auf 1O~¹⁰ Torr erniedrigt werden* JDIe Anlage ist ia Betrieb eehr anpassungsfähig und ausaerordentlioh einfach aufgebaut,und in gewissen PKllen kann die Anlage kontinuierlich betrieben werdeß_D ■ ' . . ' - ■ ■ . ./

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Claims

Patentansprüche

Vakuumsystem* gekennzeichnet durch

a) eine Arbeitskammer*

b) eine Kryopumpenkammer« die eine thermische Masse in Form einer ausgedehnten Oberfläche enthält, wobei diese thermische Masse wenigstens in derjenigen Menge vorhanden 1st, die es ermöglicht« im wesentlichen die gesamte Kälteleistung aufzubringen, die für ein Abpumpen

—1 von einem Druck oberhalb etwa 10 Torr bis auf einen druck von 10**** Torr durch eine Kondensation der Oase erforderlich ist«

c) Tiefteraperaturkälteeinriohtungen, die der thermischen Masse zugeordnet sind und die derart ausgebildet sind» dass diese Kälteeinriehtungen die thermische Masse auf eine Temperatur abkühlen können» die unterhalb derjenigen liegt« bei welcher die Hautpbestandteile der Oase kondensieren und sich verfestigen*

d) Strömungsleitungen,- weiche die Arbeitskammer und die Kryopumpenkammer verbinden und

e) Schieberelnrlohtungen« die in diesen Strömungsleitungen angeordnet sind und die die Strömung von f .!widen Medien zwischen der Arbeitskammer und der Kryopumpenkammer steuern.

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2. Vakuumsystem naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet»· dass die thermische Masse wenigstens zehnmal so gross ist als diejenige, die in normalen Kryopumpen erforderlich ist, bei denen Im wesentlichen die gesamte Kälteleistung, die für die Kondensation erforderlich, ist, direkt von der Tieftempera turkälteeinriöhtung zugeführt wird,
3. Vakuumsystem nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,> dass die thermische Hasse aus einem Metall besteht, welches bei kryogenen Temperaturen eine hohe Wärmekapazität aufweist.
4. Vakuumsystem naoh Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Blei 1st.
5. Vakuumsystem nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet ^, dass die thermische Masse ein fluldes Medium 1st, welches im Tieftemperaturbereich, den die thermische Masse erreicht, eine Phasenänderung erleidet.
6. Vakuumsystem naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Masse Hochdrucköle Hum 1st, welches in einem dünnwandigen Rohr enthalten ist.
7· Vakuumsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', dass die Tiertemperaturkältemaschine eine kryogene Tieftemperaturkälteraaschine 1st, die einen integralen Bestandteil der Kryopumpe bildet.

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8. _ Vakuumsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Vakuumpumpe in steuerbarer Weise mit der Arbeitskammer in Verbindung steht.
9. Vakuumsystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Vakuumpumpen» die im Bereich unter einem Torr arbeiten und die in steuerbarer Weise mit der Arbeitskammer in Verbindung stehen.
10. Vakuumsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« dass mechanische Pumpen in steuerbarer Weise mit der Kryopumpenkammer In Verbindung stehen.

11. Vakuumsystem* gekennzeichnet duroh

a) eine Arbeitskammer«

b) eine Kryopumpenkammer, die eine thermisch© Masse in Form einer ausgedehnten Oberfläche aufweist» wobei dia thermische Masse in wenigstens derjenigen Menge vorhanden 1st, die es ermöglicht« im wesentlichen .

die gesamte Kälteleistung zuzuführen , die erforderlich ist, um ein Abpumpen von einem Druck oberhalb etwa 10 Torr bis auf einen Oruok von etwa 10"' Torr durch eine Kondensation von Gasen durchzuführen,

c) Strahlungsschirme, die wenigstens den Teil der Kryopumpenkammer umgeben, der die thermische Hasse enthält_β

ü) @in äuseeres Gehäuse, welches die Kryopumpenkammer und den Strahlungsschild umgibt, um eine thermische Isolierung für diese beiden Teile zu bilden,

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e) Tieftemperaturkühleinrichtungen, um die thermische Masse auf eine Temperatur unterhalb derjenigen ab- . zukUhlen* bei weicher die Hauptbestandteile der Gase kondensieren und sich verfestigen,und um den Strahlungsschirm abzukühlen»

f) StrÖmungsleitungen, welche die Arbeitskammer und die Kryopumpenkammer verbinden« und

g) Schieber» die in diesen Strömungsleitungen angeordnet sind, um die Strömung eines flulden Mediums zwischen der Arbeitskammer und der Kryopumpenkammer zu steuern.

12. Vakuumsystem nach Anspruch 11., dadurch gekennzeichnet, dass die Tieftemperaturkälteanlage eine kryogene Tieftempera» turkältemaschine ist, die eine Kälteleistung in zwei Temperaturniveaus abgeben kann, wobei das untere Niveau verwendet wird, um die thermische Masse zu kühlen, und wobei das obere Niveau verwendet wird« um den Strahlungsschirm zu kühlen.«

13· Vakuumsystem nach Anspruch 1I₁. gekennzeichnet durch eine mechanische- Vakuumpumpe* die in steuerbarer Weise mit der Arbeitskammer verbunden ist.

14. Vakuumsystem nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Vakuumpumpe, die im Bereich unter einem Torr arbeiten kann und--die in steuerbarer Weise mit der Arbeitskammer, verbunden ist.

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15· Vakuumsystem nach Anspruch 11» gekennzeichnet durch eine mechanische Vakuumpumpe, die in steuerbarer Weise mit der KryoDuraDenkaramer verbunden ist.

16. Vakuumsystem» gekennzeichnet durch

a) eine Anzahl von Arbeitskammern»

b) eine Kryopumpenkaaimer, die eine thermische Masse in der Form, einer ausgedehnten Oberfläche aufweist» wobei die

w thermische Masse wenigstens in einer solchen Menge vorliegt» die ausreicht» um im wesentlichen die gesamte Kälteleistung aufzubringen» die erforderlich ist» um ein Abpumpen von einem Druck oberhalb etwa 10 Torr auf einen Druck von etwa 10 ^J Torr durch eine Kondensation von Gasen durchzuführen»

c) Kältevorriohtungen» die der thermischen Masse zugeordnet sind und die derart ausgebildet sind» dass diese Vorrichtungen die thermische Masse auf eine Temperatur abkühlen, die unterhalb derjenigen liegt» bei welcher die Hauptbestandteile der Gase kondensieren und sich verfestigen»

d) Strömungsleitungen, die jede Arbeitskammer mit der Kryopumpenkammer verbinden und

e) Schieber» die innerhalb dieser Strömungsleitungen angeordnet sind» um die Strömung von fluiden Medien zwischen jeder Arbeitskammer und der Kryopumpenkammar zu steuern«

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17· Verfahren zur schnellen Verminderung des Druckes eines Gasgemisches innerhalb einer Kammer vom Atmosphärendruck auf etwa 10 ^ Torr, daduroh gekennzeichnet, dass die kondensierbaren Bestandteile in diesem Gasgemisch plötzlich in Kontakt mit einer vorher gekühlten thermischen Masse gebracht werden* so dass die kondensierbaren Bestandteile auf der Oberfläche der thermischen Masse verfestigt werden» dass diese thermische Masse auf eine Temperatur abgekühlt wird» die ausreichend tief liegt» so dass deren Temperatur im Anschluss an die Verfestigung der kondensierbaren Teile unterhalb derjenigen verbleibt« bei welcher diese Bestandteile verfestigt sind»

13. Verfahren nach Anspruch 17* dadurch gekennzeichnet» dass die thermische Masse auf eine Temperatur zwischen 15* K und 20* K vor dieser plötzlichen Inkontaktbringung abgekühlt ist, wobei diese Temperatur nicht höher als auf etwa 30* K während der Verfestigung der kondensierbaren Bestandteile ansteigt.

19. Verfahren nach Anspruch 17» daduroh gekennzeichnet» dass vor dem plötzliohen Inkontaktbrlngen ein mechanisches Abpumpen durchgeführt wird» um den Druok in der Kammer auf einen Wert zwisohen einigen wenigen Torr und einem Bruchteil eines Torr zu verringern.

20. Vakuumeyate», welches «ine Kryopumpenanlage al· Teil einer Vorrichtung zur Verminderung des Druck·· im System aufweist»

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wobei diese Kryopumpenanlage eine thermische Kasse In der Form einer ausgedehnten Oberfläche hat« und wobei Kältemaschinen vorgesehen sind» um diese thermische Masse abzukühlen* dadurch gekennzeichnet, dass dieses Vakuumsystem eine Arbeitskammer und eine . Kryopumpenkaramer aufweist» welche diese thermische Masse enthält, dass diese Arbeitskammer und die Kryopumpenkammer über eine Leitung miteinander verbunden sind, in der ein Schieber angebracht ist, und dass die thermische Masse wenigstens In einer solohen Menge vorliegt, die in der Lage ist, im wesentlichen die gesamte Kälteleistung abzugeben, die erforderlich 1st, um ein Abpumpen von einem Druck oberhalb etwa 10 Torr bis zu oinem Druck von etwa 10**"* Torr durch eine Kondensation von Oasen durchzuführen, wobei, wenn die kondensierteren Bestandteile Im Das plötzlich mit der kalten thermischen Masse durch ein öffnen des Schiebers in Berührung gebracht werden, diese Bestandteile schnell auf der Oberfläche der thermischen Masse verfestigt werden.

21.. Vakuumsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Masse wenigstens zehnmal mp gross 1st wie diejenige, die in normalen Kryopumpen erforderlich ist, bei denen im wesentlichen die gesamte Kälteleistung/ die für die Kondensation erforderlich ist, direkt von der Kältemaschine wird.

22. Vakuumsystem nach Anspruch 20$ daduroh gekennzeichnet, dass dl· thermisch« Masse aus Metall besteht, welches «in·

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hohe Wärmekapazität bei tiefen Temperaturen hat.

23. Vakuumsystem nach Anspruch 22» dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Blei 1st.

24« Vakuumsystem nach Anspruch 20« daduroh gekennzeichnet« dass die thennsiohe Masse ein fluides Medium 1st , welches innerhalb des Temperaturbereiches» den die thermische Masse erreicht» eine Phasenveränderung erleidet.

25* Vakuumsystem nach Anspruch 20, daduroh gekennzeichnet» dass die thermische Masse Hochdruckhelium 1st» das in einem dünnwandigen Rohr enthalten ist.

26. Vakuumsystem nach einem der Ansprüche 20 bis 25« dadurch gekennzeichnet» dass die Kältemaschine eine Tieftemperaturk&ltemasehine ist» die einen integralen Bestandteil der Kryopumpe bildet.

27· Vakuumsystem nach einem der Ansprüche 20 bis 26» daduroh gekennzeichnet» dass wenigstens der Teil der Kryopumpenkammer» der die thermische Masse enthält» einen Strahlungsschirm aufweist» dass die K&ltemasohina eine Tief tempera turkältemasohlne ist» die Kälteleistung auf zwei Temperaturniveaus abgeben kann» dass das untere Temperaturniveau verwendet wird» um die thermische Masse zu kühlen» und dass das obere Temperaturniveau verwendet wird* mn den Strahlungsschirm zu lcühlen.

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