TWI490409B - 用於提供溫度控制給低溫泵之方法及裝置 - Google Patents

Description

用於提供溫度控制給低溫泵之方法及裝置

本發明係關於一種用於提供溫度控制給低溫泵之方法及裝置。

在製造中常使用真空處理腔室以提供用於諸如半導體晶圓製造、電子顯微術、氣相層析法及其他者之任務的真空環境。此等腔室通常藉由將真空泵經諸如凸緣及管道之真空連接附接至真空處理腔室來達成。真空泵操作以自處理腔室大致地移除所有分子，因此產生真空環境。

低溫真空泵(稱為低溫泵)使用冷凍機構來達成將使許多氣體冷凝於由冷凍機構冷卻之表面上的低溫度。一種類型之低溫泵揭示於在1999年1月26日授予且已讓與給本申請案之受讓人之美國專利第5,862,671號中。此低溫泵使用一雙級氦冷凍機將冷指冷卻至接近10克耳文(K)。

低溫泵一般包括一低溫度第二級陣列，其常作為初級抽吸表面在4K至25K之範圍內操作。此表面由常在60K至130K之溫度範圍內操作之較高溫度輻射屏蔽層(radiation shield)圍繞，該輻射屏蔽層提供對較低溫度陣列之輻射屏蔽。該輻射屏蔽層一般包含一外殼，該外殼為閉合的，除了經由安置於初級抽吸表面與工作腔室之間的前沿陣列來排空外。

在操作中，諸如水蒸氣之高沸點氣體冷凝於前沿陣列 上。較低沸點氣體穿過此陣列且進入至輻射屏蔽層內之容積，且冷凝於較低溫度陣列上。塗佈有在較冷陣列之溫度下或低於該溫度之溫度下操作的諸如木炭或分子篩之吸附劑的表面，亦可被提供於此容積中，以移除諸如氫氣之非常低沸點的氣體。由於氣體因此冷凝及/或吸附至抽吸表面上，因此僅真空保留在工作腔室中。

可在低溫陣列周圍使用輻射屏蔽層來最小化低溫陣列上之熱負載。此輻射屏蔽層可採用在低溫陣列周圍之封閉罩之形式，且可包括百葉窗或百葉板以允許與真空處理腔室之流體連通。

因為將低溫陣列及輻射屏蔽層冷卻至非常低之溫度，所以至低溫冷卻之表面的熱流理想地最小化。不良熱增加冷卻泵所需之時間，增加泵之氦消耗，且影響低溫泵達成之最小溫度。

在若干天或若干週使用之後，已冷凝至低溫板上之氣體及特定言之被吸附之氣體開始充滿低溫泵。接著必須進行再生程序以給低溫泵加溫，且因此釋放氣體且自系統移除氣體。隨著氣體蒸發，低溫泵中之壓力增加，且氣體經由釋放閥或其他排放閥或管道排放。在再生期間，低溫泵常使用暖氮氣淨化。氮氣加快低溫板之加溫且亦用以自低溫泵清空水及其他蒸氣。氮氣為常用淨化氣體，因為其為惰性的且可不含水蒸氣地獲得。其通常自氮氣儲藏瓶經耦接至低溫泵之管道及淨化閥來傳送或以自一液態氮氣源汽化的形式傳送。

在低溫泵經淨化之後，其必須被粗抽吸以在低溫抽吸表面及冷指周圍產生真空以藉由氣體傳導減少熱轉移，且因此使低溫冷卻器能夠冷卻至常規操作溫度。粗抽泵一般為經由一管道耦接至安裝至低溫泵之粗抽閥的機械泵。

由耦接至冷指散熱站(heat station)之溫度計促進再生過程之控制。游離壓力計亦已由低溫泵使用，但一般不推薦，此係因為存在由於來自載有電流之熱電偶的火花而將釋放於低溫泵中的氣體點燃的可能。安裝至泵之溫度及/或壓力感測器經由電導線耦接至溫度及/或壓力指示器。

雖然可藉由手動地關斷及開啟低溫冷卻器及手動地控制淨化及粗抽閥控制再生，但在較完善之系統中使用一獨立或一體式再生控制器。來自控制器之導線耦接至感測器、低溫冷卻器馬達及待致動之閥中之每一者。

控制器調節加熱器以在冷操作或再生期間提供對低溫泵之冷凍機構、散熱站及低溫抽吸表面之溫度控制。

一些低溫泵不具有低溫度第二級陣列。此等單級泵具有一在類似於雙級低溫泵之前沿陣列之溫度的溫度下操作的初級抽吸表面。較暖操作溫度不需要使用輻射屏蔽層來保護冷凍機構免受輻射熱。

提供將溫度控制提供給低溫泵之新方法及改良之低溫泵組件。根據實例實施例，一低溫泵輻射屏蔽層包含藉由包覆過程接合之高熱導率之第一片材料及高反射率(低發 射率)之第二片材料。包覆第一及第二片材料可經組態成具有大致為圓柱壁的杯形構造，其中高反射率材料在外圓柱表面上。第一片材料可為杯形構造之內表面，且可具有高發射率表面。第一片材料可為(例如)鋁或銅。第二片材料可為(例如)不鏽鋼。

包括包覆輻射屏蔽層或低溫陣列中之電阻層、薄膜加熱器、箔片加熱器、噴射電阻材料或電阻模式的薄層加熱元件可置放於低溫泵之組件(例如，冷凍機、輻射屏蔽層、低溫陣列)上，以在冷操作或再生期間提供溫度控制，其中該加熱元件亦可經組態以在再生期間使低溫彙聚物(pooling)汽化。薄層加熱器在輻射屏蔽層或低溫板中之彙聚物之位置處的直接置放輔助所彙聚材料之蒸發。所彙聚材料引起較長再生時間，因此薄加熱器在所彙聚材料之位置處之添加提供加熱能量之較高效使用。

包覆輻射屏蔽層之第一片或第二片材料可具有高電阻，高電阻之第一片或第二片可由一絕緣層電氣隔離。當施加電流時，高電阻之第一片或第二片可提供電阻加熱。輻射屏蔽層可進一步提供具有高電阻之第三片材料。可藉由該三片材料之結合形成包覆片，其中第三片材料在第一片與第二片材料之間。可將電流施加至第三片材料以提供電阻加熱。第三片可由兩個絕緣層電氣隔離。

低溫陣列部件(諸如，用於低溫抽吸之低溫板表面或支撐低溫板之托架)亦可由兩片或兩片以上材料製成。該兩片中之一者可具有高電阻以提供電阻加熱給低溫板部 件。一電氣絕緣層可置放於該兩片材料之間。或者，低溫板陣列部件可包括一多層包覆片，其特徵在於一上片及下片材料及一片高電阻材料。該片高電阻材料可置於該上片材料與該下片材料之間且由兩片絕緣材料隔離。

該輻射屏蔽層亦可塗佈有一電阻模式。可將電流施加至該電阻模式，藉此提供電阻加熱。該電阻模式可由一絕緣層電氣隔離。低溫板陣列部件可包括一上表面及一下表面，其中可將呈電阻模式之形式之塗層塗覆至上表面或下表面以提供電阻加熱。

一額外實施例包括獨立薄膜加熱器在輻射屏蔽層上於反映低溫泵可安裝之可能定向的若干區段中的置放。一定向感測器將接著自動地感測定向，且將僅激發在再生期間液體將彙聚之處的彼等加熱器。

在另一實施例中，包括薄膜、箔片或噴射電阻材料之薄層加熱器可直接附接至低溫陣列部件(例如，低溫板、托架)，以提供氣體冷凝或吸附處的直接加熱。薄層加熱器可置放於氣體冷凝或吸附劑附著之處的低溫板之表面上。薄層加熱器亦可附接至陣列圓盤之下側。

在另一實施例中，薄層加熱器由多個加熱器組成，以視需要提供用於低溫操作或再生期間的溫度控制的均勻或選擇性加熱。可在安裝之前或安裝後或在操作條件改變時手動地或經由控制器之程式化進行選擇性控制。

在其他實例實施例中，低溫泵包含具有第一級及第二級之冷凍機。加熱元件經組態以提供任一級內之溫度控制 及結構支撐兩者。加熱元件可為呈低溫泵結構組件之形式的陶瓷加熱器。加熱元件可為經組態以提供電阻加熱之輻射屏蔽層。低溫泵可僅具有一級或為多級。

對於該等實施例中之每一者，對加熱解決方案之控制可為手動的或經由獨立、一體式或主機控制器而自動化。控制器調節來自加熱器之熱的量以致能對輻射屏蔽層、低溫板部件或低溫泵之結構支撐件之溫度的控制。

前述內容將自如隨附圖式中說明之本發明之實例實施例的下文更特定描述變得顯而易見，在隨附圖式中類似參考數字遍及不同視圖指代相同部分。該等圖式未必按比例繪製，而是著重於說明本發明之實施例。

本發明之實例實施例之描述如下。

圖1顯示一典型先前技術低溫泵。該低溫泵20包括驅動馬達40及十字頭總成42。該十字頭將馬達40之旋轉運動轉換成往復運動以驅動雙級冷指44內之排出器且提供入口及排放閥之打開及閉合。隨著每一循環，在壓力下經由管線46引入至冷指中之氦氣膨脹且因此冷卻以將冷指維持在低溫溫度。接著藉由排出器中之熱交換基質加溫之氦氣經由管線48排放。

第一級散熱站50安裝於冷凍機之第一級52之冷末端處。類似地，散熱站54安裝至第二級56之冷末端。合適溫度感測器元件58及60安裝至散熱站50及54之後部。 初級抽吸表面為安裝至散熱器54之低溫板陣列62。此陣列包含如美國專利第4,555,907號中揭示之複數個圓盤。低溫度吸附劑安裝至陣列62之表面以吸附不可冷凝氣體。

杯形輻射屏蔽層64安裝至第一級散熱站50。冷指之第二級延伸穿過此輻射屏蔽層64中之開口。此輻射屏蔽層64圍繞初級低溫板陣列達後部及側面以最小化由輻射進行之初級低溫板陣列之加熱。輻射屏蔽層之溫度之範圍可為自低至40K至高至130K。前沿低溫板陣列70充當用於初級低溫板陣列之輻射屏蔽層且充當用於諸如水蒸氣之較高沸點氣體之低溫抽吸表面。此板包含由輻形盤74接合之同心百葉窗及百葉板72之圓形陣列。此低溫板70之組態無需限制為圓形同心組件；但其應經配置以充當輻射熱屏蔽層及較高溫度低溫抽吸板兩者，同時提供用於較低沸點氣體至初級低溫板的路徑。前沿低溫板陣列70雖然有效於減少輻射，但可傾向於阻止氣體流動通過百葉板及百葉窗。

在圖1中亦說明加熱器總成69，其包含密閉地密封電加熱單元的管。加熱單元經由加熱器座架71加熱第一級，且經由加熱器座架73加熱第二級以用於在冷操作或再生期間的溫度控制，該加熱器座架71可在散熱站50之外徑處附接至散熱站50。低溫泵通常經由包括凸緣22之管道附接至真空處理腔室。

在低溫泵及真空系統之設計及操作中，尤其關心在低溫泵之操作期間的溫度之控制及維持。在一項實例實施例中，在再生期間，加熱低溫泵組件以加速揮發。加熱器亦 可用於致能對冷凍機散熱站、輻射屏蔽層及低溫板部件之溫度之控制。

通常，先前技術輻射屏蔽層使用以杯形構造製造的高熱導率之銅片形成。高傳導將熱自輻射屏蔽層快速地移動至第一級之散熱器以最小化第二級之輻射加熱。輻射屏蔽層亦可由經熱接合或個別地繫結至散熱器之多片材料製成。

輻射屏蔽層通常製造成包括高發射率內表面以減少對第二級之輻射，且包括高反射率外表面以減少輻射熱自真空容器至低溫泵之第一級的流動。常藉由將銅片之內表面塗成黑色獲得先前技術輻射屏蔽層之高發射率內表面。通常藉由對銅片之外表面執行之鍍鎳過程獲得低發射率、高反射率外表面。鍍鎳過程通常涉及昂貴的電鍍過程。亦可在鍍鎳表面之外表面上使用磨光或拋光過程以進一步減小外表面之發射率。

先前技術的基於銅之輻射屏蔽層在與在低於20K之溫度下操作的第二級低溫冷凝組件相比的升高溫度(50K至150K)下操作。由於兩個溫度級之隔離，存在不合低溫泵之較暖第一級上之標準低溫友好材料(例如，無氣高傳導率銅[OFHC]，或其他銅)的可能性，在低溫泵之較暖第一級中，熱效能不如在低溫泵之較冷第二級中一樣受約束。

在本發明之實例實施例中，如圖2中說明，使用由一包覆片製成之輻射屏蔽層200。可使用機械或冶金結合或此項技術中熟知之用於結合或包覆之任何其他方法提供包覆 界定之包覆層；藉此消除電鍍過程且減少製造之成本及複雜性。

在圖2中，輻射屏蔽層200之包覆片可包括外表面201及內表面203。外表面201可為低發射率、高反射率且低熱導率的。內表面203可為高發射率、高熱導率且低反射率的。此組態最小化由外表面201進行之熱輻射吸收，最大化由內表面203進行之熱輻射吸收，且最小化輻射能量自內表面203至第二級56、陣列62及散熱器54之釋放。輻射屏蔽層之組態亦將熱經高熱導率內表面203傳導至圖1之較低溫度散熱器50。

在實例實施例中，內表面203可為鋁，且外表面201可為不鏽鋼。與先前技術輻射屏蔽層系統之需要鎳塗層或鍍層之銅不同，不鏽鋼通常不需要進一步處理。不鏽鋼與鎳或銅相比亦可較耐受屏蔽層可在低溫泵中之操作期間暴露至之腐蝕性氣體及液體。

鋁作為內表面之使用亦具有優於涉及銅之先前技術方法的益處。鋁及銅兩者均經歷塗刷過程以增加輻射屏蔽層之內表面之發射率；然而，與先前技術銅屏蔽層相比，油漆通常較好地黏附至鋁。另外，先前技術輻射屏蔽層之鎳鍍層之表面修整需要複雜處理來獲得油漆之良好黏附。取代塗刷或除了塗刷之外，亦可使用噴射碳或諸如陽極氧化之另一表面處理來增加內表面之發射率。可使用塗層提供低或高發射率表面。

應注意，雖然鋁不如銅一樣導熱，但鋁製造起來較不 昂貴。因此，與先前技術輻射屏蔽層系統相比，藉由使用鋁，可利用較厚內層。較厚鋁層可提供增加的熱導率。此增加的熱導率可改良輻射熱自輻射屏蔽層汲取至第一級散熱器50以防止熱輻射第二級的效率。

應瞭解，銅亦可用作包覆片之內層203。藉由使用不鏽鋼作為外表面而非鎳鍍層，提供了較大量之結構支撐。因此，可利用較薄銅層。減少之銅層可為有益的，因為其減少製造輻射屏蔽層之總成本。應瞭解，高傳導表面無需為內表面。

應進一步瞭解，內表面203或外層201可為高電阻的。高電阻之薄層可藉由在該等層之間具有一絕緣層而電氣隔離。高電阻之內層203或外層201可經組態以在將電流施加至該層時提供電阻加熱。

在其他實例實施例中，輻射屏蔽層可充當一薄層電阻加熱器以提供溫度控制。圖3A說明低溫泵之輻射屏蔽層301。電觸點305及307可連接至輻射屏蔽層301之電阻層。經由電觸點305及307，電流可直接遍及電阻層而施加，該電阻層可位於輻射屏蔽層301之內表面306或外表面308上，藉此產生可在再生過程期間利用或用於溫度控制之電阻熱。

為了確保電流遍及輻射屏蔽層301之整個內表面306或外表面308流動，可使用一薄層電阻模式，其中電流可沿該電阻模式行進。該電阻模式可遍及輻射屏蔽層301之整個表面延伸，以便確保電流均勻地展開至輻射屏蔽層301 之整個表面。應瞭解，電阻模式可以蜿蜒蛇形組態形成。或者，電阻模式可在遍及輻射屏蔽層之多個局部化位置中形成。舉例而言，可使用電阻熱在再生期間防止彙聚。電阻模式可與輻射屏蔽層表面電氣隔離。

在一額外實施例中，圖3B說明一多層輻射屏蔽層309。輻射屏蔽層309可包括類似於關於圖2描述之表面的外層311及內層313。輻射屏蔽層309可另外包括一高電阻中間薄層315。緩衝層314可置放於高電阻中間層315之兩側上，以便電氣隔離中間層315與內層313及外層311。適當時可提供汲取孔。

電觸點可以與圖3A中所描述相同之方式塗覆至中間表面315。中間層亦可使用可能局部化或可能未局部化之薄層電阻模式。亦應瞭解，無需將電流直接施加至輻射屏蔽層之內表面313、外表面311或中間表面315，而是亦可施加至固定至屏蔽層或浸漬於屏蔽層內之薄層加熱元件。應進一步瞭解，輻射屏蔽層無需為包覆輻射屏蔽層，以便將輻射屏蔽層用作一電阻體。

應瞭解，低溫泵之其他組件可包括特徵在於一高電阻薄層及/或一薄層電阻模式的包覆層，例如，具有低溫板及可用於將低溫板彼此連接或連接至冷凍機的結構托架的低溫陣列。

圖3C說明特徵在於四個陣列部件或圓盤(a)至(b)的低溫板陣列區段319。每一陣列部件可包括上表面323及下表面325。呈電阻模式之形式之薄層塗層可塗覆至上表面 323或下表面325。經由電阻模式傳遞電流可提供可用於控制低溫板陣列之溫度的電阻加熱。應瞭解，上表面323及下表面325可為包覆片。應進一步瞭解，上表面323或下表面325可為高電阻的且經由絕緣層隔離。高電阻之薄層亦可藉由電流之施加而提供電阻加熱。

圖3D說明特徵在於三個陣列部件或圓盤(a)至(c)的另一低溫板陣列區段321。每一陣列部件可包含一多層包覆片。該多層包覆片可包括上表面326及下表面329。高電阻層328可提供於上表面326與下表面329之間，其中絕緣層327電氣隔離高電阻層328。可將電流施加至高電阻薄層以便提供電阻加熱。

圖2、圖3A及圖3B之改良之輻射屏蔽層提供可用作加熱元件及結構支撐元件兩者的低溫泵部件的說明。在其他實例實施例中，可經由使用陶瓷加熱器達成熱控制，該等陶瓷加熱器亦提供結構支撐。陶瓷加熱器可呈標準盤組態或設計為低溫泵之組件。可(例如)藉由將陶瓷部分模製或製造為可具有作為熱源及作為結構組件的雙重用途(諸如，散熱器及/或用於低溫板之安裝組件)的整合式低溫泵組件而提供陶瓷低溫泵組件。陶瓷低溫泵組件除了加熱之外亦可用作低溫板陣列之氣體冷凝表面。

圖4提供陶瓷低溫泵組件之一說明性實例，其可用於溫度控制及/或加速之再生。圖4說明類似於圖1之冷指44的雙級冷指400，其具有第一級403及第二級408。安裝盤401可連接至低溫泵容器。冷指之第一級403含有散熱器 406，輻射屏蔽層通常安裝至該散熱器406。

在此實施例中，散熱器406安裝至可提供進一步支撐給輻射屏蔽層之加熱環407。環407可由經組態以經溫度控制之陶瓷材料形成。因此，除了提供結構支撐給輻射屏蔽層之外，環可在再生過程期間使用以增加揮發率。此外，歸因於環與圖1中展示之熱感測器58之接近性，環407亦可在低溫泵之所有操作循環期間用於散熱器或輻射屏蔽層之溫度調節中。

冷指之第二級408可包括呈標準盤409之形式之陶瓷加熱器。加熱盤409可位於圖1中展示之散熱站54附近或其上。類似於環407，加熱盤409可藉由提供用於如圖1中展示之低溫板陣列62及/或溫度感測器元件60之安裝表面而提供結構支撐。應瞭解，圖1中展示之組態的特徵在於一頂部插入冷指，而圖4之組態說明一側面插入冷指。加熱盤409亦可經組態以在低溫泵之操作循環期間提供溫度控制。

應瞭解，陶瓷低溫泵組件可呈通常用於低溫泵中之任一物品之形式，例如陶瓷組件亦可呈低溫板陣列之形式。亦應瞭解，任何數目之陶瓷組件或標準盤組態陶瓷加熱器可同時用於一低溫泵中。

在其他實例實施例中，藉由塗覆至低溫陣列部件、冷凍機及/或輻射屏蔽層之表面的其他薄層加熱元件提供溫度控制。薄層加熱元件可呈箔片、薄膜及/或噴射加熱器之形式。薄層加熱元件亦可包括高電阻石墨。薄層加熱器可置 放於較大表面積上或由多個較小加熱元件組成且亦可包括高電阻層，且因此可需要較低操作功率。薄層加熱元件可用於需要溫度控制及/或加速之再生之處的局部化表面(諸如，輻射屏蔽層及低溫抽吸表面)處。薄層加熱器可需要使用電絕緣材料以電氣隔離加熱器與基板。

圖5說明一封閉輻射屏蔽層503之低溫泵容器或外殼501。應瞭解，輻射屏蔽層可為包覆輻射屏蔽層或非包覆輻射屏蔽層。圖5亦說明冷指插入子組件506，其特徵可在於圖4中說明之環407。自插入子組件延伸者為第二級冷指507。在冷指507之末端處，可發現一低溫板陣列62。薄層加熱元件509可置放於任一數目之低溫陣列部件62上或散熱站54，例如，置放於薄層加熱元件511上，如圖1中說明，置放於第二級散熱站54上。

薄層加熱元件亦可沿容器或外殼501之表面置放。單一或多個薄層加熱元件可沿外殼501之表面在任一處置放(例如，薄層加熱元件513及515)。薄層加熱元件513及515可用於提供用於低溫泵再生期間之汽化的額外能量。應瞭解，可經由控制器517調整由薄層加熱元件以及輻射屏蔽層及陶瓷組件提供之加熱。

在其他實例實施例中，薄層加熱元件亦可置放於輻射屏蔽層之表面上。此外，可出於在再生期間之彙聚液體之汽化的目的確定薄層加熱元件之置放。圖6A說明一封閉一輻射屏蔽層603之低溫泵容器601。在由圖6A提供之實例中，歸因於關於垂直定向組態的低溫泵，可預期彙聚物形 成於輻射屏蔽層之內壁上之底表面上。因此，薄層加熱元件605可置放於輻射屏蔽層603之內壁之底表面上。

圖6B說明在低溫泵處於水平位置中時使用薄層加熱器之彙聚預防的實例。在圖6B中，封閉該輻射屏蔽層603之低溫泵容器601水平地定向，因此預期彙聚區域可形成於輻射屏蔽層603之內表面之側壁上。因此，薄層加熱元件605可置放於預期彙聚區域上。

亦應瞭解，本文中所描述之溫度控制方法可經應用而包括壓縮機、渦輪分子泵、粗抽泵、水泵、深冷器、閥、量器及其他真空系統。

圖7說明包括陣列720之水泵700，陣列720由流體管道712包住且附接至加熱器730。類似於圖6A及圖6B之輻射屏蔽層603，薄層加熱元件(例如，薄層加熱元件722)亦可沿陣列720之表面置放以用於在操作期間及再生期間提供溫度控制。薄層加熱元件(例如，薄層加熱元件724)可置放於流體管道之表面上以在再生期間提供溫度控制。加熱薄層722及724可由一個以上加熱元件組成，從而允許可在再生期間發生彙聚處的加熱器元件的操作。

應瞭解，可結合陶瓷加熱器及/或包覆輻射屏蔽層使用任何數目之薄層加熱元件。亦應瞭解，可獨立地控制各種加熱元件。舉例而言，輻射屏蔽層可包括置放於輻射屏蔽層或低溫泵容器之表面上的多個薄層加熱元件。使用重力感測器，可確定輻射屏蔽層之定向(例如，垂直或水平)。一旦已知輻射屏蔽層之定向，便可手動地或自動地選擇一 適當薄層加熱元件以使預期彙聚區域揮發。該等薄層亦可用於可在再生期間發生彙聚處之低溫陣列的區域上。亦可在低溫泵之安裝時的初始程式化期間建立泵之定向之識別。定向之建立可為自動的或手動地輸入。亦應瞭解，薄層加熱元件可包括保護性塗層(例如，Kapton®)，以便保護薄層加熱元件免受任何所彙聚材料。

應進一步瞭解，加熱元件可包含獨立任務(例如，加熱元件可經組態以僅用於再生，或僅用於低溫操作期間的溫度控制)。亦應瞭解，可結合溫度感測器使用上文之上述溫度控制實施例中之任一者以便在低溫泵之操作期間防止或減少熱點。

亦應瞭解，薄層加熱器材料之應用可延伸至單級低溫蒸氣泵及具有兩個以上級之低溫泵。

應進一步瞭解，可以任一數目及/或組合使用上文所描述之溫度控制/加速之再生的實施例中之任一者。應進一步瞭解，上文所描述之實施例中之任一者可用於雙重目的(例如，用於彙聚預防、溫度控制、結構支撐及/或再生)。

雖然已參考本發明之實例實施例特定地展示並描述本發明，但熟習此項技術者將理解可在不脫離由隨附申請專利範圍涵蓋之本發明之範疇之情況下對本發明進行形式及細節上的各種改變。

20‧‧‧低溫泵

22‧‧‧凸緣

40‧‧‧驅動馬達

42‧‧‧十字頭總成

44‧‧‧雙級冷指

46‧‧‧管線

48‧‧‧管線

50‧‧‧第一級散熱站/較低溫度散熱器/第一級散熱器

52‧‧‧第一級

54‧‧‧散熱站/散熱器/第二級散熱站

56‧‧‧第二級

58‧‧‧溫度感測器元件/熱感測器

60‧‧‧溫度感測器元件

62‧‧‧低溫板陣列/低溫陣列部件

64‧‧‧輻射屏蔽層

69‧‧‧加熱器總成

70‧‧‧前沿低溫板陣列/低溫板

71‧‧‧加熱器座架

72‧‧‧同心百葉窗及百葉板

73‧‧‧加熱器座架

74‧‧‧輻形盤

200‧‧‧輻射屏蔽層

201‧‧‧外表面/外層

203‧‧‧內表面/內層

301‧‧‧輻射屏蔽層

305‧‧‧電觸點

306‧‧‧內表面

307‧‧‧電觸點

308‧‧‧外表面

309‧‧‧多層輻射屏蔽層

311‧‧‧外層/外表面

313‧‧‧內層/內表面

314‧‧‧緩衝層

315‧‧‧高電阻中間薄層/高電阻中間層/中間表面

319‧‧‧低溫板陣列區段

321‧‧‧低溫板陣列區段

323‧‧‧上表面

325‧‧‧下表面

326‧‧‧上表面

327‧‧‧絕緣層

328‧‧‧高電阻層

329‧‧‧下表面

400‧‧‧雙級冷指

401‧‧‧安裝盤

403‧‧‧第一級

406‧‧‧散熱器

407‧‧‧加熱環

408‧‧‧第二級

409‧‧‧標準盤/加熱盤

501‧‧‧低溫泵容器/外殼

503‧‧‧輻射屏蔽層

506‧‧‧冷指插入子組件

507‧‧‧第二級冷指

509‧‧‧薄層加熱元件

511‧‧‧薄層加熱元件

513‧‧‧薄層加熱元件

515‧‧‧薄層加熱元件

517‧‧‧控制器

601‧‧‧低溫泵容器

603‧‧‧輻射屏蔽層

605‧‧‧薄層加熱元件

700‧‧‧水泵

712‧‧‧流體管道

720‧‧‧陣列

722‧‧‧薄層加熱元件/加熱薄層

724‧‧‧薄層加熱元件/加熱薄層

730‧‧‧加熱器

圖1為一典型先前技術低溫泵之側視圖； 圖2為根據實例實施例之包覆片輻射屏蔽層；圖3A為根據實例實施例的使用溫度控制之加熱方法的輻射屏蔽層；圖3B為根據實例實施例的特徵在於一高導熱中間層之輻射屏蔽層；圖3C為根據實例實施例的使用圖3A之溫度控制之加熱方法的低溫板區段；圖3D為根據實例實施例的特徵在於圖3B之高導熱中間層之低溫板區段；圖4為根據實例實施例的特徵在於陶瓷結構加熱器的低溫泵組件；圖5為根據實例實施例的特徵在於薄層加熱元件的低溫泵第二級；圖6A及圖6B為根據實例實施例的包括用於彙聚預防之薄層加熱元件的輻射屏蔽層；及圖7為根據實例實施例的包括薄層加熱元件的水泵。

200‧‧‧輻射屏蔽層

201‧‧‧外表面/外層

203‧‧‧內表面/內層

Claims (45)

1. 一種低溫單元，其包含：一冷凍機；由該冷凍機所冷卻的元件，其包括至少一個低溫抽吸表面；及至少一個電氣薄層加熱元件，其與該抽吸表面連接，其中該薄層加熱元件包含(a)一電阻模式塗層或(b)一電阻層做為在一包覆結構中結合在一起的複數薄片的其中之一。
2. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該至少一個薄層加熱元件提供對該抽吸表面之溫度控制。
3. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該至少一個薄層加熱元件附接至具有該抽吸表面的一元件。
4. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該電氣薄層加熱元件包含一做為在一形成一抽吸表面之包覆結構中組合在一起之複數的薄片的其中之一的電阻層。
5. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該至少一個薄層加熱元件與該抽吸表面電氣絕緣。
6. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該至少一個薄層加熱元件位於該抽吸表面之一重力低區中。
7. 如申請專利範圍第6項之低溫單元，其中一重力感測器係用於確定位於該抽吸表面之該重力低區處的該等薄層加熱元件。
8. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其進一步包括一 控制器，該控制器經組態以藉由調節該至少一個薄層加熱元件而控制該低溫單元之溫度。
9. 如申請專利範圍第8項之低溫單元，其中該控制器經組態以接收該單元之定向作為一輸入。
10. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其進一步包括一控制器，該控制器經組態以藉由調節該至少一個薄層加熱元件而控制該等低溫抽吸表面之溫度。
11. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該薄層加熱元件位於該冷凍機之一散熱站上。
12. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其進一步包括一輻射屏蔽層，該至少一個薄層加熱元件提供對該輻射屏蔽層之溫度控制。
13. 如申請專利範圍第12項之低溫單元，其中該至少一個薄層加熱元件位於該輻射屏蔽層之一重力低區中。
14. 如申請專利範圍第13項之低溫單元，其中一重力感測器係用於確定位於該輻射屏蔽層之該重力低區處的該等薄層加熱元件。
15. 如申請專利範圍第12項之低溫單元，其進一步包括一控制器，該控制器經組態以藉由調節該輻射屏蔽層上之該至少一個薄層加熱元件而控制該輻射屏蔽層之溫度。
16. 如申請專利範圍第15項之低溫單元，其中該控制器經組態以接收該單元之定向作為一輸入。
17. 如申請專利範圍第15項之低溫單元，其中該至少一個薄層加熱元件經組態以選擇性地激發該輻射屏蔽層之不 同區域中之加熱元件。
18. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該至少一個薄層加熱元件經組態以選擇性地激發該低溫單元之不同區域中之加熱元件。
19. 如申請專利範圍第1項之低溫單元，其中該單元包含複數個溫度級。
20. 一種低溫泵低溫陣列部件，其包含至少一個電氣薄層加熱元件，其中該薄層加熱元件包含(a)一電阻模式塗層或(b)一電阻層做為在一包覆結構中結合在一起的複數薄片的其中之一。
21. 如申請專利範圍第20項之低溫泵低溫陣列部件，其中該電氣薄層加熱元件包含一做為在一形成一抽吸表面之包覆結構中組合在一起之複數的薄片的其中之一的電阻層。
22. 如申請專利範圍第20項之低溫泵低溫陣列部件，其中該電氣薄層加熱元件包含一電阻模式塗層。
23. 一種低溫泵輻射屏蔽層，其包含至少一個電氣薄層加熱元件，其中該薄層加熱元件包含(a)一電阻模式塗層或(b)一電阻層做為在一包覆結構中結合在一起的複數薄片的其中之一。
24. 如申請專利範圍第23項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該電氣薄層加熱元件包含一做為在一形成該輻射屏蔽層之包覆結構中結合在一起之複數的薄片的其中之一的電阻層。
25. 如申請專利範圍第23項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該電氣薄層加熱元件包含一電阻模式塗層。
26. 如申請專利範圍第25項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該包覆結構包含一第一薄片、一第二薄片、及一第三薄片，該第三薄片具有高電阻，該第三薄片結合在該包覆片中之該第一薄片與該第二薄片之間，該第三薄片亦經組態以提供一電阻加熱。
27. 如申請專利範圍第26項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該第三片與其他兩片電氣絕緣。
28. 一種低溫單元，其包含：一冷凍機；和一電氣薄層加熱元件，該薄層加熱元件經組態以提供用於該冷凍機之溫度控制，其中該薄層加熱元件包含(a)一電阻模式塗層或(b)一電阻層做為在一包覆結構中結合在一起的複數薄片的其中之一。
29. 如申請專利範圍第28項之低溫單元，其中該電氣薄層加熱元件包含一做為在一形成該輻射屏蔽層之包覆結構中結合在一起之複數的薄片的其中之一的電阻層。
30. 一種低溫泵，其包含：一冷凍機；至少一個由該冷凍機所冷卻的低溫板，及一輻射屏蔽層，其在該屏蔽層上具有至少一個薄層加熱元件，以提供對該輻射屏蔽層之溫度控制，其中該薄層加熱元件包含(a)一電阻模式塗層，或一做為在一包覆結 構中結合在一起的複數的薄片的其中之一的電阻層。
31. 一種低溫泵，其包含：一冷凍機，及一由該冷凍機所冷卻的低溫陣列，其在該陣列上具有至少一個薄層加熱元件，以提供對該陣列之溫度控制，該薄層加熱元件包含(a)一電阻模式塗層，或一做為在一包覆結構中結合在一起的複數的薄片的其中之一的電阻層。
32. 一種低溫泵輻射屏蔽層，其包含：一第一片材料，及一第二片材料；該第一片材料及該第二片材料結合在一起作為一包覆片，其中該第一片面朝諸低溫冷卻表面，且該第二片背對該等低溫冷卻表面。
33. 如申請專利範圍第32項之低溫泵輻射屏蔽層，其經組態為一杯形，其中該第二片材料在該第一片材料外部。
34. 如申請專利範圍第32項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該第二片具有一低發射率表面。
35. 如申請專利範圍第34項之低溫泵輻射屏蔽層，其中一在該第二片上之塗層造成一低發射率表面。
36. 如申請專利範圍第32項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該第一片材料支撐一高發射率表面。
37. 如申請專利範圍第36項之低溫泵輻射屏蔽層，其中一在該第一片上之塗層造成一高發射率表面。
38. 如申請專利範圍第32項之低溫泵輻射屏蔽層，其中一片具有高熱導率。
39. 如申請專利範圍第32項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該第一片材料為鋁。
40. 如申請專利範圍第32項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該第一片材料為銅。
41. 如申請專利範圍第32項之低溫泵輻射屏蔽層，其中該第二片材料為不鏽鋼。
42. 一種低溫單元，其包含：一冷凍機，其包括至少一個級；及一加熱元件，其經組態以提供溫度控制及結構支撐給一低溫抽吸表面。
43. 如申請專利範圍第42項之低溫單元，其中該加熱元件為一陶瓷加熱器。
44. 如申請專利範圍第42項之低溫單元，其中該加熱元件支撐一輻射屏蔽層。
45. 如申請專利範圍第42項之低溫單元，其中該加熱元件支撐一低溫陣列。