TWI791676B - 具強化前陣列之低溫泵 - Google Patents

Abstract

一種低溫泵具有一低溫冷凍器，其具有一冷的階段和一冷卻一輻射屏蔽件之更冷的階段、一主要低溫泵送陣列、以及一前陣列。該前陣列被耦合至該冷的階段且與該主要低溫泵送陣列的面朝前的封圍部(envelop)間隔開並環繞該封圍部。該前陣列可從前開口被下凹並且比該前開口更靠近該主要低溫泵送陣列。

Description

具強化前陣列之低溫泵

本發明係有關於一種低溫泵。

不論是開放式或封閉式低溫循環冷卻，現有的低溫泵大致上都依循相同的設計概念。一通常在4~25K溫度範圍內操作的低溫第二階段陣列是主要泵送表面。此表面被一在65~130K溫度範圍內操作的高溫圓筒包圍，該圓筒對該低溫陣列提供輻射屏蔽件。該輻射屏蔽件大致上包含一殼體，其被封閉，但在一位於該主要泵送表面和該將被抽空的腔室之間的前陣列(frontal array)處除外。此一溫度較高、第一階段的前陣列係作為一用於被稱為第I類氣體的較高沸點的氣體(譬如，水蒸汽)的抽泵地點。

在操作時，較高沸點的氣體(譬如，水蒸汽)被冷凝在該冷的前陣列上。較低沸點的氣體通過該前陣列並進入到該輻射屏蔽件內部的空間內。第II類氣體(譬如，氮氣)被冷凝在較冷的第二階段陣列上。第III類氣體(譬如，氫氣、氦氣及氖氣)在4K時有可知的蒸汽壓力。為了捕捉第III類氣體，第二階段陣列的內表面可被塗覆吸附劑，譬如木炭、沸石、或分子篩。吸附是氣體被一保持在低溫溫度的材料物理性地捕捉並藉此從環境中移除的處理。當氣體被冷凝或吸附於泵送表面上時，就只剩真空被留在該工作腔室中。

在被封閉的循環冷卻器冷卻的系統中，該冷卻器典型地是兩階段冷凍器，其具有一延伸穿過該輻射屏蔽件的冷的指件。該冷動器的該第二、較冷的階段的冷端是位在該冷的指件的尖端。該主要低溫泵送陣列(或，低溫板)被連接至一位在該冷的指件的第二階段的最冷的端部的散熱器。此低溫板可以是一單純的金屬板、一杯子或金屬擋板的一圓筒形陣列，其被配置在該第二階段散熱器(例如在美國專利第4,494,381號中所描述者)的周圍並與之連接，該等專利的內容藉此參照被併於本文中。該第二階段低溫板亦可支撐低溫冷凝氣體吸附劑，譬如之前提到的木炭或沸石。

該冷動器冷的指件可延伸穿過一杯子狀的輻射屏蔽件的底座並與該屏蔽件同心。在其它系統中，該冷的指件延伸穿過該輻射屏蔽件的側面。此一構造有時候較容易安裝在用來放置該低溫泵的空間內。

該輻射屏蔽件被連接至一位在該冷動器的冷的第一階段的最冷的端部的散熱器，或熱站。此屏蔽件以一種可以保護該較冷的第二階段低溫板不受輻射熱影響的方式包圍該第二階段低溫板。封閉該輻射屏蔽件的該前陣列透過該屏蔽件或透過熱支撐件(如，描述於美國專利第4,356,701號中者)被該冷的第一階段散熱器冷卻，該專利的揭露內容藉此參照被併於本文中。

低溫泵在大量氣體被收集之後需要隨時被再生。再生是一種之前被該低溫泵捕捉的氣體被釋出的處理。再生通常是藉由允許該低溫泵回到環境溫度，然後氣體藉由一輔助泵從該低溫泵被移走來達成。接在此一氣體的釋出及移走之後的是，該低溫泵再次被啟動且在重新冷卻能夠再次將大量的氣體從一工作腔室中移除。

先前技術的實踐是要例如藉由用人字形板(chevron)包圍該第二階段吸附劑來保護置於該第二階段低溫板上的吸附材料，用以防止冷凝氣體凝結在該吸附劑層上並因而阻塞該吸附劑層。以此方式，該層被解救以實施不可冷凝氣體(譬如，氫氣、氖氣、或氦氣)的吸附。這降低了再生循環的頻率。然而，人字形板降低了非冷凝氣體對吸收劑的可接近性(accessibility)。

低溫泵的一項優點是氫氣的捕捉概率，其為一從該泵的外面到達該低溫泵的開放的嘴部的氫氣分子將會被捕捉於該陣列的第二階段上的概率。該捕捉概率和用於該氫氣的泵的速度(該泵每秒捕捉的公升數)直接相關。傳統設計之較高速率的泵具有一約20%或更高的氫氣捕捉概率。

已有各種泵設計被提出來提高第II類氣體的泵送速度。例如，美國專利第7,313,922號(其揭露容藉此參照被併於本文中)提出一被設計來提高泵送不可冷凝的氣體的速度的第二階段陣列。這是藉由開展該第二階段低溫板以允許不可凝結氣體(譬如，氫氣、氖氣或氦氣)對置於該低溫板圓盤的內表面上的吸附材料有更大的可接近性來達成。這允許不可冷凝的氣體被更快速地吸附，因而提高用於不可冷凝的氣體的泵送速度。被揭露在該專利中的第二階段陣列包括徑向延伸的擋板，其在外邊緣處是扁平的用以對氫氣流動更開放。該第二階段低溫板陣列具有一直徑，其實質地小於該輻射屏蔽件的直徑。在一實施例中，該陣列的直徑是134mm，而該輻射屏蔽件的直徑則是304mm。因此，在這兩者之間有一很大的開放體積，其即使是在第I類氣體聚集在該輻射屏蔽件的表面上時亦可提供氣體對該第二階段低溫板的高傳導性。一般而言，較佳的是，為了讓一前凸出的剖面面積比該輻射屏蔽件的前開口面的面積小36%，該第二階段低溫板具有一比該輻射屏蔽件的直徑小60%的直徑。

在低溫環境中的氣體分子沿著直線路徑移動，且因為在該第一和第二階段低溫板之間有開放空間，所以一大量的氣體被預期可到達該輻射屏蔽件的風閉的底座。第I類氣體在該處被凝結。第II類和第III類氣體從該表面被重新發射於一遵循餘弦定律的方向上。在美國專利第7,313,922號的被例示的實施例中，封閉的底座被彎曲，用以將不可凝結的氣體朝向第二階段低溫板聚集。因此，第I類氣體被預期會被凝結，而第II類及第III類氣體被朝向該第二階段低溫板引導，用以凝結或吸附於該第二階段上。

具高捕捉率和低輻射負荷的第二階段陣列的改良式低溫泵屏蔽件可藉由被揭露的第二階段陣列構造而被獲得。在一低溫泵中，一低溫冷凍器包含一冷的(如，第一)階段和一更冷的(如，第二)階段。一輻射屏蔽件被熱耦合至該冷的階段且被該第一階段冷卻，該輻射屏蔽件具有諸側邊、一封閉的端部和一與該封閉的端部相反的的前開口。被熱耦合至該更冷的階段且被該更冷的階段冷卻的該主要低溫泵送陣列支撐吸附材料。一被熱耦合至該冷的階段的前陣列與該主要低溫泵送陣列的一面朝前的封圍部間隔開且圍繞該封圍部。因此，為了該主要低溫泵送陣列上的輻射負荷小於4%，該前陣列可以是在從該前開口到該主要低溫泵送陣列的輻射路徑上。

該前陣列可從該前開口下凹且較靠近該主要低溫泵送陣列而離該前開口較遠。

為了高的氣體傳導性，該主要低溫泵送陣列具有一實質小於該前開口的剖面面積。為了促進該前陣列圍繞該主要低溫泵送陣列，該主要低溫泵送陣列可具有一面朝前的封圍部，它在它的中心附近比在它的周邊處更靠近該輻射屏蔽件的前開口，且該前陣列可具有一面朝前的封圍部，它在它的中心處比在它的周邊處更靠近該輻射屏蔽件的前開口。例如，該主要低溫泵送陣列和該前陣列的每一者的面朝前的封圍部可以是圓頂形的。該前陣列可經由一實質獨立於該輻射屏蔽件之外的熱徑而被熱耦合至該冷的階段。例如，該前陣列可經由一圍繞該冷的階段的圓筒而被耦合至該冷的階段。

該前陣列可被設置在該前開口區下方至少20%的該輻射屏蔽件的全長度。該前陣列可被設置成它的一頂面在該前開口下方50mm至100mm的範圍內。該前陣列可與該主要低溫泵送陣列相距小於25mm。

為了高的氣體傳導性，該主要低溫泵送陣列的剖面面積可具有一小於該前開口的面積的50%的向前凸出的剖面面積。該前陣列可具有一小於該前開口的面積的60%但大於該主要低溫泵送陣列的剖面面積的向前凸出的剖面面積。

該前陣列可包含諸環形百葉窗板。靠近該前陣列的中心的該等百葉窗板的寬度可以大於靠近該前陣列的周邊的百葉窗板的寬度。

該輻射屏蔽件的封閉的端部和該主要低溫泵送陣列的遠端封圍部這兩者可以是圓頂形的，用以將該第二階段的輻射負荷最小化，同時將氣體傳導性聚集至該第二階段陣列。

該陣列結構允許至少20%的氫氣捕捉概率。該輻射負荷可小於3%，較佳地小於2%，更佳地小於1%。

示範性實施例的描述與下文中提供。

如上文所討論的，用於保護第二階段陣列免於不想要的輻射及氣體污染物影響的目的的低溫泵屏蔽件對於任何低溫泵設計而言都是很重要的。在多數低溫泵設計中，在允許氣體分子到達該第二階段陣列的同時，平的前陣列被用來阻擋輻射到達該第二階段陣列。此設計已成功地被使用許多年，但並沒有最佳的屏蔽和發射特性。經由該輻射屏蔽件對該前陣列的熱傳導亦是一項妥協。擋板“環”被添加或被刪減以限制或降低傳導，其對於該第二階段陣列上的輻射負荷具有一相應的影響。

圖1例示一被設置在一真空容器102內的先前技術的低溫泵。該真空容器是處在常溫且典型地透過閘閥藉由一凸緣104而被安裝至一處理室。在該真空容器102內的該低溫泵被兩階段低溫冷凍器106冷卻。該冷凍器包括一冷的指件，其具有一第一階段排出器110和一第二階段排出器114，它們在該冷的指件的圓筒112和116往復運動。該冷的指件經由一凸緣118被安裝至一驅動馬達且延伸穿過該真空容器102的一側埠108。

被置於該真空容器內的該輻射屏蔽件120經由一在約65K的第一階段散熱器122而被該冷凍器的該冷的第一階段112冷卻。一前陣列124是由百葉窗板(louvers) 126形成，它們經由輻射屏蔽件被支柱(strut)128支撐且被支柱冷卻至約80K。

一主要低溫泵送陣列130被安裝至該低溫冷的指件的該更冷的第二階段116的散熱器132。許多第二階段陣列的構造是已知的且可被接受來與本發明一起使用，但在此例子中，該第二階段低溫泵送陣列包含多個平的徑向延伸的擋板134。該等擋板被塗覆吸附材料以捕捉第III類氣體。該等擋板被熱耦合至該冷凍器的該更冷的第二階段的熱站132用以冷卻至約13K。

該前陣列的設計是設計目的平衡。一更開放的前陣列可允許更多待捕捉的氣體流入到在該輻射屏蔽件內部的體積中，以獲得更高的捕捉率。例如，該開放式設計允許氫氣更容易通過進入該體積內以獲得更高的氫氣捕捉率，在許多應用中這關鍵的設計要件。另一方面，一更開放的設計允許更多輻射直接通過到達該第二階段陣列並因而在該第二階段陣列上產生所不想要的輻射負荷。該第二階段的輻射負荷是在該陣列的前開口處接受到的輻射直接撞擊到該第二階段陣列上的百分比。在一較封閉的設計中，輻射更可能被該前陣列阻擋或被輻射屏蔽件120的視線路徑所限制，降低了第二階段輻射負荷。然而，那些打算被冷凝且被吸附在該第二階段陣列上的氣體更可能首先撞擊該前陣列的百葉窗板126。在高真空環境中，這些氣體然後很可能被朝向該處理室被往回發射。

美國專利第7,313,922號及圖1的前陣列是為了更高的氫氣捕捉概率而開放，但具有增加對該第二階段的輻射負荷的後果。

輻射負荷亦是污染物(譬如，來自處理室的光阻劑)的一很準確的近似百分比，該污染物在該輻射屏蔽件的該前開口處被接受到之後即黏在該第二階段陣列上。這些污染物在高真空環境中係直線地移動並黏到第一次接觸的表面上。

此處所呈現的設計改變被輕易地用作為許多傳統低溫泵設計的修改。該前陣列並不是被設置在該泵的入口(亦即，就如同多數低溫泵一樣，在該輻射屏蔽件的前開口)而是被設置在該泵更深的內部，它在該位置可提供更好的屏蔽及量身定制的效能。該前陣列的形狀可被作成模擬該第二階段陣列的形狀且可被作成能夠更好地屏蔽該第二階段陣列使其免於不想要的氣體和輻射的大小，同時改善該第二階段陣列的第II類和第III類氣體傳導性。此設計允許一更短的從該第一階段熱站到該前陣列的熱路徑，以用於更好的熱傳導及低的溫度以改善真空效能。此設計被量身定制以對氣體分子開放，但將該第二階段與污染物和輻射負荷隔離。

圖2例示一具有本發明的態樣的低溫泵。該真空容器102，108和安裝凸緣104及118和圖1的先前技術的設計一樣。該輻射屏蔽件202可和先前技術的設計的輻射屏蔽件120相同，但在此處，該遠端係更為圓頂形。該圓頂形狀提供來更聚集從該輻射屏蔽件依據該餘弦定律被朝向該第二階段低溫泵送陣列130重新發射的第II類和第III類分子。該額外的重新聚集在該輻射屏蔽件的該前開口204完全被一前陣列阻擋的本設計中是特別有利的。其結果是，更多的氣體以及更多的輻射經由該前開口進入到並朝向該輻射屏蔽件以及其封閉的端部。

與圖1的傳統低溫泵具有一入口前陣列相反地，本發明的前陣列被設置在該輻射屏蔽件內部靠近該第二(更冷的)階段的低溫泵送陣列130。該前陣列206被塑形成和該第二階段陣列的面朝前的封圍部的形狀相對應的形狀並圍繞在該第二階段陣列的面朝前的末端周圍。該前陣列206較佳地是有百葉窗板208形成，其被該冷的指件的第一(冷的)階段直接冷卻(這將於下文中被描述)，而不是如先前技術般地經由該輻射屏蔽件來冷卻。在此實施例中，該前陣列206被作成圓頂形狀，用以與該第二階段陣列的該面朝前的封圍部的圓頂形狀相對應。在此實施例中，該等百葉窗板包括一寬的中央百葉窗板210以直徑逐漸增加但寬度W逐漸減小之後續的百葉窗板208。該等百葉窗板可以是只有一個寬度W，但這將增加成本並且在相同的輻射負荷下會阻礙分子流動。在此實施例中，該等百葉窗板208是扁平的環，但如同將被描述的，它們可以有不同的形狀、大小及數量。

藉由讓該前陣列206的該等百葉窗板208及210被設置成靠近該第二階段陣列，它們能夠更有效率地阻擋通過該前開口204朝向該第二階段陣列的輻射。另一方面，該等百葉窗板留下徑向地面朝向該輻射屏蔽件的寬廣空間，使得自由地進入到該前開口204並撞擊該輻射屏蔽件的內表面的氣體分子依據餘弦函數被大致徑向地朝向該第二階段低溫泵送陣列重新射出。因此，該構造非常開放以捕捉氣體分子，同時實質地降低該第二階段陣列上的輻射負荷。

在此實施例及其它實施例中，較佳的是，該前陣列206在該前開口204下方並與之相距至少該輻射屏蔽件的全部長度的20%，例如，50mm至100mm。較佳地，離該第二階段陣列不超過25mm。為了至少20%的氫氣捕捉率，最好是，該主要(第二階段)低溫泵送陣列的向前凸出的剖面面積小於該前開口的面積的50%且該前陣列的向前凸出的剖面面積小於該前開口的面積的60%。藉由該前陣列圍繞在該第二階段陣列的周圍，在從該前開口到該第二階段陣列的實質所有直線的路徑上可獲得小於4%及甚至是小於1%的輻射負荷。

圖3例示從不同的角度觀看圖2的實施例，用以顯示該第一階段前陣列206熱耦合至該冷凍器冷的指件的第一階段散熱器122。該前陣列的百葉窗板210及208被支撐在且被熱耦合至一導熱的支柱302，該支柱被耦合至一從該第一階段冷的指件的散熱器122延伸出之修改過的屏蔽件304。該屏蔽件304相較於圖1的屏蔽件136被修改的是，它是用於較大的熱傳導的較厚的材料，用以支援傳到該前陣列206的熱流。它經由一凸緣306被安裝至該散熱器122。

圖4例示另一實施例，其實質地類似於圖3的實施例，只是使用的是圖1的先前技術所用的輻射屏蔽件。圖4亦顯示出該系統從一相反側觀看的剖面圖。

圖5是圖3及4的前陣列的更詳細的圖式。可從圖中看見的是，兩個較大直徑的百葉窗板208亦經由該第二階段屏蔽件304被直接耦合至該第一階段散熱器。亦被示出的是，一凸緣306，該屏蔽件304被耦合至該冷凍器冷的指件的第一階段的熱站122。

圖6例示另一實施例。在此實施例中使用了傳統的輻射屏蔽件120。不同構造的百葉窗板被使用。在此實施例中，中央百葉窗板210和最上面的環形百葉窗板208被換成一組更類似於傳統前陣列的百葉窗板。三個百葉窗板608被安裝至一修改過的支柱604及一額外的支柱606。該等百葉窗板608是有角度的且是沿著一平面有不同的直徑。然而，不同於傳統的前陣列的是，這些百葉窗板608被設置成靠近該第二階段陣列130的該朝前凸出的封圍部(較佳地在25mm以內)且被設置在該輻射屏蔽件的前開口204下方(較佳地離50-100mm)。它們亦被百葉窗板208(其類似於圖2的三個最低的百葉窗板208)輔助，使得前陣列圍繞在該第二階段陣列周圍。

圖7更詳細地例示圖6的前陣列。該支柱604包括一筆直的上區段610用來支撐該等三個百葉窗板608。

圖8例示該前陣列的另一實施例。和圖2中所示一樣地，有一中央百葉窗板210，其被直徑逐漸加大的其它環形百葉窗板圍繞。然而，在此實施例中，五個環被提供且每一個環具有從環的內徑到外徑的向上曲線。百葉窗板的此一設計可獲得更大的朝向該第二階段陣列的氣體傳導結果。

圖9例示圖8的百葉窗板的剖面。支撐該等百葉窗板的該等支柱未在圖8及9中被示出。

圖10例示又另一個實施例，其中該等百葉窗板是在靠近周邊邊緣處被向上彎折的板子。這些百葉窗板1002在圖11中被更詳細地示出。在圖10及11的每一圖中，支撐支柱並沒有被示出。

用可相比較的計算出來的氣體速度(如，較高的氫氣捕捉概率)計算出來之小於2%(1.74%)的對該第二階段陣列的輻射負荷係比現有的平面的陣列的輻射負荷(4.2%)的一半還小。該陣列設置得更深且用更好的熱及第一撞擊氣體保護來包圍該第二階段陣列以獲得更好的真空效能。

在傳統的低溫泵設計中，該第二階段陣列被一安裝在入口且橫跨該前開口的平面的輻射擋板屏蔽。用本發明的設計，該第二階段陣列現在是用一在該泵內部很下面的前輻射擋板陣列屏蔽，其限制了速度和第二階段輻射負荷之間的妥協。此強化亦透過一在該第二階段圓筒附近的氣體屏蔽將入口擋板直接安裝至該第一階段熱站，因而產生一更冷的前陣列及更好的真空效能。熱負荷模擬顯示該前陣列比傳統設計(約80K)冷許多(低於70K)。

此設計亦和設置於真空室內部的現地的第二階段低溫泵相容。傳統上，一“輻射屏蔽件”和入口擋板會被用來限制第二階段輻射但抑制在該第二階段上的氣體泵送。因此，該“輻射屏蔽件”將限制在該第二階段陣列周圍的氣體傳導，限制速度；此限制將不會出現在此設計中。該小的足跡(footprint)和“量身定制”的設計對於這些類型的應用是理想的。

該被提出的設計被安裝至該第二階段陣列以限制輻射但允許更好的氣體傳導至該陣列。此“量身定制”方式較便宜、在較低的溫度操作並消除與傳統陣列相關之笨重的部件。

在允許氣體傳導的同時，該設計概念適合用於較低的熱負荷及較少的第二階段木炭污染物之下一世代的佈植應用。此設計概念亦可被使用在既有的低溫泵中，用以在允許更高的氣體傳導性的同時，限制輻射以及氣體污染物。

本文中所援引的所有專利、公開的申請案及參考文獻其內容皆藉由參照而被併於本文中。

雖然示範實施例已被特別的顯示和描述，但熟習此技藝者將瞭解的是，在形式和細節上的各種改變可在不偏離由隨附的申請專利範圍所涵蓋的實施例的範圍下被達成。

102‧‧‧真空容器 104‧‧‧凸緣 106‧‧‧兩階段低溫冷凍器 108‧‧‧側埠 110‧‧‧第一階段排出器 112‧‧‧圓筒 116‧‧‧圓筒 114‧‧‧第二階段排出器 120‧‧‧輻射屏蔽件 122‧‧‧第一階段散熱器 124‧‧‧前陣列 126‧‧‧百葉窗板 128‧‧‧支柱 130‧‧‧主要低溫泵送陣列 132‧‧‧散熱器(熱站) 134‧‧‧擋板 118‧‧‧凸緣 202‧‧‧輻射屏蔽件 206‧‧‧前陣列 208‧‧‧百葉窗板 210‧‧‧百葉窗板 204‧‧‧前開口 302‧‧‧導熱支柱 304‧‧‧(第二階段)屏蔽件 306‧‧‧凸緣 604‧‧‧支柱 606‧‧‧支柱 608‧‧‧百葉窗板 610‧‧‧上區段 1002‧‧‧百葉窗板 W‧‧‧寬度

上文所述從下面附圖所例示之示性實施例的更詳細的描述將會更清楚，圖中相同的元件符號標示不同圖式中相同的部件。該等圖式並非按照比例，而是例示該等實施例時加入了強調的部分。

圖1是例示先前技術低溫泵的立體剖面圖。

圖2是使用本發明的低溫泵的立體剖面圖。

圖3是從不同的角度觀看之圖2的低溫泵的立體剖面圖。

圖4是使用本發明的低溫泵的另一實施例的立體剖面圖。

圖5是使用在圖2-4的實施例中的前陣列的放大立體圖。

圖6是本發明的又另一實施例的立體剖面圖。

圖7是使用於圖6的實施例中的前陣列的放大立體圖。

圖8是本發明的又另一實施例的立體剖面圖。

圖9是圖8的前陣列的放大側剖面圖。

圖10是本發明的又另一實施例的立體剖面圖。

圖11是圖10的前陣列的放大立體剖面圖。

102‧‧‧真空容器

104‧‧‧凸緣

108‧‧‧側埠

118‧‧‧凸緣

130‧‧‧主要低溫泵送陣列

202‧‧‧輻射屏蔽件

204‧‧‧前開口

206‧‧‧前陣列

208‧‧‧百葉窗板

210‧‧‧百葉窗板

304‧‧‧(第二階段)屏蔽件

306‧‧‧凸緣

Claims (17)

1. 一種低溫泵，包含：一低溫冷凍器，其包含一冷的階段和一更冷的階段；一輻射屏蔽件，其具有諸側邊、一封閉的端部和一與該封閉的端部相反的前開口，該輻射屏蔽件被熱耦合至該冷的階段且被該冷的階段冷卻；一主要低溫泵送陣列，其被熱耦合至該更冷的階段且被該更冷的階段冷卻，該主要低溫泵送陣列支撐吸附材料；及一被熱耦合至該冷的階段的前陣列，其與該主要低溫泵送陣列的一面朝前的封圍部間隔開且圍繞該封圍部，該前陣列位在從該前開口到該主要低溫泵送陣列的輻射的路徑上，用以讓該主要低溫泵送陣列上的輻射負荷小於4%，該前陣列從該前開口被下凹並且較靠近該主要低溫泵送陣列而離該前開口較遠。
2. 一種低溫泵，包含：一低溫冷凍器，其包含一冷的階段和一更冷的階段；一輻射屏蔽件，其具有諸側邊、一封閉的端部和一與該封閉的端部相反的前開口，該輻射屏蔽件被熱耦合至該冷的階段且被該冷的階段冷卻；一主要低溫泵送陣列，其被熱耦合至該更冷的階段且被該更冷的階段冷卻，該主要低溫泵送陣列支撐吸附材料 且具有一剖面面積，其實質小於該前開口的剖面面積，該主要低溫泵送陣列具有一面朝前的封圍部，它在它的中心附近比在它的周邊處更靠近該輻射屏蔽件的前開口；及一前陣列，其經由一實質獨立於該輻射屏蔽件之外的熱路徑而被熱耦合至該冷的階段，該前陣列具有一面朝前的封圍部，它在它的中心處比在它的周邊處更靠近該輻射屏蔽件的前開口，該前陣列與該主要低溫泵送陣列的該面朝前的封圍部間隔開且圍繞該封圍部，該前陣列位在從該前開口到該主要低溫泵送陣列的輻射的路徑上，用以讓該主要低溫泵送陣列上的輻射負荷小於4%。
3. 如申請專利範圍第2項之低溫泵，其中該前陣列係從該前開口下凹且距該主要低溫泵送陣列較近而距該前開口較遠。
4. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該前陣列被設置在該前開口區下方至少20%的該輻射屏蔽件的全長度。
5. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該前陣列被設置成其一頂面在該輻射屏蔽件之該前開口下方50mm至100mm的範圍內。
6. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該前陣 列與該主要低溫泵送陣列相距小於25mm。
7. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該主要低溫泵送陣列的剖面面積具有一小於該前開口的面積的50%之向前凸出的剖面面積。
8. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該前陣列具有一小於該前開口的面積的60%但大於該主要低溫泵送陣列的剖面面積之向前凸出的剖面面積。
9. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該主要低溫泵送陣列之面朝前的封圍部是圓頂形的，且該前陣列的該面朝前的封圍部是圓頂形的。
10. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該前陣列包含諸環形的百葉窗板。
11. 如申請專利範圍第10項之低溫泵，其中靠近該前陣列的中心的該等百葉窗板的寬度大於靠近該前陣列的周邊的該等百葉窗板的寬度。
12. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該前陣列係經由一圍繞該更冷的階段的圓筒被耦合至該冷的階段。
13. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中該輻射屏蔽件在其封閉的端部是圓頂形的且該主要低溫泵送陣列具有一遠端的封圍部，它是圓頂形的。
14. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其具有至少20%的氫氣捕捉概率。
15. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中對該主要低溫泵送陣列的該輻射負荷小於3%。
16. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中對該主要低溫泵送陣列的該輻射負荷小於2%。
17. 如前述申請專利範圍第1或2項之低溫泵，其中對該主要低溫泵送陣列的該輻射負荷小於1%。

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