TWI666382B

TWI666382B - Cryopump

Info

Publication number: TWI666382B
Application number: TW106109769A
Authority: TW
Inventors: 及川健
Original assignee: 日商住友重機械工業股份有限公司
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2019-07-21
Also published as: TW201734316A; KR20170113243A; JP6857046B2; KR102208109B1; US10359034B2; CN107237735A; US20170284384A1; CN107237735B; JP2017180451A

Abstract

本發明提供一種低溫泵，其課題在於提高低溫泵的吸留極限。本發明的低溫泵(10)具備：冷凍機(16)，其具備第1冷卻台(22)、具有前端台面(24a)的第2冷卻台(24)及在軸向上從第1冷卻台(22)延伸到第2冷卻台(24)的冷凍機結構部(21)；放射屏蔽件(30)，與第1冷卻台(22)熱接合且具備確定屏蔽件主開口(34)的屏蔽件前端(36)及具有以使前端台面(24a)朝向屏蔽件主開口(34)的方式接收冷凍機結構部(21)的冷凍機插穿孔(42)的屏蔽件底部(38)；帽構件(32)，非接觸地圍繞前端台面(24a)且與第1冷卻台(22)熱接合；及2層低溫板(20)，在軸向上配設於帽構件(32)與第1冷卻台(22)之間，且與第2冷卻台(24)熱接合。

Description

低溫泵

本發明係有關一種低溫泵。

低溫泵是藉由冷凝或吸附將氣體捕捉到冷卻至超低溫的低溫板的真空泵。如此，低溫泵對安裝了低溫板的真空腔室進行排氣。

低溫泵一般具備冷卻至某一溫度的第1低溫板及冷卻至比第1低溫板更低的溫度的第2低溫板。在第1低溫板中包含放射屏蔽件。隨著低溫泵的使用，在第2低溫板上氣體的冷凝層成長。冷凝層可與放射屏蔽件或第1低溫板的某一部分接觸。如此一來，在該接觸部位氣體再次氣化而導致低溫泵內部的壓力上升。之後，低溫泵就無法充分發揮真空腔室的排氣的原來的作用。因此，在冷凝層與第1低溫板接觸的時刻的氣體吸留量會有低溫泵的吸留極限。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本專利第4430042號公報

本發明的一形態的例示性目的之一在於提高低溫泵的吸留極限。

依據本發明的一形態，低溫泵具備：冷凍機，其具備高溫冷卻台、具有軸向前端台面的低溫冷卻台及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合。

另外，即使在方法、裝置、系統等之間互相替換本發明的構成要件或表現者，仍為本發明的有效形態。

依本發明，能夠提高低溫泵的吸留極限。

10‧‧‧低溫泵

16‧‧‧冷凍機

21‧‧‧冷凍機結構部

24a‧‧‧前端台面

24b‧‧‧側面

30‧‧‧放射屏蔽件

31‧‧‧入口低溫板

32‧‧‧帽構件

32a‧‧‧帽上端

32c‧‧‧帽下端

32d‧‧‧帽軸長

33‧‧‧軸向距離

34‧‧‧屏蔽件主開口

36‧‧‧屏蔽件前端

38‧‧‧屏蔽件底部

40‧‧‧屏蔽件側部

41‧‧‧屏蔽件深度

41a‧‧‧上半部分

41b‧‧‧下半部分

42‧‧‧冷凍機插穿孔

50‧‧‧低溫板

51‧‧‧低溫板安裝構件

52‧‧‧頂部低溫板

58‧‧‧低溫板與屏蔽件側部的徑向間隙

62‧‧‧帽構件與屏蔽件側部的徑向距離

64‧‧‧空餘空間

第1圖係示意表示第1實施形態之低溫泵的俯視圖。

第2圖示意表示第1圖所示的低溫泵的A-A線剖面。

第3圖係示意表示第1實施形態之低溫板安裝構件的立體圖。

第4圖係示意表示第1實施形態之頂部低溫板的俯視圖。

第5圖示意表示某一低溫泵的運行中的狀態。

第6圖示意表示第1實施形態之低溫泵的運行中的狀態。

第7圖係示意表示第2實施形態之低溫泵的俯視圖。

第8圖示意表示第7圖所示的低溫泵的B-B線剖面。

以下，參閱附圖對本發明的實施形態進行詳細說明。在說明及附圖中，對相同或相等的構成要件、構件及處理標註相同符號並適當省略重複說明。為了容易說明，適當設定圖示之各部的比例尺和形狀，只要沒有特別提及，並非為限定性解釋。實施的形態為示例，並不對本發明的範圍做任何限定。在實施形態中記述的所有的特徵或其組合並不一定為發明的本質。

第1圖係示意表示第1實施形態之低溫泵10的俯視圖。第2圖示意表示第1圖所示的低溫泵10的A-A線剖面。

低溫泵10例如安裝於離子植入裝置、濺射裝置、蒸鍍裝置或其他的真空加工裝置的真空腔室，用於將真空腔室內部的真空度提高至所希望的真空加工中所要求的水平。低溫泵10具有用於從真空腔室接收待排氣的氣體的進氣口12。氣體通過進氣口12進入到低溫泵10的內部空間14。

另外，以下為了方便理解低溫泵10的構成要件的位置關係，有時使用“軸向”、“徑向”這樣的術語。軸向表示通過進氣口12的方向(第2圖中上下方向)，徑向表示沿著進氣口12的方向(第2圖中左右方向)。為了方便說明，將軸向上相對進氣口12較近的稱為“上”，相對較遠的稱為“下”。亦即，從低溫泵10的底部相對較遠的稱為“上”，相對較近的稱為“下”。徑向上，靠近進氣口12的中心的稱為“內”，靠近進氣口12的周緣的稱為“外”。另外，這種表現與低溫泵10安裝於真空腔室時的配置無關。例如，低溫泵10可以在鉛垂方向使進氣口12朝下而安裝於真空腔室。

並且，有時將圍繞軸向的方向稱為“周向”。周向為沿進氣口12的第2方向，且為與徑向正交的切線方向。

低溫泵10具備冷凍機16、1層低溫板18、2層低溫板20及低溫泵殼體70。1層低溫板18亦可以稱為高溫低溫板部或100K部。2層低溫板20亦可以稱為低溫低溫板部或10K部。

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)等超低溫冷凍機。冷凍機16為二段式冷凍機。因此，冷凍機16具備第1冷卻台22及第2冷卻台24。冷凍機16構成為將第1冷卻台22冷卻至第1冷卻溫度，且將第2冷卻台24冷卻至第2冷卻溫度。第2冷卻溫度低於第1冷卻溫度。例如，第1冷卻台22冷卻至65K~120K左右，較佳為冷卻至80K~100K，第2冷卻台24冷卻至10K~20K左右。藉此，第1冷卻台22及第2冷卻台24亦可以分別稱為高溫冷卻台及低溫冷卻台。

並且，冷凍機16具備冷凍機結構部21，該冷凍機結構部將第2冷卻台24結構性地支撐於第1冷卻台22，並且將第1冷卻台22結構性地支撐於冷凍機16的室溫部26。因此，冷凍機結構部21具備沿著軸向同軸延伸的第1缸體23及第2缸體25。第1缸體23將冷凍機16的室溫部26連接於第1冷卻台22。第2缸體25將第1冷卻台22連接於第2冷卻台24。室溫部26、第1缸體23、第1冷卻台22、第2缸體25及第2冷卻台24以該順序直線狀排成一列。

在第1缸體23及第2缸體25各自的內部能夠往復移動地配設有第1置換器及第2置換器(未圖示)。在第1置換器及第2置換器上分別組裝有第1蓄冷器及第2蓄冷器(未圖示)。並且，室溫部26具有用於使第1置換器及第2置換器往復移動的驅動機構(未圖示)。驅動機構包括流路切換機構，該流路切換機構切換工作氣體流路，以便以週期性重複朝向冷凍機16的內部的工作氣體(例如氦)的供給及排出。

冷凍機16連接於工作氣體的壓縮機17(未圖示)。冷凍機16使藉由壓縮機17加壓的工作氣體在內部進行膨脹而對第1冷卻台22及第2冷卻台24進行冷卻。已膨脹的工作氣體回收至壓縮機17且重新加壓。冷凍機16藉由重複包括工作氣體的給排及與其同步的第1置換器及第2置換器的往復移動的熱循環來產生寒冷。

圖示之低溫泵10為立式低溫泵。立式低溫泵通常是指將冷凍機16沿著低溫泵10的中心軸配設的低溫泵。

低溫泵殼體70為收容1層低溫板18、2層低溫板20及冷凍機16的低溫泵10的框體，且以保持內部空間14的真空氣密的方式構成的真空容器。低溫泵殼體70非接觸地包含1層低溫板18及冷凍機結構部21。低溫泵殼體70安裝於冷凍機16的室溫部26。

低溫泵殼體70具備從其前端朝向徑向外側延伸的進氣口凸緣72。進氣口凸緣72遍及低溫泵殼體70的整周而設置。進氣口凸緣72劃定進氣口12。低溫泵10利用進氣口凸緣72而安裝於真空排氣對象的真空腔室。

如圖所示，入口低溫板31可以在軸向上位於進氣口凸緣72的上方。其中，入口低溫板31以不干擾安裝有低溫泵10的真空腔室(或真空腔室與低溫泵10之間的閘閥(未圖示))的方式來確定。

1層低溫板18包圍2層低溫板20。1層低溫板18提供用於保護2層低溫板20免受來自低溫泵10的外部或低溫泵殼體70的輻射熱的超低溫表面。1層低溫板18與第1冷卻台22熱接合。藉此，1層低溫板18冷卻至第1冷卻溫度。1層低溫板18在與2層低溫板20之間具有間隙，且1層低溫板18沒有與2層低溫板20接觸。1層低溫板18亦沒有與低溫泵殼體70接觸。

1層低溫板18具備放射屏蔽件30、入口低溫板31及非接觸帽構件(以下，亦稱為帽構件)32。

放射屏蔽件30為了保護2層低溫板20免受來自低溫泵殼體70的輻射熱而設置。放射屏蔽件30存在於低溫泵殼體70與2層低溫板20之間，並圍繞2層低溫板20。放射屏蔽件30具有用於從低溫泵10的外部向內部空間14接收氣體的屏蔽件主開口34。屏蔽件主開口34位於進氣口12。

放射屏蔽件30具備確定屏蔽件主開口34的屏蔽件前端36、位於與屏蔽件主開口34相反側的屏蔽件底部38及將屏蔽件前端36連接於屏蔽件底部38的屏蔽件側部40。屏蔽件側部40以包圍第2冷卻台24的方式在周向上延伸。

屏蔽件底部38在其中心部具有接收冷凍機結構部21的冷凍機插穿孔42。第2冷卻台24及第2缸體25通過冷凍機插穿孔42從放射屏蔽件30的外部插入到放射屏蔽件30中。冷凍機插穿孔42為形成於屏蔽件底部38的安裝孔，例如為圓形。第1冷卻台22配置在放射屏蔽件30 的外部。

放射屏蔽件30經由傳熱套筒44與第1冷卻台22熱接合。傳熱套筒44的一端以圍繞冷凍機插穿孔42的方式安裝於屏蔽件底部38，傳熱套筒44的另一端安裝於第1冷卻台22。另外，放射屏蔽件30可以直接安裝於第1冷卻台22。

圖示之實施形態中，放射屏蔽件30構成為一體的筒狀。取而代之，放射屏蔽件30亦可以構成為藉由複數個零件成為作為整體的筒狀的形狀。這些複數個零件亦可以相互具有間隙的方式進行配設。例如，放射屏蔽件30亦可以在軸向上被分割為2個部分。

在冷凍機16中設置有包圍第2缸體25的第2缸體罩27。第2缸體罩27從第2冷卻台24向第1冷卻台22貫穿放射屏蔽件30延伸。第2缸體罩27沒有與放射屏蔽件30接觸而通過冷凍機插穿孔42。第2缸體罩27的端部與第1冷卻台22靠近但沒有接觸，以使第2缸體25的露出最小化。由於第2缸體罩27與第2冷卻台24熱接合，因此冷卻至第2冷卻溫度。

並且，第2冷卻台24具備軸向前端台面(以下，亦稱為前端台面)24a。冷凍機插穿孔42以前端台面24a朝向屏蔽件主開口34的方式接收冷凍機結構部21(第2缸體25)。藉此，前端台面24a為在冷凍機16中位於軸向最上方的部位。

入口低溫板31為了保護2層低溫板20免受來自低溫泵10的外部的熱源(例如，安裝有低溫泵10的真空腔室內的熱源)的輻射熱而設置於屏蔽件主開口34。入口低溫板31不僅限制輻射熱，還限制氣體分子進入低溫泵10。入口低溫板31占據屏蔽件主開口34的開口面積的一部分(例如大部分)，以便將朝向放射屏蔽件30內流入的氣體限制在所希望的量。並且，以入口低溫板31的冷卻溫度冷凝的氣體(例如水分)被捕捉到其表面。

入口低溫板31經由連接塊46安裝於屏蔽件前端36。如此，入口低溫板31固定於放射屏蔽件30，且與放射屏蔽件30熱連接。入口低溫板31配置於屏蔽件主開口34的中心部。

入口低溫板31由複數個百葉板31a形成，各百葉板31a分別形成為不同直徑的圓錐台側面的形狀，且排列成同心圓狀。第1圖中，在各百葉板31a之間存在間隙，但亦可以是相鄰的百葉板31a相互重合且從上觀察時，各百葉板31a以沒有間隙的方式緊密地排列。各百葉板31a安裝於十字形狀的支撐構件31b的上表面，且該支撐構件31b安裝於連接塊46。

連接塊46為從屏蔽件前端36向徑向內側突出的凸部，在周向上等間隔(例如每隔90°)地形成。入口低溫板31藉由適當的方法固定於連接塊46。例如，連接塊46及支撐構件31b分別具有螺栓孔(未圖示)，支撐構件31b藉由螺栓緊固於連接塊46。

入口低溫板31具備配設於進氣口12的平面結構。藉此，入口低溫板31不僅可以形成為同心圓狀，還可以形成為格子狀等其他形狀。並且，入口低溫板31可以具備平板(例如圓板)的板。

帽構件32非接觸地圍繞前端台面24a。帽構件32從入口低溫板31的中心部懸掛，且朝向軸向下方延伸。帽構件32為覆蓋前端台面24a的箱狀的非接觸罩體(或蓋)。帽構件32例如為下端開放的長方體形狀，但亦可以具有圓筒狀等其他形狀。

帽構件32安裝於入口低溫板31。藉此，帽構件32經由入口低溫板31及放射屏蔽件30與第1冷卻台22熱接合。帽構件32沒有與第1冷卻台22物理性接觸。並且，帽構件32亦沒有與放射屏蔽件30物理性接觸。與將帽構件32物理性直接安裝於第1冷卻台22(或放射屏蔽件30)而熱接合的情況相比，能夠使帽構件32的形狀更加簡單。

帽構件32具備帽上端32a、帽側部32b及帽下端32c。帽上端32a安裝於支撐構件31b的下表面，且位於前端台面24a的軸向上方。帽上端32a為面向前端台面24a的板狀部分。帽側部32b為從帽上端32a的外周部沿軸向下方延伸的筒狀部分(例如矩形的筒狀)，且在帽下端32c進行終端。帽下端32c位於前端台面24a的軸向下方。帽下端32c被開放，因此帽構件32在帽下端32c不具有底板。

帽上端32a與前端台面24a在軸向上非常靠近配設。

在本說明書中，某一構件與其他構件“非常靠近配設”是指，以保持這2個構件的溫度差的方式非接觸地配設。在2個構件之間，例如存在至少3mm、或至少5mm、或至少7mm的間隙。間隙例如可以為20mm以內、或15mm以內、或10mm以內。

從帽上端32a到前端台面24a的軸向距離33例如小於從屏蔽件前端36到屏蔽件底部38的屏蔽件深度41的1/10。軸向距離33可以小於屏蔽件深度41的1/20。如此，第2冷卻台24接近帽構件32，因此能夠縮短低溫泵10的軸向的全長。

從帽上端32a到帽下端32c的帽軸長32d比從帽上端32a到前端台面24a的軸向距離33長。帽軸長32d可以比軸向距離33的2倍更長，或比5倍更長，或比10倍更長。如此一來，帽構件32能夠覆蓋整個第2冷卻台24。藉此，帽構件32能夠抑制附著到第2冷卻台24的冷凝物。

其中，帽構件32僅覆蓋第2缸體25的一部分。帽下端32c圍繞第2缸體25中與第2冷卻台24相鄰的部位。帽構件32在冷凍機16的第2層中僅覆蓋低溫部。在此，冷凍機16的第2層包括第2冷卻台24及第2缸體25。

並且，帽軸長32d比從入口低溫板31到頂部低溫板52的軸向距離短。如此一來，能夠在入口低溫板31的下方且頂部低溫板52的上方的空間收容帽構件32。帽上端32a安裝於入口低溫板31的下表面，且帽構件32沒有在入口低溫板31的上方突出。

2層低溫板20具備複數個低溫板50。並且，在軸向上設有從第2冷卻台24朝向下方延伸的低溫低溫板安裝構件(以下，亦稱為低溫板安裝構件)51。2層低溫板20經由低溫板安裝構件51而安裝於第2冷卻台24。如此一來，2層低溫板20與第2冷卻台24熱連接。藉此，2層低溫板20冷卻至第2冷卻溫度。

複數個低溫板50沿著從屏蔽件主開口34朝向屏蔽件底部38的方向(即軸向)而排列於低溫板安裝構件51上。複數個低溫板50為在軸向上分別垂直延伸的平板(例如圓板)，且相互平行地安裝於低溫板安裝構件51。為了方便說明，複數個低溫板50中最靠近進氣口12者稱為頂部低溫板52，複數個低溫板50中最靠近屏蔽件底部38者稱為底部低溫板53。

複數個低溫板50如圖所示亦可以分別具有相同形狀，或者可以分別具有不同的形狀(例如不同的直徑)。並且，複數個低溫板50的間隔如圖所示可以恆定，亦可以相互不同。

在2層低溫板20中，在至少一部分的表面形成有吸附區域54。吸附區域54為了藉由吸附捕捉非冷凝性氣體(例如氫)而設置。吸附區域54例如形成於各低溫板50的下表面。吸附區域54例如藉由將吸附材料(例如活性碳)黏結到低溫板表面而形成。

在2層低溫板20的至少一部分的表面形成有用於藉由冷凝捕捉冷凝性氣體的冷凝區域56。冷凝區域56例如形成於各低溫板50的上表面。冷凝區域56例如為在低溫板表面上吸附材料空缺的區域，且低溫板基材表面例如露出有金屬面。

頂部低溫板52比較大，因此，在與放射屏蔽件30之間形成比較窄的徑向間隙58。頂部低溫板52的直徑例如為屏蔽件主開口34的直徑的70%以上。並且，頂部低溫板52的直徑為屏蔽件主開口34的直徑的98%以下。如此，能夠可靠地使頂部低溫板52與放射屏蔽件30非接觸。

頂部低溫板52在軸向上與帽下端32c非常靠近配設。頂部低溫板52從帽下端32c非接觸地配設，且保持頂部低溫板52與帽構件32的溫度差。

從屏蔽件前端36到頂部低溫板52的軸向距離可以為從屏蔽件前端36到前端台面24a的軸向距離(或者，從帽上端32a到前端台面24a的軸向距離33)的2倍以上。並且，從屏蔽件前端36到頂部低溫板52的軸向距離可以為從屏蔽件前端36到前端台面24a的軸向距離的5倍以上或10倍以上。如此一來，在軸向上比較寬的環狀的空餘空間64形成於入口低溫板31與頂部低溫板52之間。

2層低溫板20在軸向上配設於帽構件32與屏蔽件底部38之間。第1冷卻台22在軸向上位於比屏蔽件底部38更靠下方，因此，2層低溫板20在軸向上配設於帽構件32與第1冷卻台22之間。前端台面24a位於從屏蔽件前端36到屏蔽件底部38的屏蔽件深度41的上半部分41a。在前端台面24a未設有任何低溫板50。頂部低溫板52位於屏蔽件深度41的下半部分41b(亦即，所有的低溫板50位於屏蔽件深度41的下半部分41b)。或者，頂部低溫板52(即低溫板50)可以位於將屏蔽件深度41三等分的區域中的最下方區域。這有助於拓寬空餘空間64。

帽構件32與屏蔽件側部40的徑向距離62比低溫板50與屏蔽件側部40的徑向間隙58更大。由此，空餘空間64在徑向上變寬。空餘空間64為用於收容在頂部低溫板52上冷凝且堆積的冷凝物的什麽都沒有的空間。在帽側部32b與屏蔽件側部40之間未設有低溫板或其他構件。尤其，在帽側部32b的外周面未安裝有其他構件。

低溫板安裝構件51在帽構件32與第2冷卻台24的間隙60中從第2冷卻台24延伸到2層低溫板20。低溫板安裝構件51的上端安裝在第2冷卻台24，且下端安裝在底部低溫板53。如此，低溫板安裝構件51從前端台面24a延伸到底部低溫板53。低溫板安裝構件51在徑向上與帽側部32b非常靠近配設。

帽構件32(更具體而言，帽側部32b)與第2缸體25的徑向距離(即間隙60的寬度)比第2缸體25的直徑小。帽構件32與第2缸體25的徑向距離可以比第2缸體25的半徑或第2缸體25的直徑的1/4小。如此一來，帽構件32與第2缸體25靠近配置，因此能夠拓寬空餘空間64。能夠避免在空餘空間64為了確保所希望的容積而不必要地擴大進氣口12的口徑(或者，低溫泵殼體70或放射屏蔽件30的直徑)。並且，藉由縮窄間隙60，能夠抑制氣體流入間隙60。

並且，帽構件32的直徑可以為與第1缸體23的直徑相同程度，或者可以比第1缸體23的直徑小。

第3圖係示意表示第1實施形態之低溫板安裝構件51的立體圖。在第3圖中，為了容易理解，用虛線表示帽構件32，並且省略低溫板50的圖示。

低溫板安裝構件51以前端台面24a直接面向帽構件32的方式安裝於第2冷卻台24的側面24b。低溫板安裝構件51沒有覆蓋前端台面24a，因此能夠相應地使前端台面24a靠近帽構件32。這亦有助於縮短低溫泵10的軸長。

第4圖係示意表示第1實施形態之頂部低溫板52的俯視圖。如上所述，頂部低溫板52的整個上表面的區域為冷凝區域56，且未設有吸附材料。如在頂部低溫板52的下表面用虛線圖示，未設有吸附區域54。

在頂部低溫板52，形成有從外周的一部分到中心部的缺口部52a。缺口部52a為了在低溫板安裝構件51上安裝頂部低溫板52而設置。藉由設有缺口部52a，頂部低溫板52能夠與臥式低溫泵共用(亦即，容易安裝於臥式低溫泵)。

另外，頂部低溫板52在外周部分中可以不具有缺口部52a。該情況下，頂部低溫板52可以為具有中心孔的圓板狀或圓圈狀。或者，頂部低溫板52不具有缺口部52a，可以為圓板狀。

以下對上述結構的低溫泵10的工作進行說明。低溫泵10工作時，首先在其工作之前，利用其他適當的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。藉由冷凍機16的驅動，第1冷卻台22及第2冷卻台24分別冷卻至第1冷卻溫度及第2冷卻溫度。藉此，與其熱接合的1層低溫板18、2層低溫板20亦分別冷卻至第1冷卻溫度及第2冷卻溫度。

入口低溫板31對從真空腔室朝向低溫泵10飛來的氣體進行冷卻。在入口低溫板31的表面上冷凝在第1冷卻溫度下蒸氣壓夠低的(例如10^-8Pa以下的)氣體。該氣體亦可以稱作第1種氣體。第1種氣體例如為水蒸氣。如此，入口低溫板31能夠排出第1種氣體。在第1冷卻溫度下蒸氣壓不夠低的氣體的一部分從進氣口12進入到內部空間14。或者，氣體的另一部分被入口低溫板31反射，而不進入內部空間14。

進入到內部空間14的氣體藉由2層低溫板20來冷卻。在2層低溫板20的表面上冷凝在第2冷卻溫度下蒸気壓夠低的(例如10^-8Pa以下的)氣體。該氣體亦可以稱作第2種氣體。第2種氣體例如為氬。如此，2層低溫板20能夠排出第2種氣體。

在第2冷卻溫度下蒸氣壓不夠低的氣體吸附於2層低溫板20的吸附材料。該氣體亦可以稱作第3種氣體。第3種氣體例如為氫。如此，2層低溫板20能夠排出第3種氣體。因此，低溫泵10藉由凝聚或吸附排出各種氣體，能夠使真空腔室的真空度達到所希望的水平。

第5圖示意表示某一低溫泵80的運行中的狀態。在低溫泵80中，在第2冷卻台81的上表面安裝有2層低溫板82。因此，2層低溫板82與1層低溫板83之間的空間比較窄。如圖所示，隨著低溫泵80的使用，在2層低溫板82中冷凝第2種氣體，且霜狀的冷凝物84成長。若冷凝物84與1層低溫板83接觸，則氣體從冷凝物84氣化。如此，低溫泵80達到吸留極限。

第6圖示意表示第1實施形態之低溫泵10的運行中的狀態。在第6圖中，為了簡單地說明，示出堆積到頂部低溫板52的冷凝物66，並省略堆積到其他低溫板50的冷凝物的圖示。

如上所述，在低溫泵10中為了收容冷凝物66，確保了較寬的空餘空間64。前端台面24a被帽構件32覆蓋，因此在前端台面24a上氣體幾乎或者完全沒有冷凝。不僅前端台面24a，整個第2冷卻台24及其附近的低溫板安裝構件51亦被帽構件32覆蓋。如此一來，能夠提供提高了第2種氣體的吸留極限的低溫泵10。尤其，能夠提高立式低溫泵中的第2種氣體的吸留量。

並且，第2冷卻台24與入口低溫板31非常靠近配設。因此，能夠縮短低溫泵10的軸向的全長。能夠提供軸長縮短的立式低溫泵。

第7圖係示意表示第2實施形態之低溫泵10的俯視圖。第8圖示意表示第7圖所示的低溫泵10的B-B線剖面。在第2實施形態中，對於與第1實施形態相同的部位，為避免贅述而適當省略說明。

與第1實施形態不同，低溫板50具有圓錐狀的形狀。頂部低溫板52位於屏蔽件深度41的上半部分41a，且底部低溫板53位於屏蔽件深度41的下半部分41b。

但是，與第1實施形態相同地，頂部低溫板52在軸向上與帽構件32非常靠近配設。從屏蔽件前端36到頂部低溫板52的軸向距離為從屏蔽件前端36到前端台面24a的軸向距離的2倍以上。

與第1實施形態同樣地，帽構件32沒有與放射屏蔽件30及冷凍機16的第1冷卻台物理性接觸。帽構件32經由入口低溫板31安裝於放射屏蔽件30，且與冷凍機16的第1冷卻台熱接合。並且，帽構件32與冷凍機16的第2缸體的徑向距離比第2缸體的直徑小。

在第2實施形態中，為避免帽構件32與頂部低溫板52接觸，可使用軸長較短的帽構件32。帽構件32的軸長比從帽上端32a到前端台面24a的軸向距離長。從帽上端32a到前端台面24a的軸向距離可以小於屏蔽件深度41的1/10。並且，帽構件32的軸長比從入口低溫板31到頂部低溫板52的軸向距離短。

低溫板安裝構件51以前端台面24a直接面向帽構件 32的方式安裝於第2冷卻台24的側面。

入口低溫板31具備板構件。板構件為橫穿屏蔽件主開口34的一張平板(例如圓板)，且經由連接塊46而安裝於屏蔽件前端36。在板構件的下表面中心部安裝有帽上端32a。在板構件中，以圍繞帽上端32a的方式排列小孔31c。小孔31c貫穿板構件，且容許氣體通過小孔31c從低溫泵10的外部流入內部。

如此，帽構件32能夠適用於任意的立式低溫泵。

在第2實施形態中，亦能夠將前端台面24a與入口低溫板31極其靠近配設，因此能夠縮短低溫泵10的軸向的全長。能夠提供軸長縮短的立式低溫泵。

以上，藉由實施例對本發明進行了說明。本領域技術人員可以理解，本發明不限定於上述實施形態，能夠進行各種設計變更，能夠實現各種變形例，並且這些變形例亦屬於本發明的範圍。

Claims

一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，其具備：冷卻至第1冷卻溫度的高溫冷卻台、具有軸向前端台面且冷卻至較前述第1冷卻溫度更低溫的第2冷卻溫度的低溫冷卻台、及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部，及將前述屏蔽件前端連接於前述屏蔽件底部的屏蔽件側部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合；前述帽構件僅覆蓋前述冷凍機結構部的一部分；前述帽構件與前述屏蔽件側部的徑向距離，比前述低溫低溫板部與前述屏蔽件側部的徑向間隙更大。
如申請專利範圍第1項所述之低溫泵，其中前述低溫低溫板部具備：在軸向上與前述帽構件靠近配設的頂部低溫板。
一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，其具備高溫冷卻台、具有軸向前端台面的低溫冷卻台及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合；前述軸向前端台面位於從前述屏蔽件前端到前述屏蔽件底部的屏蔽件深度的上半部分，且前述低溫低溫板部的頂部低溫板位於前述屏蔽件深度的下半部分。
如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之低溫泵，其中前述帽構件具備位於前述軸向前端台面的軸向上方的帽上端及位於前述軸向前端台面的軸向下方的帽下端，且從前述帽上端到前述帽下端的帽軸長比從前述帽上端到前述軸向前端台面的軸向距離更長。
一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，其具備高溫冷卻台、具有軸向前端台面的低溫冷卻台及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合；前述帽構件具備位於前述軸向前端台面的軸向上方的帽上端及位於前述軸向前端台面的軸向下方的帽下端，且從前述帽上端到前述帽下端的帽軸長比從前述帽上端到前述軸向前端台面的軸向距離更長；從前述帽上端到前述軸向前端台面的軸向距離小於從前述屏蔽件前端到前述屏蔽件底部的屏蔽件深度的1/10。
一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，其具備高溫冷卻台、具有軸向前端台面的低溫冷卻台及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合；從前述屏蔽件前端到前述低溫低溫板部的頂部低溫板的軸向距離為從前述屏蔽件前端到前述軸向前端台面的軸向距離的2倍以上。
一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，其具備高溫冷卻台、具有軸向前端台面的低溫冷卻台及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合；具備低溫低溫板安裝構件，其在前述帽構件與前述低溫冷卻台的間隙，從前述低溫冷卻台延伸到前述低溫低溫板部，前述低溫低溫板安裝構件以前述軸向前端台面與前述帽構件直接面向的方式安裝於前述低溫冷卻台的側面。
一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，其具備高溫冷卻台、具有軸向前端台面的低溫冷卻台及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合；具備入口低溫板，其配設於前述屏蔽件主開口，且與前述高溫冷卻台熱接合，前述帽構件安裝於前述入口低溫板。
如申請專利範圍第1、2、3、5、6、7、8項中任一項所述之低溫泵，其中前述帽構件沒有與前述高溫冷卻台物理性接觸。
如申請專利範圍第1、2、3、5、6、7、8項中任一項所述之低溫泵，其特徵為，前述冷凍機結構部具備將前述高溫冷卻台連接到前述低溫冷卻台的缸體，前述帽構件與前述缸體的徑向距離比前述缸體的直徑小。
一種低溫泵，其特徵為，具備：冷凍機，其具備高溫冷卻台、具有軸向前端台面的低溫冷卻台及在軸向上從前述高溫冷卻台延伸到前述低溫冷卻台的冷凍機結構部；放射屏蔽件，與前述高溫冷卻台熱接合且具備確定屏蔽件主開口的屏蔽件前端及具有以使前述軸向前端台面朝向前述屏蔽件主開口的方式接收前述冷凍機結構部的冷凍機插穿孔的屏蔽件底部；非接觸帽構件，非接觸地圍繞前述軸向前端台面，且與前述高溫冷卻台熱接合；及低溫低溫板部，在軸向上配設於前述帽構件與前述高溫冷卻台之間，且與前述低溫冷卻台熱接合；具備入口低溫板，其配設於前述屏蔽件主開口，且與前述高溫冷卻台熱接合，前述帽構件具備位於前述軸向前端台面的軸向上方的帽上端及位於前述軸向前端台面的軸向下方的帽下端，且從前述帽上端到前述帽下端的帽軸長比從前述入口低溫板到前述低溫低溫板部的頂部低溫板的軸向距離更短。