DE4006755A1 - Zweistufige kryopumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige Kryopumpe mit an
der zweiten (kälteren) Stufe angeordneten Kondensations- und
Adsorptionsflächen. Eine zweistufige Kryopumpe dieser Art ist
beispielsweise aus der DE-OS 35 12 614 bekannt.
Zweistufige Kryopumpen werden üblicherweise mit einem zweistu
figen Refrigerator als Kältequelle betrieben. Die erste Stufe des
Refrigerators nimmt während des Betriebes eine Temperatur von 60
bis 100 K an. Die mit dieser ersten Stufe des Refrigerators in
gut wärmeleitender Verbindung stehenden Pumpflächen (Baffle,
Strahlungsschirm für die zweite Stufe) dienen bevorzugt der
Anlagerung von Gasen wie Wasserdampf, Kohlendioxid oder dgl.
durch Kondensation.
An der zweiten Stufe des Refrigerators, welche während des
Betriebs eine Temperatur von etwa 10 bis 20 K annimmt, sind
weitere Pumpflächen angeordnet, die einen unmittelbar zugäng
lichen Bereich und einen mittelbar zugänglichen Bereich aufwei
sen. Der unmittelbar zugängliche Bereich dient bevorzugt der
Entfernung von Gasen wie Stickstoff, Argon o. dgl. durch Konden
sation. Der mittelbar zugängliche Bereich ist dazu bestimmt,
leichte Gase, wie Wasserstoff oder Helium, zu entfernen, und zwar
durch Adsorption. Dieser Pumpflächenbereich ist üblicherweise mit
einem Adsorptionsmaterial, vorzugsweise Aktivkohle, belegt.
Bei den vorbekannten Kryopumpen ist die Kapazität der adsor
bierenden Pumpflächen der zweiten Stufe relativ klein, verglichen
mit der Kapazität der kondensierenden Pumpflächen der zweiten
Stufe. Beim Einsatz dieser Kryopumpen in Sputteranlagen, in denen
große Wasserstoffmengen anfallen, tritt deshalb häufig der Fall
ein, daß die Adsorptionskapazität lange vor der Kondensationska
pazität erschöpft ist. Es ist dann erforderlich, die Adsorpti
onsflächen zu regenerieren, wozu eine an der zweiten Stufe
angeordnete Heizung eingeschaltet und dadurch die Stufe selbst
und die Pumpflächen erwärmt werden. Eine Temperaturerhöhung auf
mindestens 70 K, vorzugsweise 90 K, ist erforderlich, um eine
vollständige Regeneration der Adsorptionsflächen zu erzielen. Da
auch die Kondensationsflächen der zweiten Stufe diese Temperatur
annehmen, ist es nicht vermeidbar, daß auch kondensierte Gase, z. B.
Argon, verdampfen, also gleichzeitig eine Regeneration der
Kondensationsflächen der zweiten Stufe eingeleitet wird. Wird der
Regenerationsprozeß unmittelbar nach der vollständigen, nur wenig
Zeit in Anspruch nehmenden Regeneration der Adsorptionsflächen
abgebrochen und die Rückkühlung der Pumpflächen der zweiten Stufe
eingeleitet, dann sind die Kondensationsflächen der zweiten Stufe
noch nicht vollständig regeneriert. Da das Adsorptionsmittel,
vorzugsweise Aktivkohle, bei den höheren Temperaturen im Bereich
70 bis 90 K noch eine gute Adsorptionswahrscheinlichkeit für
besagte kondensierbare Gase (z. B. Ar) besitzt, kann ein solches
Gas bei diesen Temperaturen von der Kondensationsfläche auf die
Adsorptionsfläche hinüberwandern. Dieses kondensierbare Gas
belegt somit bereits in der Rückkühlphase das Adsorptionsmittel
und beeinträchtigt dabei die Adsorptionskapazität der Aktivkohle
für leichte Gase, für die die Kapazität eigentlich vorbehalten
bleiben soll. Um diese Beeinträchtigung zu vermeiden, ist es
deshalb bei den vorbekannten Kryopumpen auch dann, wenn nur die
Kapazität der Adsorptionsflächen erschöpft ist, erforderlich,
einen langwierigen Regenerationsprozeß beider Pumpflächen der
zweiten Stufe durchzuführen, obwohl dieses für die Kondensati
onsflächen noch lange nicht erforderlich gewesen wäre.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
zweistufige Kryopumpe der eingangs genannten Art zu schaffen,
welche eine partielle Regenerierung der Pumpflächen für leichte
Gase, wie Wasserstoff, Helium o. dgl., ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die
Adsorptionsflächen auf einem separaten, heizbaren Bauteil befin
den und daß dieses Bauteil derart thermisch schaltbar zwischen
zwei Stellungen ist, daß es in der ersten Stellung (Pumpbetrieb)
einen thermischen Kontakt mit der zweiten Stufe des Refrigerators
hat und daß es in der zweiten Stellung (Regenerierbetrieb)
gegenüber der zweiten Stufe des Regenerators thermisch isoliert
ist. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Konfiguration der
Pumpflächen der zweiten Stufe kann die Regeneration der Adsorp
tionsflächen dann vorgenommen werden, wenn die Adsorptionsflächen
mit der zweiten Stufe des Refrigerators keinen thermischen
Kontakt haben. Während der Regeneration der Adsorptionsflächen
tritt eine störende Temperaturerhöhung nicht auf. Ein Verdampfen
bereits kondensierter Gase und damit die unerwünschten Umlage
rungen sind vermieden. Bei dieser vorgeschlagenen Lösung sind
allerdings mechanische Verstelleinrichtungen oder thermische
Schalter für die Adsorptionsflächen erforderlich, die von außer
halb der Pumpe betätigbar sein müssen.
Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe, bei welcher mecha
nische Hilfsmittel nicht erforderlich sind, besteht darin, daß
sich die Adsorptionsflächen auf einem separaten, heizbaren
Bauteil befinden und daß zwischen der zweiten Stufe und den
Adsorptionsflächen ein Wärmeflußwiderstand angeordnet ist. Auch
bei einer in dieser Weise ausgebildeten Konfiguration der Pump
flächen der zweiten Stufe ist es möglich, die Adsorptionsflächen
auf eine die Regeneration dieser Flächen ermöglichende Temperatur
aufzuheizen, ohne daß diese Temperaturerhöhung die Temperatur der
Kondensationsflächen maßgeblich beeinflußt. Der Wärmeflußwider
stand verhindert, daß sich die Kondensationsflächen während der
relativ kurzzeitigen Regeneration der Adsorptionsflächen auf
Temperaturen aufheizen, die ein Verdampfen kondensierter Gase zur
Folge haben. Da während des Normalbetriebs der Kryopumpe die
Adsorptionsflächen keiner hohen thermischen Belastung unterlie
gen, ist der Einfluß des Wärmewiderstandes auf die Adsorptions
eigenschaften vernachlässigbar.
Beide vorgeschlagenen Lösungen ermöglichen eine partielle
Regenerierung der Adsorptionsflächen. Diese Regenerierung benö
tigt nur kurze Zeit, da zum einen die Desorption der leichten
Gase relativ schnell abläuft und zum anderen die zweite Stufe
selbst nicht mitaufgeheizt werden muß. Die Erfindung hat deshalb
eine maßgebliche Verlängerung der Standzeit (Betriebsfähigkeit)
einer Kryopumpe zwischen den wesentlich seltener notwendigen und
zeitaufwendigen Regenerierprozessen der gesamten Pumpe zur Folge.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von
in den Fig. 1 bis 6 schematisch dargestellten Ausführungsbei
spielen erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine Kryopumpe nach der Erfindung,
Fig. 2 die Pumpflächen der zweiten Stufe nach dem Prinzip der
Erfindung mit der zweiten Stufe gekoppelt,
Fig. 3 bis 5 weitere Ausführungsbeispiele für die
Konfiguration der Pumpflächen der zweiten Stufe und
Fig. 6 eine mechanische Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe.
Die in Fig. 1 dargestellte Kryopumpe weist ein Gehäuse 1 mit
einer Eintrittsöffnung 2 für die abzupumpenden Gase auf. An den
Flansch 3 ist der zu evakuierende Rezipient 30 angeschlossen, und
zwar über eine Absperreinrichtung 31.
In das Gehäuse 1 ragt von unten ein zweistufiger Refrigerator 4
hinein. An seiner ersten Stufe 5 ist eine topfförmige Abschirmung
6 gut wärmeleitend befestigt, deren etwa parallel zur Eintritts
öffnung 2 des Gehäuses 1 liegende Öffnung 7 mit einem Baffle
ausgerüstet ist, das aus dem Metallstreifen 8 besteht. Die
Abschirmung 6 und auch die Bafflestreifen 8 dienen als Pumpflä
chen für Gase wie Wasserdampf, Kohlendioxid o. dgl. In die
Abschirmung 6 hinein ragt die zweite Stufe 9 des Refrigerators 4
hinein. Diese Stufe 9 trägt die insgesamt mit 10 bezeichneten
Pumpflächen der zweiten Stufe. Diese umfassen insgesamt vier im
wesentlichen parallel zueinander angeordnete, sich senkrecht zur
Eintrittsöffnung 2 erstreckende Blechabschnitte, von denen die
äußeren mit 11 und die inneren mit 12 bezeichnet sind. Die
äußeren Blechabschnitte sind unmittelbar an der zweiten Stufe 9
des Refrigerators 4, also mit möglichst gutem Wärmekontakt,
befestigt und bilden die Kondensations-Pumpflächen der zweiten
Stufe.
Die inneren Blechabschnitte 12 sind auf ihren Innenseiten mit
Aktivkohleschichten 13 versehen, welche die Adsorptionspumpflä
chen der zweiten Stufe bilden. Über schematisch dargestellte
Wärmeflußwiderstände 14 stehen diese Pumpflächen mit der zweiten
Stufe 9 des Refrigerators 4 in Verbindung. Außerdem sind die
Adsorptionsflächen beheizbar. Sie sind dazu z. B. mit Folien
heizelementen 15 ausgerüstet. Außerdem sind die beiden Stufen 5
und 9 des Refrigerators 4 mit Heizungen 16, 17 versehen. Mit
Hilfe dieser Heizungen kann eine Regeneration der gesamten Pumpe
durchgeführt werden.
Das Gehäuse 1 der dargestellten Kryopumpe ist mit zwei Anschluß
stutzen 18 und 19 ausgerüstet. Mit dem Anschluß 18 ist eine
Vorvakuumpumpe 21 verbunden. Der Anschlußstutzen 19 dient der
Durchführung von Stromführungszuleitungen zu den Heizungen 15, 16
und 17. Der Anschlußstutzen 19 dient weiterhin der Halterung
einer Steuerung 22, über die die Heizungen 15, 16, 17 in Betrieb
gesetzt werden.
Fig. 2 zeigt das Prinzip der vorliegenden Erfindung. Wesentlich
ist, daß zwischen den Kondensations-Pumpflächen 11 und der
zweiten Stufe 9 des Refrigerators ein guter thermischer Kontakt
(starke Ankopplung) besteht, während die Adsorptionspumpflächen
über Wärmeflußwiderstände 14 mit der zweiten Kältestufe 9 kontak
tiert sind (schwache Ankopplung). Die Größe der Wärmeflußwider
stände ist so bemessen, daß die relativ kurzzeitig ablaufende
Regeneration der Adsorptionsflächen 12 mit ihrem Adsorptions
material 13 durch Aufheizung mit Hilfe der Heizung 15 vorgenommen
werden kann, ohne daß die Temperaturerhöhung der Adsorptions
flächen maßgeblichen Einfluß auf die zweite Stufe 9 und damit auf
die Kondensationsflächen 11 hat. Der Regenerationsvorgang der
Adsorptionsflächen muß abgeschlossen sein, bevor auf den Konden
sationsflächen 11 kondensierte Gase verdampfen. Diese Überlegungen
sind maßgebend für die untere Grenze des Wertes der Wärmefluß
widerstände 14. In Bezug auf den oberen Grenzwert ist maßgebend,
daß eine ausreichende und sichere Kühlung der Adsorptionsflächen
12 während des Normalbetriebs der Kryopumpe sichergestellt sein
muß. Da die Adsorptionsflächen 12 während des Normalbetriebs
thermisch nicht hochbelastet sind, stört die Existenz nicht zu
hoher Wärmeflußwiderstände 14 nicht. Das Vorhandensein der
Wärmeflußwiderstände 14 hat lediglich zur Folge, daß die Adsorp
tionsflächen 12 nach der Inbetriebnahme oder nach einem Total
regenerationsprozeß verzögert ihre Betriebstemperatur erreichen.
Diese Verzögerung ist jedoch in der Regel erwünscht, da dadurch
eine frühe Belegung der Adsorptionsflächen 12 mit unerwünschten
Gasen vermieden wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die abgewinkelten
Abschnitte 24 der Kondensationsflächen 11 über einen Block 26 aus
gut wärmeleitendem Werkstoff (beispielsweise Kupfer, das auch als
Material für die Pumpflächen 11, 12 verwendet werden kann) mit
der zweiten Stufe 9 des Refrigerators 4 kontaktiert. Mittels
einer ebenfalls aus gut wärmeleitendem Material bestehenden
Schraube 27 sind die Pumpflächen 11 und der Kupferblock 26 an der
zweiten Stufe 9 in deren zentralen Bereich befestigt. Die Ad
sorptionsflächen sind seitlich neben dem Kupferblech 26 an der
zweiten Stufe 9 befestigt, und zwar mit Hilfe von schlecht
wärmeleitenden Bauteilen (Schrauben 28, Ringe 29, beispielsweise
aus Edelstahl). Dadurch ist ein ausreichend großer Wärmeflußwi
derstand vorhanden.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Heizung 16 der
zweiten Stufe 9 als Heizplatte ausgebildet ist. Dieser Heizplatte
liegt der Kupferblock 26 unmittelbar auf. Für die Ausbildung des
Wärmewiderstandes 14 sind zwei weitere Alternativen dargestellt.
Bei der linken Adsorptionsfläche 12 ist die Dicke des diese
Pumpfläche bildenden Blechabschnittes zwischen den adsorbierenden
Bereichen und der zweiten Kältestufe 9 reduziert. Der für die
Wärmeleitung maßgebende Querschnitt ist dadurch wesentlich
kleiner, so daß ein ausreichend großer Wärmeflußwiderstand
vorhanden ist. Bei der rechten Adsorptions-Pumpfläche 12 ist die
Querschnittsreduzierung zwischen dem abgewinkelten Abschnitt 25
und der eigentlichen Pumpfläche dadurch verwirklicht, daß ledig
lich zwei Stege 31 vorhanden sind (vgl. auch Fig. 5).
Bin weiterer Unterschied zwischen den Ausführungsformen nach den
Fig. 3 und 4 besteht noch darin, daß die den Adsorptionsflä
chen 12 zugeordneten Heizungen 15 als Folienheizelemente ausge
bildet sind und daß auch die noch verbleibenden, den Kondensati
onsflächen 11 zugewandten Bereiche mit Schichten 13 aus Adsorp
tionsmaterial belegt sind. Die Kapazität der Adsorptionsflächen
ist dadurch größer.
Bei der mechanischen Lösung nach Fig. 6 sind die Kondensations
flächen 11 wieder mit Hilfe des Kupferblockes 26 stark an der
Kältestufe 9 angekoppelt. In der dargestellten Version gilt
dieses ebenfalls für die Adsorptionsflächen 12 mit ihren abge
winkelten Abschnitten 25. Dazu sind in die Kältestufe 9 einge
schraubte Bolzen 33 mit Spiralfedern 34 vorgesehen, welche die
Adsorptionsflächen 12 an die Kältestufe 9 anpressen.
An den Adsorptionsflächen 12 ist ein Gestänge 35 befestigt, das
durch die Abschirmung 6 und - mit Hilfe eines Federbalges 36 -
vakuumdicht durch das Pumpengehäuse 1 nach außen geführt ist.
Außerhalb der Pumpe ist ein Antrieb 37 - beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 6 ist schematisch ein magnetischer Antrieb mit Spulen
38 und Magnet 39 dargestellt - mit dem Gestänge 35 derart gekop
pelt, daß die Adsorptionsflächen 12 angehoben und damit von der
Kältestufe 9 abgekoppelt werden können. In dieser Stellung kann
die gewünschte separate Regenerierung der Adsorptionsflächen 12
ohne maßgebliche Beeinträchtigung der übrigen Pumpflächen vorge
nommen werden.
Anstelle des dargestellten Antriebs 37 können auch andere An
triebe - motorisch bewegter Exzenter, elektromagnetischer An
trieb, Bimetallschalter, pneumatische Vorrichtung, die ggf. durch
den Dampfdruck einer geeigneten Flüssigkeit (z. B. LH2) selbst
steuernd ist, - verwendet werden. Bei geeigneter Werkstoffwahl
kann der Antrieb 37 auch in die Pumpe verlegt werden. Vorausset
zung ist beispielsweise für einen Bimetallantrieb, daß die
gewünschten, das An- und Abkoppeln bewirkenden Formänderungen bei
den Temperaturen auftreten, die im Bereich der Adsorptionsflächen
12 auftreten.
Claims (13)
1. Zweistufige Kryopumpe mit an der zweiten (kälteren) Stufe
(9) angeordneten Kondensations- und Adsorptionsflächen,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Adsorptionsflächen (13)
auf einem separaten, heizbaren Bauteil (12) befinden und daß
dieses Bauteil derart thermisch schaltbar zwischen zwei
Stellungen ist, daß es in der ersten Stellung (Pumpbetrieb)
einen thermischen Kontakt mit der zweiten Stufe (9) des
Refrigerators hat und daß es in der zweiten Stellung (Rege
nerierbetrieb) gegenüber der zweiten Stufe des Regenerators
thermisch isoliert ist.
2. Kryopumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Adsorptionsflächen (12, 13) mit Hilfe von mindestens einer
Spiralfeder (34) an die zweite Kältestufe (9) angepreßt
werden und daß ein Antrieb (37) zur Erzeugung einer der
Kraft der Spiralfeder entgegengerichteten Kraft vorgesehen
ist.
3. Kryopumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich
der Antrieb (37) außerhalb des Pumpengehäuses (1) befindet
und daß der Antrieb und die Adsorptionsflächen über ein
Gestänge (35) miteinander gekoppelt sind.
4. Zweistufige Kryopumpe mit an der zweiten (kälteren) Stufe
(9) angeordneten Kondensations- und Adsorptionsflächen,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Adsorptionsflächen (13)
auf einem separaten, heizbaren Bauteil (12) befinden und daß
zwischen der zweiten Stufe (9) und den Adsorptionsflächen
(13) ein Wärmeflußwiderstand (14) angeordnet ist.
5. Kryopumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpflächen der zweiten Stufe von vier sich im wesentlichen
parallel zueinander und senkrecht zur Eintrittsöffnung (2)
der Kryopumpe (1) erstreckenden Blechabschnitten gebildet
werden, von denen die äußeren Blechabschnitte (11) die
Kondensations-Pumpflächen bilden und die inneren Blechab
schnitte (12) die Adsorptions-Pumpflächen (13) tragen.
6. Kryopumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur
die Innenseiten der inneren Blechabschnitte (12) mit Ad
sorptionsmaterial (13) belegt sind.
7. Kryopumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl die Innenseiten als auch die Außenseiten der Blech
abschnitte (12) mit Adsorptionsmaterial (13) belegt sind.
8. Kryopumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die die Pumpflächen bildenden Blechabschnitte
(11, 12) abgewinkelte Abschnitte (24, 25) aufweisen, mit
denen sie an der zweiten Stufe (9) des Refrigerators (4)
befestigt sind.
9. Kryopumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Bildung einer starken Ankopplung der Kondensations-Pumpflä
chen an der zweiten Stufe (9) des Refrigerators (4) aus gut
wärmeleitendem Werkstoff, beispielsweise Kupfer, bestehende
Befestigungsmittel (Block 26, Schraube 27) vorgesehen sind.
10. Kryopumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung einer schwachen Ankopplung zwischen der
Adsorptionsfläche (12) an der zweiten Stufe (9) des Refri
gerators (4) aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff, bei
spielsweise Edelstahl, bestehende Befestigungsmittel
(Schrauben 28, Ringe 29) vorgesehen sind.
11. Kryopumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die die Adsorptionsflächen (13) tragenden
Blechabschnitte (12) zwischen ihren adsorbierenden Bereichen
und dem Befestigungsort an der zweiten Kältestufe (9) einen
reduzierten Querschnitt aufweisen.
12. Kryopumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke der Blechabschnitte reduziert ist.
13. Kryopumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den adsorbierenden Bereichen der Blechabschnitte
(12) und dem Befestigungsort an der zweiten Stufe (9) Stege
(31) ausgebildet sind.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5231840A (en) * | 1991-03-28 | 1993-08-03 | Daikin Industries, Ltd. | Cryopump |
DE19547030A1 (de) * | 1995-12-15 | 1997-06-19 | Leybold Ag | Tieftemperatur-Refrigerator mit einem Kaltkopf sowie Verfahren zur Optimierung des Kaltkopfes für einen gewünschten Temperaturbereich |
DE19632123A1 (de) * | 1996-08-09 | 1998-02-12 | Leybold Vakuum Gmbh | Kryopumpe |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5301511A (en) * | 1992-06-12 | 1994-04-12 | Helix Technology Corporation | Cryopump and cryopanel having frost concentrating device |
US5305612A (en) * | 1992-07-06 | 1994-04-26 | Ebara Technologies Incorporated | Cryopump method and apparatus |
US5375424A (en) * | 1993-02-26 | 1994-12-27 | Helix Technology Corporation | Cryopump with electronically controlled regeneration |
DE4336035A1 (de) * | 1993-10-22 | 1995-04-27 | Leybold Ag | Verfahren zum Betrieb einer Kryopumpe sowie Vakuumpumpensystem mit Kryopumpe und Vorpumpe |
US5590538A (en) * | 1995-11-16 | 1997-01-07 | Lockheed Missiles And Space Company, Inc. | Stacked multistage Joule-Thomson cryostat |
US6116032A (en) * | 1999-01-12 | 2000-09-12 | Applied Materials, Inc. | Method for reducing particulate generation from regeneration of cryogenic vacuum pumps |
US6122921A (en) * | 1999-01-19 | 2000-09-26 | Applied Materials, Inc. | Shield to prevent cryopump charcoal array from shedding during cryo-regeneration |
US20100011783A1 (en) * | 2007-05-17 | 2010-01-21 | Canon Anelva Technix Corporation | Cryotrap and vacuum processing device with cryotrap |
JP5028142B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2012-09-19 | キヤノンアネルバ株式会社 | クライオトラップ |
US20090038319A1 (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-12 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryopanel and Cryopump Using the Cryopanel |
EP2310681A4 (de) * | 2008-07-01 | 2017-04-12 | Brooks Automation, Inc. | Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung von temperaturregelung für eine kryopumpe |
US20100011784A1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryopump louver extension |
WO2012071540A2 (en) * | 2010-11-24 | 2012-05-31 | Brooks Automation, Inc. | Cryopump with controlled hydrogen gas release |
KR102033142B1 (ko) * | 2011-02-09 | 2019-10-16 | 브룩스 오토메이션, 인크. | 극저온 펌프 |
CN105229397B (zh) | 2013-04-24 | 2018-11-16 | 西门子医疗有限公司 | 包括两级低温制冷机及相关联的安装装置的组件 |
US10352617B2 (en) * | 2014-09-25 | 2019-07-16 | University Of Zaragoza | Apparatus and method for purifying gases and method of regenerating the same |
WO2017093101A1 (en) | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Koninklijke Philips N.V. | Cryogenic cooling system with temperature-dependent thermal shunt |
JP6857046B2 (ja) * | 2016-03-29 | 2021-04-14 | 住友重機械工業株式会社 | クライオポンプ |
JP6913049B2 (ja) * | 2018-03-02 | 2021-08-04 | 住友重機械工業株式会社 | クライオポンプ |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1253404B (de) * | 1962-03-26 | 1967-11-02 | Varian Associates | Hochvakuum-Pumpvorrichtung |
DE2455712A1 (de) * | 1974-11-25 | 1976-08-12 | Eckhard Kellner | Cryo-sorptionspumpe |
DE2536005A1 (de) * | 1975-08-13 | 1977-02-24 | Eckhard Kellner | Hochvakuum-pumpensystem |
DE2620880A1 (de) * | 1976-05-11 | 1977-11-24 | Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg | Kryopumpe |
DE2949092A1 (de) * | 1979-12-06 | 1981-06-11 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Kryopumpe |
DE3512614A1 (de) * | 1985-04-06 | 1986-10-16 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Verfahren zur inbetriebnahme und/oder regenerierung einer kryopumpe und fuer dieses verfahren geeignete kryopumpe |
EP0250613A1 (de) * | 1986-06-23 | 1988-01-07 | Leybold Aktiengesellschaft | Kryopumpe und Verfahren zum Betrieb dieser Kryopumpe |
EP0336992A1 (de) * | 1988-04-13 | 1989-10-18 | Leybold Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion einer refrigeratorbetriebenen Kryopumpe |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3024009A (en) * | 1944-05-08 | 1962-03-06 | Jr Eugene T Booth | Condensation can |
US2465229A (en) * | 1944-09-07 | 1949-03-22 | Westinghouse Electric Corp | Vacuum trap |
US2985356A (en) * | 1958-12-04 | 1961-05-23 | Nat Res Corp | Pumping device |
US3338063A (en) * | 1966-01-17 | 1967-08-29 | 500 Inc | Cryopanels for cryopumps and cryopumps incorporating them |
CH652804A5 (en) * | 1981-03-10 | 1985-11-29 | Balzers Hochvakuum | Method for regenerating the low-temperature condensation surfaces of a cryopump and cryopump appliance for implementing the method |
US4454722A (en) * | 1981-05-22 | 1984-06-19 | Helix Technology Corporation | Cryopump |
US4438632A (en) * | 1982-07-06 | 1984-03-27 | Helix Technology Corporation | Means for periodic desorption of a cryopump |
US4514204A (en) * | 1983-03-21 | 1985-04-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Bakeable cryopump |
US4910965A (en) * | 1984-06-29 | 1990-03-27 | Helix Technology Corporation | Means for periodic desorption of a cryopump |
FR2599789B1 (fr) * | 1986-06-04 | 1990-03-23 | Air Liquide | Procede de regeneration d'un etage de cryopompe ou de cryocondenseur et cryopompe pour sa mise en oeuvre |
US4763483A (en) * | 1986-07-17 | 1988-08-16 | Helix Technology Corporation | Cryopump and method of starting the cryopump |
JPS63124880A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-28 | Hitachi Ltd | クライオポンプ再生方法 |
US4918930A (en) * | 1988-09-13 | 1990-04-24 | Helix Technology Corporation | Electronically controlled cryopump |
-
1990
- 1990-03-03 DE DE4006755A patent/DE4006755A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-01-08 EP EP91100181A patent/EP0445503B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-08 DE DE91100181T patent/DE59100757D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-28 JP JP3034126A patent/JP2871873B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-04 US US07/663,130 patent/US5111667A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1253404B (de) * | 1962-03-26 | 1967-11-02 | Varian Associates | Hochvakuum-Pumpvorrichtung |
DE2455712A1 (de) * | 1974-11-25 | 1976-08-12 | Eckhard Kellner | Cryo-sorptionspumpe |
DE2536005A1 (de) * | 1975-08-13 | 1977-02-24 | Eckhard Kellner | Hochvakuum-pumpensystem |
DE2620880A1 (de) * | 1976-05-11 | 1977-11-24 | Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg | Kryopumpe |
DE2949092A1 (de) * | 1979-12-06 | 1981-06-11 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Kryopumpe |
DE3512614A1 (de) * | 1985-04-06 | 1986-10-16 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Verfahren zur inbetriebnahme und/oder regenerierung einer kryopumpe und fuer dieses verfahren geeignete kryopumpe |
EP0250613A1 (de) * | 1986-06-23 | 1988-01-07 | Leybold Aktiengesellschaft | Kryopumpe und Verfahren zum Betrieb dieser Kryopumpe |
EP0336992A1 (de) * | 1988-04-13 | 1989-10-18 | Leybold Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion einer refrigeratorbetriebenen Kryopumpe |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5231840A (en) * | 1991-03-28 | 1993-08-03 | Daikin Industries, Ltd. | Cryopump |
DE19547030A1 (de) * | 1995-12-15 | 1997-06-19 | Leybold Ag | Tieftemperatur-Refrigerator mit einem Kaltkopf sowie Verfahren zur Optimierung des Kaltkopfes für einen gewünschten Temperaturbereich |
DE19632123A1 (de) * | 1996-08-09 | 1998-02-12 | Leybold Vakuum Gmbh | Kryopumpe |
US6092373A (en) * | 1996-08-09 | 2000-07-25 | Leybold Vakuum Gmbh | Cryopump |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BALZERS UND LEYBOLD DEUTSCHLAND HOLDING AG, 63450 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |