JPS62162779A - クライオポンプの改良 - Google Patents

クライオポンプの改良

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JPS62162779A
JPS62162779A JP61252789A JP25278986A JPS62162779A JP S62162779 A JPS62162779 A JP S62162779A JP 61252789 A JP61252789 A JP 61252789A JP 25278986 A JP25278986 A JP 25278986A JP S62162779 A JPS62162779 A JP S62162779A
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JP
Japan
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low temperature
exhaust system
cryopanel
generator exhaust
surrounding wall
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JP61252789A
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Inventor
リチャード デリク アモス
バジル ディックソン パワー
フランシス カヴァーデイル ロブソン
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BOC Group Ltd
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BOC Group Ltd
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00Pumps
    • Y10S417/901Cryogenic pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低温発生器排気システムに関するものであるが
、イオンスパッタリングや類似の装置において高真空を
生ずるこの様な低温発生器排気システムを特に独占して
目的としているものではない。本発明は、特に、比較的
高い温度及び低い温度で作動する効果を有するクライオ
パネルをそれぞれ冷却する少くとも2つの段階を含有す
る低温排気システムに関するものである。
〔従来の技術〕
低温発生器ポンプは、密封室内に高真空を生ずるための
ものとして現在かなり確立されている。
この様な低温発生器は、この低温発生器とは独立して設
けられ、物理的に分離している適当なポンプにより一般
に供給される気体の圧力を制御して減少させることによ
り作動する。この気体ポンプは低温発生器のある閉鎖ガ
ス回路内に収められ、大気温度で、代表的には19.7
atm  (20bar)の圧力で、−IIにヘリウム
ガスを低温発生器に供給するよう配置されている。
発生器に供給されるガスの圧力は、直列に接続した協働
シリンダ内を動く2つのピストンのそれぞれの行程容積
内での2段階膨張により、制御して内部で減少させる。
低温発生器内のガス導管に導入された各オリフィスや、
それぞれのガス減少サイクルの一部においてガス圧を集
積する効果のあるガスだめにより間接的シリンダの行程
を減衰させることにより膨張を制御する。
各ガス減少段階と熱交換関係を有するクライオパネルは
低温発生器本体の外部に設けられており、ガス圧の制御
減少により冷却されている。第1の高圧減少段階に関連
するクライオパネルは、典型的には、約−233〜−1
73°C(40〜1(10)’K)の温度で作動し、第
2の低圧減少段階は約−263℃(10’K)の温度で
作動する。
クライオパネルは、クライオパネル冷却表面上に室内の
気体を凝縮させることにより、室内中の気体圧力を減少
するポンプとしての効果を有している。一般に、氷や揮
発性炭化水素等の汚染物質は高温パネル上に凝縮し、窒
素、酸素、アルゴン等の凝縮ガスは低温パネル上に凝縮
し集められる。
添付図面の第1図に示すような代表的排気構成では、低
温発生器の本体に固定したクライオパネルは、一端が低
温発生器本体に固定され、他端には排気される室を妨害
する開口を有する囲壁内に置かれている。囲壁の低温発
生器側の端にある適当なバルブ付き人口により低圧力荒
びきのための機械的又は他のポンプを接続することがで
きる。
第1図の配置にあるクライオパネルの構成により、水蒸
気や汚染物質は、例えば、二酸化炭素と共に、典型的に
一233〜173℃(40〜1(10)’K)の温度範
囲で作動する放射状の外側高温パネル上に凝縮される。
窒素、酸素、他の凝縮ガスは、外側のパネル内に組み入
れられ、典型的に約258℃(15’K)の温度で作動
する低温パネルの外側に凝縮し、保持される。
更に、蒸気圧が一258℃(15”K)においてI T
orr以上である特徴を持つ水素、ヘリウム、ネオン等
の非凝縮性ガスは凝縮できないため、低温パネルの内側
表面に適当に結合した木炭層に吸着させる必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
低温発生器ポンプにより排気された室内でのイオンスパ
ッタリング等の際、ガスや他の分子を共なう多量の水蒸
気が生成する。一般に1.多量の水蒸気、ガス、他の分
子は、クライオポンプに過剰荷重を与えるばかりでなく
、低温発生器パネル上への凝縮や吸着が許容できない速
度で生じたり、さらには、排気容量や効率を減少させた
りする。
〔問題点を解決するための手段〕
これらの欠点をなくすため、クライオポンプと被排気室
との間に絞り装置を導入してイオンスパッタリング等の
低温発生器排気システムを作動させ、この装置を十分あ
るいは、好ましくは一部分絞ってイオンスパッタリング
を行なう提案がなされている。この方法では、スパッタ
リング時の排気速度は減少するため、排気したスパッタ
リング室内の許容低圧力を保持しながら、ポンプへの過
剰荷重をさけ、ポンプのクライオパネル上への凝縮、吸
着速度を減少することができる。
けれども、高真空にある基体上に生じた膜は、ほぼイオ
ンスパッタリング時の量の水蒸気の存在に敏感であり、
このような水蒸気があると、特に、クライオポンプによ
り除去されない場合膜の性能を許容できないほどひどく
落としてしまう。
特に、絞り装置を十分に絞り、比較的大きい表面積をさ
らしている時、装置上に水蒸気を凝縮させるために、通
常はクライオポンプとの熱交換により絞り装置を冷却す
ることにより、上記の問題をなくし、真空蒸着膜生成時
に水蒸気の効果を減らす提案がなされている。けれども
、このような冷却絞り装置の配置では、絞り装置の比較
的可動の構成要素上に沈着が生じ、その操作をひどく損
わせると共にガス流のコンダクタンスを減少させてしま
う。
従って、本発明の目的は、これらの問題点を減らす傾向
を持つ低温排気システムを生ずることである。
この最も広い見地に従い、本発明は、排気される室に取
り付けられるようになっており、この室から低温発生器
ポンプへの気体の流れを制限する効果を持つ絞り装置を
収容する開口端を有する囲壁内に保持されている少くと
も2つのクライオパネルから成り、囲壁内の比較的高温
のクライオパネルは絞り装置の平面をこえて突き出るよ
う配置されているため、室内で生じた水蒸気や他の揮発
性蒸気を凝縮させ、絞り装置にこれら蒸気が沈着するの
を防いでいることを特徴とする低温発生器排気システム
を提供する。
高温クライオパネルの絞り装置をこえて突き出ている部
分が、選択的、優先的に水や他の揮発性蒸気を凝縮する
のが理想的である。
〔実施例〕
本発明の好ましい実施例において、絞り装置は排気され
る室の開口にわたって平行に延びている間隔をあけた複
数の細長い矩形質と低温発生器ポンプ囲壁とから成る。
これらの翼は、共通の平面状に相互に連結し絞りを生ず
る翼の第1位置と、平行平面状に間隔を開けてコンダク
タンスの高いガス流を生ずる翼の第2位置との間で回転
するように配置されている。この翼は、必要とするどん
な選択絞り度をも生ずる任意の中間位置まで回転するこ
とができる。
絞り装置は、適切には、クライオパネルから断熱されて
おり、延張高温クライオパネルの温度より高い温度で作
動し、水蒸気の選択的沈着を防ぐことを保証する。絞り
装置は、クライオパネルから損失した熱を補正するため
この装置に熱を伝導する熱伝導度の高い支持手段により
タライオポンブ囲壁に固定させることにより、ほぼ大気
温度で作動するように構成されていると都合がよい。
本発明の実施例を例として添付図面を基に説明する。
まず、第1図を見ると、この図は、イオンスパッタリン
グ装置や類似装置等の室内を低圧にするようなされた従
来の低温発生器を図示している。
この低温発生器は、これとは独立して設けられた分離圧
縮機(図示してない)からの高圧ヘリウムを収容及び放
出するために入口と出口をそれぞれ有している本体部分
2から成うている。
本体2には、例えば0リングにより、排気される室に密
封するように固定される上部フランジ付き端部6を有し
、ポンプ外囲いを一部形成する囲壁4が固定されている
。囲壁4の中には、囲壁4のフランジ付き開口部に隣接
して開口端を有し、低温発生器の高温段階と熱交換関係
をもつ円筒状の高温クライオパネル8が設けられている
。高温パネル内には、クライオパネル8の開口端に設け
られた絞りルーバ12を介して排気される室と一通路で
連通している低温クライオパネル10が組み入れられ、
低温発生器の低温段階と熱交換関係を有している。
さらに、囲壁4の中には、低温発生器本体2と隣接して
開口(図示してない)が設けられており、真空系統を荒
びきにする機械式又は他のポンプと囲壁内部の空間とが
連結できるようになっている。
低温発生器の使用の際、クライオパネル8は−233〜
−173℃(40〜1(10)重)の温度で作動し、揮
発性炭化水素と共に水蒸気を凝縮させたり、存在するな
らば、凝縮性汚染物質を二酸化炭素と一緒に@縮させる
の効果を有する。
クライオパネル10は約−261℃(12’K)の温度
で作動し、窒素や酸素を他の凝縮性ガスと共に放射状の
外部表面上に凝縮させる効果がある。
クライオパネル10は、その放射状内部表面上に設けら
れた木炭層上に非4に縮性ガスを’ff1着し、排気室
内を10−”Torr程度の圧力にしてルーバ12を開
ける。
図面の第2図を見ると、第1図と同様の部分は同じ番号
にしてあり、文体18で示される可変絞り装置は、解放
囲壁4に隣接した固定低温ルーバ12と被排気室との間
に介在している。上記したように、被排気室は囲壁4の
開口端にあるフランジに当接して固定するよう配置され
ている。
絞り装置18は、室とタライオポンプのクライオパネル
8.10との間のガス流インピーダンスを増加させて室
内で生ずるイオンスパッタリング等の際ポンプへの荷重
を減少させる効果がある。
本発明のこの実施例において、絞り装置18は平行軸の
回りに一敗して回転するようになっている平行に間隔を
あけて置かれた細長い矩形翼20の形状をしている。翼
は、クライオパネル8.10を室からほとんど遮断して
いる単一平面状に連結している第1の水平位置と最小イ
ンピーダンスのガス流や排気を与える第2の垂直位置と
の間を回転できる。翼は、中間のいずれの位置にも回転
され、あらゆる選択インピーダンスのガス流を生ずるこ
とができる。
翼20は、装置と囲壁4との間に空間を残しているフレ
ーム上に取り付けられており、十分に絞った位置にある
弁18でイオンスパッタリングが進行している状態で比
較的低い排気速度が達成されるようになっている。
水蒸気が気体や他の分子と共に弁18上、特に翼20や
それらのピボット取付けや関連する作動連結部に凝縮す
るのを防ぐため、本発明の一見地によると、弁は熱伝導
度の高い支持スパイダにより囲壁4に固定されている。
スパイダは、放射状に間隔のあいた複数の金属柱から成
り、低温ルーハ12への熱損失を補正するため囲壁4か
ら熱を伝えることにより翼20をできるだけ大気温度に
近い温度に維持する効果を有している。
絞り弁18をほぼ閉じている間、クライオポンプにおい
て容認できる高い蒸気凝縮速度を保持するため、クライ
オパネル8はルーバ12を越えて延び、囲壁4の開口の
平面とほぼ同じ高さの位置まで弁18を越えて軸方向に
突出している。従って、スパッタリング等の際、室内に
生じた水蒸気はクライオパネル8の延張表面上に選択的
に凝縮する。よって、この構成において、絞り弁18は
凝縮水蒸気や他の沈着物が比較的少なく、絞りルーバや
低温発生器ポンプの排気効率を維持することができる。
〔発明の効果〕
本発明は翼形式絞り装置に関して記載したが、他の既知
形式の絞り装置にも同様に適用できることは理解されよ
う。さらに、絞り装置は、クライオポンプの囲壁への熱
伝導度の高い支持物により大気温度に保たれているとし
て記載したが、例えば、クライオパネルへの熱伝導度の
低い支持により、装置をほぼ大気温度に保つ他の方法も
同様に利用できることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、イオンスパッタリングに用いられる室を排気
するクライオパネルを含む既知の低温排気システムの側
断面図であり、 第2図は、絞り装置と、この装置上への水庫気や他の蒸
気の凝縮を選択的に減らすため隣接して延張したクライ
オパネルを有する本発明による低温排気システムの側断
面図である。 図面の浄占(内容に変更なし) 手続補正書く方式) %式% 1、事件の表示   昭和61年特許願第252189
号2、発明の名称   クライオポンプの改良3、 ?
i正をする者 事件との関係  出願人 名称   ザ ビーオーンー グループ ビーエルン−
4、代理人 願側°1初1°添付l−ル腎出M13□7.。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)排気される室に取り付けるようになっており、前
    記室から低温発生器ポンプへの気体の流れを制限する効
    果のある絞り装置を収容する開口端を有する囲壁内に保
    持されている少なくとも2つのクライオパネルから成り
    、前記囲壁内の比較的高温のクライオパネルは前記絞り
    装置の平面を越えて突き出して配置されているため、前
    記室内で生じた水蒸気や他の揮発性蒸気を凝縮させ、前
    記絞り装置にこれらの蒸気が沈着するのを防いでいるこ
    とを特徴とする低温発生器排気システム。
  2. (2)前記囲壁から間隔を置いてある高温クライオパネ
    ル内には低温クライオパネルが組み入れられていること
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載の低温発
    生器排気システム。
  3. (3)前記囲壁にすぐ近接してある前記高温クライオパ
    ネルは前記絞り装置を越えて延びていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項に記載の低
    温発生器排気システム。
  4. (4)前記高温クライオパネルは、排気される前記室と
    連通している前記囲壁の前記開口にまでほぼ延びている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)乃至(3)項
    のいずれかに記載の低温発生器排気システム。
  5. (5)前記高温クライオパネルと前記囲壁は、ほぼ円筒
    状であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)乃至
    (4)項のいずれかに記載の低温発生器排気システム。
  6. (6)前記絞り装置は熱伝導度の高い通路により囲壁か
    ら間隔を置かれてあることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の低温発生
    器排気システム。
  7. (7)前記絞り装置は熱伝導度の高い支持物により前記
    囲壁に取り付けられているいることを特徴とする特許請
    求の範囲第(6)項に記載の低温発生器排気システム。
  8. (8)前記絞り装置は、囲壁に取り付けられたスパイダ
    により支持されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第(7)項に記載の低温発生器排気システム。
  9. (9)前記絞り装置は、平行軸の回りに一致して回転す
    るようになっている間隔を置いて平行にある細長い翼か
    ら成っていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    乃至第(8)項のいずれかに記載の低温発生器排気シス
    テム。
  10. (10)前記翼はほぼ矩形状であることを特徴とする特
    許請求の範囲第(9)項に記載の低温発生器排気システ
    ム。
  11. (11)前記絞り装置は、前記排気される室に連通して
    いる前記囲壁の前記開口と複数の絞りルーバとの間に置
    かれていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    から第(10)項のいずれかに記載の低温発生器排気シ
    ステム。
  12. (12)前記絞りルーバは、高温クライオパネルにより
    冷却されていることを特徴とする特許請求の範囲第(1
    1)項に記載の低温発生器排気システム。
  13. (13)前記絞りルーバは前記高温クライオパネルと直
    接熱接触していることを特徴とする特許請求の範囲第(
    12)項に記載の低温発生器排気システム。
  14. (14)添付図面の第2図にほぼ示してあり、第2図を
    基に記載したように作動する低温発生器排気システム。
  15. (15)特許請求の範囲第(1)項から第(14)項の
    いずれかに記載の低温発生器排気システムを含有する真
    空システム。
JP61252789A 1985-10-23 1986-10-23 クライオポンプの改良 Pending JPS62162779A (ja)

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FR (1) FR2589525B1 (ja)
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NL (1) NL8602632A (ja)
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