JPH0130523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超高真空用の冷却トラツプに関するも
のである。超高真空技術の発展に伴つて、超高真
空用の冷却トラツプを用いたものが多く出まわつ
ている。MBE装置用の液体窒素シユラウド、サ
ブリメーシヨン用のトラツプ、油拡散ポンプ用の
トラツプなどの真空用冷却トラツプがある。超高
真空用の計測器にもシユラウド付のものも出まわ
つている。また液体Heを用いたクライオポンプ
にも当然トラツプ効果が用いられている。シユラ
ウドなどのこれらのトラツプは一般的にはステン
レス材のものが多く、冷却フインの付いたものは
クライオポンプ用トラツプなど一部のものに用い
られている。大部分は液体窒素などの冷却媒体を
ステンレス容器内に溜め、この冷煤によつて、ス
テンレス容器を冷却して気体分子を吸着させたも
のである。このような真空用の冷却トラツプでは
材料にステンレスを用いているためトラツプを支
持するため支持棒ががんじようで重く、熱伝導も
小さく冷却媒体の消費量も多い。また液体窒素の
初期充てんの消費量はトラツプの重量×潜熱とな
りSUS：Al＝２：１でAlが有利である。冷却媒
体はため込式であるので冷却媒体が入つて部分は
冷却トラツプの効果があるが入つていない部分は
効果がないため液面を常にモニタし冷却媒体を供
給しなければならない欠点がある。冷却トラツプ
を溶接で作るために溶接部に細いすき間があり、
水分が混入した場合氷となり膨張により溶接部が
割れもれを生じる欠点がある。冷却トラツプに穴
をあけたり、複雑な構造がする場合、溶接構造が
極めて複雑となつたり、ため込み式では溶接によ
つて一体構造となるので熱伸縮に対応できないな
どの欠点があつた。

本発明の目的は以上の欠点に鑑み、形状は任意
に作ることができ、軽量でかつ、低コストで冷却
媒体の消費の少い冷却用トラツプを提供すること
にある。

以下本発明の詳細を図面に基いて説明する。

第１図は本発明による真空用冷却トラツプの基
本構成図である。アルミニウム合金の熱伝導性の
よい基板１に冷媒用の管２を必要に応じて適当な
間隔に配管することができる。冷媒が入る管の入
口３より液体窒素などの冷媒を入れ、管の出口４
より出すことができる。基板１に管２が配管され
た真空用冷却トラツプを真空槽内に設置すること
ができる。管の入口３および出口４は当然真空槽
の外側に設けることができる。このような冷却用
トラツプは板状の基板に小さな管を適当に配置
し、適当な型に成形し、成形後、管の一端をと
じ、もう一方の管の入口より加圧することによつ
て、管の内径を大きくして冷却媒体を多く導入す
ることができる。また最初に管径を小さくするこ
とによつて成形性、配管の容易さの効果もある。

板状の基板に超高真空用のアルミ材を用い、基
板配管パターンを作り、この配管パターンの入つ
た基板を圧接し、加圧成形後、配管パターンの一
方を封止し、一方の口より加圧することによつて
冷却媒体の通る管を作ることができる。最初に用
いる基板、および圧接する場合の圧力を調整する
ことにより、管の内径、管厚を適当に選ぶことが
できる。このようにして作られた冷却用トラツプ
は、表面の特殊処理、特殊加工によつてさらに超
高真空用冷却トラツプとして用いることができ
る。第２図は本考案による冷却トラツプをチタン
サブリメーシヨンポンプに用いた例である。金属
チタンを蒸発させる蒸発源７およびこれらの蒸気
を吸着する冷却トラツプとして第１図に示した冷
却板５、管６を配管することができる。配管６は
第１図と同様に入口、出口が各１個連続した配管
でつなぐ構造とすることができる。また二本並べ
ると温度勾配がキヤンセルでき入口出口がいたる
ところで同一温度となる。平行に二本配管して二
系統の冷却媒体を用いることもできる。本冷却ト
ラツプは、基板に配管後管径を大きくする方法お
よび、二枚の基板にパターンを作つて加工するい
ずれの方法でも可能である。この場合、基板管は
同一材料が望ましいが、熱伝導が良ければ、異種
金属材料でもよい。第３図、第４図は本発明によ
る冷却トラツプの他の実施例で、円筒状、球状の
もので円筒状のものは、円筒部１０だけではなく
て上部のフタ部８にも管９を配管した構造であ
る。第４図に示す球状のものは左半球部１１、右
半球１２にそれぞれ管１３，１４を配管し、接続
配管１５により管１３，１４を接続することがで
きる。第５図は本発明による冷却トラツプを部分
に分割した実施例である。アルミ合金などの熱電
伝導のよい材料を冷却トラツプに用いた場合、熱
伸縮も大きい。大型の冷却トラツプを作る場合、
一体構造では熱伸縮により変形等を生じ他の部品
等の接触等を生じることもある。このような問題
をさけるために冷却トラツプを第５図に示すよう
に適当な大きさに分割し、各部分の冷却板の接合
部１６に示すように互に合せてはめ込み式とする
ことができる。このような構造によつて各部分の
接合は熱伝導性をそれ程そこなわずに分割するこ
とができる。基板１０に設けられた管１３の各部
分との管との接続は接続管１５によつて接続する
ことができる。接続には真空用溶接が最適であ
る。接続管１５は第６図に示すようにベローズ接
続管１７、たわみの入つた接続管１８を用いるこ
とができる。これらの接続管は熱による伸縮を吸
収させるためである。第７図は穴のある冷却トラ
ツプの実施例である。任意にあけられた穴１９の
周辺に管１３を配することができる。冷却トラツ
プの穴の数や形状にはほとんど製造方法が影響さ
れることなく簡単に管を設けて冷却トラツプを作
ることができる。第８図に本発明による冷却トラ
ツプをMBE装置の蒸発源の周囲に設けたシユラ
ウド（冷却トラツプ）の実施例である。シユラウ
ド用のフランジ20に本発明による分割方式の冷却
トラツプ２２をＫセルなどの蒸発源２３の周囲に
取りつけることができる。蒸発源の上部の冷却ト
ラツプは蒸発源からの分子線が取り出せる穴２４
をあけ、これらをうまくさけるように管２５を設
けることができる。各部分からの冷却媒体用の管
の接続は接続管２６を用いることができる。冷却
トラツプの各部分とフランジの取りつけは取付け
金具２７によつて取つけることができる。冷却媒
体の入出は入出管２８，２９によつて行うことが
できる。入出管は取つけ金具同様熱伝導性の比較
的悪い材料を用いることができる。一般的にはス
テンレスを用いることができる。入口、出口は
Al−SUS−Alの結合を用いることもできる。さ
らにSUSをベローズにすることによつて伝導バ
スを長く出来、熱流入を小さくできる。従来の液
体窒素を用いた真空用の冷却トラツプは板状のも
のではなくて、筒中空の筒状のもので液体窒素な
どの冷却媒体を溜める溜めがついていた。これは
一般にステンレスなどの比較的熱伝導の悪い材料
を用いていたためである。このような冷却トラツ
プでは、冷却トラツプの効果は冷却媒体の溜めに
冷却媒体が入つている部分にあり、ない部分には
あまり効果がない。また厚みを大きくする必要も
ありチエンバーも大型となつた。しかし熱伝導性
のよいアルミニウム合金を用いた場合は、冷却媒
体が一部にあれば、かなりの範囲まで冷却トラツ
プの効果がある。作り方においても、配管パター
ンを作り、接合部ごとに成型し、型に入れて加圧
し、各部分をジヨイント接合することにより、簡
単でかつどのような複雑な形状の冷却トラツプも
簡単で低コストに作ることができる。アルミ合金
による冷却トラツプの場合は平行に二系統の配管
も可能である。この配管の一方に熱水を通じ短時
間に脱ガスを行うことができる。アルミ合金の場
合、脱ガス用の加熱温度は120〜150℃である。油
を加熱して配管に通し脱ガスすることもできる。

以上述べたように本発明によれば、形状を任意
にすることができ、軽量で低コストかつ、冷却ト
ラツプの効果を変えることのできる超高真空用の
冷却トラツプ（シユラウド）を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷却トラツプの構造を示
す概観図、第２図は本発明による冷却トラツプを
用いたチタンサブリメーシヨンポンプの部分断面
図、第３図、第４図は円筒状、球状の冷却トラツ
プの概観図、第５図は分割タイプの冷却トラツプ
の概観図、第６図は接続管の概観図、第７図は穴
あき冷却トラツプの概観図、第８図はMBE装置
の蒸発源部の概観図である。 １……基板、２……管、３……入口、４……出
口、５……冷却板、６……管、７……蒸発源、８
……フタ部、９……管、１０……円筒部、１１…
…左半球部、１２……右半球部、１３，１４……
管、１５……接続管、１６……接合部、１７，１
８……接続管、１９……穴、２０……フランジ、
２２……冷却トラツプ、２３……蒸発源、２４…
…穴、２５……管、２６……接続管、２７……金
具、２８，２９……入出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム合金製の基板上に冷却媒体を通
   すことのできる管を連続的に配管してなる真空用
   冷却トラツプ。 ２ 配管を複数個設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の真空用冷却トラツプ。