DE2708742A1

DE2708742A1 - Vakuumeinrichtung

Info

Publication number: DE2708742A1
Application number: DE19772708742
Authority: DE
Inventors: Steven Bruce Frankel; John Readshaw Reeher; @@ Smith Ronald David; Michael Sullivan Story
Original assignee: Finnigan Corp
Current assignee: Thermo Finnigan LLC
Priority date: 1976-03-04
Filing date: 1977-03-01
Publication date: 1977-09-15
Also published as: US4081222A; JPS52115417A

Description

PATENTANMELDUNG

(entspricht US-Anmeldung Serial-No. 664 002)

BEZEICHNUNG: ANMELDER:

ERFINDER:

Vakuunelnrlc h tung

Finnigen Corporation 845 Vest Maude Avenue Sunnyvale,Kalif., V.St.A.

Michael S. Story Los Gatos, Kaiif.,V.St.A. Steven B. Frankel San Jose, Kalif.,V.St.A. John R. Reeher Los Gatos, Kalif.,V.St.A.

Ronald D. Smith Bovingdon, Großbritannien

709837/0705

Konten: Deutldi^eonk AG, Hamburg, Konlo-Nr. 6/10055 (BLZ 20070000) ■ Postscheckamt Homburg, Konto Nr 262080-201 (BLZ 20010020)

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumeinrichtung, mit einer Puopenkammer und mit einem Anschlußteil zum Anschluß der genannten Pumpenkaamer an eine Vakuumkammer.

Sie Erfindung ist auf eine Kombination aus einer Vakuum-Umlenkplatte und einem Ventil für eine Diffusionspumpe gerichtet.

Fig. 1 zeigt eine typische Diffusionspumpe nach dem Stande der Technik. Sie umfaßt Dampfdüsen 10, von denen lediglich eine Stufe dargestellt ist, die beispielsweise öl- oder Quecksilberdampfstrahlen für die Diffusionspumpe in Einsatz bringt, um die Diffusions-Pumpwirkung zu erzeugen. Der öldampf kondensiert sodann auf der gekühlten Wandung 11 der Pumpenkammer, dazu sind Kühlschlangen 12 dargestellt. Durch einen Flansch 14 oder Stutzen ist die Diffusionspumpe 13 mit einer Vakuumkammer 16 verbunden.

Man hat festgestellt, daß Diffusionspumpen der gegenwärtigen Bauform zur Erzeugung eines Hochvakuums bis zu Druckwerten von unter 10 ' Torr eingesetzt werden können. Dies geschieht ohne den Einsatz von Kühlfallen. Ss hat sich zur Unterbindung des Transportes von Ul- oder Quecksilberdampf zur Hochvakuumkammer 16 hin als vorteilhaft erwiesen, einen einfachen gekühlten mechanischen Umlenkschirm 17 zu verwenden. Dies verhindert den Transport von Dämpfen in die Vakuumkammer, bekannt als "Rückströmung^M. Die mittig angeordnete Umlenkplatte 17 schafft einen "optischen" Umlenkschirm in der Weise, daß ein Olmolekül zumindest dreimal auf Oberflächen aufprallen muß , um an dem Umlenkschirm vorbei zu gelangen. Die Oberflächen werden gekühlt und ergeben somit eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, daß das olmolekül an einer

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Oberfläche anhaftet.

Da eine Diffusionspumpe Gasmoleküle durch Mitreißen solcher Moleküle entfernt, die in die Bahn des üldampfes aus der Dampfdüse gelangen, sollten diese Gasmoleküle möglichst wenig behindert werden, um die Verminderung der effektiven Pumpgeschwindigkeit der Diffusionspumpe möglichst gering werden zu lassen. Daher sollte das thermische Leitvermögen des Umlenkschirms 17 möglichst groß gemacht werden.

Da ein Vakuum oft eine günstige Umgebung für ein Experiment bietet, ist hiiufi^'er Zugang zu den Vorrichtungen innerhalb der Vakuumkammer erforderlich, um Veränderungen vorzunehmen, beispielsweise um fertiggestellte Teile zu entnehmen und neue einzulegen, oder,um allgemeine Wartun^saufgaben auszuführen. Bevor die Vakuunkamner dem atmosphärischen Druck ausgesetzt werden kann, muß die Diffusionspumpe außer Betrieb gesetzt werden, und man muß das Betriebsströmungsmittel abkühlen lassen. Während der Evakuierung fängt die Diffusionspumpe nicht an zu fördern, bis ihr Strömungsmittel die Betriebstemperatur erreicht hat. Bs kann durch den Einsatz eines Trennventils 18 Zeit eingespart werden, dieses ist zwischen der Vakuumkammer 16 und der Diffusionspumpe 13 eingefügt. Unter den zum Einsatz gebrachten Ventilen sind solche von der Schwenkklappen-, der Drosselklappen oder Schmetterlings- und der Schieber-Bauform.

Wie in Fig 1 gezeigt, wird bei einer Diffusionspumpe mit der Pumpgeschwindigkeit S^p die effektive Pumpgeschwindigkeit durch die thermische Leitfähigkeit der Bauteile zwischen der Pumpe oder den üarapfdüsen 10 und der Vakuumkammer 16 vermindert. Bei einer Anord-

nung wie sie in Pig. 1 veranschaulicht ist, mit einem Umlenkschirm 17, einem Ventil 18 und einem Pumprohr 11, die allesamt entsprechende Wärraeleitwerte aufweisen, wird die effektive Pumpgeschwindigkeit durch diese dazwischenliegenden Bauteile vermindert.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumeinrichtung mit verbesserter effektiver Purapgeschwindigkeit zu schaffen, rait Umlenkvorrichtungen und Ventilen, die jedoch einen verhältnismäßig hohen thermischen Leitwert aufweisen.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene, erfindungsgemäiJe Vakuumeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Doppelfunktions-Vorrichtung umfaßt, die sich, sowohl zur Sperrung des genannten Anschlußteils in einer Stellung, als auch zum Einsatz als "optische" Umlenkvorrichtung gegen Rückströmung in einer anderen Stellung, in der genannten Pumpenkami^er befindet.

Im weiteren wird die -¹Tf indung beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert. iSs zeigen:

Fig. 1: eine scheinatische Darstellung einer Vakuumeinrichtung nach dem vorbekannten Stand der Technik, mit ihren miteinander verbundenen Bauteilen, in einer Schnittdarstellung in Längsrichtung, und

Fig. 2: eine Schnittansicht in Querrichtung eines Teils einer Vakuumeinrichtung, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung einschließt.

ist bereits eingangs zum Stand der Technik erläutert worden.

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ORIGINAL INSPECTED

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Fig. 2 stellt einen Teil der Vakuumeinrichtung dar und veranschaulicht bei 21 eine Doppelfunktions-Vorrichtung, die sowohl als Umlenkplatte gegen die Rückströmung, als auch als Ventil zum Sperren des Anschlußteils an einem Vakuumflansch oder -stutzen 22, zwischen der Vakuumkammer 16 und der Pumpenkammer oder Diffusionspumpe 13 dient. Insbesondere schließt diese Umlenk/Ventil-Vorrichtung 21 eine kreisförmige Umlenkplatte 23 von hoher thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer, ein. Eine biegsame Kontaktplatte 24 aus BerylLiurabronze ist an der Umlenkplatte 23 befestigt. In der dargestellten Stellung ist die Kontaktplatte 2M- gegen eine Kühl windung 26 verformt, die die Form einer offenen !Schleife aufweist. Eine ringförmige Dichtung 2? aus einem Elastomer ist um die Umlenkplatte 23 herum angebracht.

Bei 35 ist die gesamte Vorrichtung 21 verschwenkbar angeordnet mittels einer Betätigungsstange 30 von niedrigem thermischem Leitwert, diese Stange erstreckt sich durch eine flexible, vakuumdichte Manschette 29 bis zur umgebenden Atmosphäre 28. Kühlwindungen 31 sind für diese Manschette vorgesehen. Die äußere Wandung 11' wird ebenfalls durch Kühlrohren gekühlt. Schrauben zur Befestigung der Diffusionspumpe an der Vakuumkammer durchsetzen den vakuur.idichten Raum und bilden eine große Fläche zwischen der Umlenkplatte 21 und der äußeren Wandung 11*, sie tragen somit zu dem hohen thermischen Leitwert bei, während die Außenabmessungen der Verbindungsstruktur klein gehalten werden.

Im Betrieb wird die Umlenk/Ventil-Vorrichtung 21 durch Verschwenken der Betätigungsstange 30 gesperrt, wobei die Umlenkplatte narh unten gedrückt wird. Die Elastomerdichtung 27 liegt auf der glatt gefrästen Überfläche des unteren Pumpenflansches 22 auf

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ORIGINAL INSPECTED

und bildet somit eine Vakuumdichtung. Wenn sich die Umlenkplatte in der abgesenkten Stellung befindet, so liefert der untere Pumpenstutzen eine gewisse Kühlung, während die Warmeabstrahlung des Pumpenschachts eine geringe Temperaturerhöhung verursacht. Ist das Ventil geöffnet, so stellt die Auswahl der Werkstoffe hoher thermischer Leitfähigkeit für die Umlenkplatte 23, die Kühlwindung 26 und die biegsame Kontaktplatte 24- sicher, daß die Umlenkplatte 23 wieder rasch zu ihrer Betriebstemperatur zurückkehrt.

Wenn auch die Erfindung durch eine Diffusionspumpe veranschaulicht worden ist, so ist der Erfindungsgegenstand ebenfalls geeignet zur Verwendung bei Ionenzerstaubungs- und Titansublimierungspumpen.

Claims

Patentansprüche

H.) Vakuumeinrichtung, mit einer Pumpenkammer und mit einem Anschlußteil zua Anschluß der genannten Pumpenkammer an eine Vakuumkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vakuumeinrichtung eine Doppelfunktions-Vorrichtung (21) umfaßt, die sich, sowohl zur Sperrung des genannten Anschlußteils (13) in einer Stellung, als auch zum Einsatz als "optische" Umlenkvorrichtung gegen Rückströmung in einer anderen Stellung, in der genannten Pumpenkammer befindet.
2. Vakuumeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Anschlußteil (13) einen Flansch (22) umfaßt, in welchem die genannte Doppelfunktions-Vorrichtung (21) eine Platte (23) von hoher thermischer Leitfähigkeit einschließt, mit einer Elastomer-Dichtung (27) zur Auflage auf dem genannten Flansch (22).
3· Vakuumeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannt· Doppelfunktions-Vorrichtung (21) in ihrer Stellung zur Wirkung als Umlenkvorrichtung gegen die Rückströmung einen hohen thermischen Leitwert aufweist.
4. Vakuumeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (26) zur Kühlung der genannten Doppelfunktions-Vorrichtung (21) vorgesehen ist.

709837/0705

ORIGINAL INSPECTED