JP2967785B2 - ゲツターポンプ装置 - Google Patents
ゲツターポンプ装置Info
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゲツターポンプ装置に関するものである。
ゲツターポンプ装置は、超真空ポンプの一種であり、
フインの表面にゲツタ材料（例えば、Al−Zr合金）を固
着してカートリツジ状に組み立てた構造を有し、表面に
強いゲツタ作用があると共に、表面に捕獲吸着した気体
分子を拡散過程によつて内部に吸収する。このため表面
積当たりの気体の吸着量は大きいが、従来、室温以上の
温度範囲にて運転され、吸着分子の拡散速度を増大させ
てゲツタ作用を増大させるために、加熱装置にて通常40
0℃程度以上に昇温させて使用されている。
フインの表面にゲツタ材料（例えば、Al−Zr合金）を固
着してカートリツジ状に組み立てた構造を有し、表面に
強いゲツタ作用があると共に、表面に捕獲吸着した気体
分子を拡散過程によつて内部に吸収する。このため表面
積当たりの気体の吸着量は大きいが、従来、室温以上の
温度範囲にて運転され、吸着分子の拡散速度を増大させ
てゲツタ作用を増大させるために、加熱装置にて通常40
0℃程度以上に昇温させて使用されている。
しかして、従来のゲツターポンプ装置にあつては、低
温の超高真空を形成する場合に適さないと共に、温度上
昇に伴つて真空容器付近の壁材料等からのガスの放出を
生じ、超高真空の形成が阻害されるという技術的課題が
ある。
温の超高真空を形成する場合に適さないと共に、温度上
昇に伴つて真空容器付近の壁材料等からのガスの放出を
生じ、超高真空の形成が阻害されるという技術的課題が
ある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、
その構成は、有底筒状をなし、開口部を備える内部空間
を有するゲツターポンプ本体と、該ゲツターポンプ本体
の外側面に固着した複数個のフインと、該フインの表面
に薄層をなすように固着され、室温以下の温度にて水素
吸収性能を有するゲツタ材料と、該フインを冷却する冷
却装置と、該フインを加熱する加熱装置とを有し、前記
冷却装置が、冷却媒体を通す冷却用パイプを加熱装置と
一体化させて、該ゲツターポンプ本体の内部空間に開口
部から挿入させて構成されていることを特徴とするゲツ
ターポンプ装置である。そして、冷却装置によるゲツタ
材料の冷却温度が、約−100℃〜約−196℃の範囲に設定
することができる。なお、上記のゲツタ材料には、水素
貯蔵合金を含むものである。
その構成は、有底筒状をなし、開口部を備える内部空間
を有するゲツターポンプ本体と、該ゲツターポンプ本体
の外側面に固着した複数個のフインと、該フインの表面
に薄層をなすように固着され、室温以下の温度にて水素
吸収性能を有するゲツタ材料と、該フインを冷却する冷
却装置と、該フインを加熱する加熱装置とを有し、前記
冷却装置が、冷却媒体を通す冷却用パイプを加熱装置と
一体化させて、該ゲツターポンプ本体の内部空間に開口
部から挿入させて構成されていることを特徴とするゲツ
ターポンプ装置である。そして、冷却装置によるゲツタ
材料の冷却温度が、約−100℃〜約−196℃の範囲に設定
することができる。なお、上記のゲツタ材料には、水素
貯蔵合金を含むものである。
このようなゲツターポンプ装置は、真空容器にターボ
分子ポンプ又はクライオポンプと共に装備される。ター
ボ分子ポンプ又はクライオポンプを運転し、真空容器内
に超高真空を作る際、同時にゲツターポンプ装置を運転
する。この運転に際しては、冷却装置に冷却媒体を流通
させ、ゲツターポンプ本体の内部を冷却する。冷却温度
は、室温以下であり、必要に応じて−196℃程度にまで
冷却する。これにより、ゲツターポンプ本体に固設した
フイン上の室温以下の温度での吸収性能に優れるゲツタ
材料（例えば、ZrV2系、ZrNi系のゲツタ材料又は水素貯
蔵合金）によつて、特にH2（及びH2O）を吸収でき、タ
ーボ分子ポンプ又はクライオポンプの能力不足を補うこ
とができる。また、ゲツターポンプ装置が低温にて運転
されるので、真空容器又は周辺機器の壁材料等からのガ
スの放出を抑制することができる。このように、ゲツタ
ーポンプ装置によつて特にH2が吸着されるので、クライ
オポンプにH2吸着用として備えた吸着材の機能を補うこ
とが可能であり、或いはこの吸着材を省略することもで
きる。なお、H2Oは、大略−100℃以下の温度でゲツタ材
料に凝集して、吸収される。
分子ポンプ又はクライオポンプと共に装備される。ター
ボ分子ポンプ又はクライオポンプを運転し、真空容器内
に超高真空を作る際、同時にゲツターポンプ装置を運転
する。この運転に際しては、冷却装置に冷却媒体を流通
させ、ゲツターポンプ本体の内部を冷却する。冷却温度
は、室温以下であり、必要に応じて−196℃程度にまで
冷却する。これにより、ゲツターポンプ本体に固設した
フイン上の室温以下の温度での吸収性能に優れるゲツタ
材料（例えば、ZrV2系、ZrNi系のゲツタ材料又は水素貯
蔵合金）によつて、特にH2（及びH2O）を吸収でき、タ
ーボ分子ポンプ又はクライオポンプの能力不足を補うこ
とができる。また、ゲツターポンプ装置が低温にて運転
されるので、真空容器又は周辺機器の壁材料等からのガ
スの放出を抑制することができる。このように、ゲツタ
ーポンプ装置によつて特にH2が吸着されるので、クライ
オポンプにH2吸着用として備えた吸着材の機能を補うこ
とが可能であり、或いはこの吸着材を省略することもで
きる。なお、H2Oは、大略−100℃以下の温度でゲツタ材
料に凝集して、吸収される。
加熱装置は、真空容器内の超高真空状態が解除された
際、フイン及びゲツタ材料を加熱し、ゲツタ材料に吸収
されたH2及びH2Oを排出して次の使用に備える。
際、フイン及びゲツタ材料を加熱し、ゲツタ材料に吸収
されたH2及びH2Oを排出して次の使用に備える。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１〜４図は、１実施例を示す。図中において符号１
は、内部空間1aを有して有底筒状をなすゲツターポンプ
本体を示し、開口部1b周縁にフランジ部1cを有し、この
フランジ部1cには、取付け用の環状部材４が複数個の押
えボルト５によつて固着されている。このゲツターポン
プ本体１の外周面には、環状をなすフイン２が軸線方向
に所定間隔を与えて複数個固設されている。このような
各フイン２は、銅又はアルミニウムにて形成され、表面
に室温以下の低温での吸収性能に優れるゲツタ材料（例
えば、ZrV2系、ZrNi系のゲツタ材料又は水素貯蔵合金）
３を薄膜をなすように固着してある。このZrV2系、ZrNi
系のゲツタ材料又は水素貯蔵合金は、室温以下の低温に
おいて、特に水素吸収性能に優れることが知られてい
る。各フイン２に、このようなゲツタ材料３を固着する
手段としては、溶射、圧着、焼結等がある。
は、内部空間1aを有して有底筒状をなすゲツターポンプ
本体を示し、開口部1b周縁にフランジ部1cを有し、この
フランジ部1cには、取付け用の環状部材４が複数個の押
えボルト５によつて固着されている。このゲツターポン
プ本体１の外周面には、環状をなすフイン２が軸線方向
に所定間隔を与えて複数個固設されている。このような
各フイン２は、銅又はアルミニウムにて形成され、表面
に室温以下の低温での吸収性能に優れるゲツタ材料（例
えば、ZrV2系、ZrNi系のゲツタ材料又は水素貯蔵合金）
３を薄膜をなすように固着してある。このZrV2系、ZrNi
系のゲツタ材料又は水素貯蔵合金は、室温以下の低温に
おいて、特に水素吸収性能に優れることが知られてい
る。各フイン２に、このようなゲツタ材料３を固着する
手段としては、溶射、圧着、焼結等がある。
このようなゲツターポンプ本体１の内部に、加熱装置
６及び冷却装置７を内蔵する。加熱装置６は、例えばタ
ングステンフイラメントに通電してゲツターポンプ本体
１及び各フイン２を加熱するものである。冷却装置７
は、加熱装置６の外周に冷却用パイプ7aを螺旋状に巻き
付けて一体化させて構成され、冷却用パイプ7aに冷却水
等の冷却媒体を通すことによつてゲツターポンプ本体１
及び各フイン２を冷却するものである。
６及び冷却装置７を内蔵する。加熱装置６は、例えばタ
ングステンフイラメントに通電してゲツターポンプ本体
１及び各フイン２を加熱するものである。冷却装置７
は、加熱装置６の外周に冷却用パイプ7aを螺旋状に巻き
付けて一体化させて構成され、冷却用パイプ7aに冷却水
等の冷却媒体を通すことによつてゲツターポンプ本体１
及び各フイン２を冷却するものである。
上記構造のゲツターポンプ装置10は、加速器、半導体
製造装置の分子線エピタキシー形成装置、宇宙実験室等
の真空容器に備えられ、第３図に示すように真空容器11
に公知のターボ分子ポンプ12又はクライオポンプ13と共
に装備される。ターボ分子ポンプ12は、高速回転する回
転翼と静止する固定翼との間を、熱運動速度で通過する
気体分子を一方向に多く通過させてポンプ作用を得る構
造であり、10-9Torr程度の到達圧力が得られるが、水素
等の軽い気体の吸気側と排気側との圧力比に若干劣る。
また、クライオポンプ13は、超低温での平衡蒸気圧が一
般に極めて低いことを利用し、超低温面（20K程度）に
大気成分のガスを凝結させることによつて排気作用を行
う構造であるが、還元性かつ不活性である水素を超高真
空領域において凝結させる能力に劣る。
製造装置の分子線エピタキシー形成装置、宇宙実験室等
の真空容器に備えられ、第３図に示すように真空容器11
に公知のターボ分子ポンプ12又はクライオポンプ13と共
に装備される。ターボ分子ポンプ12は、高速回転する回
転翼と静止する固定翼との間を、熱運動速度で通過する
気体分子を一方向に多く通過させてポンプ作用を得る構
造であり、10-9Torr程度の到達圧力が得られるが、水素
等の軽い気体の吸気側と排気側との圧力比に若干劣る。
また、クライオポンプ13は、超低温での平衡蒸気圧が一
般に極めて低いことを利用し、超低温面（20K程度）に
大気成分のガスを凝結させることによつて排気作用を行
う構造であるが、還元性かつ不活性である水素を超高真
空領域において凝結させる能力に劣る。
第４図に、ゲツターポンプ装置10の具体的取付け状態
を示す。ゲツターポンプ本体１は、環状部材４の通孔4a
に通した図外のボルトナツトによつて真空容器11に取付
けられる。14はサーモカツプル取付け部、15は真空計取
付け部、16は冷却装置、17は覗き窓である。
を示す。ゲツターポンプ本体１は、環状部材４の通孔4a
に通した図外のボルトナツトによつて真空容器11に取付
けられる。14はサーモカツプル取付け部、15は真空計取
付け部、16は冷却装置、17は覗き窓である。
次に、作用について説明する。
第３図に示す真空容器11において、ターボ分子ポンプ
12又はクライオポンプ13を運転し、真空容器11内に超高
真空を作る。その際、同時にゲツターポンプ装置10を運
転する。この運転に際しては、冷却用パイプ7aに冷却媒
体を流通させ、ゲツターポンプ本体１の内部を冷却す
る。冷却温度は、室温以下であり、必要に応じて77K
（約−196℃）程度にまで冷却する。これにより、ゲツ
ターポンプ本体１に固設したフイン２上の室温以下の温
度にて水素吸収性能を有するゲツタ材料（例えば、ZrV2
系、ZrNi系のゲツタ材料又は水素貯蔵合金）３によつ
て、特にH2（及びH2O）を吸収でき、ターボ分子ポンプ1
2又はクライオポンプ13の能力不足を補うことができ
る。また、ゲツターポンプ装置10が低温にて運転される
ので、真空容器11又は周辺機器の壁材料等からのガスの
放出を抑制しつつ超高真空を作ることができる。このよ
うに、ゲツターポンプ装置10によつて特にH2が吸着され
るので、クライオポンプ13にH2吸着用として一般に備え
られる吸着材の機能を補うことが可能であり、或いはこ
の吸着材を省略することもできる。なお、H2Oは、大略1
73K（約−100℃）以下の温度でゲツタ材料３に凝集し
て、吸収される。
12又はクライオポンプ13を運転し、真空容器11内に超高
真空を作る。その際、同時にゲツターポンプ装置10を運
転する。この運転に際しては、冷却用パイプ7aに冷却媒
体を流通させ、ゲツターポンプ本体１の内部を冷却す
る。冷却温度は、室温以下であり、必要に応じて77K
（約−196℃）程度にまで冷却する。これにより、ゲツ
ターポンプ本体１に固設したフイン２上の室温以下の温
度にて水素吸収性能を有するゲツタ材料（例えば、ZrV2
系、ZrNi系のゲツタ材料又は水素貯蔵合金）３によつ
て、特にH2（及びH2O）を吸収でき、ターボ分子ポンプ1
2又はクライオポンプ13の能力不足を補うことができ
る。また、ゲツターポンプ装置10が低温にて運転される
ので、真空容器11又は周辺機器の壁材料等からのガスの
放出を抑制しつつ超高真空を作ることができる。このよ
うに、ゲツターポンプ装置10によつて特にH2が吸着され
るので、クライオポンプ13にH2吸着用として一般に備え
られる吸着材の機能を補うことが可能であり、或いはこ
の吸着材を省略することもできる。なお、H2Oは、大略1
73K（約−100℃）以下の温度でゲツタ材料３に凝集し
て、吸収される。
真空容器11内の超高真空状態が解除されたなら、加熱
装置６によつてフイン２及びゲツタ材料３を室温以上の
温度に加熱し、吸収したH2及びH2Oを排出して次の使用
に備える。
装置６によつてフイン２及びゲツタ材料３を室温以上の
温度に加熱し、吸収したH2及びH2Oを排出して次の使用
に備える。
第5,6図には、ゲツターポンプ装置10の他の構造例を
示し、前記実施例と実質的に同一部分には同一符号を付
してある。この構造例にあつては、ゲツターポンプ本体
１に固設するフイン22は、帯板状をなし、ゲツターポン
プ本体１の外周面に軸線方向に延在させて放射状に固設
してあり、各フイン22には上記実施例と同様のゲツタ材
料３が固着されている。また、ゲツターポンプ本体１の
フランジ部1cに押えボルト５によつて固着した環状部材
４には、両端部にフランジ部18a,18bを有する外筒部材1
8の一方のフランジ部18aが複数個のボルト・ナツト19に
よつて固着され、この外筒部材18によつて各フイン22が
覆われている。21は、外筒部材18に形成した冷却装置で
あり、環状空間21a内に冷却媒体を循環させ、各フイン2
2の周囲が充分に冷却されるように考慮してある。この
ようなゲツターポンプ装置10は、外筒部材18の他方のフ
ランジ部18bを真空容器11の開口部周縁に着脱自在に固
着して装備される。この構造例によつても、上記実施例
とは真空容器11への取付け状態に相違があるのみであ
り、H2の吸収等に関し、実質的に同様の作用が得られ
る。
示し、前記実施例と実質的に同一部分には同一符号を付
してある。この構造例にあつては、ゲツターポンプ本体
１に固設するフイン22は、帯板状をなし、ゲツターポン
プ本体１の外周面に軸線方向に延在させて放射状に固設
してあり、各フイン22には上記実施例と同様のゲツタ材
料３が固着されている。また、ゲツターポンプ本体１の
フランジ部1cに押えボルト５によつて固着した環状部材
４には、両端部にフランジ部18a,18bを有する外筒部材1
8の一方のフランジ部18aが複数個のボルト・ナツト19に
よつて固着され、この外筒部材18によつて各フイン22が
覆われている。21は、外筒部材18に形成した冷却装置で
あり、環状空間21a内に冷却媒体を循環させ、各フイン2
2の周囲が充分に冷却されるように考慮してある。この
ようなゲツターポンプ装置10は、外筒部材18の他方のフ
ランジ部18bを真空容器11の開口部周縁に着脱自在に固
着して装備される。この構造例によつても、上記実施例
とは真空容器11への取付け状態に相違があるのみであ
り、H2の吸収等に関し、実質的に同様の作用が得られ
る。
以上の説明によつて理解されるように、本発明によれ
ば、次の効果が得られる。
ば、次の効果が得られる。
．ゲツターポンプ装置は、室温以下の温度にて水素吸
収性能を有するゲツタ材料を備え、冷却装置によつて室
温以下の温度に冷却して使用に供されるため、低温にて
H2のみならずH2Oをも吸収でき、真空容器内に低温の超
高真空状態を形成する上で有効であると共に、真空容器
付近の壁材料等からの有害ガスの放出を抑制することが
でき、良好な超高真空を形成することができる。
収性能を有するゲツタ材料を備え、冷却装置によつて室
温以下の温度に冷却して使用に供されるため、低温にて
H2のみならずH2Oをも吸収でき、真空容器内に低温の超
高真空状態を形成する上で有効であると共に、真空容器
付近の壁材料等からの有害ガスの放出を抑制することが
でき、良好な超高真空を形成することができる。
．ゲツターポンプ装置は、室温以下の温度で使用され
るため、特に、低温にて使用されるクライオポンプとの
併用により、クライオポンプにて除去し難いH2をゲツタ
ーポンプ装置によつて除去でき、低温の超高真空状態を
容易に形成することができる。
るため、特に、低温にて使用されるクライオポンプとの
併用により、クライオポンプにて除去し難いH2をゲツタ
ーポンプ装置によつて除去でき、低温の超高真空状態を
容易に形成することができる。
第１〜４図は本発明の１実施例を示し、第１図はゲツタ
ーポンプ装置を断面にて示す正面図、第２図は同じく平
面図、第３図は真空容器を示す概略図、第４図は真空容
器を示す断面図、第５図はゲツターポンプ装置の他の構
造例を断面にて示す正面図、第６図は同じく平面図であ
る。 1:ゲツターポンプ本体,1a:内部空間,1b:開口部,2,22:フ
イン,3:ゲツタ材料,6:加熱装置,7:冷却装置,7a:冷却用
パイプ,10:ゲツターポンプ装置,11:真空容器,12:サーボ
分子ポンプ,13:クライオポンプ,18:外筒部材,21:冷却装
置。
ーポンプ装置を断面にて示す正面図、第２図は同じく平
面図、第３図は真空容器を示す概略図、第４図は真空容
器を示す断面図、第５図はゲツターポンプ装置の他の構
造例を断面にて示す正面図、第６図は同じく平面図であ
る。 1:ゲツターポンプ本体,1a:内部空間,1b:開口部,2,22:フ
イン,3:ゲツタ材料,6:加熱装置,7:冷却装置,7a:冷却用
パイプ,10:ゲツターポンプ装置,11:真空容器,12:サーボ
分子ポンプ,13:クライオポンプ,18:外筒部材,21:冷却装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 義彦 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日 本製鋼所内 審査官 尾崎 和寛 (56)参考文献 特開 昭59−180081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04B 37/02
Claims (2)
- 【請求項１】有底筒状をなし、開口部を備える内部空間
を有するゲツターポンプ本体と、該ゲツターポンプ本体
の外側面に固着した複数個のフインと、該フインの表面
に薄層をなすように固着され、室温以下の温度にて水素
吸収性能を有するゲツタ材料と、該フインを冷却する冷
却装置と、該フインを加熱する加熱装置とを有し、前記
冷却装置が、冷却媒体を通す冷却用パイプを加熱装置と
一体化させて、該ゲツターポンプ本体の内部空間に開口
部から挿入させて構成されていることを特徴とするゲツ
ターポンプ装置。 - 【請求項２】冷却装置によるゲツタ材料の冷却温度が、
約−100℃〜約−196℃の範囲に設定される請求項（１）
記載のゲツターポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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