TW201437484A - 低溫泵及真空排氣方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種提高低溫泵的氣體吸藏量之低溫泵及真空排氣方法。本發明的低溫泵(10)具備：第1低溫板(18)，具備放射屏蔽件(30)和橫貫屏蔽件開口(26)之板構件(32)；以及第2低溫板(20)，被第1低溫板(18)包圍，冷卻成溫度低於第1低溫板(18)。板構件(32)具備：板主體部(50)；以及板外緣部，用於將板主體部(50)安裝於放射屏蔽件(30)上。板主體部(50)具備：氣體通過區域(56)，具有用於使在第2低溫板(20)上冷凝之氣體通過之複數個小孔；以及氣體遮蔽區域(58)，在板主體部(50)上形成於與氣體通過區域(56)不同的部位。

Description

低溫泵及真空排氣方法

本申請主張基於2013年3月25日申請之日本專利申請第2013-062560號的優先權。該申請之全部內容藉由參閱援用於本說明書中。

本發明係有關一種低溫泵及真空排氣方法。

低溫泵一般具備溫度不同的兩種低溫板。使氣體冷凝在低溫的低溫板上。隨著低溫泵的使用，在低溫低溫板上冷凝層會成長，不久可能與高溫的低溫板接觸。如此一來，在高溫低溫板與冷凝層的接觸部位，氣體再度氣化而向周圍釋放。之後低溫泵將無法充份發揮原來的作用。因此，此時的氣體的吸藏量賦予低溫泵的最大吸藏量。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2009-275672號公報

本發明的一態樣的例示性目的之一在於提高低溫泵的氣體吸藏量。

依本發明的一態樣，提供一種低溫泵，其具備：冷凍機，具備第1冷卻台以及冷卻成溫度低於前述第1冷卻台之第2冷卻台；第1低溫板，具備具有主開口之放射屏蔽件以及橫貫前述主開口之板構件，且與前述第1冷卻台熱連接；以及第2低溫板，被前述第1低溫板包圍，且與前述第2冷卻台熱連接，前述板構件具備：板主體部；以及外緣部，用於將前述板主體部安裝於前述放射屏蔽件上，前述板主體部具備：氣體通過區域，具有用於使冷凝在前述第2低溫板上之氣體通過之複數個小孔；以及氣體遮蔽區域，在前述主體部上，形成於與前述氣體通過區域不同的部位。

依本發明的一態樣，提供一種使用低溫泵之真空排氣方法，前述低溫泵具備橫貫主開口之板構件和與前述板構件對置之第2低溫板，前述方法的特徵為，具備以下步驟：將前述板構件及前述第2低溫板分別冷卻成第1溫度及低於其之第2溫度；通過形成於前述板構件的表面的一部份之複數個小孔，在前述板構件與前述第2低溫板之間接收氣體；以及使前述氣體冷凝在前述第2低溫板上。

依本發明的一態樣，提供一種低溫泵，其特徵為，具備：第1低溫板，具備具有主開口之放射屏蔽件以及橫貫 前述主開口之板構件；以及第2低溫板，具備與前述板構件對置之前表面，且冷卻成溫度低於前述第1低溫板，前述前表面具備中心區域以及包圍前述中心區域之外側區域，前述板構件具備：氣體通過區域，具有用於使冷凝在前述第2低溫板上之氣體通過之複數個小孔，且與前述外側區域對置；以及氣體遮蔽區域，與前述中心區域對置。

依本發明的一態樣，提供一種低溫泵，其特徵為，具備：第1低溫板，具備具有主開口之放射屏蔽件以及配設於前述主開口之入口低溫板；以及第2低溫板，被前述第1低溫板包圍，且冷卻成溫度低於前述第1低溫板，前述放射屏蔽件具備包圍前述第2低溫板之側部，在前述側部與前述第2低溫板之間形成有具有狹窄部之間隙，前述入口低溫板在與前述狹窄部對應之部位具備氣體遮蔽區域。

此外，將本發明的構成要件或表現方式在方法、裝置及系統等之間相互替換之技術，作為本發明的態樣仍是有效的。

依本發明，能夠提高低溫泵的氣體吸藏量。

10‧‧‧低溫泵

16‧‧‧冷凍機

18‧‧‧第1低溫板

20‧‧‧第2低溫板

22‧‧‧第1冷卻台

24‧‧‧第2冷卻台

26‧‧‧屏蔽件開口

30‧‧‧放射屏蔽件

32‧‧‧板構件

36‧‧‧屏蔽件側部

37‧‧‧安裝座

41‧‧‧開環狀部份

42‧‧‧安裝孔

43‧‧‧側方間隙

44‧‧‧開環狀間隙

46‧‧‧上方間隙

48‧‧‧下方間隙

50‧‧‧板主體部

52‧‧‧板外緣部

54‧‧‧小孔

56‧‧‧氣體通過區域

58‧‧‧氣體遮蔽區域

61‧‧‧頂板前表面

62‧‧‧中心區域

63‧‧‧外側區域

74‧‧‧缺口部

第1圖係示意表示本發明的第1實施形態之低溫泵的主要部份之側視剖面圖。

第2圖係示意表示本發明的第1實施形態之低溫泵的 主要部份之俯視圖。

第3圖係示意表示本發明的第1實施形態之低溫泵的主要部份之側視剖面圖。

第4圖係示意表示本發明的第2實施形態之低溫泵的主要部份之俯視圖。

第5圖係示意表示本發明的第3實施形態之低溫泵的主要部份之俯視圖。

第6圖係示意表示本發明的第4實施形態之低溫泵的主要部份之側視剖面圖。

第7圖係示意表示本發明的第5實施形態之低溫泵的主要部份之側視剖面圖。

第8圖係示意表示本發明的一實施形態之板安裝部之剖面圖。

第1圖係示意表示本發明的第1實施形態之低溫泵10的主要部份之側視剖面圖。低溫泵10例如安裝於離子植入裝置或濺鍍裝置等的真空腔室，用於將真空腔室內部的真空度提高至所希望的程序中所要求之水準。低溫泵10具有用於接收氣體之吸氣口12。應被排出之氣體從安裝有低溫泵10之真空腔室通過吸氣口12進入低溫泵10的內部空間14。第1圖示出包含低溫泵10的內部空間14的中心軸A之剖面。

此外，以下為了簡單示出低溫泵10的構成要件的位 置關係，會使用“軸向”、“放射方向”等用語。軸向表示通過吸氣口12之方向(第1圖中沿一點鏈線A之方向)，放射方向表示沿吸氣口12之方向(與一點鏈線A垂直之方向)。為了方便，會將在軸向上相對靠近吸氣口12一側稱作“上”，相對遠離一側稱作“下”。亦即，會將相對遠離低溫泵10的底部一側稱作“上”，相對靠近一側稱作“下”。在放射方向上，會將靠近吸氣口12的中心(第1圖中為中心軸A)一側稱作“內”，將靠近吸氣口12的周緣一側稱作“外”。放射方向還可以稱為徑向。此外，該種表現方法與低溫泵10安裝於真空腔室時的配置無關。例如，低溫泵10可以在垂直方向上使吸氣口12朝下來安裝於真空腔室。

此外，會將包圍軸向之方向稱作“周方向”。周方向為沿吸氣口12之第2方向，且為與徑向正交之切線方向。

低溫泵10具備冷凍機16。冷凍機16例如為吉福德-麥克馬洪式冷凍機(所謂的GM冷凍機)等極低溫冷凍機。冷凍機16為具備第1冷卻台22及第2冷卻台24之二段式冷凍機。冷凍機16構成為將第1冷卻台22冷卻成第1溫度水準，將第2冷卻台24冷卻成第2溫度水準。第2溫度水準的溫度低於第1溫度水準。例如，第1冷卻台22冷卻成65K~120K左右，冷卻成80K~100K為較佳，第2冷卻台24冷卻成10K~20K左右。

此外，冷凍機16具備第1缸體23及第2缸體25。 第1缸體23將冷凍機16的室溫部連接於第1冷卻台22。第2缸體25為將第1冷卻台22連接於第2冷卻台24之連接部份。

圖示之低溫泵10為所謂的臥式低溫泵。臥式低溫泵一般係指冷凍機16配設成與低溫泵10的內部空間14的中心軸A交叉(通常為正交)之低溫泵。本發明同樣能夠適用於所謂的立式低溫泵。立式低溫泵係指冷凍機沿著低溫泵的軸向配設之低溫泵。

低溫泵10具備第1低溫板18以及冷卻成溫度低於第1低溫板18之第2低溫板20。第1低溫板18具備放射屏蔽件30和板構件32，且包圍第2低溫板20。關於第1低溫板18的詳細內容將後述。在板構件32與第2低溫板20之間形成冷凝層的主容納空間21。

第2低溫板20設置於低溫泵10的內部空間14的中心部。第2低溫板20以包圍第2冷卻台24之方式安裝於第2冷卻台24。因此，第2低溫板20與第2冷卻台24熱連接，因此第2低溫板20被冷卻成第2溫度水準。

第2低溫板20具備頂板60。頂板60係為了使氣體冷凝在其表面而設置的。頂板60係在第2低溫板20當中最接近板構件32之部份，具備與板構件32對置之頂板前表面61。頂板前表面61具備中心區域62以及包圍中心區域62之外側區域63。

頂板60為與軸向垂直地配置之大致平板的低溫板。頂板60在中心區域62固定於第2冷卻台24。中心區域 62具有凹部，在該凹部中頂板60使用適當的固定構件64(例如螺栓)固定於第2冷卻台24(參照第2圖及第5圖)。在凹部的周圍形成有朝向上方之臺階部65。臺階部65的高度設定成可將固定構件64容納在凹部中。外側區域63從臺階部65朝徑向外側延伸。外側區域63的徑向末端向下方彎曲，且形成有頂板60的外周端部66。如第2圖所示，頂板60為圓板狀板。

此外，頂板60亦可以不具有容納固定構件64之中心區域62的凹部。此時，頂板前表面61可以為不具有臺階部65之平坦面。並且，本實施形態中頂板60雖不具備吸附劑，但亦可以在例如其背面設置吸附劑。

冷凍機16的第2冷卻台24位於低溫泵10的內部空間14的中心部，在第2冷卻台24的上表面上直接安裝有頂板60。如此一來，冷凝層的主容納空間21占內部空間14的上半部份。

第2低溫板20包含1個或複數個常規板67。常規板67係為了使氣體冷凝或吸附在其表面而設置的。常規板67排列在頂板60的下方。常規板67的形狀與頂板60不同。常規板67例如分別具有圓錐台側面的形狀，即所謂傘狀的形狀。在各常規板67上設置有活性碳等吸附劑68。吸附劑黏著在例如常規板67的背面。將常規板67的前表面作為冷凝面、將背面作為吸附面發揮作用。

此外，低溫泵10具備低溫泵容器38。低溫泵容器38為容納第1低溫板18、第2低溫板20及冷凍機16之低 溫泵10的殼體，且構成為真空容器以保持內部空間14的真空氣密。藉由低溫泵容器38的前端39界定吸氣口12。低溫泵容器38具備從前端39朝向徑向外側延伸之吸氣口凸緣40。吸氣口凸緣40遍及低溫泵容器38的全周而設置。使用吸氣口凸緣40將低溫泵10安裝於真空腔室。

屏蔽件前端28及板構件32超出低溫泵容器38的吸氣口凸緣40配置於軸向上方。如此，放射屏蔽件30朝向安裝有低溫泵10之真空腔室延伸。藉由將放射屏蔽件30向上方延伸，能夠使冷凝層的主容納空間21在軸向擴大。該延伸部份的軸向長度設定為不與真空腔室(或真空腔室與低溫泵10之間的閘閥)發生干擾。

第1低溫板18係為了保護第2低溫板20避免受來自低溫泵10的外部或低溫泵容器38的輻射熱的影響而設置之低溫板。第1低溫板18與第1冷卻台22熱連接。因此，第1低溫板18被冷卻成第1溫度水準。第1低溫板18在與第2低溫板20之間具有間隙，第1低溫板18不與第2低溫板20接觸。

放射屏蔽件30係為了保護第2低溫板20避免受來自低溫泵容器38的輻射熱的影響而設置的。放射屏蔽件30位於低溫泵容器38與第2低溫板20之間，且包圍第2低溫板20。放射屏蔽件30具備界定作為主開口之屏蔽件開口26之屏蔽件前端28、與屏蔽件開口26對置之屏蔽件底部34、以及從屏蔽件前端28向屏蔽件底部34延伸之 屏蔽件側部36。屏蔽件開口26位於吸氣口12上。放射屏蔽件30具有屏蔽件底部34被封閉之筒形(例如圓筒)的形狀，而形成為杯狀。

放射屏蔽件30具備冷凍機16的安裝座37。安裝座37從放射屏蔽件30的外側觀察時呈凹陷，在屏蔽件側部36形成有用於將冷凍機16安裝於放射屏蔽件30上之平坦部份。安裝座37位於第2低溫板20的側方。如上所述，在冷凍機16的第2冷卻台24的上表面上直接安裝頂板60，因此頂板60位於與第2冷卻台24相同的高度上，安裝座37位於頂板60的側方。

屏蔽件側部36整體形成為封閉之環狀部份。屏蔽件側部36具備安裝座37和開環狀部份41(參照第2圖)。開環狀部份41為朝周方向延伸之C字狀部份，與安裝座37在周方向鄰接。開環狀部份41和安裝座37一起包圍第2低溫板20而形成閉環狀部份。在第2低溫板20與安裝座37之間形成有側方間隙43，在第2低溫板20與開環狀部份41之間形成有C字狀的開環狀間隙44。如第2圖所示，側方間隙43沿第2低溫板20的輪廓在中途具有狹窄部。開環狀間隙44與側方間隙43連續而形成環狀間隙。開環狀間隙44在周方向上具有一定的寬度。側方間隙43的狹窄部的寬度W1比開環狀間隙44的寬度W2窄(參照第2圖)。

如第1圖所示，在安裝座37設有冷凍機16的安裝孔42，冷凍機16的第2冷卻台24及第2缸體25從該安裝 孔42插入放射屏蔽件30中。冷凍機16的第1冷卻台22配置於放射屏蔽件30的外部。放射屏蔽件30經由傳熱構件45而連接於第1冷卻台22。傳熱構件45藉由其一端的凸緣而固定於安裝孔42的外周部，藉由另一端的凸緣而固定於第1冷卻台22。傳熱構件45例如為中空的短筒，其沿著冷凍機16的中心軸在放射屏蔽件30與第1冷卻台22之間延伸。如此，放射屏蔽件30與第1冷卻台22熱連接。此外，放射屏蔽件30亦可以直接安裝於第1冷卻台22。

在第2缸體25與安裝孔42之間，在靠近屏蔽件開口26一側形成有上方間隙46，在遠離屏蔽件開口26一側形成有下方間隙48。冷凍機16插入安裝孔42的中心，因此上方間隙46的寬度與下方間隙48的寬度相等。

在本實施形態中，放射屏蔽件30構成為如圖所示之一體的筒狀。除此外，放射屏蔽件30亦可以構成為利用複數個零件而使整體呈筒狀形狀。這些複數個零件亦可以配置成在彼此之間保有間隙。例如，放射屏蔽件30在軸向上可以被分割成2個部份。此時，放射屏蔽件30的上部為兩端開放之筒，其具備屏蔽件前端28和屏蔽件側部36的第1部份。放射屏蔽件30的下部其上端開放且下端封閉，且具備屏蔽件側部36的第2部份和屏蔽件底部34。在屏蔽件側部36的第1部份與第2部份之間形成有朝周方向延伸之間隙。冷凍機16的安裝孔42其上半部形成於屏蔽件側部36的第1部份，其下半部形成於屏蔽件 側部36的第2部份。

在低溫泵10上設置有包圍冷凍機16的第2缸體25之冷凍機罩70。冷凍機罩70形成為直徑稍微大於第2缸體25之圓筒形狀，其一端安裝於第2冷卻台24，通過放射屏蔽件30的安裝孔42朝向第1冷卻台22延伸。在冷凍機罩70與放射屏蔽件30之間設有間隙，冷凍機罩70與放射屏蔽件30並不接觸。冷凍機罩70與第2冷卻台24熱連接，而被冷卻成與第2冷卻台24相同的溫度。因此，冷凍機罩70可視為第2低溫板20的一部份。

板構件32係為了保護第2低溫板20避免受來自低溫泵10的外部熱源之輻射熱的影響而設置於吸氣口12(或屏蔽件開口26，以下相同)之入口低溫板。低溫泵10的外部熱源例如為安裝低溫泵10之真空腔室內的熱源。不僅限制輻射熱，而且還限制氣體分子的進入。板構件32佔吸氣口12的開口面積的一部份，以便將通過吸氣口12之往內部空間14之氣體流入限制成為所希望之量。板構件32覆蓋吸氣口12的一大半。並且，在板構件32的冷卻溫度下冷凝之氣體(例如水分)在其表面被捕捉。

在屏蔽件前端28與板構件32之間於軸向具有微小的間隙。為了覆蓋該間隙而限制氣體流動，板構件32具備裙部33。裙部33為圍繞板構件32之短筒。裙部33與板構件32一同形成以板構件32作為底面之圓形盤狀的一體結構。該圓形盤結構配置成覆蓋放射屏蔽件30。因此，裙部33從板構件32向軸向下方突出，且與屏蔽件前端 28在徑向鄰接地延伸。裙部33與屏蔽件前端28之間的徑向距離例如為放射屏蔽件30的尺寸公差左右。

屏蔽件前端28與板構件32之間的間隙可能因製造上的誤差而發生變動。該誤差雖可以藉由精密構件的加工及組裝來降低，但考慮由此產生之製造成本的上升則不一定符合實際。誤差與到低溫泵10的個體差有關。假設沒有裙部33時，往放射屏蔽件30的內側之氣體的流入量依間隙的大小而變化。氣體的流入量與低溫泵10的排氣速度直接相關。無論間隙過大或過小，實際的排氣速度都會偏離設計上的性能。裙部33覆蓋屏蔽件前端28與板構件32之間的間隙，藉此限制通過間隙之氣體流動而降低個體差。其結果，還能夠減小低溫泵排氣速度相對於設計性能之個體差。

第2圖係示意表示板構件32之俯視圖。在第2圖中，用虛線表示位於板構件32下方之代表性的構成要件。

板構件32具備橫貫屏蔽件開口26之一塊平板(例如圓板)。板構件32的尺寸(例如直徑)與屏蔽件開口26的尺寸一致。板構件32區分為板主體部50和板外緣部52。板外緣部52為用於將板主體部50安裝於放射屏蔽件30上之邊緣部。

板構件32安裝於屏蔽件前端28的板安裝部29。板安裝部29為從屏蔽件前端28向徑向內側突出之凸部，在周方向上隔著等間隔(例如每隔90°)形成。板構件32藉 由適當之方法固定於板安裝部29。例如，板安裝部29及板外緣部52具有螺栓孔(未圖示)，板外緣部52藉由螺栓緊固於板安裝部29。

在板構件32上形成有容許氣體流動之複數個小孔54。小孔54為形成於板主體部50及板外緣部52之貫穿孔。因此，能夠使應冷凝在第2低溫板20(主要係頂板60)上之氣體通過小孔54在板構件32與第2低溫板20之間的主容納空間21被接收。此外，在板外緣部52之板安裝部29附近未形成小孔54。

小孔54呈規則地排列。在本實施形態中，小孔54分別在正交之兩個直線方向上隔著等間隔設置，而形成小孔54的格子。作為代替方案，小孔54亦可以分別在徑向及周方向上隔著等間隔設置。

小孔54的形狀例如為圓形，但不限於此，小孔54亦可以為具有矩形等其他形狀之開口、以直線狀或曲線狀延伸之狹縫、或形成於板構件32的外周之缺口。小孔54的大小明顯小於屏蔽件開口26。

板主體部50具備：具有複數個小孔54之氣體通過區域56、以及在板主體部50上形成於與氣體通過區域56不同的部位之氣體遮蔽區域58。因此，板主體部50區分為氣體通過區域56和氣體遮蔽區域58。氣體通過區域56與氣體遮蔽區域58相互鄰接。因此，板構件32在其表面的一部份具有複數個小孔54，藉此形成氣體通過區域56。並且，在板構件32上局部形成有氣體遮蔽區域58。

在第2圖中，用一點鏈線表示氣體通過區域56與氣體遮蔽區域58的邊界。在本實施形態中，氣體通過區域56與氣體遮蔽區域58的邊界位於頂板60的外側區域63與中心區域62的邊界(亦即臺階部65)的內側。如此一來，氣體通過區域56與頂板60的外側區域63對置，氣體遮蔽區域58與頂板60的中心區域62對置。

如後述，氣體通過區域56與氣體遮蔽區域58的邊界係為了控制在頂板前表面61上所成長之冷凝層72的形狀而設定的。因此，為了使冷凝層72成長為所希望之形狀，氣體通過區域56與氣體遮蔽區域58的邊界亦可以與圖示不同。該邊界可以與頂板60的外側區域63與中心區域62的邊界一致，亦可以位於其外側或者相交叉。並且，氣體通過區域56與氣體遮蔽區域58的邊界的形狀不限於圓形，亦可以為其他任意形狀。

氣體遮蔽區域58係藉由從小孔54的規則排列中去掉至少1個小孔來形成。如第2圖所示，氣體遮蔽區域58為包含假設依氣體通過區域56中的小孔54規則排列所應形成之4個小孔(在板主體部50的中心部用雙重虛線表示)之區域。由於在氣體遮蔽區域58未設置小孔，因此氣體遮蔽區域58無法使氣體通過。

在氣體遮蔽區域58亦可設置至少1個小孔。例如，在圖中用虛線表示之假想小孔的所有部位都不形成小孔(亦即，與氣體通過區域56中之有規則排列相比，減少小孔54的數量)，藉此形成氣體遮蔽區域58。或者，亦 可以在假想的小孔的部位形成比氣體通過區域56的小孔54更小之孔。該微小開口可以設置成與假想小孔的部位相同數量或少於其之數量。即便如此，與氣體通過區域56相比，亦能夠限制氣體遮蔽區域58中之氣體流動。

因此，在氣體通過區域56中，以第1分佈形成小孔，在氣體遮蔽區域58中未形成小孔或者以與第1分佈不同的第2分佈形成小孔。第2分佈例如設定成，使氣體遮蔽區域58中之平均單位面積的開口面積小於氣體通過區域56中之平均單位面積的開口面積。在此，開口面積係指小孔的合計面積。並且，第1分佈亦可以不具有規則性。因此，氣體通過區域56的小孔54亦可以不規則地排列。

此外，板構件32所具有之開口的合計面積例如按照排氣速度等要求性能而在設計上決定。因此，為了設定氣體遮蔽區域58而去掉或縮小小孔時，較佳為彌補由此導致之開口面積的減少。因此，可以在氣體通過區域56追加新的小孔54，亦可以放大現有的小孔54。還可以改變現有的小孔54的部位。

以下說明由上述結構的低溫泵10所進行之動作。在低溫泵10工作時，首先，在該工作前用其他適當之粗抽泵將真空腔室內部粗抽至1Pa左右。之後，使低溫泵10工作。第1冷卻台22及第2冷卻台24藉由冷凍機16的驅動而被冷卻，與它們熱連接之第1低溫板18、第2低溫板20亦被冷卻。第1低溫板18及第2低溫板20分別 被冷卻成第1溫度及低於其之第2溫度。

板構件32將從真空腔室朝向低溫泵10內部飛來之氣體分子予以冷卻，使在該冷卻溫度下蒸氣壓充份降低之氣體(例如水分等)冷凝在表面而被排氣。在板構件32的冷卻溫度下蒸氣壓未充份降低之氣體通過複數個小孔54進入主容納空間21。或者，一部份氣體在板構件32的氣體遮蔽區域58反射而未進入主容納空間21。

進入之氣體分子當中在第2低溫板20的冷卻溫度下蒸氣壓充份降低之氣體(例如氬等)冷凝在第2低溫板20的表面(主要係頂板前表面61)而被排氣。即使在該冷卻溫度下蒸氣壓亦未充份降低之氣體(例如氫等)藉由黏著於第2低溫板20的表面且已被冷卻之吸附劑68吸附而被排氣。如此一來，低溫泵10能夠使真空腔室的真空度達到所希望之水準。

第3圖為示意表示排氣轉轉中的低溫泵10之圖。如第3圖所示，在低溫泵10的頂板60上堆積著由冷凝之氣體所構成成之冰或霜。該冷凝層72的主成份例如為氬。該冰層隨著排氣運轉時間而成長，其厚度逐漸增加。此外，在第3圖中，為了簡單明瞭，省略圖示堆積在常規板67及冷凍機罩70上之冷凝層。

當板構件32不具有氣體遮蔽區域58時(亦即，板構件32具有第2圖所示之雙重虛線的小孔時)，如第3圖中之虛線所示，圓頂型或蘑菇型的冷凝層在頂板60上成長。當在板構件32上均勻分佈複數個小孔54時，氣體容 易流入到主容納空間21的中心部。因此，如圖所示，容易發生冷凝往中心部集中。此外，為了板構件32的安裝而減少板外緣部52的小孔54數量，亦有可能係冷凝往中心部集中的原因之一。

若圓頂型的冷凝層進一步成長，則中心軸A附近的冷凝層頂部可能與板構件32的下表面接觸。在接觸部位上氣體再度氣化而釋放到主容納空間21及低溫泵10的外部。因此，之後低溫泵10將無法提供設計上的排氣性能。因此，此時的氣體的吸藏量賦予低溫泵10的最大吸藏量。冷凝層的局部(此時為中心軸A附近的冷凝層頂部)決定低溫泵10的氣體吸藏極限。

當板構件32具有氣體遮蔽區域58時(亦即，板構件32不具有第2圖所示之雙重虛線的小孔時)，如第3圖的實線所示，圓柱型的冷凝層72在頂板60上成長。藉由氣體遮蔽區域58限制氣體流入到主容納空間21的中心部，因此可以緩和冷凝集中在中心部。其結果，如圖中箭頭D所示，圓柱型的冷凝層72在中心軸A附近的冷凝層的高度變得小於圓頂型的冷凝層。另一方面，如圖中箭頭E所示，其外周部的冷凝層高度變得大於圓頂型的冷凝層。

如此一來，依本實施形態，能夠使在頂板前表面61上成長之冷凝層上表面的高度分佈均一化。藉由使冷凝層72的形狀與主容納空間21一致來提高主容納空間21中之冷凝層72的容納効率。如此，能夠提高低溫泵10的氣 體吸藏量。

第4圖係示意表示本發明的第2實施形態之板構件32之俯視圖。第2實施形態之板構件32在與第1實施形態之板構件32不同的部位具有氣體遮蔽區域58。關於其他部份，第2實施形態與第1實施形態相同。以下說明中，對於相同的部位為了避免冗長而適當省略說明。

如第4圖所示，氣體遮蔽區域58形成於與在屏蔽件側部36與第2低溫板20之間所形成之間隙的狹窄部對應之部位。具體而言，氣體遮蔽區域58與在頂板60與安裝座37之間所形成之側方間隙43的狹窄部對置。

如第1實施形態般在狹窄部的上方形成有氣體通過區域56時，有可能由狹窄部附近的冷凝層決定低溫泵10的氣體吸藏極限。然而，依第2實施形態，能夠藉由氣體遮蔽區域58抑制狹窄部中的冷凝層的成長。其結果，與在頂板60上成長之冷凝層於徑向鄰接之間隙的寬度可均一化。因此，與第1實施形態同樣地，能夠使冷凝層72的形狀與主容納空間21一致而提高低溫泵10的氣體吸藏量。

此外，第4圖所示之板構件32在中心部具有小孔54。但是，亦可以與第2圖所示之板構件32同樣地，去掉這些小孔54而在第4圖所示之板構件32的中心部追加第2氣體遮蔽區域58。

第5圖係示意表示本發明的第3實施形態之頂板60之俯視圖。第3實施形態之頂板60具有與第1實施形態 及第2實施形態之頂板60不同的形狀。關於其他部份，第3實施形態與已敘述之實施形態相同。以下說明中，對於相同的部位為了避免冗長而適當省略說明。

如第5圖所示，第2低溫板20的形狀被調整為使側方間隙43的寬度W1與開環狀間隙44的寬度W2一致。亦即，側方間隙43的寬度W1與開環狀間隙44的寬度W2相等。因此，頂板60具有使側方間隙43的寬度擴大之缺口部74。該缺口部74具有弓形的形狀。此外，關於下方的常規板67(參照第1圖)，同樣亦可以具有缺口部。

低溫泵一般被設計成軸對稱。但是，在臥式低溫泵10中將冷凍機16橫向配置，因此必然具有非對稱部份。在第3實施形態中，使頂板60的形狀對應於該非對稱部份而使頂板60與放射屏蔽件30之間的間隙寬度一致。其結果，與第2實施形態同樣地，能夠使包圍在頂板60上成長之冷凝層側面之間隙的寬度均一化。

第6圖係示意表示本發明的第4實施形態之低溫泵10的主要部份之側視剖面圖。第4實施形態之低溫泵10中，關於第2低溫板20具有與已敘述之實施形態不同的配置。關於其他部份，第4實施形態與已敘述之實施形態相同。以下說明中，對於相同的部位為了避免冗長而適當省略說明。

如第6圖所示，第2低溫板20的配置被調整為使側方間隙43的寬度與開環狀間隙44的寬度一致。如圖中箭 頭F所示，第2低溫板20配置成，以第2低溫板20遠離安裝座37的方式使第2低溫板20的中心偏離中心軸A。第2低溫板20以遠離冷凍機16的高溫側之方式偏離中心線A。如此，使側方間隙43的狹窄部擴大，且隔著中心軸A在相反側使開環狀間隙44變窄。與第3實施形態同樣地，能夠使包圍在頂板60上成長之冷凝層側面之間隙的寬度均一化。

第7圖係示意表示本發明的第5實施形態之低溫泵10的主要部份之側視剖面圖。第5實施形態之低溫泵10中，關於冷凍機16具有與已敘述之實施形態不同的配置。關於其他部份，第5實施形態與已敘述之實施形態相同。以下說明中，對於相同的部位為了避免冗長而適當省略說明。

如第7圖所示，冷凍機16配置成上方間隙46的寬度G1比下方間隙48的寬度G2寬。藉此，能夠擴大冷凍機罩70與放射屏蔽件30之間的空間。藉由擴大與主容納空間21接近之上方間隙46，能夠容納更多的冷凝層。並且，使第2低溫板20整體向下方移動，因此與已敘述之實施形態相比，還能夠擴大主容納空間21。如此，能夠提高低溫泵10的氣體吸藏量。

如以上說明，依本發明的實施形態，藉由將板構件32適當地區分為氣體通過區域56和氣體遮蔽區域58，能夠在堆積於頂板60上之冷凝層中，抑制冷凝集中在特定部份。藉此，能夠改善主容納空間21中之冷凝層的容納 効率，而能夠提高低溫泵10的氣體吸藏量。

以上，根據實施例對本發明進行了說明。但本發明不限於上述實施形態，所屬技術領域具有通常知識者可以理解能夠實施各種設計變更，且能夠實施各種變形例，並且該種變形例亦在本發明的範圍內。

例如，還能夠將關於第1實施形態至第5實施形態中任一實施形態說明之結構和關於第1實施形態至第5實施形態中的另一實施形態說明之結構組合來構成低溫泵10。

並且，低溫泵10亦可以具備配設於屏蔽件開口26上之入口低溫板來代替板構件32。入口低溫板例如可以具備1塊或多塊平板(例如圓板)型的板，亦可以具備形成為同心圓狀或格子狀之百葉窗或人字形構造。可以藉由調整百葉窗或人字形構造的百葉窗板的形狀、配置或間隔，來將氣體通過區域56及氣體遮蔽區域58形成於屏蔽件開口26。

在上述的實施形態中，板構件32被區分為兩種區域，亦即氣體通過區域56及氣體遮蔽區域58。但板構件32可以具有三種以上的區域。在板構件32上，作為第3區域，可以形成有與氣體通過區域56相比更容易使氣體通過之區域，亦可以形成有與氣體遮蔽區域58相比更不易使氣體通過之區域。

在上述的實施形態中，板安裝部29(也稱為接合塊)為其軸向細長之角柱或長方體的單一塊體。然而，在某個實 施形態，如第8圖所示般，板安裝部29亦可具有段差部76。

第8圖係示意表示本發明的一實施形態之板安裝部之剖面圖。板安裝部29係具備：固定於屏蔽件前端28的內表面之塊外側部分77、以及從塊外側部分77朝徑向內側突出之塊內側部分78。塊外側部分77具有其軸向細長之角柱形狀，塊內側部分78具有其軸向細長之角柱形狀，其軸向長度比塊外側部分77短。塊外側部分77之上表面與塊內側部分78之上表面成為同一面，因此，在板安裝部29的下部內側形成有段差部76。板安裝部29具有軸向貫穿塊內側部分78之螺栓孔79，藉由螺栓80將板構件32固定於板安裝部29。

藉由在板安裝部29的下部內側設置段差部76，能夠擴大用來接收冷凝層72之低溫泵內部空間。如此，能夠提高低溫泵10的氣體吸藏量。

板安裝部29形成為，相對於其上部的內側表面使其下部的內側表面位於徑向外側。上部的內側表面與下部的內側表面平行，藉此形成段差部76。然而，為了擴大低溫泵內部空間，「段差」並非必須的。於是，板安裝部29也可以和段差部76一起或是取代段差部76，而在下部內側具有傾斜表面。該傾斜表面之法線朝向冷凝層。如此，板安裝部29也能擴大用來接收冷凝層72之低溫泵內部空間。

此外，板安裝部29是形成屏蔽件前端28和板構件 32的傳熱路徑。板安裝部29之徑向外側表面與屏蔽件前端28接觸，板安裝部29之上表面與板構件32接觸。板安裝部29的上部之徑向厚度比板安裝部29的下部更厚。如此，如第8圖所示般，板安裝部29有助於確保屏蔽件前端28和板構件32的傳熱路徑。

本發明的實施形態還能夠如下表現。

1.一種低溫泵，其中，具備：冷凍機，具備第1冷卻台以及冷卻成溫度低於前述第1冷卻台之第2冷卻台；第1低溫板，具備具有主開口之放射屏蔽件以及橫貫前述主開口之板構件，且與前述第1冷卻台熱連接；以及第2低溫板，被前述第1低溫板包圍，且與前述第2冷卻台熱連接，前述板構件具備：板主體部；以及外緣部，用於將前述板主體部安裝於前述放射屏蔽件上，前述板主體部具備：氣體通過區域，具有用於使冷凝在前述第2低溫板上之氣體通過之複數個小孔；以及氣體遮蔽區域，在前述主體部上，形成於與前述氣體通過區域不同的部位。

2.實施形態1所述之低溫泵，其中，前述第2低溫板具備與前述板主體部對置之前表面，前述前表面具備中心區域以及包圍前述中心區域之外側區域，前述氣體通過區域與前述外側區域對置，前述氣體遮蔽區域與前述中心區域對置。

3.實施形態1或2所述之低溫泵，其中，前述放射屏蔽件具備包圍前述第2低溫板之側部，在前述側部與前述第2低溫板之間形成有具有狹窄部之間隙，前述氣體遮蔽區域形成於與前述狹窄部對應之部位。

4.實施形態1至3中任一實施形態所述之低溫泵，其中，前述放射屏蔽件具備：安裝座，位於前述第2低溫板的側方且用於將前述冷凍機安裝於前述放射屏蔽件上；以及環狀部份，與前述安裝座鄰接且包圍前述第2低溫板，在前述第2低溫板與前述安裝座之間形成有側方間隙，在前述第2低溫板與前述環狀部份之間形成有與前述側方間隙連續之環狀間隙，將前述第2低溫板的形狀或配置調整為使前述側方間隙的寬度與前述環狀間隙的寬度一致。

5.實施形態4所述之低溫泵，其中，前述第2低溫板具有使前述側方間隙之寬度擴大之缺口部。

6.實施形態4或5所述之低溫泵，其中，前述第2低溫板配置成，以前述第2低溫板遠離前述安裝座的方式使前述第2低溫板的中心偏離通過前述主開口之軸線。

7.實施形態1至6中任一實施形態所述之低溫泵，其中，在前述放射屏蔽件上形成有用於前述冷凍機之安裝孔，前述冷凍機具備連接前述第1冷卻台與前述第2冷卻台之連接部份，前述連接部份插入前述安裝孔中，在前述連接部份與前述安裝孔之間，在靠近前述主開 口一側形成有上方間隙，在遠離前述主開口一側形成有下方間隙，前述上方間隙的寬度比前述下方間隙的寬度更寬。

10‧‧‧低溫泵

12‧‧‧吸氣口

14‧‧‧內部空間

16‧‧‧冷凍機

18‧‧‧第1低溫板

20‧‧‧第2低溫板

21‧‧‧主容納空間

22‧‧‧第1冷卻台

23‧‧‧第1缸體

24‧‧‧第2冷卻台

25‧‧‧第2缸體

26‧‧‧屏蔽件開口

28‧‧‧屏蔽件前端

30‧‧‧放射屏蔽件

32‧‧‧板構件

33‧‧‧裙部

34‧‧‧屏蔽件底部

36‧‧‧屏蔽件側部

37‧‧‧安裝座

38‧‧‧低溫泵容器

39‧‧‧前端

40‧‧‧吸氣口凸緣

42‧‧‧安裝孔

43‧‧‧側方間隙

44‧‧‧開環狀間隙

45‧‧‧傳熱構件

46‧‧‧上方間隙

48‧‧‧下方間隙

50‧‧‧板主體部

56‧‧‧氣體通過區域

58‧‧‧氣體遮蔽區域

60‧‧‧頂板

61‧‧‧頂板前表面

62‧‧‧中心區域

63‧‧‧外側區域

64‧‧‧固定構件

65‧‧‧臺階部

66‧‧‧外周端部

67‧‧‧常規板

68‧‧‧吸附劑

70‧‧‧冷凍機罩

A‧‧‧中心軸

Claims (10)

1. 一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，具備第1冷卻台和冷卻成溫度低於前述第1冷卻台之第2冷卻台；第1低溫板，具備具有主開口之放射屏蔽件以及橫貫前述主開口之板構件，且與前述第1冷卻台熱連接；以及第2低溫板，被前述第1低溫板包圍，且與前述第2冷卻台熱連接，前述板構件具備：板主體部；以及外緣部，用於將前述板主體部安裝於前述放射屏蔽件上，前述板主體部具備：氣體通過區域，具有用於使在前述第2低溫板上冷凝之氣體通過之複數個小孔；以及氣體遮蔽區域，在前述主體部上形成於與前述氣體通過區域不同的部位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之低溫泵，其中，前述第2低溫板具備與前述板主體部對置之前表面，前述前表面具備中心區域和包圍前述中心區域之外側區域，前述氣體通過區域與前述外側區域對置，前述氣體遮蔽區域與前述中心區域對置。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵，其中，前述放射屏蔽件具備包圍前述第2低溫板之側部，在前述側部與前述第2低溫板之間形成有具有狹窄部之間隙， 前述氣體遮蔽區域形成於與前述狹窄部對應之部位。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵，其中，前述放射屏蔽件具備：安裝座，位於前述第2低溫板的側方，且用於將前述冷凍機安裝於前述放射屏蔽件上；以及環狀部份，與前述安裝座鄰接且包圍前述第2低溫板，在前述第2低溫板與前述安裝座之間形成有側方間隙，在前述第2低溫板與前述環狀部份之間形成有與前述側方間隙連續之環狀間隙，將前述第2低溫板的形狀或配置調整為使前述側方間隙的寬度與前述環狀間隙的寬度一致。
5. 如申請專利範圍第4項所述之低溫泵，其中，前述第2低溫板具有使前述側方間隙的寬度擴大之缺口部。
6. 如申請專利範圍第4項所述之低溫泵，其中，前述第2低溫板配置成，以前述第2低溫板遠離前述安裝座的方式使前述第2低溫板的中心偏離通過前述主開口之軸線。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之低溫泵，其中，在前述放射屏蔽件上形成有用於前述冷凍機之安裝孔，前述冷凍機具備連接前述第1冷卻台和前述第2冷卻台之連接部份，前述連接部份插入前述安裝孔中，在前述連接部份與前述安裝孔之間，在靠近前述主開 口一側形成有上方間隙，在遠離前述主開口一側形成有下方間隙，前述上方間隙的寬度比前述下方間隙的寬度更寬。
8. 一種真空排氣方法，係使用低溫泵之真空排氣方法，前述低溫泵具備橫貫主開口之板構件和與前述板構件對置之第2低溫板，該方法的特徵為具備以下步驟：將前述板構件及前述第2低溫板分別冷卻成第1溫度及低於其之第2溫度；通過形成於前述板構件的表面的一部份之複數個小孔，在前述板構件與前述第2低溫板之間接收氣體；以及使前述氣體冷凝在前述第2低溫板上。
9. 一種低溫泵，其特徵為，具備：第1低溫板，具備具有主開口之放射屏蔽件以及橫貫前述主開口之板構件；以及第2低溫板，具備與前述板構件對置之前表面，且冷卻成溫度低於前述第1低溫板，前述前表面具備中心區域以及包圍前述中心區域之外側區域，前述板構件具備：氣體通過區域，具有用於使冷凝在前述第2低溫板上之氣體通過之複數個小孔，且與前述外側區域對置；以及氣體遮蔽區域，與前述中心區域對置。
10. 一種低溫泵，其特徵為，具備： 第1低溫板，具備具有主開口之放射屏蔽件以及配設於前述主開口之入口低溫板；以及第2低溫板，被前述第1低溫板包圍，且冷卻成溫度低於前述第1低溫板，前述放射屏蔽件具備包圍前述第2低溫板之側部，在前述側部與前述第2低溫板之間形成有具有狹窄部之間隙，前述入口低溫板在與前述狹窄部對應之部位具備氣體遮蔽區域。