專利名稱：用于Ⅲ型氣體抽吸的高傳導(dǎo)率低溫泵的制作方法
相關(guān)申請本申請是申請于2004年9月24日，申請?zhí)枮?0/948,955的美國申請的繼續(xù)，并要求該申請的利益。該申請的全部教導(dǎo)在此通過引證被并入本文作為參考。
背景技術(shù)：
當(dāng)前有效的低溫泵，無論是通過打開來制冷的還是封閉制冷循環(huán)的，通常都遵循相同的設(shè)計思路。通常操作于開氏溫標(biāo)4-25度范圍內(nèi)的低溫第二階段陣列是主要的抽吸表面。這個表面被通常操作于開氏溫標(biāo)40-130度的溫度范圍內(nèi)的高溫圓筒所圍繞，該圓筒提供較低溫度陣列的輻射屏蔽。所述的輻射屏蔽通常包括外殼，該外殼除了在位于主抽吸表面和將被抽空的倉室之間的前面陣列之外都是封閉的。這種較高溫度，第一階段，前面陣列都作為用于較高沸點氣體(諸如作為I型氣體所已知的水蒸汽)的抽吸位置。
在操作中，諸如水蒸汽的高沸點氣體在前面陣列被冷凝。較低沸點氣體穿過前面陣列并進(jìn)入輻射屏蔽內(nèi)的體積中。II型氣體，諸如氮氣，在第二階段陣列上冷凝。在4開氏溫標(biāo)時，III型氣體，比如氫氣、氦氣和氖氣，具有可感知的氣壓。為了捕獲III型氣體，第二階段陣列的內(nèi)部表面上被涂上吸附劑，諸如活性炭、沸石或者分子篩。吸附是一種工藝，借此氣體可以物理地被在制冷溫度下保持的材料所捕獲，從而從環(huán)境中被移除。通過在抽吸表面上被冷凝的或者被吸收的氣體，在工作倉室中只剩下真空。
在由封閉的循環(huán)冷卻器制冷的系統(tǒng)中，冷卻器典型的是兩階段制冷器，具有延伸穿過輻射屏蔽的指形冷凍器。制冷器的第二、最寒冷的階段的冷端是指形制冷器的尖端。主要抽吸表面，或者低溫板，被連接到在指形制冷器的第二階段的最冷端上的散熱片上。這個低溫板可能是簡單的金屬片，杯子或者環(huán)繞安排的并且連接到第二階段散熱片(舉例來說，如在此被并入本文作為參考的美國專利第4,494,381號專利中所描述的)上的金屬隔板的圓筒型陣列。這個第二階段低溫板也可能支持低溫冷凝氣體吸附劑，諸如前面所述的活性炭或者沸石。
制冷器指形冷凍器可能延伸穿過杯型輻射屏蔽并且與該屏蔽同軸。在其它的系統(tǒng)中，指形冷凍器延伸穿過輻射屏蔽的側(cè)面。這樣的配置有時會更好地為低溫泵的布置提供有效的空間。
輻射屏蔽被連接到在制冷器的第二階段的最冷端的散熱片上，或者是加熱站上。該屏蔽以一種這樣的方式圍繞第二階段低溫板，即能夠保護(hù)低溫板不受輻射熱。封閉輻射屏蔽的前面陣列被穿過屏蔽(如在美國專利第4,356,701號所公開的，該專利在此被并入本文作為參考)或者穿過熱支柱的第一階段散熱片所冷卻。
低溫泵在大量的氣體已經(jīng)被收集之后有時需要被更新。更新是一種工藝，其中先前被低溫泵所捕獲的氣體被釋放。更新通常通過允許低溫泵回到周圍的溫度來完成，并且氣體隨后通過次級抽吸的方式被從低溫泵中移除。在氣體這種釋放和移除之后，低溫泵被恢復(fù)之后，再次制冷又能夠從工作倉室中移除大量的氣體。
現(xiàn)有技術(shù)的實踐已經(jīng)能夠保護(hù)置于第二階段低溫板上的吸附劑，例如，通過用山形封閉第二階段吸附劑，以阻止冷凝氣體在其上冷凝從而阻礙吸附層。在這種方式中，所述的層為非冷凝氣體的吸收而保留，諸如氫氣，氖氣或者氦氣。這樣就減少了制冷循環(huán)的頻率。然而，所述的山形降低了非可凝結(jié)的氣體到吸附劑的易接近程度。
低溫泵的價值在于氫氣的捕獲能力，這種能力是關(guān)于從泵的外部到達(dá)低溫泵的開口的氫氣分子在陣列的第二階段被捕獲的能力。這種捕獲能力直接地涉及對氫氣的抽吸速度，每秒鐘由泵所捕獲的公升數(shù)。傳統(tǒng)設(shè)計的高速泵具有20％或更高的氫氣捕獲能力。
已經(jīng)提供了各種不同的設(shè)計來提高III型氣體的抽吸速度。舉例來說，在此通過引證被并入本文作為參考的美國第4,718,241號專利描述了增加抽吸不可冷凝的氣體的速度的設(shè)計，而在同時限制了系統(tǒng)的更新的頻率。這是通過展開第二階段低溫板以允許不可冷凝的氣體，諸如，氫氣，氖氣，氦氣，更加容易接近已經(jīng)置于低溫板的圓盤的內(nèi)表面上的吸附劑來完成的。這樣允許不可冷凝的氣體更加迅速地被吸收，因此增加了對不可冷凝氣體的抽吸速度。同時，第二階段陣列被設(shè)計以致于確保全部氣體分子首先撞擊沒有被涂上吸附材料的低溫板表面。

發(fā)明內(nèi)容
在諸如離子灌輸?shù)囊恍?yīng)用中，II型氣體是普遍的，并且低溫泵的加載受到III型氫氣所支配。承認(rèn)的是，本設(shè)計是在對II型氣體的捕獲的較少關(guān)注和對防止吸附劑被I型氣體和II型氣體接觸的較少關(guān)注的基礎(chǔ)上，而同時展開低溫抽吸陣列以提高吸附劑的導(dǎo)電率用于被吸附劑對III型氣體的快速收集。所公開的實施方案提供高電導(dǎo)率的前面陣列，形成將氣體朝向第二階段低溫板集中的輻射屏蔽，以及打開的第二階段低溫板體系結(jié)構(gòu)，但是發(fā)明的實施并不需要包括所有的這些特征。
本發(fā)明能夠使低溫泵具有對氫氣至少20％的捕獲可能性，優(yōu)選的是超過25％。所公開的實施方案具有高于30％的捕獲可能性。低溫泵包括具有第一和第二階段的制冷器。與制冷器的第二階段進(jìn)行熱接觸的第二階段低溫板冷凝低溫冷凝氣體。輻射屏蔽圍繞第二階段低溫板并與制冷器的第一階段熱接觸。穿過輻射屏蔽中的開口的前面陣列作為用于第二階段低溫板的輻射屏蔽并作為用于較高冷凝溫度氣體的低溫泵抽吸表面。第二階段低溫板包括裝載吸附劑的隔板陣列，至少大約80％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。更優(yōu)選的是至少90％的吸附劑這樣地被暴露著，而最優(yōu)選的是，實質(zhì)上全部的吸附劑是暴露著的。優(yōu)選的是，多數(shù)吸附劑被暴露給輻射屏蔽的圓筒型側(cè)面或者前面開口。在一些實施方案中，第二階段低溫板的至少大約90％的表面區(qū)域被涂有吸附劑。
前面陣列覆蓋的區(qū)域可能大于第二階段低溫板的投影，但是小于輻射屏蔽中開口的50％。第二階段低溫板的直徑優(yōu)選的是小于輻射屏蔽中的開口的直徑的60％。
輻射屏蔽可能包括圓筒和封閉圓筒的末端的底部，圓筒的接合處以及彎曲地將氣體朝向第二階段低溫板集中氣體的底部。
第二階段低溫板可能包括具有定向地朝向輻射屏蔽的平坦隔板。向外形成角度的并朝向輻射屏蔽的開口的前面隔板限定了向輻射屏蔽的開口延伸的外殼，該外殼具有傾斜的外圍。后面的隔板可能向外形成角度的并遠(yuǎn)離輻射屏蔽的開口，后面隔板的邊緣限定了遠(yuǎn)離輻射屏蔽的開口而延伸的外殼，該外殼具有傾斜的外圍。在一個實施方案中，前面和后面的隔板是扇形圓盤。在另一個實施方案中，前面和后面的隔板包括同軸的截頭圓錐體的隔板。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第二階段低溫板陣列包括圓盤陣列，圓盤形成扇形以限定通常呈球形的外殼。具體的，該陣列可能包括一摞平行的圓盤，形成扇形的圓盤在摞的一端形成拱頂，形成扇形的圓盤在摞的另一端形成反向的拱頂。圓盤可能被安裝到適于被安裝到低溫的制冷器加熱站上的一對托架上。


通過以下對附圖中所舉例說明的本發(fā)明優(yōu)選的實施方案更加具體的描述，本發(fā)明前面的以及其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點將會更加的明顯。在附圖中，相同的參考數(shù)字在整個附圖的不同的附圖中都指代相同的部件。附圖并不是嚴(yán)格按照比例所繪制的，其重點在于說明發(fā)明的原理。
附圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的低溫泵的透視圖，其中真空容器和輻射屏蔽被打開。
附圖2是附圖1的實施方案的第二階段低溫板的透視圖。
附圖3是附圖1中所示的，其半個第二階段低溫板組件被移除的透視圖。
附圖4是附圖1的第二階段低溫板的側(cè)視圖。
附圖5是附圖1的第二階段低溫板相對于附圖4的90°方向的側(cè)視圖。
附圖6是本發(fā)明作為替代的實施方案的透視圖。
附圖7是附圖6的第二階段低溫板陣列的一半在安裝到低溫泵上之前的透視圖。
附圖8是被安裝到低溫泵上的附圖7的陣列的一半的透視圖。
附圖9是附圖6的實施方案的第二階段低溫泵的側(cè)視圖。
附圖10是附圖6實施方案的第二階段低溫板相對于附圖9的90°方向的側(cè)視圖。
具體實施例方式
對本發(fā)明優(yōu)選的實施方案的描述如下所述附圖1-5舉例說明了本發(fā)明的一個實施方案。附圖1是低溫泵的透視圖，其中真空容器12和輻射屏蔽14被打開。真空容器12可能被直接地安裝到法蘭16上的工作倉室上，或者安裝到在真空容器和工作倉室之間的中間閘式閥上。兩階段指形冷凍器的低溫制冷器15通過旁邊開口突出進(jìn)入殼體。在這個實施方案中，制冷器的第二階段被圓筒18所圍繞，其中圓筒18防護(hù)制冷器的第二階段。圓筒18將指形制冷器中的氣體的蒸發(fā)和隨后的濃縮降低到最小，其中指形制冷器的溫度沿著指形制冷器而波動，如美國專利第5,156,007中所描述的那樣，該專利作為參考被并入本文。
制冷器包括在由發(fā)動機(jī)所驅(qū)動的指形制冷器中的置換劑。進(jìn)入指形制冷器的氦氣被膨脹并且因此以產(chǎn)生極其低的溫度的方式被制冷。這樣的一種制冷器在美國授予Chellis等的第3,218,815號專利中被公開，該專利在此作為參考被并入本文。
被安裝到第一階段吸熱設(shè)備上的杯型輻射屏蔽典型地在大約開氏溫標(biāo)65到100度之間進(jìn)行操作。輻射屏蔽防護(hù)第二階段低溫區(qū)域并依靠直接輻射或者更高冷凝溫度水蒸氣將該區(qū)域的加熱降低到最小。第一階段抽吸表面包括前面陣列20，該前面陣列20既可用于第二階段抽吸區(qū)域的輻射屏蔽，也可用于較高溫度冷凝氣體(諸如水蒸汽)的低溫表面。該陣列允許穿過第二階段抽吸區(qū)域的較低冷凝溫度氣體的通道。
典型的前面陣列延長穿過輻射屏蔽的整個開口，并且包括山形隔板以確保較大百分比的I形氣體撞擊前面陣列并因此在它們能夠進(jìn)入輻射屏蔽內(nèi)的真空之前被冷凝。相反的，實施方案中所公開的前面陣列完全地覆蓋了第二階段低溫板陣列22，但是并沒有延伸到輻射屏蔽開口的外部外圍。優(yōu)選地，前面陣列覆蓋少于50％的開口。在一個實施方案中，其中輻射屏蔽具有304毫米的直徑，而前面陣列的直徑僅僅是165毫米，這樣前面陣列對開口的覆蓋就少于三分之一。在這樣的實施方案中，第二階段陣列具有134毫米的直徑。如附圖4中所示的，前面陣列僅僅使用三個錐頭圓錐體形狀的隔板24，而并不是山形的。前面陣列減少的區(qū)域和開口涉及增加了氣體分子可能進(jìn)入輻射屏蔽內(nèi)體積的可能性，并借此被捕獲，用于以在制冷器上增加的熱負(fù)荷的代價增加抽吸速度。然而，具有減少的直徑的第二階段陣列，前面陣列覆蓋的區(qū)域大于陣列的投影以避免在熱負(fù)荷上過多的增加。
與傳統(tǒng)的設(shè)計相反，第二階段制冷板22具有非常開放的體系結(jié)構(gòu)。具體地說，它形成為一摞間隔的平坦圓盤26，該圓盤在兩面都能夠裝載吸附劑。在圓盤上有孔，用以促進(jìn)吸附劑與圓盤表面的結(jié)合，從而將吸附劑保持在這些表面上。
前面隔板28，30和32在形狀上都是截頭圓錐體的，它們也同樣被涂上吸附劑。在示意性的實施方案中，這些隔板中的每一個都形成不同的角度，但是它們?nèi)吭诒砻嫔隙际羌饨堑亩叶汲蜉椛淦帘蔚拈_口。如附圖4中通過虛線34所舉例說明的那樣，截頭圓錐體的隔板限定了外殼，該外殼指向輻射屏蔽的開口，但是向外圍傾斜。在前面陣列外殼中的這種傾斜最小化了已經(jīng)在前面隔板24之間穿過的氣體的直接接觸，這樣該氣體很可能會首先橫切輻射屏蔽14，冷凝I型氣體。后面的截頭圓錐體的隔板37，38和39提供被涂在表面區(qū)域上的附加的吸附劑用于捕獲III型氣體。
陣列上的很多的隔板，實質(zhì)上全部表面都涂有吸附劑，以提供對III型氣體更大的捕獲能力。與現(xiàn)有的設(shè)計所不同的是(現(xiàn)有設(shè)計將會阻礙從輻射屏蔽到許多吸附劑的視線)，在圓盤26、前面隔板28，30和32以及后面隔板37，38和39上的實質(zhì)上全部的吸附劑都被暴露給到輻射屏蔽或輻射屏蔽中的前面開口的直接視線。表面的大多數(shù)被暴露給輻射屏蔽的圓筒側(cè)面或者圓柱形的前面開口。這樣的暴露將吸附劑支配給較高的熱負(fù)荷并暴露給I型和II型氣體，但是實質(zhì)上增加了III型氣體的抽吸速度。
如同在附圖4中所示的，第二階段低溫板陣列22具有實質(zhì)上小于輻射屏蔽的直徑。在一個實施方案中，陣列的直徑是134毫米，而輻射屏蔽的直徑是304毫米。作為結(jié)果，就會在兩者之間存在較大敞開的體積，提供較高傳導(dǎo)率的氣體到第二階段低溫板，正如I型氣體在輻射屏蔽的表面收集。通常，優(yōu)選的是，第二階段低溫板的直徑小于輻射屏蔽直徑的60％。
由于在低溫板和輻射屏蔽之間具有敞開的空間，因此顯著數(shù)量的氣體被期待到達(dá)輻射屏蔽的封閉的底部。氣體分子在較低壓力的環(huán)境下沿著直的路線行進(jìn)，并且在它們與表面碰撞時，極其可能以余弦法則從表面被再次發(fā)射。在示意性的實施方案中，輻射屏蔽14的圓筒的接合處36與封閉的底部成彎曲型以集中氣體，該氣體撞擊接合處，但是不會在輻射屏蔽上被冷凝。因此，I型氣體被預(yù)期冷凝，而II型氣體和III型氣體直接朝向第二階段低溫板用于促使在第二階段上的冷凝或吸收。優(yōu)選的，彎曲部分延長至低溫板陣列大約外圍的位置。
第二階段低溫板陣列形成于兩個組件，其中一個如附圖2中所示。陣列的每一個水平的圓盤都實際上由兩個半個圓盤所組成，一個位于每一個組件上，并且每個半個圓盤在下文中被稱為圓盤。每個圓盤是由金屬片形成的，該金屬片具有傾向于其中心的標(biāo)簽27(附圖1，4，5)。這種標(biāo)簽頂靠在托架40上并被固定在托架上。錐頭圓錐體的隔板37，38和39的較低陣列被安裝到托架40的較低水平部分42上。安裝到托架上的半個圓筒44位于(但存在間隔)屏蔽圓筒18內(nèi)以使屏蔽相對于低溫制冷器的第二階段是完整的。
被舉例說明的實施方案包括一組可選的后面隔板37，38和39，這些隔板被指引向外以及向下地朝向輻射屏蔽的底部，具體的是朝向圓筒型側(cè)面的彎曲接合處和輻射屏蔽的平坦底部。這些隔板容易收集直接來自輻射屏蔽的較低部分的氣體。
在組件中，附圖2的組件如附圖3中所示，通過安裝到加熱站末端的附加托架48，被安裝到低溫制冷器的第二階段末端上的加熱站46上。前面截頭圓錐體的隔板然后仍然被用螺桿固定到托架48上。
附圖6-10舉例說明了本發(fā)明的另一個實施方案。在這個實施方案中，輻射屏蔽14和前面低溫板20類似于在第一個實施方案中所建立的那些。類似地，第二階段低溫板具有敞開的設(shè)計，在其中，平坦隔板被吸附劑所覆蓋，吸附劑被暴露給從周圍的輻射屏蔽或前面開口的直接的視線。然而，這個實施方案允許較少的隔板部件和增加的表面區(qū)域。在這個實施方案中，陣列由圓盤所形成，圓盤被展成扇型以限定通常為球型的陣列。這樣的設(shè)計同樣依靠兩個部件，其中一個在附圖7中被舉例說明。半圓形圓盤被安裝到托架62上，該托架具有垂直的部分64還有在兩端逐漸增加的傾斜部分。四個圓盤66被安裝到托架的垂直部分并因此是水平的。在托架的每端上的三個圓盤向外形成角度并朝向輻射屏蔽的各個端。最后的圓盤被安裝到各個組件的托架的頂端和底端，并且近乎是垂直的。每一個隔板組件托架被安裝到低溫制冷器的加熱站46上，如附圖8所示。
如附圖10中所示，扇型的圓盤的末端限定外殼，該外殼形成朝向前面開口的球形穹面，和朝向輻射屏蔽的底部的反向穹面。如第一個實施方案，這個穹面型在外殼內(nèi)提供斜面，以增加表面區(qū)域但是最小化在前面陣列的隔板之間穿過的輻射的直接攔截。如在第一個實施方案中，隔板的整個表面區(qū)域可能被涂上吸附劑，使其具有較高水平的傳導(dǎo)率。
具有400毫米直徑的典型的現(xiàn)有的低溫泵具有在75對氫的大約12,000公升每秒的捕獲速度，以及對氫的大約22％的捕獲概率。在第一個公開的實施方案的實施中，320毫米直徑的系統(tǒng)，這是一個具有400毫米系統(tǒng)的大約三分之二開口區(qū)域的系統(tǒng)，擁有大約11,000公升每秒的捕獲速度以及大約31％的捕獲概率。在第二個所公開的具有320毫米直徑的實施方案的實施中，獲得大約13,000公升每秒的捕獲速度以及大約37％的捕獲概率。作為另一種比較，傳統(tǒng)的250毫米系統(tǒng)具有大約4,500公升每秒的捕獲速度以及大約21％對氫的捕獲概率。根據(jù)本發(fā)明第二個實施方案的250毫米的系統(tǒng)獲得大約7,000公升每秒的捕獲速度以及大約32％對氫的捕獲概率。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其優(yōu)選的實施方案被具體地示出和描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本發(fā)明在沒有超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，還可以在形式上和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種不同的改變。
權(quán)利要求
1.一種低溫泵，其包括具有第一和第二階段的制冷器；與制冷器的第二階段熱接觸的第二階段低溫板，以冷凝較低溫度的冷凝氣體；圍繞第二階段低溫板的輻射屏蔽，該輻射屏蔽與制冷器的第一階段進(jìn)行熱接觸；以及穿過輻射屏蔽中的開口的前面低溫板，該前面低溫板作為低溫抽吸表面用于較高冷凝溫度氣體；該低溫泵具有至少20％對氫氣的捕獲能力，以及第二階段低溫板包括裝載吸附劑的隔板陣列，至少大約80％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中第二階段低溫板的至少大約90％的表面區(qū)域被涂有吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的低溫泵，其中第二階段低溫板包括平坦隔板，該平坦隔板具有定向的朝向輻射屏蔽的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的低溫泵，其中第二階段低溫板進(jìn)一步包括前面隔板，該前面隔板向外形成角度并朝向輻射屏蔽中的開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的低溫泵，其中前面隔板的邊緣限定了朝向輻射屏蔽中的開口延伸的外殼，該外殼具有傾斜的外圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的低溫泵，其中前面隔板是展開成扇型的圓盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的低溫泵，其中前面隔板包括同軸的截頭圓錐體的隔板。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的低溫泵，進(jìn)一步包括后面隔板，該后面隔板向外形成角度并遠(yuǎn)離輻射屏蔽的開口，后面隔板的邊緣限定了遠(yuǎn)離輻射屏蔽的開口延伸的外殼，該外殼具有傾斜的外圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中輻射屏蔽包括圓筒和封閉圓筒的末端的底部，圓筒的接合處以及傾斜地使氣體朝向第二階段低溫板集中的底部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的低溫泵，其中第二階段低溫板進(jìn)一步包括后面隔板，該后面隔板向外形成角度并遠(yuǎn)離輻射屏蔽的開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的低溫泵，其中后面隔板的邊緣限定了外殼，該外殼沿著其外圍傾斜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中前面低溫板覆蓋的區(qū)域大于第二階段低溫板的陰影，但是少于輻射屏蔽的開口的50％。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中第二階段低溫板的直徑少于輻射屏蔽開口直徑的60％。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中當(dāng)?shù)诙A段低溫板包括圓盤陣列時，圓盤形成扇形以限定通常是球形的外殼。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的低溫泵，其中形成球形的外殼包括一摞平行的圓盤，在所述的摞的一端形成拱頂?shù)某缮刃蔚膱A盤，以及在所述的摞的另一端形成反向的拱頂?shù)某缮刃蔚膱A盤。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中至少90％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者輻射屏蔽的開口的直接的視線。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中實質(zhì)上的全部的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽的開口的直接的視線。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中低溫泵具有對氫氣的至少25％的捕獲能力。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的低溫泵，其中低溫泵具有對氫氣的至少30％的捕獲能力。
20.一種低溫泵，其包括具有第一和第二階段的制冷器；第二階段低溫板，該第二階段低溫板與制冷器的第二階段進(jìn)行熱接觸以冷凝低溫冷凝氣體；圍繞第二階段低溫板的輻射屏蔽，該輻射屏蔽與制冷器的第一階段進(jìn)行熱接觸；以及穿過輻射屏蔽的開口的前面低溫板，該前面低溫板作為對較高冷凝溫度氣體的低溫抽吸表面，該前面低溫板覆蓋的區(qū)域小于輻射屏蔽中的開口的50％；包括隔板陣列的第二階段低溫板，所述的隔板陣列承載吸附劑，至少大約80％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的低溫泵，其中至少大約90％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的低溫泵，其中實質(zhì)上的全部的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的低溫泵，其中低溫泵具有對氫氣的至少25％的捕獲能力。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的低溫泵，其中低溫泵具有對氫氣的至少30％的捕獲能力。
25.一種低溫泵，其包括具有第一和第二階段的制冷器；第二階段低溫板，該第二階段低溫板與制冷器的第二階段進(jìn)行熱接觸以冷凝低溫冷凝氣體；圍繞第二階段低溫板的輻射屏蔽，該輻射屏蔽與制冷器的第一階段進(jìn)行熱接觸；以及穿過輻射屏蔽中的開口的前面陣列，該前面陣列作為用于較高冷凝溫度氣體的低溫抽吸表面；包括承載吸附劑的隔板的陣列的第二階段低溫板，其中至少大約80％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線，多數(shù)吸附劑具有到輻射屏蔽的圓筒型側(cè)面或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的低溫泵，其中至少90％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的低溫泵，其中實質(zhì)上全部的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的低溫泵，其中低溫泵具有對氫氣的至少25％的捕獲能力。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的低溫泵，其中低溫泵具有對氫氣的至少30％的捕獲能力。
30.一種低溫泵，其包括具有第一和第二階段的制冷器；第二階段低溫板，該第二階段低溫板與制冷器的第二階段進(jìn)行熱接觸以冷凝低溫冷凝氣體；以及圍繞第二階段低溫板的輻射屏蔽，該輻射屏蔽與制冷器的第一階段進(jìn)行熱接觸，該輻射屏蔽包括圓筒以及封閉圓筒的一端的底部，圓筒的接合處以及形成傾斜地以朝向第二階段低溫板集中氣體的底部；以及穿過輻射屏蔽中的開口的前面陣列，該前面陣列作為用于較高冷凝溫度氣體的低溫抽吸表面，前面低溫板覆蓋的區(qū)域大于第二階段低溫板的投影，但是小于輻射屏蔽中的開口的50％；第二階段低溫板，其包括平坦隔板陣列，該平坦隔板具有朝向輻射屏蔽定向的邊緣；前面隔板，該前面陣列向外形成角度并朝向輻射屏蔽中的開口，該前面隔板限定了朝向輻射屏蔽中的開口延伸的外殼，所述的外殼具有傾斜的外圍；以及后面隔板，該后面隔板向外形成角度并遠(yuǎn)離輻射屏蔽的開口，該后面隔板限定了沿著外圍傾斜的外殼；第二階段低溫板的隔板承載吸附劑，至少大約80％的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線。
31.一種包括圓盤陣列的低溫板陣列，形成扇形的圓盤限定了通常形成球形的外殼。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的低溫板陣列，包括一摞平行的圓盤；在摞的一端形成拱頂?shù)纳刃蔚膱A盤；以及在摞的另一端形成相反的拱頂?shù)纳刃蔚膱A盤。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的低溫板陣列，其中圓盤被安裝到一對適于被安裝到低溫制冷器加熱站上的托架上。
34.一種低溫泵，其包括具有第一和第二階段的制冷器；第二階段低溫板，該第二階段低溫板與制冷器的第二階段進(jìn)行熱接觸以冷凝低溫冷凝氣體，第二階段低溫板包括圓盤的陣列，所述的圓盤形成扇形以限定通常成球形的外殼；圍繞第二階段低溫板的輻射屏蔽，該輻射屏蔽與第一階段散熱片熱接觸；以及穿過輻射屏蔽中的開口的前面低溫板，該前面低溫板作為用于較高冷凝溫度氣體的低溫抽吸表面。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的低溫泵，其中第二階段低溫板包括一摞平行的圓盤；在該摞的一端上形成拱頂?shù)纳刃螆A盤；以及在該摞的另一端上形成相反的拱頂?shù)纳刃螆A盤。
全文摘要
提供對Ⅲ型氣體具有較高抽吸速度的一種低溫泵。打開配置的前面陣列提供了氣體進(jìn)入輻射屏蔽的較高傳導(dǎo)率，該輻射屏蔽被形成以朝向第二階段陣列集中氣體。第二階段陣列具有打開配置的涂有吸附劑的隔板。實質(zhì)上全部的吸附劑具有到輻射屏蔽或者到輻射屏蔽中的開口的直接的視線，實質(zhì)上全部的隔板被涂有吸附劑。在一種形式中，第二階段低溫泵陣列包括展成扇形的圓盤陣列以限定通常成球形的外殼。
文檔編號F04B37/02GK101044319SQ200580036260
公開日2007年9月26日 申請日期2005年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者阿倫·J·巴特萊特, 約翰·諾德博格, 布賴恩·湯普森 申請人:布魯克斯自動化有限公司