RU2819622C2

RU2819622C2 - Gas jet deflection in pressurized systems

Info

Publication number: RU2819622C2
Application number: RU2022101401A
Authority: RU
Inventors: Арне В. КОБЕРНИК; Брендон А. ДЖЕКСОН; Томас К. БОНД; Тай ГРИББ; Росс Ф. РЕЙДЕЛ
Original assignee: ШАЙН Текнолоджис, ЛЛС
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2024-05-22

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to vacuum systems from low to ultrahigh vacuum, in which differential pumping is used, for example, in particle accelerators with a gas target, mass spectrometers and windowless supply channels. Gas deflector plate is configured to be arranged between higher and lower pressure areas in a pressurized system, wherein gas deflector plate comprises through channel with shape and/or angle to force gas jet to lower pressure at angle shifted from gas deflector plate and/or channel vertical axis. In other embodiment, gas jet deflector element is used so that gas jet collides with such gas jet deflector element and is redirected in another direction.

EFFECT: higher efficiency of vacuum system.

30 cl, 10 dwg

Description

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США № 62/876116, поданной 19 июля 2019 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/876,116, filed July 19, 2019, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Область техникиTechnical field

В настоящем документе представлены изделия, системы и способы, использующие пластину газового дефлектора в вакуумных системах от низкого до сверхвысокого вакуума, в которых используют дифференциальную откачку (например, ускорители частиц с газовой мишенью, масс-спектрометры, электронно-лучевая сварка и безоконные каналы подачи). В некоторых вариантах осуществления пластина газового дефлектора выполнена с возможностью размещения между областями более высокого и более низкого давления в системе под давлением, причем пластина газового дефлектора содержит сквозной канал, имеющий такую форму и/или угол, что струя газа, проходящая по каналу, поступает в область более низкого давления под углом, смещенным от вертикальной оси пластины газового дефлектора и/или канала. В других вариантах осуществления элемент дефлектора газовой струи используют таким образом, что струя газа сталкивается с таким элементом дефлектора газовой струи и перенаправляется в другом направлении.This document describes products, systems and methods that utilize a gas baffle plate in low to ultra high vacuum vacuum systems that utilize differential pumping (e.g., gas target particle accelerators, mass spectrometers, electron beam welding, and windowless feed ducts). . In some embodiments, the gas baffle plate is configured to be positioned between higher and lower pressure regions of a pressurized system, the gas baffle plate comprising a through channel having a shape and/or angle such that a stream of gas passing through the channel enters an area of lower pressure at an angle offset from the vertical axis of the gas deflector plate and/or channel. In other embodiments, a gas jet deflector element is used such that a gas jet impinges upon such gas jet deflector element and is redirected in a different direction.

Уровень техникиState of the art

Конструкции мишеней для ускорителей частиц могут иметь вид твердого тела, жидкости или газа/плазмы. Газ под высоким давлением от мишени будет естественным образом течь к частям ускорительной системы с более низким давлением, где требуется высокий вакуум. Вакуумные окна могут быть использованы для отделения материала мишени от среды высокого вакуума канала луча, при этом обеспечивая возможность прохождения высокоэнергетических частиц. В случае непрерывно работающих ускорителей с высокой плотностью потока тепловые нагрузки на окно становятся неуправляемыми, и такой подход является неэффективным.Particle accelerator target designs can be solid, liquid, or gas/plasma. The high pressure gas from the target will naturally flow to the lower pressure parts of the accelerator system where high vacuum is required. Vacuum windows can be used to separate target material from the high vacuum environment of the beam channel while still allowing high energy particles to pass through. In the case of continuously operating high-flux-density accelerators, the thermal loads on the window become unmanageable and this approach is ineffective.

Альтернативный подход заключается в том, чтобы фокусировать луч в камеру-мишень через отверстие малого диаметра. Для борьбы с этим естественным переносом газа, выходящего из мишени, используют вакуумные системы с дифференциальной откачкой, состоящие из ступеней откачки, разделенных дополнительными соосными отверстиями, что позволяет обеспечить коэффициенты давления более 10⁹ в пределах канала луча. В этом подходе газ мишени под высоким давлением, проходящий через отверстие мишени, будет ускоряться при переходе в соседнюю ступень дифференциальной откачки. В случае линейного канала луча, в котором все отверстия откачки соосны, это явление может привести к тому, что значительная часть струи газа когерентно пересекает соседнюю ступень откачки. Следовательно, более высокие давления будут распространяться дальше по ходу канала луча и могут мешать переносу луча за счет увеличения обмена зарядами, рассеивания и/или снижения фокусирующей способности и общей эффективности ускорителя.An alternative approach is to focus the beam into the target camera through a small diameter aperture. To combat this natural transfer of gas leaving the target, vacuum systems with differential pumping are used, consisting of pumping stages separated by additional coaxial holes, which allows for pressure coefficients of more than 10⁹ within the beam channel. In this approach, the high-pressure target gas passing through the target orifice will be accelerated as it enters the adjacent differential pumping stage. In the case of a linear beam channel, in which all pumping holes are coaxial, this phenomenon can lead to the fact that a significant part of the gas jet coherently crosses the adjacent pumping stage. Consequently, higher pressures will propagate further along the beam path and may interfere with beam transfer by increasing charge exchange, scattering, and/or reducing the focusing power and overall efficiency of the accelerator.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

В настоящем документе представлены изделия, системы и способы, использующие пластину газового дефлектора, которая может быть объединена с асимметричным соплом, в вакуумных системах от низкого до сверхвысокого вакуума, в которых используют дифференциальную откачку (например, ускорители частиц с газовой мишенью, масс-спектрометры, электронно-лучевая сварка и безоконные каналы подачи). В некоторых вариантах осуществления пластина газового дефлектора выполнена с возможностью размещения между областями более высокого и более низкого давления в системе под давлением, причем пластина газового дефлектора содержит сквозной канал, имеющий такую форму и/или угол, что струя газа, проходящая по каналу, поступает в область более низкого давления под углом, смещенным от вертикальной оси пластины газового дефлектора и/или канала. В других вариантах осуществления элемент дефлектора газовой струи используют таким образом, что струя газа сталкивается с таким элементом дефлектора газовой струи и перенаправляется в другом направлении.Presented herein are products, systems and methods utilizing a gas deflector plate, which can be combined with an asymmetric nozzle, in low to ultra-high vacuum vacuum systems that utilize differential pumping (e.g., gas target particle accelerators, mass spectrometers, electron beam welding and windowless feed channels). In some embodiments, the gas baffle plate is configured to be positioned between higher and lower pressure regions of a pressurized system, the gas baffle plate comprising a through channel having a shape and/or angle such that a stream of gas passing through the channel enters an area of lower pressure at an angle offset from the vertical axis of the gas deflector plate and/or channel. In other embodiments, a gas jet deflector element is used such that a gas jet impinges upon such gas jet deflector element and is redirected in a different direction.

В некоторых вариантах осуществления предложены изделия, содержащие: пластину газового дефлектора, которая содержит верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и канал, проходящий через пластину газового дефлектора, причем пластина газового дефлектора: i) имеет продольную и поперечную оси, проходящие через пластину газового дефлектора, которые параллельны верхней и нижней поверхностям, и ii) вертикальную ось, перпендикулярную продольной и поперечной осям, при этом пластина газового дефлектора выполнена с возможностью расположения между областью более высокого давления и областью более низкого давления в системе под давлением (например, как описано в патенте США № 8837662, полностью включенном в настоящий документ посредством ссылки), так что верхняя поверхность обращена к области более низкого давления, а нижняя поверхность обращена к области более высокого давления, причем канал содержит: i) верхнее отверстие в верхней поверхности пластины газового дефлектора и ii) нижнее отверстие в нижней поверхности пластины газового дефлектора, и при этом канал имеет такую форму и/или угол, что струя газа, проходящая по каналу из области более высокого давления в область более низкого давления, входит в область более низкого давления под углом, смещенным от вертикальной оси.In some embodiments, articles are provided comprising: a gas baffle plate that includes a top surface, a bottom surface, and a channel extending through the gas baffle plate, wherein the gas baffle plate: i) has a longitudinal and transverse axes extending through the gas baffle plate that are parallel the upper and lower surfaces, and ii) a vertical axis perpendicular to the longitudinal and transverse axes, wherein the gas baffle plate is configured to be positioned between a higher pressure area and a lower pressure area in a pressurized system (for example, as described in US Pat. No. 8,837,662 , incorporated herein by reference in its entirety), such that the upper surface faces a region of lower pressure and the lower surface faces a region of higher pressure, the passage comprising: i) an upper opening in the upper surface of the gas baffle plate and ii) a lower opening in the lower surface of the gas deflector plate, and the channel has such a shape and/or angle that a gas stream passing through the channel from a region of higher pressure to a region of lower pressure enters the region of lower pressure at an angle offset from the vertical axis .

В некоторых вариантах осуществления предложены системы, содержащие: а) любую из описанных в настоящем документе пластин газового дефлектора и b) элемент дефлектора газовой струи, содержащий первую поверхность, причем элемент дефлектора газовой струи выполнен с возможностью расположения в области более низкого давления таким образом, что струя газа, поступающая в область более низкого давления, ударяется о первую поверхность и перенаправляется в другом направлении. В конкретных вариантах осуществления первая поверхность имеет форму, выбранную из группы, включающей в себя плоскую, вогнутую, выпуклую и текстурированную поверхности. В других вариантах осуществления элемент дефлектора газовой струи дополнительно содержит первые элементы крепления (например, винты, штифты, отверстия, гайки и т.д.), и при этом пластина газового дефлектора дополнительно содержит вторые элементы крепления (например, винты, штифты, отверстия, гайки и т.д.), причем первые и вторые элементы крепления обеспечивают возможность прикрепления элемента дефлектора газовой струи к пластине газового дефлектора (например, с использованием болтов и отверстий для болтов).In some embodiments, systems are provided comprising: a) any of the gas jet deflector plates described herein and b) a gas jet deflector element comprising a first surface, wherein the gas jet deflector element is configured to be located in a lower pressure region such that a stream of gas entering an area of lower pressure hits the first surface and is redirected in a different direction. In specific embodiments, the first surface has a shape selected from the group consisting of flat, concave, convex, and textured surfaces. In other embodiments, the gas jet deflector element further comprises first fastening elements (e.g., screws, pins, holes, nuts, etc.), and wherein the gas deflector plate further includes second fastening elements (e.g., screws, pins, holes, nuts, etc.), wherein the first and second fastening members enable the gas jet deflector element to be attached to the gas deflector plate (eg, using bolts and bolt holes).

В некоторых вариантах осуществления предложны системы, содержащие: а) подсистему под давлением, содержащую: i) область более высокого давления и ii) область более низкого давления; и b) пластину газового дефлектора, которая содержит верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и канал, проходящий через пластину газового дефлектора, причем пластина газового дефлектора: i) имеет продольную и поперечную оси, проходящие через пластину газового дефлектора, которые параллельны верхней и нижней поверхностям, и ii) вертикальную ось, перпендикулярную продольной и поперечной осям, при этом пластина газового дефлектора расположена между областью более высокого давления и областью более низкого давления, так что верхняя поверхность обращена к области более низкого давления, а нижняя поверхность обращена к области более высокого давления, причем канал содержит: i) верхнее отверстие в верхней поверхности пластины газового дефлектора и ii) нижнее отверстие в нижней поверхности пластины газового дефлектора, и при этом канал имеет такую форму и/или угол, что струя газа, проходящая по каналу из области более высокого давления в область более низкого давления, входит в область более низкого давления под углом, смещенным от вертикальной оси. В некоторых вариантах осуществления системы дополнительно содержат: c) элемент дефлектора газовой струи, содержащий первую поверхность, причем элемент дефлектора газовой струи расположен в области более низкого давления таким образом, что струя газа, поступающая в область более низкого давления, ударяется о первую поверхность и перенаправляется в другом направлении.In some embodiments, systems are provided comprising: a) a pressurized subsystem comprising: i) a higher pressure region and ii) a lower pressure region; and b) a gas baffle plate that includes an upper surface, a lower surface, and a channel extending through the gas baffle plate, wherein the gas baffle plate: i) has a longitudinal and transverse axes extending through the gas baffle plate that are parallel to the upper and lower surfaces, and ii) a vertical axis perpendicular to the longitudinal and transverse axes, wherein the gas deflector plate is located between the higher pressure area and the lower pressure area, such that the upper surface faces the lower pressure area and the lower surface faces the higher pressure area, wherein the channel contains: i) an upper hole in the upper surface of the gas deflector plate and ii) a lower hole in the lower surface of the gas deflector plate, and wherein the channel has such a shape and/or angle that a gas stream passing through the channel from a region of higher pressure to an area of lower pressure enters an area of lower pressure at an angle offset from the vertical axis. In some embodiments, the systems further comprise: c) a gas jet deflector element comprising a first surface, wherein the gas jet deflector element is located in a lower pressure region such that a gas jet entering the lower pressure region strikes the first surface and is redirected in a different direction.

В других вариантах осуществления предложены системы, содержащие: а) подсистему, выполненную с возможностью работы под давлением, содержащую: i) первую область и ii) вторую область; и b) пластину газового дефлектора, которая содержит верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и канал, проходящий через пластину газового дефлектора, причем пластина газового дефлектора: i) имеет продольную и поперечную оси, проходящие через пластину газового дефлектора, которые параллельны верхней и нижней поверхностям, и ii) вертикальную ось, перпендикулярную продольной и поперечной осям, при этом пластина газового дефлектора расположена между первой областью и второй областью, так что верхняя поверхность обращена ко второй области, а нижняя поверхность обращена к первой области, причем канал содержит: i) верхнее отверстие в верхней поверхности пластины газового дефлектора и ii) нижнее отверстие в нижней поверхности пластины газового дефлектора, и при этом канал имеет такую форму и/или угол, что струя газа, проходящая по каналу из первой области во вторую область, входит во вторую область под углом, смещенным от вертикальной оси.In other embodiments, systems are provided comprising: a) a pressure-capable subsystem comprising: i) a first region and ii) a second region; and b) a gas baffle plate that includes an upper surface, a lower surface, and a channel extending through the gas baffle plate, wherein the gas baffle plate: i) has a longitudinal and transverse axes extending through the gas baffle plate that are parallel to the upper and lower surfaces, and ii) a vertical axis perpendicular to the longitudinal and transverse axes, wherein the gas baffle plate is disposed between the first region and the second region such that an upper surface faces the second region and a lower surface faces the first region, the channel comprising: i) an upper opening in an upper surface of the gas deflector plate; and ii) a lower opening in the lower surface of the gas deflector plate, wherein the channel has a shape and/or angle such that a gas stream passing through the channel from the first region to the second region enters the second region at an angle, offset from the vertical axis.

В других вариантах осуществления предлагаются способы, включающие одно или более из следующего: а) размещение пластины газового дефлектора между первой областью и второй областью системы, выполненной с возможностью работы под давлением, при этом пластина газового дефлектора содержит верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и канал, проходящий через пластину газового дефлектора, причем пластина газового дефлектора: i) имеет продольную и поперечную оси, проходящие через пластину газового дефлектора, которые параллельны верхней и нижней поверхностям, и ii) вертикальную ось, перпендикулярную продольной и поперечной осям, при этом пластина газового дефлектора расположена между первой областью и второй областью, так что верхняя поверхность обращена ко второй области, а нижняя поверхность обращена к первой области, причем канал содержит: i) верхнее отверстие в верхней поверхности пластины газового дефлектора и ii) нижнее отверстие в нижней поверхности пластины газового дефлектора, и b) приведение в действие системы, выполненной с возможностью работы под давлением, таким образом, что подсистема, выполненная с возможностью работы под давлением, находится под давлением, и первая область находится под более высоким давлением, чем вторая область, что приводит к обеспечению прохождения струи газа по каналу из первой области во вторую область и вхождения во вторую область под углом, смещенным от вертикальной оси.In other embodiments, methods are provided that include one or more of the following: a) placing a gas baffle plate between a first region and a second region of a pressure-capable system, the gas baffle plate comprising an upper surface, a lower surface, and a channel extending through the gas deflector plate, wherein the gas deflector plate: i) has a longitudinal and transverse axes passing through the gas deflector plate that are parallel to the upper and lower surfaces, and ii) a vertical axis perpendicular to the longitudinal and transverse axes, wherein the gas deflector plate is located between a first region and a second region such that an upper surface faces the second region and a lower surface faces the first region, the channel comprising: i) an upper opening in the upper surface of the gas baffle plate and ii) a lower opening in the lower surface of the gas baffle plate, and b) actuating the pressure-capable system such that the pressure-capable subsystem is pressurized and the first region is at a higher pressure than the second region, resulting in the passage of the jet gas through a channel from the first region to the second region and entering the second region at an angle offset from the vertical axis.

В некоторых вариантах осуществления ни один физический элемент не препятствует выходу указанной струи газа из указанного канала в указанную область низкого давления. В некоторых вариантах осуществления угол струи газа смещен по меньшей мере на 5 или 10 градусов от вертикальной оси (например, по меньшей мере на 5 … 10 … 15 … 25 … 35 … 45 ... 55 ... 65 ... 75 ... или 85 градусов). В некоторых вариантах осуществления угол канала смещен от вертикальной оси по меньшей мере на 5 или 10 градусов (например, по меньшей мере на 5 ... 10 ... 15 ... 25 ... 35 ... 45 ... 55 ... 65 ... 75 ... или 85 градусов). В других вариантах осуществления верхнее отверстие представляет собой асимметричное отверстие. В дополнительных вариантах осуществления асимметричное отверстие образовано из первой и второй частей канала, причем первая часть расположена через асимметричное отверстие от второй части, а вторая часть имеет большее угловое смещение от вертикальной оси, чем первая часть.In some embodiments, no physical element prevents said gas jet from exiting said channel into said low pressure region. In some embodiments, the gas jet angle is offset by at least 5 or 10 degrees from the vertical axis (for example, by at least 5 ... 10 ... 15 ... 25 ... 35 ... 45 ... 55 ... 65 ... 75 . .. or 85 degrees). In some embodiments, the channel angle is offset from the vertical axis by at least 5 or 10 degrees (e.g., at least 5 ... 10 ... 15 ... 25 ... 35 ... 45 ... 55 ... 65 ... 75 ... or 85 degrees). In other embodiments, the top hole is an asymmetric hole. In further embodiments, the asymmetric opening is formed from first and second channel portions, the first portion being located across the asymmetric opening from the second portion, and the second portion having a greater angular offset from the vertical axis than the first portion.

В некоторых вариантах осуществления система под давлением содержит вакуумную систему с дифференциальной откачкой. В некоторых вариантах осуществления система под давлением включает в себя систему ускорителя частиц, которая содержит: i) источник ионов, ii) ускоритель ионов, iii) вакуумную систему с дифференциальной откачкой и iv) камеру-мишень. В некоторых вариантах осуществления система ускорителя частиц содержит некоторые или все компоненты систем, описанных в патенте США № 8837662, который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. В дополнительных вариантах осуществления пластина газового дефлектора выполнена с возможностью расположения между камерой-мишенью и вакуумной системой с дифференциальной откачкой. В других вариантах осуществления камера-мишень содержит область более высокого давления, а вакуумная система с дифференциальной откачкой содержит область более низкого давления. В дополнительных вариантах осуществления система под давлением включает в себя масс-спектрометр. В других вариантах осуществления масс-спектрометр содержит: i) камеру для образцов, ii) ступень перепада давления и iii) ионизационную камеру. В некоторых вариантах осуществления пластина газового дефлектора расположена между камерой для образцов и ступенью дифференциальной откачки. В других вариантах осуществления камера для образцов содержит область более высокого давления, а ступень перепада давления содержит область более низкого давления.In some embodiments, the pressurized system comprises a vacuum system with differential pumping. In some embodiments, the pressurized system includes a particle accelerator system that includes: i) an ion source, ii) an ion accelerator, iii) a differential pumping vacuum system, and iv) a target chamber. In some embodiments, the particle accelerator system comprises some or all of the components of the systems described in US Pat. No. 8,837,662, which is incorporated herein by reference in its entirety. In additional embodiments, the gas baffle plate is configured to be positioned between the target chamber and the differential pumping vacuum system. In other embodiments, the target chamber contains a higher pressure region and the differential pumping vacuum system contains a lower pressure region. In additional embodiments, the pressurized system includes a mass spectrometer. In other embodiments, the mass spectrometer includes: i) a sample chamber, ii) a differential pressure stage, and iii) an ionization chamber. In some embodiments, a gas baffle plate is located between the sample chamber and the differential pumping stage. In other embodiments, the sample chamber contains a higher pressure region and the differential pressure stage contains a lower pressure region.

В некоторых вариантах осуществления канал имеет диаметр примерно 2,5 - 9,0 мм (например, 3,5 ... 4,5 ... 5,0 ... 5,5 ... 6,5 ... 7,9 ... 9,0 мм) вдоль большей части или всей его длины. В конкретных вариантах осуществления длина канала примерно в 4-6 раз больше диаметра канала. В некоторых вариантах осуществления длина канала составляет примерно 15-35 мм (например, 15 ... 20 ... 25 ... или 35 мм). В других вариантах осуществления верхнее отверстие имеет диаметр примерно в 2 раза больше диаметра канала или примерно 6-18 мм (например, 7 ... 10 ... 15 ... 17 мм). В дополнительных вариантах осуществления пластина газового дефлектора имеет толщину между верхней поверхностью и нижней поверхностью примерно 13-40 мм (например, 13 ... 25 ... 34 ... или 40 мм). В других вариантах осуществления пластина газового дефлектора имеет круглую или в основном круглую форму либо квадратную или в основном квадратную форму. В других вариантах осуществления большая часть пластины газового дефлектора или вся пластина выполнена из металла. В дополнительных вариантах осуществления металл выбран из группы, состоящей из: меди, вольфрама и нержавеющей стали.In some embodiments, the channel has a diameter of approximately 2.5 - 9.0 mm (for example, 3.5 ... 4.5 ... 5.0 ... 5.5 ... 6.5 ... 7 .9 ... 9.0 mm) along most or all of its length. In specific embodiments, the length of the channel is approximately 4-6 times the diameter of the channel. In some embodiments, the channel length is approximately 15-35 mm (eg, 15...20...25...or 35 mm). In other embodiments, the top hole has a diameter of about 2 times the diameter of the channel or about 6-18 mm (for example, 7...10...15...17 mm). In further embodiments, the gas baffle plate has a thickness between the top surface and the bottom surface of about 13-40 mm (eg, 13...25...34...or 40 mm). In other embodiments, the gas baffle plate has a circular or generally circular shape, or a square or generally square shape. In other embodiments, most or all of the gas deflector plate is made of metal. In further embodiments, the metal is selected from the group consisting of: copper, tungsten and stainless steel.

В некоторых вариантах осуществления пластина газового дефлектора содержит одно или более отверстий, которые обеспечивают возможность прикрепления к области более высокого давления и/или к области более низкого давления.In some embodiments, the gas baffle plate includes one or more holes that allow attachment to a higher pressure area and/or a lower pressure area.

В некоторых вариантах осуществления элемент дефлектора газовой струи прикреплен к верхней поверхности пластины газового дефлектора. В других вариантах осуществления подсистема под давлением выбрана из группы, состоящей из: ускорителей частиц с газовой мишенью, масс-спектрометров и безоконных каналов подачи. В других вариантах осуществления область более высокого давления включает в себя камеру-мишень ускорителя частиц, а область более низкого давления включает в себя часть вакуумной системы с дифференциальной откачкой. В некоторых вариантах осуществления пластина газового дефлектора выполнена из термостойких материалов.In some embodiments, the gas jet deflector element is attached to the top surface of the gas deflector plate. In other embodiments, the pressurized subsystem is selected from the group consisting of: gas target particle accelerators, mass spectrometers, and windowless feed channels. In other embodiments, the higher pressure region includes the particle accelerator target chamber and the lower pressure region includes a portion of the differential pumping vacuum system. In some embodiments, the gas baffle plate is made of heat-resistant materials.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

ФИГ. 1А изображает ускоритель частиц с газовой мишенью с парой пластин (30) газового дефлектора между компонентами с разными давлениями. ФИГ. 1В изображает пластину (50) с каналом (1) постоянного сечения, который проходит прямо через пластину и не снижает давление.FIG. 1A depicts a gas target particle accelerator with a pair of gas deflector plates (30) between the different pressure components. FIG. 1B shows a plate (50) with a constant cross-section channel (1) that extends directly through the plate and does not reduce pressure.

ФИГ. 2 схематически изображает приведенную для примера трехступенчатую конфигурацию дифференциальной откачки с прямым каналом (1) постоянного сечения.FIG. 2 schematically shows an example three-stage differential pumping configuration with a straight channel (1) of constant cross-section.

ФИГ. 3А изображает приведенную для примера пластину (30) газового дефлектора, содержащую канал (70) с асимметричным отверстием (7), которое заставляет струю (стрелка; 8) газа отклоняться от вертикальной оси пластины газового дефлектора. FIG. 3A depicts an exemplary gas deflector plate (30) comprising a channel (70) with an asymmetrical opening (7) that causes a gas jet (arrow; 8) to deviate from the vertical axis of the gas deflector plate.

ФИГ. 3В изображает приведенную для примера пластину (30) газового дефлектора по ФИГ. 3А, на которой пунктирными линиями показана продольная ось (40) и поперечная ось (41).FIG. 3B shows an exemplary gas baffle plate (30) of FIG. 3A, in which the longitudinal axis (40) and the transverse axis (41) are shown in dotted lines.

ФИГ. 4 схематически изображает приведенную для примера трехступенчатую конфигурацию дифференциальной откачки с асимметричным отверстием (7), которое заставляет струю (стрелка; 8) газа отклоняться вниз. В некоторых вариантах осуществления асимметрия в отверстии расположена по-разному, так что струя газа направляется вверх, влево или вправо.FIG. 4 schematically depicts an exemplary three-stage differential pumping configuration with an asymmetrical orifice (7) that causes the gas stream (arrow; 8) to deflect downward. In some embodiments, the asymmetry in the orifice is positioned differently such that the gas stream is directed upward, to the left, or to the right.

ФИГ. 5А изображает приведенную для примера пластину газового дефлектора с асимметричным отверстием (7), которое заставляет струю (стрелка; 8) газа отклоняться от вертикальной оси. Струя газа попадает на дефлектор (10) газовой струи, заставляющий струю газа отклоняться в другом направлении (стрелка; 12). FIG. 5A shows an exemplary gas deflector plate with an asymmetrical hole (7) that causes the gas stream (arrow; 8) to deviate from the vertical axis. The gas stream hits the gas jet deflector (10), causing the gas stream to deflect in a different direction (arrow; 12).

ФИГ. 5В изображает приведенную для примера пластину (30) газового дефлектора по ФИГ. 5А, на которой пунктирными линиями показана вертикальная ось (42).FIG. 5B shows an exemplary gas baffle plate (30) of FIG. 5A, in which the vertical axis (42) is shown in dotted lines.

ФИГ. 6 схематически изображает приведенную для примера трехступенчатую конфигурацию дифференциальной откачки с асимметричным отверстием и дефлектором (10) газовой струи, которые заставляют струю газа перемещаться в другом направлении (стрелка; 12).FIG. 6 schematically depicts an exemplary three-stage differential pumping configuration with an asymmetrical orifice and gas jet deflector (10) that cause the gas jet to move in a different direction (arrow; 12).

ФИГ. 7 изображает использование канала (70) с асимметричным отверстием (7) для отклонения газовой струи в ускорителях частиц. Пучок частиц показан пунктирной линией (14).FIG. 7 depicts the use of a channel (70) with an asymmetrical opening (7) for deflecting a gas jet in particle accelerators. The particle beam is shown by the dotted line (14).

ФИГ. 8 изображает использование канала с асимметричным отверстием для отклонения газовой струи в масс-спектрометре.FIG. 8 depicts the use of a channel with an asymmetrical orifice to deflect a gas jet in a mass spectrometer.

ФИГ. 9 изображает приведенный для примера дефлектор (10) газовой струи, прикрепленный к пластине (30) газового дефлектора при помощи болтов (95).FIG. 9 shows an exemplary gas jet deflector (10) attached to the gas deflector plate (30) with bolts (95).

ФИГ. 10 изображает приведенную для примера пластину (30) газового дефлектора, состоящую из двух частей - внешнего корпуса и внутренней сменной "шайбы". В некоторых вариантах осуществления эти детали удерживаются на месте другими элементами, так что пути утечки между областями высокого и низкого давления сведены к минимуму.FIG. 10 shows an exemplary gas deflector plate (30) consisting of two parts - an outer housing and an internal replaceable "washer". In some embodiments, these parts are held in place by other elements so that leakage paths between high and low pressure areas are minimized.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

В настоящем документе представлены изделия, системы и способы, использующие пластину газового дефлектора в вакуумных системах от низкого до сверхвысокого вакуума, в которых используют дифференциальную откачку (например, ускорители частиц с газовой мишенью, масс-спектрометры и безоконные каналы подачи). В некоторых вариантах осуществления пластина газового дефлектора выполнена с возможностью размещения между областями более высокого и более низкого давления в системе под давлением, причем пластина газового дефлектора содержит сквозной канал, имеющий такую форму и/или угол, что струя газа, проходящая по каналу из области более высокого давления в область более низкого давления, поступает в область более низкого давления под углом, смещенным от вертикальной оси пластины газового дефлектора и/или канала. В других вариантах осуществления элемент дефлектора газовой струи используют таким образом, что струя газа сталкивается с таким элементом дефлектора газовой струи и перенаправляется в другом направлении.Presented herein are products, systems, and methods that utilize a gas baffle plate in low to ultrahigh vacuum systems that utilize differential pumping (eg, gas target particle accelerators, mass spectrometers, and windowless feed channels). In some embodiments, the gas baffle plate is configured to be positioned between higher and lower pressure regions in a pressurized system, wherein the gas baffle plate includes a through channel having a shape and/or angle such that a gas stream passing through the channel from the region of higher high pressure into an area of lower pressure, enters the area of lower pressure at an angle offset from the vertical axis of the gas deflector plate and/or channel. In other embodiments, a gas jet deflector element is used such that a gas jet impinges upon such gas jet deflector element and is redirected in a different direction.

В некоторых вариантах осуществления настоящее раскрытие обеспечивает способ отклонения газа для отклонения сверхзвуковой струи в случаях применения дифференциальной откачки. В некоторых вариантах осуществления отклоняющее устройство представляет собой пластину газового дефлектора, содержащую канал с асимметричным отверстием. Когда газ под высоким давлением проходит через канал и асимметричное отверстие, образующаяся газовая струя (например, сверхзвуковая газовая струя) приобретает внеосевую составляющую скорости в направлении асимметрии. В конкретных вариантах осуществления форма и/или угол канала отклоняют направление газовой струи в вакуумной системе с дифференциальной откачкой, что уменьшает массоперенос в секции с более низким давлением при одновременном снижении требований к откачке для поддержания заданного давления ступени. В некоторых вариантах осуществления отклонение газовой струи дополнительно улучшается за счет добавления элемента дефлектора газовой струи, расположенного в направлении асимметрии отверстия.In some embodiments, the present disclosure provides a gas deflection method for deflecting a supersonic jet in differential pumping applications. In some embodiments, the deflector is a gas deflector plate containing a channel with an asymmetric opening. When high-pressure gas passes through the channel and asymmetric orifice, the resulting gas jet (eg, a supersonic gas jet) acquires an off-axis velocity component in the direction of the asymmetry. In specific embodiments, the shape and/or angle of the channel deflects the direction of the gas jet in a differential pumping vacuum system, which reduces mass transfer to lower pressure sections while reducing pumping requirements to maintain a set stage pressure. In some embodiments, the deflection of the gas jet is further improved by adding a gas jet deflector element located in the direction of the asymmetry of the hole.

В некоторых вариантах осуществления в настоящем документе представлены системы, устройства и способы, обеспечивающие метод отклонения газовой струи, который смягчает эффекты сверхзвукового и дозвукового нагнетания струи газа в вариантах применения со ступенчатым перепадом давления. В некоторых вариантах осуществления в настоящем документе представлены пластины газового дефлектора, которые имеют наклон и/или форму (например, с асимметричным отверстием), которые объединены с элементом дефлектора газовой струи для направления струи газа от оси пластины. В некоторых вариантах осуществления такие пластины газового дефлектора уменьшают массоперенос между ступенями дифференциальной откачки и тем самым снижают требования к откачке и/или обеспечивают возможность более низких базовых давлений для данной конфигурации.In some embodiments, systems, devices, and methods are provided herein that provide a gas jet deflection method that mitigates the effects of supersonic and subsonic gas jet injection in stepped pressure drop applications. In some embodiments, provided herein are gas deflector plates that are angled and/or shaped (eg, with an asymmetrical opening) that are combined with a gas jet deflector element to direct the gas jet away from the axis of the plate. In some embodiments, such gas baffle plates reduce mass transfer between differential pumping stages and thereby reduce pumping requirements and/or allow lower base pressures for a given configuration.

В некоторых вариантах осуществления в настоящем документе представлены системы, устройства и способы, повышающие эффективность вакуумных систем с дифференциальной откачкой. Иными словами, использование представленных в настоящем документе систем, устройств и способов обеспечивает, например, возможность получения большего перепада давления при прочих равных условиях или обеспечивает возможность получения такого же перепада давления с использованием насосов меньшего размера и/или меньшего количества насосов, или позволяет иметь большее отверстие между областями высокого и низкого давления. В некоторых вариантах осуществления системы, устройства и способы, описанные в настоящем документе, обеспечивают возможность использования отверстия большего диаметра для данной конфигурации откачки.In some embodiments, systems, devices, and methods are provided herein that improve the efficiency of differential pumping vacuum systems. In other words, the use of the systems, devices and methods presented herein provides, for example, the ability to obtain a higher pressure drop, all other things being equal, or allows the same pressure drop using smaller pumps and/or fewer pumps, or allows for a higher an opening between areas of high and low pressure. In some embodiments, the systems, devices and methods described herein provide the ability to use a larger diameter orifice for a given pumping configuration.

Ниже представлено описание некоторых приведенных для примера вариантов осуществления, изображенных на чертежах. Следует понимать, что применение данного не ограничено такими примерами вариантов осуществления. Кроме того, в конкретных вариантах осуществления пластины газового дефлектора и элементы дефлектора газовой струи, описанные ниже, используют в системе ускорителя, подобной той, что описана в патенте США № 8837662, который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки.Below is a description of some exemplary embodiments shown in the drawings. It should be understood that the application is not limited to such exemplary embodiments. Additionally, in specific embodiments, the gas deflector plates and gas jet deflector elements described below are used in an accelerator system similar to that described in US Pat. No. 8,837,662, which is incorporated herein by reference in its entirety.

На Фиг. 1А изображен ускоритель (25) частиц с газовой мишенью, содержащий пару пластин (30) газового дефлектора между компонентами с разными давлениями. Источник ионов (26) соединен с ускорителем (27), который соединен с системой с двухступенчатой дифференциальной откачкой (28). Каждая ступень соединена с вакуумным насосом (29). Камера-мишень (32) с удерживающим ионы магнитом (31) вокруг нее соединена с вакуумной системой с дифференциальной откачкой с пластиной (30) газового дефлектора между ними. Поперечная ось (40) пластины газового дефлектора показана пунктирной линией.In FIG. 1A depicts a gas target particle accelerator (25) containing a pair of gas deflector plates (30) between components at different pressures. The ion source (26) is connected to an accelerator (27), which is connected to a two-stage differential pumping system (28). Each stage is connected to a vacuum pump (29). The target chamber (32) with an ion-holding magnet (31) around it is connected to a differential pumping vacuum system with a gas deflector plate (30) between them. The transverse axis (40) of the gas deflector plate is shown by a dotted line.

На Фиг. 1В изображена пластина (50) с каналом (1) постоянного сечения, который проходит прямо через пластину. На Фиг. 2 показано использование такого канала (1) постоянного сечения, расположенного между ступенью (2) более высокого давления и ступенью (3) более низкого давления. В результате использования канала (1) постоянного сечения газовая струя (4) со ступени более высокого давления к ступени более низкого давления не смещается, а поступает прямо на ступень (3) более низкого давления. Когда отверстие 1 расположено между двумя ступенями с разным давлением, и при этом ступень (2) находится под более высоким давлением, чем ступень (3), разница в давлении между двумя ступенями приводит к образованию потока газа между ступенями, который стремится уравнять давление в двух ступенях. Могут быть использованы насосы, которые противодействуют этому потоку массы посредством перемещения газа, выходящего в ступень более низкого давления, обратно в ступень более высокого давления, поддерживая перепад давления. В конечном счете, перепад давления, который может поддерживаться между многими соединенными областями, зависит от производительности откачки каждой области и размера отверстий между двумя областями. Обычно наблюдаемым явлением, снижающим эффективность соосных вакуумных систем с дифференциальной откачкой, является образование газовых струй между областями. Если давление между любыми двумя ступенями существенно различается, газ, выходящий из области более высокого давления, образует струю при входе в область более низкого давления. Струя представляет собой непрерывный, когерентный и направленный поток газа, который может пересекать данную область давления и появляться на последующей ступени откачки практически неизменным. Струя эффективно "обходит" данную ступень откачки и, следовательно, существенно снижает эффективность вакуумной системы с дифференциальной откачкой.In FIG. 1B shows a plate (50) with a channel (1) of constant cross-section that extends directly through the plate. In FIG. 2 shows the use of such a channel (1) of constant cross-section located between the higher pressure stage (2) and the lower pressure stage (3). As a result of using a channel (1) of constant cross-section, the gas jet (4) from the higher pressure stage to the lower pressure stage is not displaced, but flows directly to the lower pressure stage (3). When port 1 is located between two stages of different pressures, and stage (2) is at a higher pressure than stage (3), the difference in pressure between the two stages results in a gas flow between the stages that tends to equalize the pressure in the two steps. Pumps may be used that counteract this mass flow by moving the gas leaving the lower pressure stage back to the higher pressure stage, maintaining a pressure differential. Ultimately, the pressure differential that can be maintained between many connected areas depends on the pumping capacity of each area and the size of the openings between the two areas. A commonly observed phenomenon that reduces the efficiency of coaxial vacuum systems with differential pumping is the formation of gas jets between regions. If the pressure between any two stages differs significantly, the gas leaving the higher pressure region will form a jet as it enters the lower pressure region. The jet is a continuous, coherent and directed flow of gas that can cross a given pressure region and appear at the subsequent pumping stage practically unchanged. The jet effectively bypasses this pumping stage and, therefore, significantly reduces the efficiency of the differential pumping vacuum system.

В случае трехступенчатой системы или системы с большим количеством ступеней значительная часть струи может пересекать первую ступень (3) дифференциальной откачки, снижая эффективность этой ступени при одновременном повышении давления выше по ходу потока и требований к откачке на ступенях (5) и (6).In the case of a three-stage or multiple-stage system, a significant portion of the jet may cross the first differential pumping stage (3), reducing the efficiency of that stage while increasing upstream pressure and pumping requirements in stages (5) and (6).

Такие проблемы перепуска газовой струи решаются при помощи устройств, систем и способов, описанных в настоящем документе. Функция этих устройств, систем и способов заключается в отклонении газовой струи от оси и уменьшении или устранении ее когерентности, так чтобы насосы на любой данной ступени могли воздействовать на газ. Например, пластины газового дефлектора с каналом, расположенным под углом или имеющим определенную форму (например, с асимметричным отверстием), приводят к образованию газовой струи с внеосевым направлением составляющей скорости относительно оси отверстия и/или пластины газового дефлектора. Это смещение скорости, например, имеет место в направлении асимметрии, показанном стрелкой (8) на Фиг. 3. Отклонение ограничивает газ, который непосредственно нагнетается в следующую ступень дифференциальной откачки. В некоторых вариантах осуществления множество конфигураций этого асимметричного отверстия расположены последовательно между ступенями откачки для усиления этого эффекта (см. Фиг. 1А).Such gas jet bypass problems are solved using the devices, systems and methods described herein. The function of these devices, systems and methods is to deflect the gas jet off-axis and reduce or eliminate its coherence so that the pumps at any given stage can act on the gas. For example, gas deflector plates with a channel located at an angle or having a certain shape (for example, with an asymmetric hole) lead to the formation of a gas jet with an off-axis direction of the velocity component relative to the axis of the hole and/or the gas deflector plate. This speed shift, for example, takes place in the asymmetry direction shown by arrow (8) in FIG. 3. The deviation restricts the gas, which is directly pumped into the next differential pumping stage. In some embodiments, multiple configurations of this asymmetrical orifice are arranged in series between pumping stages to enhance this effect (see FIG. 1A).

На Фиг. 3А изображен приведенная для примера пластина (30) газового дефлектора, содержащей канал (70) с асимметричным отверстием (7), которое заставляет струю (стрелка; 8) газа отклоняться от вертикальной оси (оси луча) пластины газового дефлектора. На Фиг. 3В изображена приведенная для примера пластина (30) газового дефлектора по Фиг. 3А, на которой пунктирными линиями показаны продольная ось (40) и поперечная ось (41). Продольная ось и поперечная ось перпендикулярны вертикальной оси (оси луча).In FIG. 3A shows an exemplary gas deflector plate (30) comprising a channel (70) with an asymmetrical opening (7) that causes the gas jet (arrow; 8) to deviate from the vertical axis (beam axis) of the gas deflector plate. In FIG. 3B shows an exemplary gas deflector plate (30) of FIG. 3A, in which the longitudinal axis (40) and the transverse axis (41) are shown in dotted lines. The longitudinal axis and transverse axis are perpendicular to the vertical axis (beam axis).

На Фиг. 4 схематически изображен приведенная для примера трехступенчатая конфигурации дифференциальной откачки с асимметричным отверстием (7), которое заставляет струю (стрелка; 8) газа отклоняться вниз от вертикальной оси (луча). В блоках (3), (5) и (6) показаны ступени дифференциальной откачки. Ступень (2) представляет собой ступень более высокого давления, чем ступени (3), (5) и (6).In FIG. 4 schematically shows an example three-stage differential pumping configuration with an asymmetrical orifice (7) that causes the gas stream (arrow; 8) to deviate downward from the vertical axis (beam). Blocks (3), (5) and (6) show differential pumping stages. Stage (2) is a higher pressure stage than stages (3), (5) and (6).

На Фиг. 5А изображена приведенная для примера пластина газового дефлектора, содержащая канал (70) с асимметричным отверстием (7), которое заставляет струю (стрелка; 8) газа отклоняться от вертикальной оси (оси луча). Струя газа ударяется в элемент (10) дефлектора газовой струи, заставляющий струю газа отклоняться в другом направлении (стрелка; 12). На Фиг. 5В изображена приведенная для примера пластина (30) газового дефлектора по Фиг. 5А, на которой пунктирными линиями показана вертикальная ось (42) (также называемая "осью луча").In FIG. 5A shows an exemplary gas deflector plate comprising a channel (70) with an asymmetrical opening (7) that causes the gas stream (arrow; 8) to deviate from a vertical axis (beam axis). The gas jet hits the gas jet deflector element (10), causing the gas jet to deflect in a different direction (arrow; 12). In FIG. 5B shows an exemplary gas deflector plate (30) of FIG. 5A, in which the vertical axis (42) (also called the “beam axis”) is shown in dotted lines.

На Фиг. 6 схематически изображена приведенная для примера трехступенчатая конфигурация дифференциальной откачки с асимметричным отверстием и элементом (10) дефлектора газовой струи, которые заставляют струю газа перемещаться в другом направлении (стрелка; 12), смещенном от вертикальной оси (оси луча). В блоках (3), (5) и (6) показаны ступени дифференциальной откачки. Ступень (2) представляет собой ступень более высокого давления, чем ступени (3), (5) и (6). Добавление элемента дефлектора газовой струи обеспечивает дополнительное отклонение газовой струи, показанное стрелкой (12).In FIG. 6 schematically shows an example three-stage differential pumping configuration with an asymmetrical orifice and gas jet deflector element (10) that cause the gas jet to move in a different direction (arrow; 12), offset from the vertical axis (beam axis). Blocks (3), (5) and (6) show differential pumping stages. Stage (2) is a higher pressure stage than stages (3), (5) and (6). The addition of a gas jet deflector element provides additional deflection of the gas jet, shown by arrow (12).

На Фиг. 7 изображено использование канала (70) с асимметричным отверстием (7) для отклонения газовой струи в ускорителях частиц. Пучок частиц показан пунктирной линией (14). При помощи ускорителя частиц, как показано на этом чертеже, частицы разгоняют в мишень (13) из газа высокого давления (или плазменную мишень) достаточной длины, чтобы замедлить пучок частиц, показанный стрелкой (14). Давление в мишени выше, чем в ступенях (15), (16), (17) дифференциальной откачки. Включение канала (70) с асимметричным отверстием между мишенью и смежной ступенью дифференциальной откачки приводит к уменьшению требований к откачке и более низкому базовому давлению в ступенях (15), (16), (17). Включение элемента дефлектора газовой струи дополнительно снижает перенос газа между мишенью и соединенными дифференциальными ступенями.In FIG. 7 shows the use of a channel (70) with an asymmetric hole (7) for deflecting a gas jet in particle accelerators. The particle beam is shown by the dotted line (14). Using a particle accelerator, as shown in this drawing, particles are accelerated into a high pressure gas target (13) (or plasma target) of sufficient length to slow down the particle beam indicated by arrow (14). The pressure in the target is higher than in stages (15), (16), (17) of differential pumping. The inclusion of a channel (70) with an asymmetrical orifice between the target and the adjacent differential pumping stage results in reduced pumping requirements and a lower base pressure in stages (15), (16), (17). The inclusion of a gas jet deflector element further reduces gas transfer between the target and the connected differential stages.

На Фиг. 8 изображено использование канала с асимметричным отверстием для отклонения газовой струи в масс-спектрометре. Масс-спектрометр состоит из камеры (19) для образцов, отделенной от ионизационной камеры (20) ступенями (21) и (22) дифференциальной откачки. Асимметричное отверстие, расположенное между ступенями (19) и (21), отклоняет газ, что обеспечивает возможность работы камеры для проб при высоком давлении, работы ионизационной камеры при высоком уровне вакуума, и при этом устраняет явление образования струи газа, которое обычно возникает между ступенями (20), (21) и (22). In FIG. Figure 8 shows the use of a channel with an asymmetric opening to deflect a gas jet in a mass spectrometer. The mass spectrometer consists of a sample chamber (19) separated from the ionization chamber (20) by differential pumping stages (21) and (22). An asymmetrical orifice located between stages (19) and (21) deflects gas, allowing the sample chamber to operate at high pressure, the ionization chamber to operate at high vacuum levels, while eliminating the gas jetting phenomenon that typically occurs between stages (20), (21) and (22).

Claims

1. A pressure diverting product containing:

a gas baffle plate that includes an upper surface, a lower surface, and a channel extending through said gas baffle plate,

wherein said gas baffle plate: i) has a longitudinal and transverse axes passing through said gas baffle plate that are parallel to said top and bottom surfaces, and ii) a vertical axis perpendicular to said longitudinal and transverse axes,

wherein said gas baffle plate is configured to be positioned between a higher pressure region and a lower pressure region in said pressurized system such that said upper surface faces said lower pressure region and said lower surface faces said higher pressure region. pressure,

wherein said channel comprises: i) an upper opening in said upper surface of said gas baffle plate and ii) a lower opening in said lower surface of said gas baffle plate, and

wherein said channel has such a shape and/or angle that a gas stream passing through said channel from said region of higher pressure to said region of lower pressure enters said region of lower pressure at an angle offset from said vertical axis.

2. A deflection product according to claim 1, wherein said angle is offset by at least 15 degrees from said vertical axis.

3. A deflection product according to claim 1, wherein said top hole comprises an asymmetric hole.

4. The deflecting product according to claim 3, in which the specified asymmetric hole is formed from the first and second parts of the specified channel, and the specified first part is located through the specified asymmetric hole from the specified second part, and the specified second part has a greater angular displacement from the specified vertical axis, than the first part indicated.

5. A deflecting product according to claim 1, wherein said pressurized system comprises a vacuum system with differential pumping.

6. The deflection product of claim 1, wherein said pressurized system comprises a particle accelerator system that comprises: i) an ion source, ii) an ion accelerator, iii) a differential pumping vacuum system, and iv) a target chamber.

7. The deflecting product according to claim 6, in which the specified gas deflector plate is configured to be located between the specified target chamber and the specified vacuum system with differential pumping.

8. The deflection product of claim 7, wherein said target chamber contains said higher pressure region and said differential pumping vacuum system contains said lower pressure region.

9. A deflection product according to claim 1, wherein said pressurized system comprises a mass spectrometer.

10. The deflection device of claim 9, wherein said mass spectrometer comprises: i) a sample chamber, ii) a differential pressure stage, and iii) an ionization chamber.

11. The deflecting product according to claim 10, wherein said gas deflector plate is configured to be located between said sample chamber and said differential pumping stage.

12. The diverting product of claim 11, wherein said sample chamber comprises said higher pressure region and said differential pressure stage comprises said lower pressure region.

13. The deflection product of claim 1, wherein said channel has a diameter of about 2.5-9.0 mm along most or all of its length.

14. The deflection product according to claim 1, wherein said top hole has a diameter of approximately 6-18 mm.

15. The deflection product of claim 1, wherein said gas deflector plate has a thickness between said top surface and said bottom surface of about 13-40 mm.

16. The deflector article according to claim 1, wherein said gas deflector plate has a circular or substantially circular shape.

17. The deflecting product according to claim 1, wherein most or all of said gas deflector plate is made of metal.

18. The deflection product according to claim 17, wherein said metal is selected from the group consisting of: copper, tungsten and stainless steel.

19. The deflector article of claim 1, wherein said gas deflector plate comprises one or more holes that allow attachment to said higher pressure region and/or said lower pressure region.

20. A deflection system for a pressurized system, comprising:

a) deflection product according to any one of paragraphs. 1-19 and

b) a gas jet deflector element comprising a first surface, wherein said gas jet deflector element is configured to be located in said lower pressure region such that said gas jet entering said lower pressure region strikes said first surface and is redirected in a different direction.

21. The deflection system of claim 20, wherein said first surface has a shape selected from the group consisting of flat, concave, convex and textured.

22. The deflection system of claim 20, wherein said gas jet deflector element further comprises first fastening elements, and wherein said gas deflector plate further comprises second fastening elements, wherein said first and second fastening elements enable the gas jet deflector element to be attached to the specified gas deflector plate.

23. A deflection system for a pressurized system, comprising:

a) a pressurized subsystem comprising:

i) area of higher pressure and

ii) area of lower pressure; And

b) a gas baffle plate, which includes an upper surface, a lower surface and a channel passing through said gas baffle plate,

wherein said gas baffle plate is located between said higher pressure region and said lower pressure region such that said upper surface faces said lower pressure region and said lower surface faces said higher pressure region,

24. The deflection system of claim 23, further comprising: c) a gas jet deflector element comprising a first surface, wherein said gas jet deflector element is located in said lower pressure region such that said gas jet entering said lower pressure region pressure, hits said first surface and is redirected in another direction.

25. The deflection system of claim 24, wherein said gas jet deflector element is attached to said top surface of said gas deflector plate.

26. The deflection system of claim 23, wherein said pressurized subsystem is selected from the group consisting of: gas target particle accelerators, mass spectrometers, and windowless feed channels.

27. The deflection system of claim 23, wherein said higher pressure region comprises a particle accelerator target chamber and said lower pressure region comprises a portion of the differential pumping vacuum system.

28. The deflection system of claim 23, wherein no physical element prevents said gas stream from exiting said channel into said low pressure region.

29. A deflection system for a pressurized system, comprising:

a) a subsystem configured to operate under pressure, comprising:

i) the first area and

ii) second area; And

wherein said gas deflector plate is located between said first region and said second region such that said upper surface faces said second region, and said lower surface faces said first region,

wherein said channel has such a shape and/or angle that a gas stream passing through said channel from said first region to said second region enters said second region at an angle offset from said vertical axis.

30. The deflection system of claim 29, wherein no physical element prevents said gas stream from exiting said channel into said low pressure region.