JPH08507115A - 電子制御再生を有する極低温真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高速部分再生プロセスにおいて、クライオポンプの第２段が、パージガスがクライオポンプに付与される時、加熱される。試験ループにおいて、パージガスは、オフにされ、そして粗引き弁が開放される。クライオポンプが、短時間で十分に低い圧力に粗引きされることにより、第２段からのガスが十分にないと判断されるならば、システムは、再調整フェーズに進む。しかし、システムが試験に失敗するならば、それは、暖パージガスのバーストで再パージされ、その後、再試験される。空き試験に合格した後、圧力は、熱が第２段に印加される時、粗引きポンプによってさらに低下される。その後、熱は、システムがベース圧力に粗引きポンピングされ続ける時、冷却のためにオフにされる。ほぼベース圧力において、粗引き弁は、クライオポンプ圧力をベース圧力の近くのレベルに維持するために循環される。多重クライオポンプが共通粗引きポンプ多岐管に結合される時、それらは、クロス汚染を避けるために、ロック段階において部分再生シーケンスを通して処理される。

Description

【発明の詳細な説明】 電子制御再生を有する極低温真空ポンプ 発明の背景 現在利用される極低温真空ポンプ、即ちクライオポンプは、一般に、共通の設 計概念に従う。通常４°〜２５°Ｋの範囲において動作する低温配列は、一次ポ ンピング表面である。この表面は、低温配列への放射線遮蔽を設ける６０°〜１ ３０°Ｋの温度範囲において通常動作される高温放射線遮蔽によって包囲される 。放射線遮蔽は、一般に、一次ポンピング表面と真空排気される作業室の間に位 置付けられた前面配列を除いて閉じられたハウジングを具備する。 動作において、水蒸気の如く高沸点ガスが、前面配列において凝縮される。低 沸点ガスは、その配列を通って放射線遮蔽内の容積に流れ、低温配列において凝 縮する。冷温配列の温度以下において動作する木炭又は分子ふるいの如く吸着材 を被覆された表面がまた、この容積において設けられ、水素の如く非常に低い沸 点のガスを取り除く。こうしてガスがポンピング表面に凝縮及び／吸着されると 、真空のみが、作業室に残される。 閉サイクルクーラーによって冷却されたシステムにおいて、クーラーは、一般 に、放射線遮蔽の後部又は側部を貫通する冷指を有する２段冷凍器である。高圧 ヘリウム冷凍剤は、一般に、圧縮器組立体から高圧管路を通ってクライオクーラ ーに送り出される。また、クーラーにおける変位器駆動モーターへの電力が、通 常、圧縮器を通って送り出される。 クライオクーラーの第２最冷段の冷端部は、冷指の先端にある。一次 ポンピング表面又はクライオパネルは、冷指の第２段の最冷端部においてヒート シンクに連結される。このクライオパネルは、カップの単純な金属板であるか、 又は第２段ヒートシンクの回りに配置され、それらに連結された金属バッフルの 配列である。この第２段クライオパネルはまた、低温吸着材を支持する。 放射線遮蔽は、冷凍器の第１段の最冷端部において、ヒートシンク又はヒート ステーションに連結される。遮蔽は、放射熱からそれを保護するように第２段ク ライオパネルを包囲する。前面配列は、側面遮蔽を通して、又は米国特許第４、 ３５６、８１０号において開示された如く、熱支柱を通して、第１段ヒートシン クによって冷却される。 数日又は数週間の使用の後、クライオパネルに凝縮したガス、とりわけ、吸着 されたガスは、クライオポンプを飽和し始める。その時、クライオポンプを暖め 、こうして、ガスを解放させ、システムのためにガスを取り除くための再生手順 に従わなければならない。ガスが蒸発する時、クライオポンプにおける圧力は増 大し、そしてガスは、逃がし弁を通って排出される。再生中、クライオポンプは 、しばしば、暖かい窒素ガスでパージされる。窒素ガスは、クライオパネルの暖 機を促進し、そしてまた、クライオポンプから水と他の蒸気を流すために役立つ 。窒素は、比較的不活性であり、水蒸気なしに入手可能であるために、通常のパ ージガスである。それは、通常、窒素貯蔵びんから流体管路とクライオポンプに 結合されたパージ弁を通って送り出される。 クライオポンプがパージされた後、それは、クライオポンプ表面と冷指の回り にガス伝導により熱伝達を低減させる真空を生成するために粗引きポンピングさ れなければならず、こうして、クライオクーラーを正 常動作温度まで冷却させる。粗引きポンプは、一般に、流体管路を通ってクライ オポンプに取り付けた粗引き弁に結合された機械的ポンプである。 一般再生プロセスは、クライオポンプが真空を生成する製造又は他のプロセス がアイドルでいなければならない数時間を必要とする。多くのシステムにおいて 、再生を必要とするのは第２段のみである。このため、部分的再生プロセスが使 用され、この場合、冷凍器が第１段からのガスの解放を防止するために動作し続 ける時、第２段が、その段のみからガスを解放するために暖められる。ガスが第 １段から解放されないことは重要である。というのは、そのガスは、暖かい第２ 段を汚染させ、そのような汚染は、クライオポンプが全再生サイクルを通して投 入されることを必要とするためである。冷凍器は動作し続け、クライオパネルは 比較的冷温にとどまるために、部分再生プロセスの後の冷却時間は、全再生のそ れよりもかなり小さい。 再生プロセスの制御は、冷指ヒートステーションに結合された温度計によって 容易にされる。熱電対圧力計がまた、クライオポンプとともに使用された。再生 はクライオクーラーを手動でオン／オフさせ、パージ及び粗引き弁を手動で制御 することにより制御されるが、分離再生制御器が、より精巧なシステムにおいて 使用される。制御器からのリード線は、センサーの各々、クライオクーラーモー ター及び作動される弁に結合される。一体形電子制御器を有するクライオポンプ は、米国特許４、９１８、９３０において提示される。 発明の開示 本発明は、クライオポンプの再生方法に関し、そして詳細には、部分 再生とその再生プロセスを制御するための電子回路に関する。クライオポンプは 、クライオポンプ室において少なくとも第１及び第２段を有する。各段は、極低 温冷凍器によって冷却され、そして第２冷温段において吸着材がある。第２段は 、部分再生プロセス中加熱要素によって加熱される。暖かいパージガスが、パー ジ弁を通してクライオポンプ室に加えられる。クライオポンプ室は、初期的に、 粗引き弁を通って粗引きポンプによりポンピングされる。 本発明の好ましい部分再生方法において、クライオポンプの第２段は、加熱さ れ、そしてパージガスは、第２段からガスを解放するためにクライオポンプ室に 加えられる。第１段からのガスの解放を生じさせるクライオポンプの過熱を避け 、さらに、第２段が十分に再生されることを保証するために、システムは、クラ イオポンプへのパージガスのバーストの適用とクライオポンプからの粗引き弁の 開放の間で循環する。システムは、クライオポンプが第２段から凝縮及び吸着ガ スが十分にないことを判定されるまで、パージと粗引きの間で循環する。好まし くは、第２段は、粗引き中クライオポンプの圧力を監視し、クライオポンプの圧 力が粗引き時間中約１、０００ミクロンの如く所定レベルまで降下したかを判定 することにより、空であることを判定される。クライオポンプがそのレベルに達 しないならば、システムは、再び、パージ及び粗引きプロセスを循環する。 いったんクライオポンプが先行ステップにおいて十分に空きであると判定され るならば、粗引き弁は、開に保たれ、圧力をさらに低下させる。第２段加熱が、 吸着材からガスをさらに取り除くために、１７５Ｋ〜２００Ｋの温度を維持し続 けることが好ましい。いったん圧力が所定レベ ルまで低下されるならば、加熱要素は、オフにされ、粗引きは継続する。 システムが冷却する時、粗引き弁は、圧力がベース圧力レベルまでさらに低下 される時、閉じられる。いったんクライオポンプが十分に冷えるならば、それは 、クライオパネルにおけるガスの凝縮と吸着により圧力を引き下げ続ける。しか し、初期的に、粗引き弁の閉鎖の後、クライオポンプにおける除気は、圧力を増 加させる。本発明の別の見地により、クライオポンプが冷却する時、粗引き弁は 、循環的に開閉され、クライオポンプの圧力をベース圧力レベル近くに維持する 。好ましくは、ベース圧力レベルは、約２５〜２５０ミクロンの範囲内にある。 例えば、粗引き弁は、クライオパネルが圧力を５０ミクロンよりも低下させるま で、５０〜６０ミクロンの圧力を維持するために循環する。 複数のクライオポンプは、それぞれの粗引き弁を通して、共通粗引きポンプに 結合される。その場合に、すべてのクライオポンプの高速再生のために、クライ オポンプは、粗引きポンプへのそれぞれの粗引き弁を同時に開放する。再生サイ クルを通して、クライオポンプは、それぞれの粗引き弁が開である間、ほぼ等し い圧力を維持する。 図面の簡単な説明 発明の前述及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に示された如く、発明 の好ましい実施態様の次の詳細な説明から明らかになる。種々の図面を通して、 同様の参照文字は同一部分を参照する。図面は、必ずしも等尺ではなく、代わり に、発明の原理を示すことが強調される。 第１図は、本発明を具現するクライオポンプの側面図である。 第２図は、電子モジュールとハウジングを除去した第１図のクライオポンプの 断面図である。 第３図は、第１図のクライオポンプの頂面図である。 第４図は、電子モジュールにプログラムされた部分再生手順の流れ図である。 第５図は、粗引きポンプ多岐管に結合されたクライオポンプの群を具えるネッ トワークの例である。 好ましい実施態様の詳細な説明 第１図は、本発明を具現するクライオポンプの例である。クライオポンプは、 真空排気されるシステムにポンプを取り付けるためのフランジ２２を有する通常 の真空容器２０を含む。本発明により、クライオポンプは、容器２０の一方の端 部においてハウジング２６に電子モジュール２４を含む。制御パッド２８は、ハ ウジング２６の一方の端部に旋回可能に取り付けられる。破線３０で示された如 く、制御パッドは、都合の良い視野を設けるためにピン３２の回りで旋回される 。パッドブラケット３４は、制御パッドが反転される如く、反対端部において付 加穴３６を有し、この場合、クライオポンプが、第１図に示されたものから反転 した方位において取り付けられる。また、エラストマー足部３８が、反転された 時、ポンプを支持するために電子回路ハウジング２６の平上面において設けられ る。 第２図に示された如く、クライオポンプの多くは、従来のものである。第２図 において、ハウジング２６は、駆動モーター４０とクロスヘッド組立体４２を露 呈するために取り除かれる。クロスヘッドは、モーター４０の回転動作を往復動 作に変換させ、２段冷指４４内の変位器を駆動する。各サイクルで、管路４６を 通して圧力下で冷指に導入されたヘリウムガスが、膨張され、こうして、冷指を 極低温に維持するために冷却 される。それから、変位器における熱交換マトリックスによって暖められたヘリ ウムは、管路４８を通して排出される。 第１段ヒートステーション５０は、冷凍器の第１段５２の冷端部に取り付けら れる。同様に、ヒートステーション５４は、第２段５６の冷端部に取り付けられ る。適切な温度センサー要素５８と６０は、ヒートステーション５０と５４の後 部に取り付けられる。 一次ポンピング表面は、ヒートシンク５４に取り付けたクライオパネル配列６ ２である。この配列は、米国特許第４、５５５、９０７号において開示された如 く複数のディスクを具備する。低温吸着材が、非凝縮性ガスを吸着するために配 列６２の保護表面に取り付けられる。 カップ形状放射線遮蔽６４は、第１段ヒートステーション５０に取り付けられ る。冷指の第２段は、その放射線遮蔽における開口を貫通する。この放射線遮蔽 ６４は、放射された一次クライオパネル配列の加熱を最小にするために、後部と 側部まで一次クライオパネル配列を包囲する。放射線遮蔽の温度は、ヒートシン ク５０における４０°Ｋから真空室への開口６８に隣接して１３０°Ｋまでの範 囲である。 前面クライオパネル配列７０は、一次クライオパネル配列のための放射線遮蔽 と水蒸気の如く高沸点ガスのためのクライオポンプ表面として役立つ。このパネ ルは、スポーク状板７４によって接合した同心のルーバ及びシェブロン７２の円 形配列を具備する。このクライオパネル７０の構成は、円形の同心構成要素に限 定される必要はないが、一次クライオパネルに低沸点ガスのためのパスを設けな がら、放射熱遮蔽と高温クライオポンプパネルとして役立つように配置されるべ きである。 第１図と第３図に示された如く、圧力逃がし弁７６は、エルボ７８を 通して真空容器２０に結合される。第３図に示された如く、モーターと電子回路 ハウジング２６の他方の側には、垂直パイプ８２を通してハウジング２０に取り 付けた電気作動パージ弁８０がある。また、パイプ８２を通してハウジング２０ に結合されて、電気作動粗引き弁８４がある。弁８４は、エルボ８５を通してパ イプ８２に結合される。最後に、熱電対真空圧力計８６は、パイプ８２を通して 室２０の内部に結合される。 クライオポンプにおいて、第２図に示された加熱器組立体６９は、従来のもの ではない。加熱器組立体は、電気加熱ユニットを溶接密閉する管を含む。加熱ユ ニットは、加熱器マウント７１を通して第１段と加熱器マウント７３を通して第 ２段を加熱する。 冷凍器モーター４０、クライオパネル加熱器組立体６９、パージ弁８０及び粗 引き弁８４は、すべて、電子モジュールによって制御される。また、モジュール は、温度センサー５８と６０によって検出された温度と、ＴＣ圧力計８６によっ て感知された圧力を監視する。 部分再生プロセスを制御するために、電子モジュールは、第４図に示された如 くプログラムされる。初期的に、クライオパネルは、約１２Ｋの第２段温度を有 する状態１００において正常動作している。部分再生手順を開始するために、シ ステムは、暖かい窒素パージガスを導入するためにパージ弁を開放し、そして第 １及び第２段への加熱器をオンにする。極低温冷凍器は、動作し続けるが、その 冷却効果は、印加された熱によって部分的に克服される。パージは、例えば、２ 分間の初期期間に対して維持される。 第１段は、ガスが第２段から解放された後、液化ガスの収集を最小にするため に約１１０Ｋに暖められ、かつ保持される。第１段温度は、水 蒸気の解放を避けるために十分に低く保持される。第２段温度設定点は、１７５ Ｋ〜２００Ｋのレベルにおいて設定される。第２段は、窒素とアルゴンの如くガ スによる吸着材の汚染を最小にするために、１７５Ｋよりも高く加熱され、粗引 き中そこに保持される。第２段は、冷却時間を短縮するために２００Ｋよりも低 く保持される。好ましい温度設定点は１９０Ｋである。 再生プロセスの第１フェーズは、第２段加熱器が１９０Ｋの温度を維持するル ープ１０４であるが、全体熱投入は、パージガスのパルス化により周期的にされ る。最短時間において部分再生を達成するために、パージガスは、吸着材からガ スを放出するために必要な多回数パルスで送られる。こうして、各パルスの後、 空き試験が、粗引き弁の開放により行われる。試験が失敗するならば、付加的な 熱パルスが、残留ガスを取り除くために付与される。この方法により、十分な熱 が投入され、そして十分な時間が、第２段において吸着又は凝縮されたガス量を クライオポンプから取り除くために費やされる。第２段において凝縮又は吸着さ れたガス量により、システムは、一般に、空き試験に合格する前に、１〜６回循 環する。 さらに具体的には、ループ１０４において、パージは、１０６においてオフに される。その後、システムは、約６０秒間休止し、伝導を通して第２段をさらに 加熱させる。それから、１０８において、粗引き弁は、クライオポンプ室を排気 するために開放される。粗引き弁が開である時、システムは、１１０において、 圧力が、約１５０秒の粗引き時間中、１、０００ミクロンよりも降下したかを判 定するためにチェックする。材料が、第２段配列において吸着又は凝縮されてい るならば、ガスは、加熱 された第２段から放出し続け、粗引きポンピングによる急速な圧力低下を防止す る。 さらに、すべての材料が第２段から解放されたとしても、それは、第１段又は クライオポンプ容器にさえも液体形態でたまる。第２段配列の継続した加熱は、 これらの液体の蒸発にあまり影響を与えないが、液体の存在は粗引きポンピング を遅らせる。事実、粗引き弁の開放により、圧力の急速降下が、冷却液体の再凍 結を生じさせ、圧力を低下させる昇華又は蒸発を生じさせるために粗引きポンプ のために必要な時間を実質的に増大させる。 第２段配列からの液体又は固体が第２段に残留するか、又はクライオポンプの どこかにためられるならば、粗引きは、圧力安定状態において停滞する。その安 定状態のレベルは、関与した流体に左右され、１、０００ミクロン試験レベルよ りも数倍高い。しかし、千ミクロンレベルは、経験される任意の安定状態よりも 明らかに低く、クライオポンプが十分に空きであるならば、１５０秒の粗引き中 に達せられるべきである。 １１０において、圧力が１、０００ミクロンまで降下しなかったならば、クラ イオポンプは十分に空きでないことが判定される。粗引き弁は、１１２において 閉じられ、そしてパージ弁は、２０秒間、開かれる。ほぼ大気圧におけるパージ ガスの導入は、プールされた液体の迅速な蒸発と凝縮及び吸着されたガスの一層 の解放を容易にする。パージガスのバーストの後、システムは、１１０において 空き試験により、１０６における熱休止と１０８における粗引き弁の開放を通し て再循環する。 いったんシステムが１１０における空き試験に合格するならば、粗引き弁は、 開いておかれ、パージはもはや行われない。熱は、第２段の温 度を１９０Ｋにおいて維持するために第２段に印加され続ける。部分再生プロセ スのこの再調整フェーズは、チェック１１４によって示された如く、第２段が１ ９０Ｋまで加熱され、圧力が５００ミクロンまで低下されるまで継続する。いっ たんこれらの限界に達したならば、加熱器は、１１６においてオフにされ、粗引 き弁は開いておかれる。クライオパネルは冷却し、粗引き弁は排気して、システ ムは、１１８において、５０ミクロン、好ましくは２５〜２５０ミクロンの範囲 のベース圧力への圧力減少をチェックする。それから、粗引き弁は、１２０にお いて閉じられる。 粗引き弁が閉じられるベース圧力は、特定システムによって決定される。一般 に、圧力は、粗引きポンプからの油の逆流による吸着材の危険な汚染なしに、で きる限り低いレベルに低下される。 第２段の温度は、圧力がベース圧力に低下されるまで、１９０Ｋにおいて維持 されるが、そのようなアプローチは、冷却時間を増大させ、こうして、全体の部 分再生プロセスの時間を増大させる。加熱器をオフにする前のわずかに５００ミ クロンへの減少は、良い妥協であることが判明した。事実、上記の粗引き手順を 使用して、１０個の逐次部分再生手順が、吸着材の水素ポンピング容量の変化な しに走らされた。 継続した内部除気により、クライオポンプ内部圧力は、クライオポンプが冷却 し続ける時さえも上昇する。その圧力は、再冷却を遅らせ、クライオポンプの再 冷却を防止するために十分に高く上昇する。除気によりこの圧力増大を防止する ために、粗引き弁は、１２２においてベース圧力の近くの限界の間で循環される 。こうして、圧力がベース圧力よりも高い１０ミクロンまで増大する時、粗引き 弁は、圧力をベース圧力に 引き戻すために開放される。これは、圧力を許容レベルに保ち、そしてまた、付 加ガスの除去により吸着材の一層の調整を行う。粗引き弁循環のこのアプローチ はまた、十分な再生の後、粗引きポンピングに適用される。 いったん第２段温度が１７Ｋに達したならば、部分再生手順は、１２４におい て完了される。 第５図は、すでに記載されたクライオポンプの網を示す。クライオポンプを連 結するライン１８０において、圧縮器ユニット１８２からヘリウムとパワーを分 配するためにヘリウムラインとパワーラインが包含される。また、ライン１８０ において、網通信ポートを通してクライオポンプを連結するＳＤＬＣマルチドロ ップ通信線が包含される。 すべての網通信は、ＲＳ２３２ポートを通してシステムコントローラ１８６と 通信する網インターフェース端末によって制御される。網インターフェース端末 は多数のクライオポンプを制御するが、システムコントローラ１８５は、例えば 、半導体作製システムにおけるすべての処理に対して責任を負う。網インターフ ェース端末はまた、モデム１８８を通してホストコンピュータと通信する。モデ ム１８８又はＲＳ２３２ポートのいずれかを通して、網インターフェース端末は 、網において連結されたクライオポンプを再構成するために使用される。 第９図は、２つのグループにおいて連結された７個のクライオポンプを示す。 クライオポンプＡ１、Ａ２とＡ３は、多岐管１９０を通して共通粗引きポンプ１ ９２に結合される。クライオポンプＢ１、Ｂ２、Ｂ３とＢ４は、多岐管１９４を 通して共通粗引きポンプ１９６に結合される。単一粗引きポンプへの複数クライ オポンプの連結により、２つの粗引き 弁は、異なる圧力におけるクライオポンプを共通粗引きポンプに連結するために 一度に開放されることはないことは重要である。そうでなければ、一つのクライ オポンプにおいて獲得された真空は、続くクライオポンプが多岐管１９０に結合 される時失われ、そしてクロス汚染が生ずる。 米国特許５、１７６、００４において提示された制御システムにおいて、網イ ンターフェース端末１８４は、一度に粗引きポンプへの唯一のクライオポンプの アクセスを許容した。それは、クライオポンプのクロス汚染を防止したが、その アプローチの不都合は、ポンプが同時に粗引きポンピングされないために、複数 ポンプの最も迅速な再生を設けないことである。 本発明により、幾つかのクライオポンプが、それらの粗引き弁を同時に開放す ることを許容される。しかし、クロス汚染を避けるために、網インターフェース 端末１８４は、すべてのクライオポンプが再生プロセスの同一フェーズにあるこ とを保証する。こうして、すべてのクライオポンプは、同時に部分再生プロセス を始めるように指示され、その結果、粗引き弁は、初期再生フェーズ中１０８に おいて同時に開く。クライオポンプはすべて同期して動作しているために、各ク ライオポンプは、粗引き弁が開く時、初期的にほぼ大気圧にあり、そして粗引き ポンプは、３つのポンプを同時に引き降ろす。すべてのポンプがほぼ同一圧力に あると、クロス汚染はない。システムがループ１０４を続ける回数は、最も多く のパージサイクルを必要とするクライオポンプによって決定される。共通多岐管 に結合されたすべてのクライオポンプは、すべてが１１０における空き試験に合 格するまで再パージ及び粗引きされる。その後、１２０における粗引き弁の閉鎖 まで、多岐管に連結されたクライオポン プのすべては、同一圧力においてとどまり続ける。 圧力をほぼベース圧力に維持するために１２２における粗引き弁の循環中、粗 引き弁は、ロック段階において保持されない。この期間中に開く弁は、相互に１ ０ミクロン以内に室に対して開く。１０ミクロンの圧力差は、粗引きポンプが引 き続ける時、クロス汚染の懸念を提示しない。 この発明が、好ましい実施態様を参照して詳細に示され記載されたが、技術に おける当業者には、形態と詳細における多様な変形が、添付の請求の範囲によっ て記載された如く、発明の精神と範囲に反することなく行われることが理解され る。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９４年８月１日 【補正内容】 １１．制御器が、クライオポンプの圧力を監視し、圧力が粗引き時間当たり所 定量降下する時、クライオポンプが十分に空きであることを判定する請求の範囲 １０に記載のクライオポンプ。 １２．クライオポンプの圧力が、所定量の粗引き時間内に約１、０００ミクロ ンの圧力レベルに降下するまで、暖パージガスの付与と粗引き弁の開放が循環さ れる請求の範囲１０に記載のクライオポンプ。 １３．電子制御器が、 第２段の加熱を継続しながら、クライオポンプの圧力を低下させるために粗引き 弁を開に維持することと、 第２段の加熱を停止させ、クライオポンプの圧力をさらに低下させるために、粗 引き弁を開にしてクライオポンプの粗引きポンピングを継続することと、 ベース圧力において粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとによりさらに制御を行う 請求の範囲１０に記載のクライオポンプ。 １４．吸着材が第２冷温段にある、極低温冷凍器によって冷却されるクライオ ポンプ室における少なくとも第１及び第２段と、 第２段を加熱するための第２段加熱要素と、 クライオポンプ室にパージガスを付与するための暖パージガス弁と、 クライオポンプ室を粗引きポンプに結合するための粗引き弁と、 加熱要素、パージガス弁及び粗引き弁を制御するための電子制御器であり、制御 器は、 クライオポンプからガスを解放するためにクライオポンプを暖めること と、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルにするために粗引き弁を通してクライ オポンプを粗引きポンピングし、その後、粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとにより再生プロセスを制 御するようにプログラムされる電子制御器とを具備するクライオポンプ。 １５．ベース圧力レベルが、約２５〜２５０ミクロンの範囲にある請求の範囲 １４に記載のクライオポンプ。 １６．クライオポンプを制御するための電子制御器において、 クライオポンプの第２段を加熱することと、 クライオポンプに凝縮及び吸着されたガスが十分になくなるまで、クライオポン プへの暖パージガスの付与とクライオポンプからの粗引き弁の開放の間を循環す ることとにより、極低温冷凍器の動作を継続しながら、部分再生プロセスにおい てクライオポンプ第２段加熱要素、パージガス弁及び粗引き弁を制御するように プログラムされる電子制御器。 １７．制御器が、クライオポンプの圧力を監視し、圧力が粗引き時間当たり所 定量降下する時、クライオポンプが十分に空きであることを判定する請求の範囲 １６に記載の電子制御器。 １８．暖かいパージガスの付与と粗引き弁の開放が、クライオポンプの圧力が 、所定量の粗引き時間内に約１、０００ミクロンの圧力レベルに降下するまで、 循環される請求の範囲１６に記載の電子制御器。 １９．クライオポンプを制御するための電子制御器において、 第２段の加熱を継続しながら、クライオポンプの圧力を低下させるために粗引き 弁を開に維持することと、 第２段の加熱を停止させ、クライオポンプの圧力をさらに低下させるために、粗 引き弁を開にしてクライオポンプの粗引きポンピングを継続することと、 ベース圧力において粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとによりさらに制御する請 求の範囲１６に記載の電子制御器。 ２０．クライオポンプを制御するための電子制御器において、 第２段からガスを解放するためにクライオポンプの第２段を加熱することと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルにするために粗引き弁を通してクライ オポンプを粗引きポンピングし、その後、粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとにより、再生プロセスに おいてクライオポンプ加熱要素、パージガス弁、及び粗引き弁を制御するように プログラムされる電子制御器。 ２１．ベース圧力レベルが、約２５〜２５０ミクロンの範囲にある請求の範囲 ２０に記載の電子制御器。 ２２．クライオポンプを粗引きポンピングしながら、第２段クライオパネルを １７５Ｋよりも高い温度に加熱することを具備する、極低温冷凍器に結合された クライオパネルの少なくとも第１及び第２段を有する クライオポンプの部分再生の方法。 ２３．第２段クライオパネルの温度が、冷凍器の動作を継続しながら、２００ Ｋよりも低い温度において維持される請求の範囲２２に記載の方法。 ２４．共通粗引きポンプにそれぞれの粗引き弁を通して複数のクライオポンプ を結合することと、 それぞれの粗引き弁が開である間、クライオパネルがほぼ等しい圧力を維持する 如く、再生プロセスを通して粗引きポンプへの粗引き弁を同時にクライオポンプ に開放させることとを具備するクライオポンプを制御する方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも第１及び第２段を有するクライオポンプの部分再生の方法にお いて、 クライオポンプの第２段を加熱することと、 クライオポンプに第２段において凝縮及び吸着されたガスが十分になくなるまで 、クライオポンプへの暖かいパージガスの付与とクライオポンプからの粗引き弁 の開放の間を循環することとを具備する方法。 ２．パージと粗引きの間を循環するステップにおいて、圧力が粗引き時間当た り所定の量降下する時、クライオポンプが十分に空きであることを決定するため に、クライオポンプの圧力を監視することをさらに具備する請求の範囲１に記載 の方法。 ３．暖かいパージガスの付与と粗引き弁の開放が、クライオポンプの圧力が、 所定量の粗引き時間内に約１、０００ミクロンの圧力レベルに降下するまで、循 環される請求の範囲１に記載の方法。 ４．共通粗引きポンプにそれぞれの粗引き弁を通して結合された複数のクライ オポンプを具備するシステムにおいて、クライオポンプが、粗引き弁が開である 間、ほぼ等しい圧力を維持する如く、粗引きポンプへの粗引き弁を同時にクライ オポンプに開放させることを具備する請求の範囲１に記載の方法。 ５．少なくとも第１及び第２段を有するクライオポンプの部分再生の方法にお いて、 第２段の加熱を継続しながら、クライオポンプの圧力を低下させるために粗引き 弁を開に維持することと、 第２段の加熱を停止させ、クライオポンプの圧力をさらに低下させるた めに、粗引き弁を開いてクライオポンプの粗引きポンピングを継続させることと 、 ベース圧力レベルにおいて粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとを具備する請求の範囲１ に記載の方法。 ６．第２段が、粗引き弁が開である間、１７５ｋよりも高い温度まで加熱され る請求の範囲５に記載の方法。 ７．クライオポンプの部分再生の方法において、クライオポンプは、極低温冷 凍器によって冷却されるクライオポンプ室において少なくとも第１及び第２段を 有し、冷温の第２段において吸着材と、第２段を加熱するための第２段加熱要素 と、クライオポンプ室へパージガスを付与するための暖パージガス源と、クライ オポンプ室を粗引きポンプへ結合するための粗引き弁とがあり、極低温冷凍器の 動作を継続しながら、 ａ）パージガスをクライオポンプ室に付与しながら、加熱要素で第２段を加熱す ることと、 ｂ）休止時間を通して第２段を加熱し続けながら、パージガスを使用禁止にする ことと、 ｃ）所定の時間期間に対して粗引き弁を開放することと、 ｄ）クライオポンプの圧力が第１の所定圧力レベルまで低下されなかったならば 、粗引き弁を閉じ、パージガスのバーストをクライオポンプ室に付与し、圧力が 第１の所定レベルまで低下されるまで、段階ｂ、ｃとｄを循環することと、 ｅ）第２段の温度を所定温度レベルに上昇させ、クライオポンプ室の圧 力を第２の所定圧力レベルまで下降させるために、粗引き弁を開いて第２段の加 熱を継続することと、 ｆ）第２段の加熱要素をオフにすることと、 ｇ）クライオポンプ室における圧力がベース圧力レベルまで降下する時、粗引き 弁を閉じることと、 ｈ）第２段が冷却する時、圧力をほぼベース圧力レベルよりも低く維持するため に、クライオポンプ室の圧力を監視し、粗引き弁を循環的に開閉することとを具 備する請求の範囲１に記載の方法。 ８．クライオポンプの再生の方法において、 クライオポンプからガスを解放するためにクライオポンプを暖めることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルにするために粗引き弁を通してクライ オポンプを粗引きポンピングし、その後、粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとを具備する方法。 ９．ベース圧力レベルが、約２５〜２５０ミクロンの範囲にある請求の範囲８ に記載の方法。 １０．吸着材が第２冷温段にある、極低温冷凍器によって冷却されるクライオ ポンプ室における少なくとも第１及び第２段と、 第２段を加熱するための第２段加熱要素と、 パージガスをクライオポンプ室に付与するための暖パージガス弁と、 クライオポンプ室を粗引きポンプに結合するための粗引き弁と、 加熱要素、パージガス弁及び粗引き弁を制御するための電子制御器であり、制御 器は、 クライオポンプの第２段を加熱することと、 クライオポンプに第２段において凝縮及び吸着されたガスが十分になくなるまで 、クライオポンプへのパージガスの付与とクライオポンプからの粗引き弁の開放 の間を循環することと、 クライオポンプの圧力を低下させるために粗引きポンプを開に維持することとに より、極低温冷凍器の動作を継続しながら、部分再生プロセスを制御するように プログラムされる電子制御器とを具備するクライオポンプ。 １１．制御器が、クライオポンプの圧力を監視し、圧力が粗引き時間当たり所 定量降下する時、クライオポンプが十分に空きであることを判定する請求の範囲 １０に記載のクライオポンプ。 １２．クライオポンプの圧力が、所定量の粗引き時間内に約１、０００ミクロ ンの圧力レベルに降下するまで、暖パージガスの付与と粗引き弁の開放が循環さ れる請求の範囲１０に記載のクライオポンプ。 １３．吸着材が第２冷温段にある、極低温冷凍器によって冷却されるクライオ ポンプ室における少なくとも第１及び第２段と、 第２段を加熱するための第２段加熱要素と、 クライオポンプ室を粗引きポンプに結合するための粗引き弁と、 加熱要素、パージガス弁及び粗引き弁を制御するための電子制御器であり、制御 器は、 クライオポンプからガスを解放するためにクライオポンプを暖めることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルにするために粗引き弁を通してクライ オポンプを粗引きポンピングし、その後、粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとにより再生プロセスを制 御するようにプログラムされる電子制御器とを具備するクライオポンプ。 １４．吸着材が第２冷温段にある、極低温冷凍器によって冷却されるクライオ ポンプ室における少なくとも第１及び第２段と、 第２段を加熱するための第２段加熱要素と、 パージガスをクライオポンプ室に付与するための暖パージガス弁と、 クライオポンプ室を粗引きポンプに結合するための粗引き弁と、 加熱要素、パージガス弁及び粗引き弁を制御するための電子制御器であり、制御 器は、 クライオポンプからガスを解放するためにクライオポンプを暖めることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルにするために粗引き弁を通してクライ オポンプを粗引きポンピングし、その後、粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとにより再生プロセスを制 御するようにプログラムされる電子制御器とを具備するクライオポンプ。 １５．ベース圧力レベルが、約２５〜２５０ミクロンの範囲にある請 求の範囲１４に記載のクライオポンプ。 １６．クライオポンプを制御するための電子制御器において、 クライオポンプの第２段を加熱することと、 クライオポンプに凝縮及び吸着されたガスが十分になくなるまで、クライオポン プへの暖パージガスの付与とクライオポンプからの粗引き弁の開放の間を循環す ることとにより、極低温冷凍器の動作を継続しながら、部分再生プロセスにおい てクライオポンプ第２段加熱要素、パージガス弁及び粗引き弁を制御するように プログラムされる電子制御器。 １７．制御器が、クライオポンプの圧力を監視し、圧力が粗引き時間当たり所 定量降下する時、クライオポンプが十分に空きであることを判定する請求の範囲 １６に記載の電子制御器。 １８．暖かいパージガスの付与と粗引き弁の開放が、クライオポンプの圧力が 、所定量の粗引き時間内に約１、０００ミクロンの圧力レベルに降下するまで、 循環される請求の範囲１６に記載の電子制御器。 １９．クライオポンプを制御するための電子制御器において、 第２段の加熱を継続しながら、クライオポンプの圧力を低下させるために粗引き 弁を開に維持することと、 第２段の加熱を停止させ、クライオポンプの圧力をさらに低下させるために、粗 引き弁を開にしてクライオポンプの粗引きポンピングを継続することと、 ベース圧力において粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとによりさらに制御する請 求の範囲１５に記載の電子制御器。 ２０．クライオポンプを制御するための電子制御器において、 第２段からガスを解放するためにクライオポンプの第２段を加熱することと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルにするために粗引き弁を通してクライ オポンプを粗引きポンピングし、その後、粗引き弁を閉じることと、 クライオポンプの圧力をベース圧力レベルの近くに維持するために、クライオポ ンプが冷却する時、粗引き弁を循環的に開閉することとにより、再生プロセスに おいてクライオポンプ加熱要素、パージガス弁、及び粗引き弁を制御するように プログラムされる電子制御器。 ２１．ベース圧力レベルが、約２５〜２５０ミクロンの範囲にある請求の範囲 ２０に記載の電子制御器。 ２２．クライオポンプを粗引きポンピングしながら、第２段クライオパネルを １７５Ｋよりも高い温度に加熱することを具備する、極低温冷凍器に結合された クライオパネルの少なくとも第１及び第２段を有するクライオポンプの部分再生 の方法。 ２３．第２段クライオパネルの温度が、冷凍器の動作を継続しながら、２００ Ｋよりも低い温度において維持される請求の範囲２２に記載の方法。 ２４．共通粗引きポンプにそれぞれの粗引き弁を通して複数のクライオポンプ を結合することと、 それぞれの粗引き弁が開である間、クライオパネルがほぼ等しい圧力を維持する 如く、再生プロセスを通して粗引きポンプへの粗引き弁を同時にクライオポンプ に開放させることとを具備するクライオポンプを制御 する方法。