低溫泵及真空排氣方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種提高低溫泵的氣體吸留量的低溫泵。本發(fā)明的低溫泵（10）具備：制冷機(jī)（16）；第1低溫板（18），具備放射屏蔽件（30）；以及第2低溫板（20），被第1低溫板（18）包圍，且被冷卻至低于第1低溫板（18）的溫度。放射屏蔽件（30）具備：安裝座（37），位于第2低溫板（20）的側(cè)向，且用于將制冷機(jī)（16）安裝于放射屏蔽件（30）上；以及屏蔽件部分，與安裝座（37）相鄰且包圍第2低溫板（20）。在第2低溫板（20）與安裝座（37）之間形成有側(cè)向間隙（43），在第2低溫板（20）與屏蔽件部分之間形成有與側(cè)向間隙（43）連續(xù)的間隙部（44），第2低溫板（20）的形狀或配置被調(diào)整為使側(cè)向間隙（43）的寬度與間隙部（44）的寬度一致。
【專利說明】低溫泵及真空排氣方法
[0001]本申請主張基于2013年3月25日申請的日本專利申請第2013-062560號以及2013年6月14日申請的日本專利申請第2013-125819號的優(yōu)先權(quán)。這些日本專利申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種低溫泵。

【背景技術(shù)】
[0003]低溫泵一般具備溫度不同的兩種低溫板。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逐漸成長，不久可能會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，氣體再次氣化而向周圍釋放。此后，低溫泵將無法充分發(fā)揮原來的作用。因此，此時(shí)的氣體的吸留量成為低溫泵的最大吸留量。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-275672號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一種實(shí)施方式的例示性目的之一在于提高低溫泵的氣體吸留量。
[0006]本發(fā)明的一種實(shí)施方式的低溫泵，其具備:制冷機(jī)，具備第I冷卻臺及被冷卻成溫度低于所述第I冷卻臺的第2冷卻臺；第I低溫板，具備具有主開口的放射屏蔽件及配設(shè)在所述主開口的入口低溫板，且與所述第I冷卻臺熱連接；以及第2低溫板，被所述第I低溫板包圍，且與所述第2冷卻臺熱連接。所述放射屏蔽件具備:安裝座，位于所述第2低溫板的側(cè)向，且用于將所述制冷機(jī)安裝于所述放射屏蔽件上；以及屏蔽件部分，與所述安裝座相鄰且包圍所述第2低溫板。在所述第2低溫板與所述安裝座之間形成有側(cè)向間隙，在所述第2低溫板與所述屏蔽件部分之間形成有與所述側(cè)向間隙連續(xù)的間隙部，所述第2低溫板的形狀或配置被調(diào)整為使所述側(cè)向間隙的寬度與所述間隙部的寬度一致。
[0007]另外，將本發(fā)明的構(gòu)成要件或表現(xiàn)形式在方法、裝置及系統(tǒng)等之間相互替換的技術(shù)也作為本發(fā)明的方式有效。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高低溫泵的氣體吸留量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是示意表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的低溫泵的主要部分的側(cè)視剖視圖。
[0010]圖2是示意表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的頂板的俯視圖。
[0011]圖3是示意表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的板部件的俯視圖。
[0012]圖4是示意表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的排氣運(yùn)行中的低溫泵的圖。
[0013]圖5是示意表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的低溫泵的主要部分的側(cè)視剖視圖。
[0014]圖6是示意表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的低溫泵的主要部分的側(cè)視剖視圖。
[0015]圖中:10_低溫泵，16-制冷機(jī)，18-第I低溫板，20-第2低溫板，22-第I冷卻臺，24-第2冷卻臺，26-屏蔽件開口，30-放射屏蔽件，32-板部件，36-屏蔽件側(cè)部，37-安裝座，41-開環(huán)狀部分，42-安裝孔，43-側(cè)向間隙，44-間隙部，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(qū)域，58-氣體遮蔽區(qū)域，61-頂板前表面，62-中心區(qū)域，63-外側(cè)區(qū)域，74-缺口部。

【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1是示意表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的主要部分的側(cè)視剖視圖。低溫泵10例如安裝于離子注入裝置或?yàn)R射裝置等的真空腔室，用于將真空腔室內(nèi)部的真空度提高至所希望的工藝所要求的水平為止。低溫泵10具有用于接收氣體的吸氣口12。應(yīng)被排出的氣體從安裝有低溫泵10的真空腔室通過吸氣口 12進(jìn)入低溫泵10的內(nèi)部空間14。圖1示出包含低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心軸A的截面。
[0017]另外，以下為了便于理解低溫泵10的構(gòu)成要件的位置關(guān)系，有時(shí)使用“軸向”、“放射方向”等術(shù)語。軸向表示穿過吸氣口 12的方向(圖1中沿單點(diǎn)劃線A的方向)，放射方向表示沿吸氣口 12的方向(與單點(diǎn)劃線A垂直的方向)。為方便起見，有時(shí)將在軸向上相對靠近吸氣口 12的方向稱作“上”，相對遠(yuǎn)離的方向稱作“下”。即，有時(shí)將相對遠(yuǎn)離低溫泵10的底部的方向稱作“上”，相對靠近的方向稱作“下”。在放射方向上，有時(shí)將靠近吸氣口 12的中心(圖1中為中心軸A)的方向稱作“內(nèi)”，將靠近吸氣口 12的周緣的方向稱作“外”。放射方向也可以稱為徑向。另外，這種表現(xiàn)形式與低溫泵10安裝于真空腔室時(shí)的配置無關(guān)。例如，低溫泵10可以沿垂直方向使吸氣口 12朝下來安裝于真空腔室。
[0018]并且，有時(shí)將圍繞軸向的方向稱作“周向”。周向?yàn)檠匚鼩饪?12的第2方向，且為與徑向正交的切線方向。
[0019]低溫栗10具備制冷機(jī)16。制冷機(jī)16例如為吉福德_麥克馬洪式制冷機(jī)(所謂的GM制冷機(jī))等超低溫制冷機(jī)。制冷機(jī)16為具備第I冷卻臺22及第2冷卻臺24的二級式制冷機(jī)。制冷機(jī)16被構(gòu)成為將第I冷卻臺22冷卻至第I溫度水平，將第2冷卻臺24冷卻至第2溫度水平。第2溫度水平的溫度低于第I溫度水平。例如，第I冷卻臺22被冷卻至65K?120K左右，優(yōu)選被冷卻至80K?100K，第2冷卻臺24被冷卻至1K?20K左右。
[0020]并且，制冷機(jī)16具備第I缸體23及第2缸體25。第I缸體23將制冷機(jī)16的室溫部連接于第I冷卻臺22。第2缸體25為將第I冷卻臺22連接于第2冷卻臺24的連接部分。
[0021]圖示的低溫泵10為所謂的臥式低溫泵。臥式低溫泵一般是指制冷機(jī)16配設(shè)成與低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心軸A交叉(通常為正交)的低溫泵。
[0022]低溫泵10具備第I低溫板18以及被冷卻成溫度低于第I低溫板18的第2低溫板20。詳細(xì)內(nèi)容將后述，第I低溫板18具備放射屏蔽件30和板部件32，且包圍第2低溫板20。在板部件32與第2低溫板20之間形成冷凝層的主容納空間21。
[0023]首先，對第2低溫板20進(jìn)行說明。第2低溫板20設(shè)置于低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心部。第2低溫板20以包圍第2冷卻臺24的方式安裝于第2冷卻臺24。因此，第2低溫板20與第2冷卻臺24熱連接,從而第2低溫板20被冷卻至第2溫度水平。
[0024]第2低溫板20具備頂板60。頂板60直接安裝于制冷機(jī)16的第2冷卻臺24的上表面上,第2冷卻臺24位于低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心部。如此，冷凝層的主容納空間21占內(nèi)部空間14的上半部分。
[0025]頂板60是為了使氣體冷凝在其表面上而設(shè)置的。頂板60為在第2低溫板20中最靠近板部件32的部分,具備與板部件32對置的頂板前表面61。頂板前表面61具備中心區(qū)域62以及包圍中心區(qū)域62的外側(cè)區(qū)域63。
[0026]頂板60為與軸向垂直地配置的大致平板狀的低溫板。頂板60在中心區(qū)域62固定于第2冷卻臺24。中心區(qū)域62具有凹部，頂板60在該凹部中使用適當(dāng)?shù)墓潭ú考?4 (例如螺栓)固定于第2冷卻臺24 (參考圖2及圖3)。在凹部的周圍形成有朝向上方的臺階部65。臺階部65的高度被設(shè)定成將固定部件64容納在凹部中。外側(cè)區(qū)域63從臺階部65朝徑向外側(cè)延伸。外側(cè)區(qū)域63的徑向末端向下方彎曲，形成頂板60的外周端部66。如圖2所示，頂板60為大致圓板狀的板。
[0027]另外，頂板60也可以不具有容納固定部件64的中心區(qū)域62的凹部。此時(shí)，頂板前表面61可以為不具有臺階部65的平坦面。并且，本實(shí)施方式中，頂板60不具備吸附劑，但也可以在例如其背面設(shè)置有吸附劑。
[0028]圖2是示意表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的頂板60的俯視圖。第2低溫板20的形狀被調(diào)整為使側(cè)向間隙43的寬度Wl與間隙部44的寬度W2 —致。S卩，側(cè)向間隙43的寬度Wl與間隙部44的寬度W2基本上相等。為此，頂板60具有使側(cè)向間隙43的寬度擴(kuò)大的缺口部74。該缺口部74具有弓形的形狀。另外，關(guān)于下方的常規(guī)板67(參考圖1)，同樣也可以具有缺口部。
[0029]并且，第2低溫板20包含I個或多個常規(guī)板67。常規(guī)板67是為了使氣體冷凝或吸附在其表面上而設(shè)置的。常規(guī)板67排列在頂板60的下方。常規(guī)板67的形狀與頂板60不同。常規(guī)板67例如分別具有圓錐臺側(cè)面的形狀，即所謂的傘狀的形狀。在各常規(guī)板67上設(shè)置有活性炭等吸附劑68。吸附劑粘接在例如常規(guī)板67的背面。目的在于將常規(guī)板67的前表面作為冷凝面、將背面作為吸附面發(fā)揮作用。
[0030]第I低溫板18是為了保護(hù)第2低溫板20免受來自低溫泵10的外部或低溫泵容器38的輻射熱而設(shè)置的低溫板。第I低溫板18與第I冷卻臺22熱連接。因此，第I低溫板18被冷卻至第I溫度水平。第I低溫板18與第2低溫板20之間具有間隙，第I低溫板18不與第2低溫板20接觸。
[0031]放射屏蔽件30是為了保護(hù)第2低溫板20免受來自低溫泵容器38的輻射熱而設(shè)置的。放射屏蔽件30位于低溫泵容器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:劃定作為主開口的屏蔽件開口 26的屏蔽件前端28、與屏蔽件開口 26對置的屏蔽件底部34、以及從屏蔽件前端28向屏蔽件底部34延伸的屏蔽件側(cè)部36。屏蔽件開口 26位于吸氣口 12。放射屏蔽件30具有屏蔽件底部34被封閉的筒形(例如圓筒)的形狀，并形成為杯狀。
[0032]放射屏蔽件30具備制冷機(jī)16的安裝座37。安裝座37從放射屏蔽件30的外側(cè)觀察時(shí)凹陷，在屏蔽件側(cè)部36形成有用于將制冷機(jī)16安裝于放射屏蔽件30上的平坦部分。安裝座37位于第2低溫板20的側(cè)向。如上所述，在制冷機(jī)16的第2冷卻臺24的上表面上直接安裝頂板60，因此頂板60位于與第2冷卻臺24相同的高度上，因此安裝座37位于頂板60的側(cè)向。
[0033]屏蔽件側(cè)部36形成整體封閉的環(huán)狀部分。屏蔽件側(cè)部36具備安裝座37和開環(huán)狀部分41 (參考圖2)。開環(huán)狀部分41為沿周向延伸的C字狀的屏蔽件部分，在周向上與安裝座37相鄰。開環(huán)狀部分41與安裝座37 —同包圍第2低溫板20，且形成封閉的環(huán)狀部分。在第2低溫板20與安裝座37之間形成有側(cè)向間隙43，在第2低溫板20與開環(huán)狀部分41之間形成有C字狀的間隙部44。間隙部44與側(cè)向間隙43連續(xù)而形成封閉的環(huán)狀間隙。間隙部44在周向上具有一定的寬度。
[0034]如圖1所示，在安裝座37上有制冷機(jī)16的安裝孔42，制冷機(jī)16的第2冷卻臺24及第2缸體25從該安裝孔42被插入到放射屏蔽件30中。制冷機(jī)16的第I冷卻臺22配置于放射屏蔽件30的外部。放射屏蔽件30經(jīng)由傳熱部件45而連接于第I冷卻臺22。傳熱部件45通過其一端的凸緣而固定于安裝孔42的外周部，通過另一端的凸緣而固定于第I冷卻臺22。傳熱部件45例如為中空的短筒，其沿著制冷機(jī)16的中心軸在放射屏蔽件30與第I冷卻臺22之間延伸。如此，放射屏蔽件30與第I冷卻臺22熱連接。另外，放射屏蔽件30也可以直接安裝于第I冷卻臺22。
[0035]在第2缸體25與安裝孔42之間，在靠近屏蔽件開口 26 —側(cè)形成有上方間隙46，在遠(yuǎn)離屏蔽件開口 26—側(cè)形成有下方間隙48。由于制冷機(jī)16被插入到安裝孔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。
[0036]在本實(shí)施方式中，放射屏蔽件30構(gòu)成為如圖所示的一體的筒狀。作為替代方式，放射屏蔽件30也可以通過多個零件形成為整體呈筒狀形狀。這些多個零件也可以相互保持間隙而配設(shè)。例如，放射屏蔽件30在軸向上可以被分割成2個部分。此時(shí)，放射屏蔽件30的上部為兩端開放的筒，其具備屏蔽件前端28和屏蔽件側(cè)部36的第I部分。放射屏蔽件30的下部則上端開放且下端封閉，其具備屏蔽件側(cè)部36的第2部分和屏蔽件底部34。在屏蔽件側(cè)部36的第I部分與第2部分之間形成有沿周向延伸的間隙。制冷機(jī)16的安裝孔42的上半部分形成于屏蔽件側(cè)部36的第I部分，下半部分形成于屏蔽件側(cè)部36的第2部分。
[0037]在低溫泵10上設(shè)置有包圍制冷機(jī)16的第2缸體25的制冷機(jī)罩70。制冷機(jī)罩70形成為直徑稍微大于第2缸體25的圓筒形狀，一端安裝于第2冷卻臺24，穿過放射屏蔽件30的安裝孔42朝向第I冷卻臺22延伸。在制冷機(jī)罩70與放射屏蔽件30之間設(shè)置有間隙，制冷機(jī)罩70與放射屏蔽件30并不接觸。制冷機(jī)罩70與第2冷卻臺24熱連接，從而被冷卻至與第2冷卻臺24相同的溫度。因此，制冷機(jī)罩70還可以看作是第2低溫板20的一部分。
[0038]板部件32是為了保護(hù)第2低溫板20免受來自低溫泵10的外部熱源的輻射熱而設(shè)置于吸氣口 12 (或屏蔽件開口 26，以下相同)的入口低溫板。低溫泵10的外部熱源例如為安裝低溫泵10的真空腔室內(nèi)的熱源。不僅限制輻射熱的進(jìn)入，而且還限制氣體分子的進(jìn)入。板部件32占據(jù)吸氣口 12的開口面積的一部分，以便將通過吸氣口 12向內(nèi)部空間14流入的氣體限制成所希望的量。板部件32覆蓋吸氣口 12的一大半。并且，在板部件32的冷卻溫度下冷凝的氣體(例如水分)捕捉到其表面。
[0039]在屏蔽件前端28與板部件32之間沿軸向具有微小的間隙。為了覆蓋該間隙來限制氣體流動，板部件32具備裙部33。裙部33為包圍板部件32的短筒。裙部33與板部件32 一同形成將板部件32作為底面的圓形托盤狀的一體結(jié)構(gòu)。該圓形托盤結(jié)構(gòu)被配置成覆蓋在放射屏蔽件30上。因此，裙部33從板部件32向軸向下方突出，且與屏蔽件前端28徑向相鄰地延伸。裙部33與屏蔽件前端28之間的徑向距離例如約為放射屏蔽件30的尺寸公差。
[0040]屏蔽件前端28與板部件32之間的間隙有可能因制造上的誤差而發(fā)生變動。這種誤差可以通過精密部件的加工及組裝來降低，但考慮由此產(chǎn)生的制造成本的上升則不太現(xiàn)實(shí)。誤差導(dǎo)致低溫泵10的個體差。假設(shè)沒有裙部33時(shí)，向放射屏蔽件30內(nèi)側(cè)流入的氣體流入量根據(jù)間隙的大小發(fā)生變化。氣體的流入量與低溫泵10的排氣速度直接相關(guān)。無論間隙過大或過小，實(shí)際的排氣速度也會偏離設(shè)計(jì)上的性能。通過用裙部33覆蓋屏蔽件前端28與板部件32之間的間隙，限制通過間隙的氣體流動，并降低個體差。其結(jié)果，還能夠減小低溫泵排氣速度相對于設(shè)計(jì)性能的個體差。
[0041]屏蔽件前端28及板部件32超出低溫泵容器38的吸氣口凸緣40而配置于軸向上方。如此，放射屏蔽件30朝向安裝低溫泵10的真空腔室延伸。通過使放射屏蔽件30向上方延伸，能夠擴(kuò)大冷凝層的主容納空間21軸向空間。其中，該延伸部分的軸向長度被設(shè)定成不與真空腔室(或真空腔室與低溫泵10之間的閘閥)發(fā)生干擾。
[0042]低溫泵容器38為容納第I低溫板18、第2低溫板20及制冷機(jī)16的低溫泵10的框體，且構(gòu)成為保持內(nèi)部空間14的真空氣密性的真空容器。通過低溫泵容器38的前端39來劃定吸氣口 12。低溫泵容器38具備從前端39朝向徑向外側(cè)延伸的吸氣口凸緣40。吸氣口凸緣40遍及低溫泵容器38的整周而設(shè)置。使用吸氣口凸緣40將低溫泵10安裝于真空腔室。
[0043]圖3是示意表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的板部件32的俯視圖。在圖3中，用虛線表示位于板部件32下方的代表性的構(gòu)成要件。
[0044]板部件32具備橫跨屏蔽件開口 26的一塊平板(例如圓板)。板部件32的尺寸(例如直徑)與屏蔽件開口 26的尺寸一致。板部件32被劃分為板主體部50和板外緣部52。板外緣部52為用于將板主體部50安裝于放射屏蔽件30上的邊緣部。
[0045]板部件32安裝于屏蔽件前端28的板安裝部29。板安裝部29為從屏蔽件前端28向徑向內(nèi)側(cè)突出的凸部，在周向上等間隔(例如每隔90° )形成。板部件32通過適當(dāng)?shù)姆椒ü潭ㄓ诎灏惭b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通過螺栓緊固于板安裝部29。
[0046]在板部件32上形成有容許氣體流動的多個小孔54。小孔54為形成于板主體部50及板外緣部52的貫穿孔。因此，能夠使應(yīng)冷凝在第2低溫板20 (主要是頂板60)上的氣體通過小孔54進(jìn)入板部件32與第2低溫板20之間的主容納空間21中。另外，小孔54未形成在板外緣部52中的板安裝部29附近。
[0047]小孔54有規(guī)則地排列。在本實(shí)施方式中，小孔54分別在正交的兩個直線方向上等間隔設(shè)置來形成小孔54的格子。作為代替方案，小孔54也可以分別在徑向及周向上等間隔設(shè)置。
[0048]小孔54的形狀例如為圓形，但不限于此，小孔54也可以為具有矩形等其他形狀的開口、以直線狀或曲線狀延伸的狹縫或者形成于板部件32的外周的缺口。小孔54的大小明顯小于屏蔽件開口 26。
[0049]板主體部50具備:具有多個小孔54的氣體通過區(qū)域56、以及在板主體部50上形成于與氣體通過區(qū)域56不同的位置的氣體遮蔽區(qū)域58。因此，板主體部50被劃分為氣體通過區(qū)域56和氣體遮蔽區(qū)域58。氣體通過區(qū)域56與氣體遮蔽區(qū)域58彼此相鄰。因此，板部件32在其表面的一部分具有多個小孔54，由此形成氣體通過區(qū)域56。并且，在板部件32上局部形成有氣體遮蔽區(qū)域58。
[0050]在圖3中，用單點(diǎn)劃線表示氣體通過區(qū)域56與氣體遮蔽區(qū)域58的邊界。在本實(shí)施方式中，氣體通過區(qū)域56與氣體遮蔽區(qū)域58的邊界位于頂板60的外側(cè)區(qū)域63與中心區(qū)域62的邊界(即臺階部65)的內(nèi)側(cè)。如此一來，氣體通過區(qū)域56與頂板60的外側(cè)區(qū)域63對置，氣體遮蔽區(qū)域58與頂板60的中心區(qū)域62對置。
[0051]如后述，氣體通過區(qū)域56與氣體遮蔽區(qū)域58的邊界是為了控制在頂板前表面61上成長的冷凝層72 (參考圖4)的形狀而設(shè)定的。因此，為了使冷凝層72成長為所希望的形狀，氣體通過區(qū)域56與氣體遮蔽區(qū)域58的邊界可以與圖示不同。該邊界可以與頂板60的外側(cè)區(qū)域63與中心區(qū)域62的邊界一致，也可以位于其外側(cè)或者與其交叉。并且，氣體通過區(qū)域56與氣體遮蔽區(qū)域58的邊界的形狀不限于圓形，可以為其他任意形狀。
[0052]氣體遮蔽區(qū)域58是從小孔54的有規(guī)則排列中去掉至少I個小孔來形成。如圖3所示，氣體遮蔽區(qū)域58為包含假設(shè)按照氣體通過區(qū)域56中的小孔54的有規(guī)則排列時(shí)所形成的4個小孔(在板主體部50的中心部用雙虛線表示)的區(qū)域。由于在氣體遮蔽區(qū)域58未設(shè)置小孔，因此氣體遮蔽區(qū)域58不使氣體通過。
[0053]在氣體遮蔽區(qū)域58可以設(shè)置有至少I個小孔。例如，可以在圖中用虛線表示的假想小孔的位置不形成所有數(shù)量的小孔(即，與氣體通過區(qū)域56中的有規(guī)則排列相比，減少小孔54的數(shù)量)，由此形成氣體遮蔽區(qū)域58。或者，可以在假想小孔的位置形成小于氣體通過區(qū)域56的小孔54的孔。這種微小開口可以設(shè)置成數(shù)量與假想小孔的位置的小孔數(shù)量相同或少于該假想小孔的位置的小孔數(shù)量。如此，與氣體通過區(qū)域56相比，也能夠限制氣體遮蔽區(qū)域58中的氣體流動。
[0054]因此，可以在氣體通過區(qū)域56中以第I分布形成小孔，在氣體遮蔽區(qū)域58中不形成小孔或者以與第I分布不同的第2分布形成小孔。第2分布例如設(shè)定成氣體遮蔽區(qū)域58中的平均單位面積的開口面積小于氣體通過區(qū)域56中的平均單位面積的開口面積。在此，開口面積是指小孔的面積之和。并且，第I分布可以不具有規(guī)則性。因此，氣體通過區(qū)域56的小孔54可以不規(guī)則地排列。
[0055]另外，在設(shè)計(jì)上，例如可以按照排氣速度等要求性能來決定板部件32所具有的開口的面積之和。因此，為了設(shè)定氣體遮蔽區(qū)域58而去掉或縮小小孔時(shí)，優(yōu)選彌補(bǔ)由此產(chǎn)生的開口面積的減少。為此，可以在氣體通過區(qū)域56追加新的小孔54，也可以放大現(xiàn)有的小孔54。還可以改變現(xiàn)有的小孔54的位置。
[0056]以下說明基于上述結(jié)構(gòu)的低溫泵10的動作。在低溫泵10工作時(shí)，首先，在其開始工作前用其他適當(dāng)?shù)拇殖楸脤⒄婵涨皇覂?nèi)部粗抽至例如IPa左右。之后，使低溫泵10工作。第I冷卻臺22及第2冷卻臺24通過制冷機(jī)16的驅(qū)動而被冷卻，與它們熱連接的第I低溫板18、第2低溫板20也被冷卻。第I低溫板18及第2低溫板20分別被冷卻至第I溫度及低于該第I溫度的第2溫度。
[0057]板部件32冷卻從真空腔室朝向低溫泵10內(nèi)部飛來的氣體分子，使在該冷卻溫度下蒸氣圧充分降低的氣體(例如水分等)冷凝在表面而排氣。在板部件32的冷卻溫度下蒸氣圧不充分降低的氣體通過多個小孔54進(jìn)入主容納空間21?；蛘撸徊糠謿怏w被板部件32的氣體遮蔽區(qū)域58反射而不進(jìn)入主容納空間21。
[0058]進(jìn)入的氣體分子中在第2低溫板20的冷卻溫度下蒸氣圧充分降低的氣體(例如氬等)冷凝在第2低溫板20的表面(主要是頂板前表面61)而排氣。在該冷卻溫度下蒸氣圧也不充分降低的氣體(例如氫等)被粘接于第2低溫板20的表面且已被冷卻的吸附劑68吸附而排氣。如此一來，低溫泵10能夠使真空腔室的真空度達(dá)到所希望的水平。
[0059]圖4是示意表示排氣運(yùn)行中的低溫泵10的圖。如圖4所示，在低溫泵10的頂板60上堆積有由冷凝的氣體形成的冰或霜。該冷凝層72的主成分例如為氬。該冰層隨著排氣運(yùn)行時(shí)間而成長，從而厚度逐漸增加。另外，在圖4中，為了簡單明了，省略圖示堆積在常規(guī)板67及制冷機(jī)罩70上的冷凝層。
[0060]當(dāng)板部件32不具有氣體遮蔽區(qū)域58時(shí)(S卩，板部件32具有圖3所示的雙虛線的小孔時(shí))，如圖4中的虛線所示，圓頂型或蘑菇型的冷凝層在頂板60上成長。當(dāng)多個小孔54均勻分布在板部件32上時(shí)，氣體容易流入到主容納空間21的中心部。因此，如圖所示，容易導(dǎo)致冷凝集中在中心部。并且，為了板部件32的安裝而減少板外緣部52的小孔54的數(shù)量也有可能是冷凝集中在中心部的原因之一。
[0061]若圓頂型的冷凝層沿徑向進(jìn)一步成長，則冷凝層的外周部有可能與屏蔽件側(cè)部36接觸。假如安裝座37與頂板60之間的間隙狹小，則冷凝層首先與安裝座37接觸。在接觸部位上氣體再次氣化而釋放到主容納空間21及低溫泵10的外部。因此，以后，低溫泵10無法提供設(shè)計(jì)上的排氣性能。因此，此時(shí)的氣體的吸留量成為低溫泵10的最大吸留量。冷凝層的局部(此時(shí)，安裝座37附近的冷凝層)決定低溫泵10的氣體吸留極限。
[0062]低溫泵一般被設(shè)計(jì)成軸對稱。但是，臥式低溫泵10中制冷機(jī)16橫向配置，因此必然具有非對稱部分(例如安裝座37)。在本實(shí)施方式中，使頂板60的形狀與這樣的非對稱部分相對應(yīng)使頂板60與放射屏蔽件30之間的間隙的寬度在周向上一致。能夠避免在頂板60上徑向成長的冷凝層只有特定部位(此時(shí)為安裝座37附近的冷凝層)先與放射屏蔽件30接觸。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠提高低溫泵10的氣體吸留量。
[0063]并且，若圓頂型的冷凝層沿軸向進(jìn)一步成長，則中心軸A附近的冷凝層頂部有可能與板部件32的下表面接觸。此時(shí)的氣體的吸留量成為低溫泵10的最大吸留量。冷凝層的局部(此時(shí)，中心軸A附近的冷凝層頂部)決定低溫泵10的氣體吸留極限。
[0064]當(dāng)板部件32具有氣體遮蔽區(qū)域58時(shí)(即，板部件32不具有圖3所示的雙虛線的小孔時(shí))，如圖4的實(shí)線所示，圓柱型的冷凝層72在頂板60上成長。通過氣體遮蔽區(qū)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(jié)果，如圖中箭頭D所示，圓柱型的冷凝層72的中心軸A附近的冷凝層的高度變得小于圓頂型的冷凝層。另一方面，如圖中箭頭E所示，外周部的冷凝層高度變得大于圓頂型的冷凝層。
[0065]如此一來，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠使在頂板前表面61上成長的冷凝層上表面的高度分布均勻。通過使冷凝層72的形狀與主容納空間21相對應(yīng)來提高主容納空間21中的冷凝層72的容納効率。如此，能夠提高低溫泵10的氣體吸留量。
[0066]圖5是示意表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的主要部分的側(cè)視剖視圖。第2實(shí)施方式所涉及的低溫泵10中，第2低溫板20具有與第I實(shí)施方式不同的配置。關(guān)于其他部分，第2實(shí)施方式與第I實(shí)施方式相同。以下說明中,對于相同的部位為了避免贅述而適當(dāng)省略說明。
[0067]如圖5所示，第2低溫板20的配置被調(diào)整為使側(cè)向間隙43的寬度與間隙部44的寬度一致。如圖中箭頭F所示，第2低溫板20配置成第2低溫板20的中心偏離中心軸A，以使第2低溫板20與安裝座37拉開距離。第2低溫板20以遠(yuǎn)離制冷機(jī)16的高溫側(cè)的方式從中心線A偏心。如此，使側(cè)向間隙43擴(kuò)大，且相對于中心軸A在相反側(cè)使間隙部44變窄。在第2實(shí)施方式中，頂板60不具有缺口部74。如此，與第I實(shí)施方式同樣地，也能夠使包圍在頂板60上成長的冷凝層側(cè)面的間隙的寬度均勻。另外，在一種實(shí)施方式中，頂板60也可以具有缺口部74，并且第2低溫板20偏心配置。
[0068]圖6是示意表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的主要部分的側(cè)視剖視圖。第3實(shí)施方式所涉及的低溫泵10中，制冷機(jī)16具有與已敘述的實(shí)施方式不同的配置。關(guān)于其他部分，第3實(shí)施方式與已敘述的實(shí)施方式相同。以下說明中,對于相同的部位為了避免贅述而適當(dāng)省略說明。
[0069]如圖6所示，制冷機(jī)16配置成上方間隙46的寬度Gl比下方間隙48的寬度G2寬。由此，能夠擴(kuò)大制冷機(jī)罩70與放射屏蔽件30之間的空間。通過擴(kuò)大靠近主容納空間21的上方間隙46，能夠容納更多的冷凝層。并且，由于第2低溫板20整體向下方移動，因此與已敘述的實(shí)施方式相比，還能夠在軸向上擴(kuò)大主容納空間21。如此，能夠提高低溫泵10的氣體吸留量。
[0070]如以上說明，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，頂板60的形狀或配置被設(shè)定成使放射屏蔽件30與頂板60之間的間隙基本上均勻。由此，能夠抑制在堆積到頂板60上的冷凝層上冷凝集中在特定部位。由此，能夠改善主容納空間21中的冷凝層的容納效率，且能夠提高低溫泵10的氣體吸留量。
[0071]以上，根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明。但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解能夠?qū)嵤└鞣N設(shè)計(jì)變更，且能夠?qū)嵤└鞣N變形例，并且這種變形例也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0072]例如，還能夠?qū)⒌贗實(shí)施方式至第3實(shí)施方式中任一實(shí)施方式說明的結(jié)構(gòu)和第I實(shí)施方式至第3實(shí)施方式中的另一實(shí)施方式說明的結(jié)構(gòu)組合來構(gòu)成低溫泵10。
[0073]并且，低溫泵10可以具備配設(shè)于屏蔽件開口 26的入口低溫板來代替板部件32。入口低溫板例如可以具備I塊或多塊平板(例如圓板)型的板，也可以具備形成為同心圓狀或格柵狀的百葉窗或人字紋狀物。可以通過調(diào)整百葉窗或人字紋狀物的葉片的形狀、配置或間隔，來在屏蔽件開口 26形成氣體通過區(qū)域56及氣體遮蔽區(qū)域58。
[0074]在上述的實(shí)施方式中，板部件32被劃分為兩種區(qū)域，即氣體通過區(qū)域56及氣體遮蔽區(qū)域58。但板部件32可以具有三種以上的區(qū)域。在板部件32上，作為第3區(qū)域可以形成與氣體通過區(qū)域56相比更容易使氣體通過的區(qū)域，也可以形成與氣體遮蔽區(qū)域58相比更不易使氣體通過的區(qū)域。
[0075]本發(fā)明的實(shí)施方式還能夠如下表現(xiàn)。
[0076]1.一種低溫泵,其具備:
[0077]制冷機(jī)，具備第I冷卻臺及被冷卻成溫度低于所述第I冷卻臺的第2冷卻臺；
[0078]第I低溫板，具備具有主開口的放射屏蔽件及橫跨所述主開口的板部件，且與所述第I冷卻臺熱連接；及
[0079]第2低溫板，被所述第I低溫板包圍，且與所述第2冷卻臺熱連接，
[0080]所述板部件具備板主體部及用于將所述板主體部安裝于所述放射屏蔽件上的外緣部，
[0081]所述板主體部具備:氣體通過區(qū)域，具有用于使冷凝于所述第2低溫板的氣體通過的多個小孔；及氣體遮蔽區(qū)域，在所述板主體部中形成于與所述氣體通過區(qū)域不同的位置。
[0082]2.根據(jù)實(shí)施方式I所述的低溫泵，其中，
[0083]所述第2低溫板具備與所述板主體部對置的前表面，所述前表面具備中心區(qū)域和包圍所述中心區(qū)域的外側(cè)區(qū)域，
[0084]所述氣體通過區(qū)域與所述外側(cè)區(qū)域?qū)χ茫鰵怏w遮蔽區(qū)域與所述中心區(qū)域?qū)χ谩?br> [0085]3.根據(jù)實(shí)施方式I或2所述的低溫泵，其中，
[0086]所述放射屏蔽件具備包圍所述第2低溫板的側(cè)部，在所述側(cè)部與所述第2低溫板之間形成有具有狹窄部的間隙，
[0087]所述氣體遮蔽區(qū)域形成于與所述狹窄部對應(yīng)的位置。
[0088]4.根據(jù)實(shí)施方式I至3中任意一種實(shí)施方式所述的低溫泵，其中，
[0089]所述放射屏蔽件具備:安裝座，位于所述第2低溫板的側(cè)向，且用于將所述制冷機(jī)安裝于所述放射屏蔽件上；及環(huán)狀部分，與所述安裝座相鄰且包圍所述第2低溫板，
[0090]在所述第2低溫板與所述安裝座之間形成有側(cè)向間隙，在所述第2低溫板與所述環(huán)狀部分之間形成有與所述側(cè)向間隙連續(xù)的環(huán)狀間隙，
[0091]所述第2低溫板的形狀或配置被調(diào)整為使所述側(cè)向間隙的寬度與所述環(huán)狀間隙的寬度一致。
[0092]5.根據(jù)實(shí)施方式4所述的低溫泵，其中，
[0093]所述第2低溫板具有使所述側(cè)向間隙寬度擴(kuò)大的缺口部。
[0094]6.根據(jù)實(shí)施方式4或5所述的低溫泵，其中，
[0095]所述第2低溫板被配置成所述第2低溫板的中心偏離穿過所述主開口的軸線，以使所述第2低溫板與所述安裝座拉開距離。
[0096]7.根據(jù)實(shí)施方式I至6中任意一種實(shí)施方式所述的低溫泵，其中，
[0097]在所述放射屏蔽件上形成有用于安裝所述制冷機(jī)的安裝孔，
[0098]所述制冷機(jī)具備連接所述第I冷卻臺和所述第2冷卻臺的連接部分，所述連接部分被插入到所述安裝孔中，
[0099]在所述連接部分與所述安裝孔之間，在靠近所述主開口一側(cè)形成有上方間隙，在遠(yuǎn)離所述主開口一側(cè)形成有下方間隙，所述上方間隙的寬度比所述下方間隙的寬度寬。
[0100]8.一種真空排氣方法，其使用低溫泵，其中:
[0101]所述低溫泵具備:橫跨主開口的板部件及與所述板部件對置的第2低溫板，
[0102]所述排氣方法具備如下步驟:
[0103]將板部件及第2低溫板分別冷卻至第I溫度及低于第I溫度的第2溫度；
[0104]通過形成于所述板部件的表面的一部分上的多個小孔，將氣體接收在所述板部件與所述第2低溫板之間；及
[0105]使所述氣體冷凝在所述第2低溫板上。
[0106]9.一種低溫泵,其具備:
[0107]第I低溫板，具備具有主開口的放射屏蔽件及橫跨所述主開口的板部件；及
[0108]第2低溫板，具備與所述板部件對置的前表面，且被冷卻成溫度低于所述第I低溫板，
[0109]所述前表面具備中心區(qū)域及包圍所述中心區(qū)域的外側(cè)區(qū)域，
[0110]所述板部件具備:氣體通過區(qū)域，具有用于使冷凝于所述第2低溫板的氣體通過的多個小孔，且與所述外側(cè)區(qū)域?qū)χ?；及氣體遮蔽區(qū)域，與所述中心區(qū)域?qū)χ谩?br> [0111]10.一種低溫泵,其具備:
[0112]第I低溫板，具備具有主開口的放射屏蔽件及配設(shè)于所述主開口的入口低溫板；及
[0113]第2低溫板，被所述第I低溫板包圍，且被冷卻成溫度低于所述第I低溫板，
[0114]所述放射屏蔽件具備包圍所述第2低溫板的側(cè)部，在所述側(cè)部與所述第2低溫板之間形成有具有狹窄部的間隙，
[0115]所述入口低溫板在與所述狹窄部對應(yīng)的位置具備氣體遮蔽區(qū)域。
[0116]11.一種低溫泵,其具備:
[0117]制冷機(jī)，具備第I冷卻臺及被冷卻成溫度低于所述第I冷卻臺的第2冷卻臺；
[0118]第I低溫板，具備具有主開口的放射屏蔽件及配設(shè)于所述主開口的入口低溫板，且與所述第I冷卻臺熱連接；及
[0119]第2低溫板，被所述第I低溫板包圍，且與所述第2冷卻臺熱連接，
[0120]所述放射屏蔽件具備:安裝座，位于所述第2低溫板的側(cè)向，且用于將所述制冷機(jī)安裝于所述放射屏蔽件上；及屏蔽件部分，與所述安裝座相鄰且包圍所述第2低溫板，
[0121]在所述第2低溫板與所述安裝座之間形成有側(cè)向間隙，在所述第2低溫板與所述屏蔽件部分之間形成有與所述側(cè)向間隙連續(xù)的間隙部，
[0122]所述第2低溫板的形狀或配置被調(diào)整為使所述側(cè)向間隙的寬度與所述間隙部的覽度一致。
[0123]12.根據(jù)實(shí)施方式11所述的低溫泵，其中，
[0124]所述第2低溫板具有使所述側(cè)向間隙寬度擴(kuò)大的缺口部。
[0125]13.根據(jù)實(shí)施方式11或12所述的低溫泵，其中，
[0126]所述第2低溫板被配置成所述第2低溫板的中心偏離穿過所述主開口的軸線，以使所述第2低溫板與所述安裝座拉開距離。
[0127]14.根據(jù)實(shí)施方式11至13中任意一種實(shí)施方式所述的低溫泵，其中，
[0128]所述第2低溫板具備與所述入口低溫板對置的前表面，所述前表面具備中心區(qū)域和包圍所述中心區(qū)域的外側(cè)區(qū)域，
[0129]所述入口低溫板具備用于使冷凝于所述第2低溫板的氣體通過的氣體通過區(qū)域及氣體遮蔽區(qū)域，所述氣體通過區(qū)域與所述外側(cè)區(qū)域?qū)χ?，所述氣體遮蔽區(qū)域與所述中心區(qū)域?qū)χ谩?br> [0130]15.根據(jù)實(shí)施方式14所述的低溫泵，其中，
[0131]所述氣體通過區(qū)域具備板部分，該板部分具有多個小孔。
[0132]16.根據(jù)實(shí)施方式11至15中任意一種實(shí)施方式所述的低溫泵，其中，
[0133]在所述放射屏蔽件上形成有用于安裝所述制冷機(jī)的安裝孔，
[0134]所述制冷機(jī)具備連接所述第I冷卻臺和所述第2冷卻臺的連接部分，所述連接部分被插入到所述安裝孔中，
[0135]在所述連接部分與所述安裝孔之間，在靠近所述主開口一側(cè)形成有上方間隙，在遠(yuǎn)離所述主開口一側(cè)形成有下方間隙，所述上方間隙的寬度比所述下方間隙的寬度寬。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫泵，其特征在于，具備: 制冷機(jī)，具備第I冷卻臺及被冷卻成溫度低于所述第I冷卻臺的第2冷卻臺； 第I低溫板，具備具有主開口的放射屏蔽件及配設(shè)在所述主開口的入口低溫板，且與所述第I冷卻臺熱連接；以及 第2低溫板，被所述第I低溫板包圍，且與所述第2冷卻臺熱連接， 所述放射屏蔽件具備:安裝座，位于所述第2低溫板的側(cè)向，且用于將所述制冷機(jī)安裝于所述放射屏蔽件上；以及屏蔽件部分，與所述安裝座相鄰且包圍所述第2低溫板， 在所述第2低溫板與所述安裝座之間形成有側(cè)向間隙，在所述第2低溫板與所述屏蔽件部分之間形成有與所述側(cè)向間隙連續(xù)的間隙部， 所述第2低溫板的形狀或配置被調(diào)整為使所述側(cè)向間隙的寬度與所述間隙部的寬度—致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫泵，其特征在于， 所述第2低溫板具有使所述側(cè)向間隙寬度擴(kuò)大的缺口部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫泵，其特征在于， 所述第2低溫板被配置成所述第2低溫板的中心偏離穿過所述主開口的軸線，以使所述第2低溫板與所述安裝座拉開距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的低溫泵，其特征在于， 所述第2低溫板具備與所述入口低溫板對置的前表面，所述前表面具備中心區(qū)域和包圍所述中心區(qū)域的外側(cè)區(qū)域， 所述入口低溫板具備用于使冷凝于所述第2低溫板的氣體通過的氣體通過區(qū)域和氣體遮蔽區(qū)域，所述氣體通過區(qū)域與所述外側(cè)區(qū)域?qū)χ茫鰵怏w遮蔽區(qū)域與所述中心區(qū)域?qū)χ谩?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫泵，其特征在于， 所述氣體通過區(qū)域具備板部分，該板部分具有多個小孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的低溫泵，其特征在于， 所述放射屏蔽件上形成有用于安裝所述制冷機(jī)的安裝孔， 所述制冷機(jī)具備連接所述第I冷卻臺和所述第2冷卻臺的連接部分，所述連接部分被插入到所述安裝孔中， 在所述連接部分與所述安裝孔之間，在靠近所述主開口一側(cè)形成有上方間隙，在遠(yuǎn)離所述主開口一側(cè)形成有下方間隙，所述上方間隙的寬度比所述下方間隙的寬度寬。
【文檔編號】F04B37/08GK104074716SQ201410112112
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】及川健 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會社