低溫泵及非冷凝性氣體的真空排氣方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種適于非冷凝性氣體排出的低溫泵及真空排氣方法。本發(fā)明的低溫泵（10）具備：放射屏蔽件（30），其具備劃定屏蔽件開(kāi)口（26）的屏蔽件前端（28）、屏蔽件底部（34）以及在屏蔽件前端（28）與屏蔽件底部（34）之間延伸的屏蔽件側(cè)部（36）；以及低溫板總成（20），被冷卻至比放射屏蔽件（30）更低的溫度。低溫板總成（20）具備：第1板排列（61），具備多個(gè)第1吸附板（60）；以及多個(gè)第2板排列（63），各自具備多個(gè)第2吸附板（62）。第1板排列（61）與多個(gè)第2板排列（63）配合形成格柵狀的多個(gè)吸附區(qū)段，所述多個(gè)吸附區(qū)段分別向屏蔽件側(cè)部（36）露出。
【專(zhuān)利說(shuō)明】低溫泵及非冷凝性氣體的真空排氣方法
[0001] 本申請(qǐng)主張基于2013年3月19日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2013-057050號(hào)的優(yōu)先 權(quán)。該日本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考援用于本說(shuō)明書(shū)中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種低溫泵及非冷凝性氣體的真空排氣方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 低溫泵為通過(guò)冷凝或吸附將氣體分子捕捉到被冷卻成超低溫的低溫板上以進(jìn)行 排氣的真空泵。低溫泵一般用于實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體電路制造工藝等所要求的清潔的真空環(huán)境。作 為低溫泵的應(yīng)用之一，例如離子注入工序，例如氫等非冷凝性氣體有時(shí)占應(yīng)排出氣體的一 大半。非冷凝性氣體只有吸附在被冷卻成超低溫的吸附區(qū)域才能夠排出。
[0004] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2009-57957號(hào)公報(bào)
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2009-62891號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一種實(shí)施方式的例示性目的之一在于，提供一種適于非冷凝性氣體排出 的低溫泵及真空排氣方法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種低溫泵，其具備：放射屏蔽件，具備劃定屏 蔽件開(kāi)口的屏蔽件前端、屏蔽件底部及在所述屏蔽件前端與所述屏蔽件底部之間延伸的屏 蔽件側(cè)部；以及低溫板總成，具備：具有多個(gè)第1吸附板的第1板排列及各自具有多個(gè)第2 吸附板的多個(gè)第2板排列，且該低溫板總成被冷卻成比所述放射屏蔽件更低的溫度，所述 第1板排列與所述多個(gè)第2板排列配合形成格柵狀的多個(gè)吸附區(qū)段，所述多個(gè)吸附區(qū)段分 別向所述屏蔽件側(cè)部暴露。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種非冷凝性氣體的真空排氣方法，其具備以 下步驟：在低溫泵的放射屏蔽件與被冷卻成比所述放射屏蔽件更低溫的低溫板總成之間接 收非冷凝性氣體分子；以及使非冷凝性氣體分子吸附在所述低溫板總成的格柵狀吸附板排 列上，所述格柵狀吸附板排列具備各自向所述放射屏蔽件的側(cè)部暴露的多個(gè)吸附區(qū)段。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種低溫泵，其具備：放射屏蔽件，具備劃定屏 蔽件開(kāi)口的屏蔽件前端、屏蔽件底部及在所述屏蔽件前端與所述屏蔽件底部之間延伸的屏 蔽件側(cè)部；以及低溫板總成，具備在所述屏蔽件開(kāi)口與所述屏蔽件底部之間重疊配置的多 個(gè)吸附區(qū)段列，且該低溫板總成被冷卻成比所述放射屏蔽件更低的溫度，所述多個(gè)吸附區(qū) 段列分別具備多個(gè)吸附區(qū)段，所述多個(gè)吸附區(qū)段分別具備覆蓋該吸附區(qū)段的頂棚部及向所 述屏蔽件側(cè)部暴露的開(kāi)口部。
[0010] 此外，將以上構(gòu)成要件的任意組合或本發(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。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種適于非冷凝性氣體排出的低溫泵及真空排氣方法。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是示意表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵的主要部分的剖視圖。
[0013] 圖2是示意表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫板總成的側(cè)視剖視圖。
[0014] 圖3是示意表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫板總成的頂部的低溫板單 元的俯視圖。
[0015] 圖4是示意表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫板總成的頂部的低溫板單 元的側(cè)視圖。
[0016] 圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的非冷凝性氣體的真空排氣方法 的圖。
[0017] 圖中：10-低溫泵，20-低溫板總成，26-屏蔽件開(kāi)口，28-屏蔽件前端，30-放射屏 蔽件，34-屏蔽件底部，36-屏蔽件側(cè)部，44-吸附區(qū)段，48-吸附區(qū)域，50-氣體接收空間， 60-平板型板、61-第1板排列、62-縱板型板、63-第2板排列。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 圖1是示意表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的主要部分的剖視圖。 低溫泵10例如安裝在離子注入裝置或?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) 排出的氣體從安裝有低溫泵10的真空腔室通過(guò)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在內(nèi)的截面。
[0019] 此外，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(yǔ)。軸向表示穿過(guò)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(jiàn)，在軸向上，有時(shí)將相對(duì) 靠近吸氣口 12的方向稱(chēng)作"上"，相對(duì)遠(yuǎn)離的方向稱(chēng)作"下"。即，有時(shí)將相對(duì)遠(yuǎn)離低溫泵10 的底部的方向稱(chēng)作"上"，相對(duì)靠近的方向稱(chēng)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(chēng)作"內(nèi)"，將靠近吸氣口 12的周緣的方向稱(chēng)作"外"。放 射方向也可以稱(chēng)為徑向。此外，這種表述形式與低溫泵10安裝在真空腔室時(shí)的配置無(wú)關(guān)。 例如，低溫泵10可以沿垂直方向使吸氣口 12朝下來(lái)安裝在真空腔室。
[0020] 并且，有時(shí)將圍繞軸向的方向稱(chēng)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。
[0021] 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1冷卻臺(tái)22及第2冷卻臺(tái)24的二級(jí)式 制冷機(jī)。制冷機(jī)16構(gòu)成為將第1冷卻臺(tái)22冷卻成第1溫度水平，將第2冷卻臺(tái)24冷卻成 第2溫度水平。第2溫度水平的溫度低于第1溫度水平。例如，第1冷卻臺(tái)22被冷卻至 65K?120K左右，優(yōu)選被冷卻至80K?100K，第2冷卻臺(tái)24被冷卻至10K?20K左右。
[0022] 圖1所示的低溫泵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。本發(fā)明同樣也能夠 適用于所謂的立式低溫泵。立式低溫泵是指制冷機(jī)沿著低溫泵的軸向配設(shè)的低溫泵。
[0023] 低溫泵10具備高溫低溫板18、以及被冷卻至低于高溫低溫板18的溫度的低溫板 總成20。高溫低溫板18是為了防止來(lái)自低溫泵10的外部或低溫泵容器38的輻射熱影響 低溫板總成20而設(shè)置的低溫板。高溫低溫板18與低溫板總成20之間具有間隙，高溫低溫 板18并不與低溫板總成20接觸。高溫低溫板18具備放射屏蔽件30及入口低溫板32,且 包圍低溫板總成20。高溫低溫板18與第1冷卻臺(tái)22熱連接。因此，高溫低溫板18被冷卻 至第1溫度水平。
[0024] 放射屏蔽件30是為了防止從低溫泵容器38的輻射熱影響低溫板總成20而設(shè)置 的。放射屏蔽件30位于低溫泵容器38與低溫板總成20之間，且包圍低溫板總成20。放 射屏蔽件30具備劃定屏蔽件開(kāi)口 26的屏蔽件前端28、與屏蔽件開(kāi)口 26對(duì)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(kāi)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。
[0025] 在屏蔽件側(cè)部36有制冷機(jī)16的安裝孔37,制冷機(jī)16的第2冷卻臺(tái)24從該安裝 孔37插入到放射屏蔽件30中。在該安裝孔37的外周，第1冷卻臺(tái)22固定于放射屏蔽件 30的外表面。如此，放射屏蔽件30與第1冷卻臺(tái)22熱連接。此外，還可以設(shè)置有用于將放 射屏蔽件30連接于第1冷卻臺(tái)22的傳熱部件。該傳熱部件的一端固定于制冷機(jī)安裝孔的 外周部，另一端固定于第1冷卻臺(tái)22。傳熱部件例如為中空的短筒，其沿著制冷機(jī)16的中 心軸在放射屏蔽件30與第1冷卻臺(tái)22之間延伸。
[0026] 放射屏蔽件30形成包圍低溫板總成20的氣體接收空間50。氣體接收空間50為 低溫泵10的內(nèi)部空間14的外側(cè)部分，且為與放射屏蔽件30在放射方向內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域。 氣體接收空間50在軸向上從屏蔽件開(kāi)口 26遍及屏蔽件底部34包圍低溫板總成20的外周。
[0027] 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。代替此，放射屏 蔽件30也可以構(gòu)成為通過(guò)多個(gè)零件，整體呈筒狀的形狀。這些多個(gè)零件也可以相互保持間 隙而配設(shè)。例如，放射屏蔽件30在軸向上可以分割成2個(gè)部分。此時(shí)，放射屏蔽件30的上 部為兩端開(kāi)放的筒，其具備屏蔽件前端28和屏蔽件側(cè)部36的第1部分。放射屏蔽件30的 下部則上端開(kāi)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1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37的 上半部分形成于屏蔽件側(cè)部36的第1部分，下半部分形成于屏蔽件側(cè)部36的第2部分。
[0028] 入口低溫板32為了防止來(lái)自低溫泵10的外部熱源(例如，安裝有低溫泵10的真 空腔室內(nèi)的熱源)的輻射熱影響低溫板總成20而設(shè)置于吸氣口 12 (或屏蔽件開(kāi)口 26,以下 相同）。并且，在入口低溫板32的冷卻溫度下冷凝的氣體(例如水分）被捕捉到其表面。
[0029] 入口低溫板32配置于吸氣口 12處的與低溫板總成20對(duì)應(yīng)的位置。入口低溫板 32占據(jù)吸氣口 12的開(kāi)口面積的中心部分，與放射屏蔽件30之間形成環(huán)狀的開(kāi)放區(qū)域51。 開(kāi)放區(qū)域51位于吸氣口 12處的與氣體接收空間50對(duì)應(yīng)的位置。氣體接收空間50以包圍 低溫板總成20的方式位于內(nèi)部空間14的外周部，因此開(kāi)放區(qū)域51位于吸氣口 12的外周 部。開(kāi)放區(qū)域51為氣體接收空間50的入口，低溫泵10通過(guò)開(kāi)放區(qū)域51使氣體進(jìn)入氣體 接收空間50。
[0030] 入口低溫板32經(jīng)由安裝部件(未圖示）而安裝在屏蔽件前端28。如此，入口低溫 板32固定于放射屏蔽件30,且與放射屏蔽件30熱連接。入口低溫板32雖然靠近低溫板總 成20,但并不接觸。
[0031] 入口低溫板32具備配設(shè)于吸氣口 12的平面結(jié)構(gòu)。入口低溫板32例如可以具備 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。入 口低溫板32還可以配設(shè)成橫跨吸氣口 12的整體。此時(shí)，開(kāi)放區(qū)域51可以通過(guò)去掉板的一 部分或百葉窗或人字紋狀物的一部分葉片來(lái)形成。
[0032] 低溫板總成20設(shè)置于低溫泵10的內(nèi)部空間14的中心部。在圖1中，用虛線示出 設(shè)置低溫板總成20的大體的區(qū)域。例如，低溫板總成20以包圍放射屏蔽件30的中心軸A 的布局配置。低溫板總成20的上部、側(cè)部及下部分別與入口低溫板32、屏蔽件側(cè)部36及屏 蔽件底部34對(duì)置。
[0033] 詳細(xì)內(nèi)容將后述，在低溫板總成20中，至少在一部分表面上形成有吸附區(qū)域48 (參考圖2)。吸附區(qū)域48是為了將非冷凝性氣體(例如氫）通過(guò)吸附來(lái)捕捉而設(shè)置的。吸 附區(qū)域48例如通過(guò)將吸附劑(例如活性炭)粘接在低溫板表面來(lái)形成。并且，在低溫板總成 20的至少一部分表面上形成有用于將冷凝性氣體通過(guò)冷凝來(lái)捕捉的冷凝區(qū)域。冷凝區(qū)域例 如為低溫板基材表面(例如金屬面）被露出的區(qū)域，換言之，為在低溫板表面上沒(méi)有吸附劑 的區(qū)域。所以，冷凝區(qū)域有時(shí)還稱(chēng)作非吸附區(qū)域。因此，低溫板總成20具備在其一部分具 有冷凝區(qū)域(或還稱(chēng)為非吸附區(qū)域）的吸附板或低溫吸附板。
[0034] 圖2是示意表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的低溫板總成20的側(cè)視剖視圖。在 圖2中，制冷機(jī)16 (參考圖1)是從紙面深處朝向正前方而配置的。并且，圖3及圖4分別 是示意表示低溫板總成20的頂部的低溫板單元58的俯視圖及側(cè)視圖。
[0035] 低溫板總成20具備多個(gè)吸附板以及用于將這些吸附板安裝在第2冷卻臺(tái)24的板 安裝部件42。低溫板總成20經(jīng)由板安裝部件42而安裝在第2冷卻臺(tái)24。如此一來(lái)，低溫 板總成20與第2冷卻臺(tái)24熱連接。由此，低溫板總成20被冷卻至第2溫度水平。
[0036] 板安裝部件42是按照預(yù)先設(shè)計(jì)的板面布局固定式排列吸附板并構(gòu)成從第2冷卻 臺(tái)24向吸附板的傳熱路徑的要件。板安裝部件42具備朝向吸氣口 12側(cè)的上表面以及從 上表面向下方延伸且安裝在第2冷卻臺(tái)24的側(cè)面。
[0037] 低溫板總成20具備兩種吸附板，即平板型板60和縱板型板62。因此，還能夠?qū)⑵?板型板60及縱板型板62分別稱(chēng)作第1吸附板及第2吸附板。
[0038] 低溫板總成20具備多個(gè)低溫板單元58,各低溫板單元58組合該兩種吸附板來(lái)構(gòu) 成。多個(gè)低溫板單元58在軸向上排列。該多個(gè)低溫板單元58以相鄰的2個(gè)低溫板單元58 靠近或接觸的方式排列。如此一來(lái)，低溫板總成20具備低溫板單元58的層疊結(jié)構(gòu)。
[0039] 低溫板總成20具備形成第1板排列61的多個(gè)平板型板60。該多個(gè)平板型板60 在低溫泵10的軸向上排列。平板型板60分別以橫跨內(nèi)部空間14的中心部的方式配設(shè)，例 如為圓形的平板。平板型板60具備作為主表面的前表面和背面。平板型板60的前表面朝 向屏蔽件開(kāi)口 26,平板型板60的背面朝向屏蔽件底部34。
[0040] 平板型板60從中心軸A朝向放射方向外側(cè)延伸。平板型板60的中心在中心軸A 上，因此平板型板60與放射屏蔽件30同軸配設(shè)。平板型板60的外周部朝向放射方向外側(cè) 突出，且與屏蔽件側(cè)部36對(duì)置。
[0041] 多個(gè)平板型板60與屏蔽件開(kāi)口 26所劃定的開(kāi)口面平行地排列。即，相鄰的2個(gè) 平板型板60中靠近吸氣口 12的平板型板60的背面與遠(yuǎn)離吸氣口 12的平板型板60的前 表面平行相對(duì)。本說(shuō)明書(shū)中，為了方便說(shuō)明，有時(shí)將多個(gè)平板型板60中最靠近吸氣口 12的 稱(chēng)作頂板64,將多個(gè)平板型板60中最靠近屏蔽件底部34的稱(chēng)作底板65。頂板64的前表 面朝向入口低溫板32。另一方面，底板65的背面朝向屏蔽件底部34。
[0042] 頂板64可以靠近入口低溫板32。例如，頂板64與入口低溫板32之間的距離可以 小于頂板64與在其軸向下側(cè)相鄰的平板型板60之間的距離。如此，通過(guò)將頂板64配置于 軸向上方，能夠從屏蔽件開(kāi)口 26朝向屏蔽件底部34排列作為第1板排列61的多個(gè)平板型 板60。這有助于擴(kuò)大低溫板總成20的吸附區(qū)域的面積。
[0043] 各平板型板60在其中心部安裝在板安裝部件42。頂板64固定于板安裝部件42 的上表面，其他平板型板60固定于板安裝部件42的側(cè)面。在頂板64以外的平板型板60 上形成有用于將板安裝部件42插入到各平板型板60的中心部的開(kāi)口或缺口。并且，在軸 向上位于與制冷機(jī)16相同高度的平板型板60上形成有用于避免與制冷機(jī)16的干擾的開(kāi) 口或缺口。
[0044] 如圖所示，多個(gè)平板型板60的外周部具有相同尺寸(例如相同直徑)。但是，多個(gè)平 板型板60也可以分別具有不同形狀和/或尺寸(例如不同直徑)。多個(gè)平板型板60中有的 平板型板60可以具有與在其上方相鄰的平板型板60相同形狀或者更大的形狀。其結(jié)果， 底板65可以大于頂板64。
[0045] 并且，如圖所示，一組相鄰的平板型板60的間隔與另一組相鄰的平板型板60的間 隔不同。在軸向上方的平板型板間隔小于在軸向下方的平板型板間隔。這些間隔取決于設(shè) 置于2個(gè)平板型板60之間的縱板型板62的軸向長(zhǎng)度。但是，多個(gè)平板型板60的間隔也可 以是固定的。
[0046] 相鄰的2個(gè)平板型板60的間隔形成與氣體接收空間50連續(xù)的開(kāi)放部分。即，2個(gè) 平板型板60的間隙朝氣體接收空間50開(kāi)放。在平板型板60的外端與屏蔽件側(cè)部36之間 未設(shè)置妨礙氣體流通的屏蔽物。
[0047] 吸附區(qū)域48形成于各平板型板60的整個(gè)背面。并且，吸附區(qū)域48形成于各平板 型板60的前表面的中心部。但是，在頂板64的前表面上未形成吸附區(qū)域48。因此，在頂板 64的前表面及其他平板型板60的前表面外周部形成有冷凝區(qū)域。
[0048] 吸附區(qū)域與冷凝區(qū)域的邊界是通過(guò)投射到平板型板60上的視線70的軌跡來(lái)設(shè)定 的。該視線70為從屏蔽件前端28向在上方緊鄰該平板型板60的平板型板60的外周端劃 上的直線。若從該外周端向在下方緊鄰的平板型板60延長(zhǎng)視線70,則視線70與該平板型 板的前表面交叉?？梢愿鶕?jù)使視線70沿著屏蔽件前端28移動(dòng)時(shí)的交點(diǎn)的軌跡設(shè)定吸附區(qū) 域48與冷凝區(qū)域的邊界。在邊界的內(nèi)側(cè)的至少一部分形成吸附區(qū)域48,優(yōu)選使吸附區(qū)域 48占據(jù)邊界的整個(gè)內(nèi)側(cè)。如此一來(lái)，各平板型板60的吸附區(qū)域48被在上方緊鄰的平板型 板60覆蓋。各平板型板60的吸附區(qū)域48被設(shè)定成基本上無(wú)法從屏蔽件開(kāi)口 26觀察到。 [0049] 然而，積蓄在低溫泵中的氣體通常通過(guò)再生處理基本上被完全排出，在再生結(jié)束 時(shí)低溫泵恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格上的排氣性能。但是，所積蓄的氣體中的一部分成分即使經(jīng)過(guò)再 生處理也殘留在吸附劑中的比例較高。
[0050] 例如，在作為離子注入裝置的真空排氣用途而設(shè)置的低溫泵中，觀察到粘著性的 物質(zhì)附著在作為吸附劑的活性炭上的現(xiàn)象。該粘著性物質(zhì)即使經(jīng)過(guò)再生處理也難以完全去 除?？梢哉J(rèn)為該粘著性物質(zhì)是由從覆蓋在處理對(duì)象基板上的光致抗蝕劑排出的有機(jī)類(lèi)的排 氣所引起的?；蛘?，也有可能是由離子注入處理中用作摻雜劑氣體即原料氣體的毒性氣體 所引起的。還有可能是由離子注入處理中的其他副產(chǎn)氣體所引起的。還有可能是由這些氣 體混合反應(yīng)而生成粘著性物質(zhì)。
[0051] 離子注入處理中，低溫泵排出的氣體的大部分可能是氫氣。氫氣通過(guò)再生基本上 被完全排出至外部。若難再生氣體為微量，則在1次低溫抽取處理中難再生氣體對(duì)低溫泵 的排氣性能的影響輕微。但是，在反復(fù)進(jìn)行低溫抽取處理和再生處理的過(guò)程中，難再生氣體 漸漸積蓄在吸附劑上，有可能使排氣性能降低。當(dāng)排氣性能下降至允許范圍以下時(shí)，需要進(jìn) 行包括例如更換吸附劑或與吸附劑一同更換低溫板、或?qū)ξ絼┻M(jìn)行化學(xué)上的難再生氣體 去除處理在內(nèi)的維護(hù)工作。
[0052] 難再生氣體幾乎無(wú)一例外是冷凝性氣體。從外部朝向低溫泵10飛來(lái)的冷凝性氣 體的分子經(jīng)由開(kāi)放區(qū)域51及氣體接收空間50被捕捉到平板型板60的冷凝區(qū)域或放射屏 蔽件30上。通過(guò)避免吸附區(qū)域48向吸氣口 12暴露來(lái)保護(hù)吸附區(qū)域48免受進(jìn)入到低溫泵 10中的氣體所含的難再生氣體的影響。難再生氣體沉積在冷凝區(qū)域。如此，能夠同時(shí)兼顧 非冷凝性氣體的高速排氣以及保護(hù)吸附區(qū)域48免受難再生氣體的影響。避免吸附區(qū)域48 的暴露，還有助于保護(hù)吸附區(qū)域免受水分的影響。
[0053] 在本實(shí)施方式中，吸附區(qū)域48無(wú)法從吸氣口 12觀察到。換言之，低溫板總成20 的吸附劑總面積中能夠觀察到的吸附劑面積的比率即"吸附劑可見(jiàn)率"為零％。但是，本發(fā) 明不限于吸附劑可見(jiàn)率為零％的結(jié)構(gòu)。當(dāng)吸附劑可見(jiàn)率小于7%時(shí)，可以評(píng)價(jià)為吸附劑基 本上無(wú)法從開(kāi)口觀察到。在一種實(shí)施方式中，優(yōu)選吸附劑可見(jiàn)率為小于7%、小于5%或小于 3%。但是，例如當(dāng)估計(jì)難再生氣體的含量十分低時(shí)或者允許犧牲暴露的吸附劑時(shí)，可從開(kāi)口 觀察到的吸附劑也可以超出7%。
[0054] 本 申請(qǐng)人:之前提出的低溫泵也具備適于非冷凝性氣體的高速排氣的低溫板總成 或多個(gè)低溫吸附板的排列。可以將這種低溫板總成用作本實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的 第1板排列61。本 申請(qǐng)人:之前提出的低溫泵例如公開(kāi)于日本特開(kāi)2012-237262號(hào)公報(bào)、美 國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2013/0008189號(hào)。其全部通過(guò)參考援用于本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中。
[0055] 另外，低溫板總成20具備形成第2板排列63的多個(gè)縱板型板62。第2板排列63 設(shè)置在每個(gè)平板型板60。因此，低溫板總成20具備與平板型板60的數(shù)量相等的多個(gè)第2 板排列63。
[0056] 多個(gè)縱板型板62排列在對(duì)應(yīng)的平板型板60的下側(cè)。因此，多個(gè)第2板排列63分 別在相鄰的2個(gè)平板型板60之間。其中，對(duì)應(yīng)底板65的多個(gè)縱板型板62在底板65與屏 蔽件底部34之間。
[0057] 多個(gè)縱板型板62沿低溫泵10的周向排列?？v板型板62例如為多邊形的板，例如 為三角形(或正方形、長(zhǎng)方形或如梯形等四邊形)的板?？v板型板62以使其主表面朝向周向 的方式配設(shè)。因此，多個(gè)縱板型板62以使相鄰的2個(gè)縱板型板62在周向上相對(duì)的方式排 列?？v板型板62沿著軸向及放射方向延伸。縱板型板62例如以等角度間隔排列。
[0058] 縱板型板62的外緣部朝向放射方向外側(cè)突出，且與屏蔽件側(cè)部36對(duì)置。縱板型 板62與屏蔽件開(kāi)口 26所劃定的開(kāi)口面垂直地配設(shè)?？v板型板62從中心軸A以放射狀排 列?？v板型板62配設(shè)于板安裝部件42的外側(cè)。
[0059] 多個(gè)第2板排列63分別具有相同的縱板型板62的排列。因此，某一第2板排列 63的與相鄰的第2板排列63相同的角度位置上具有縱板型板62。由此，在某一平板型板 60之上相鄰的縱板型板62和在該平板型板60之下相鄰的縱板型板62可以形成軸向連續(xù) 的單一縱板型板。此外，多個(gè)第2板排列63也可以具有互不相同的排列。例如，某一第2 板排列63的縱板型板62和相鄰的第2板排列63的縱板型板62可以在周向上彼此不同地 排列。
[0060] 縱板型板62安裝在對(duì)應(yīng)的平板型板60的背面，且從平板型板60朝下突出?？v板 型板62經(jīng)由平板型板60與板安裝部件42熱連接?？v板型板62未安裝在其下相鄰的平板 型板60上。如此一來(lái)，由第2板排列63和其上方緊鄰的平板型板60構(gòu)成低溫板單元58。 在軸向上位于與制冷機(jī)16相同高度上的低溫板單元58中，為了避免與制冷機(jī)16的干擾， 可以去掉一部分縱板型板62。
[0061] 縱板型板62的形狀可以根據(jù)投射到平板型板60上的視線70的軌跡來(lái)設(shè)定。可 以根據(jù)使視線70沿著屏蔽件前端28移動(dòng)時(shí)的視線70的軌跡設(shè)定縱板型板62的形狀。當(dāng) 屏蔽件前端28及平板型板60為圓形時(shí)，該視線70的軌跡形成圓錐側(cè)面。例如，將縱板型 板62的形狀設(shè)定成使縱板型板62的至少一部分容納在視線70的軌跡所形成的區(qū)域的內(nèi) 偵k優(yōu)選將縱板型板62的形狀設(shè)定成使縱板型板62的整體容納在視線70的軌跡所形成 的區(qū)域的內(nèi)側(cè)。如此一來(lái)，縱板型板62被在上方緊鄰的平板型板60覆蓋?？v板型板62具 有被設(shè)定成基本上無(wú)法從屏蔽件開(kāi)口 26觀察到的形狀。
[0062] 縱板型板62的形狀根據(jù)距屏蔽件開(kāi)口 26的距離而不同。在圖示的實(shí)施方式中， 頂板64之下的縱板型板62為直角三角形。該三角形縱板型板將其斜邊朝向放射方向外 偵k其他兩邊的其中一邊支承在頂板64的背面，另一邊朝向放射方向內(nèi)側(cè)并靠近板安裝部 件42?？v板型板62也可以安裝在板安裝部件42上。并且，頂板64以外的平板型板60之 下的縱板型板62為直角梯形。該梯形板也與三角形板同樣地，將斜邊朝向放射方向外側(cè)。 梯形板的長(zhǎng)邊(上底）支承在平板型板60的背面，短邊(下底）朝向軸向下方。
[0063] 多個(gè)第2板排列63可以具備具有相同形狀的縱板型板62。例如，各第2板排列 63可以具備矩形或直角梯形的縱板型板62。此時(shí)，縱板型板62的形狀及配置可以被設(shè)定 成使朝向放射方向外側(cè)的縱板型板62的邊與視線70交叉。如此一來(lái)，也能夠通過(guò)平板型 板60覆蓋縱板型板62的大半部分。
[0064] 吸附區(qū)域48形成于各縱板型板62的整個(gè)兩面。各縱板型板62的吸附區(qū)域48基 本上無(wú)法從屏蔽件開(kāi)口 26觀察到。此外，當(dāng)縱板型板62的一部分無(wú)法從屏蔽件開(kāi)口 26觀 察到時(shí)，與平板型板60同樣地，可以利用視線70設(shè)定吸附區(qū)域與冷凝區(qū)域的邊界。
[0065] 如此一來(lái)，在低溫板總成20中多個(gè)吸附板排列成格柵狀。多個(gè)平板型板60與多 個(gè)第2板排列63交替排列。縱板型板62以相對(duì)于平板型板60形成角度的方式配置。如 此一來(lái)，第1板排列61與多個(gè)第2板排列63配合來(lái)形成多個(gè)吸附區(qū)段44 (參考圖3及圖 4)。多個(gè)吸附區(qū)段44排列成格柵狀。
[0066] 多個(gè)吸附區(qū)段44以各吸附區(qū)段44向屏蔽件側(cè)部36暴露的方式二維方式排列。多 個(gè)吸附區(qū)段44形成多個(gè)吸附區(qū)段列，該多個(gè)吸附區(qū)段列在屏蔽件開(kāi)口 26與屏蔽件底部34 之間重疊配置。如此一來(lái)，低溫板總成20具備在縱向及橫向上排列的矩陣狀的吸附區(qū)段44 的排列。
[0067] 多個(gè)平板型板60分別與對(duì)應(yīng)的第2板排列63在軸向上方相鄰。如此，各平板型 板60為覆蓋對(duì)應(yīng)的第2板排列63的罩部件。第2板排列63的多個(gè)縱板型板62為隔開(kāi)平 板型板60之間的分隔部件。各縱板型板62在軸向上方及下方相鄰的2個(gè)平板型板60上 沿軸向延伸，以便將該2個(gè)平板型板60之間以長(zhǎng)條狀分割成多個(gè)吸附區(qū)段44。該多個(gè)吸附 區(qū)段44在周向上排列，且形成1個(gè)吸附區(qū)段列。
[0068] 各吸附區(qū)段44具備覆蓋該吸附區(qū)段44的頂棚部、在相鄰的吸附區(qū)段44之間的側(cè) 壁部、以及向屏蔽件側(cè)部36暴露的開(kāi)口部。頂棚部由平板型板60提供，側(cè)壁部由縱板型板 62提供。開(kāi)口部為從氣體接收空間50向吸附區(qū)段44的氣體入口。開(kāi)口部從屏蔽件側(cè)部 36觀察時(shí)為矩形。開(kāi)口部向氣體接收空間50開(kāi)放，在吸附區(qū)段44與屏蔽件側(cè)部36之間未 設(shè)置妨礙氣體流通的屏蔽物。
[0069] 此外，每個(gè)平板型板60可以被分割成多個(gè)板片。此時(shí)，可以由每個(gè)板片提供對(duì)應(yīng) 的吸附區(qū)段44的頂棚部。并且，吸附區(qū)段44的開(kāi)口部也可以具有矩形以外的形狀。例如， 吸附區(qū)段44的開(kāi)口部可以為六邊形，低溫板總成20可以具備蜂窩狀的吸附板格柵體。此 時(shí)，吸附區(qū)段44的側(cè)壁部相對(duì)于頂棚部可以?xún)A斜。
[0070] 圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的非冷凝性氣體的真空排氣方法 的圖。如上所述，低溫泵10具備與屏蔽件側(cè)部36相對(duì)的格柵狀吸附板排列。吸附板的格 柵狀排列具備向屏蔽件側(cè)部36暴露的多個(gè)吸附區(qū)段44。該真空排氣方法具備以下步驟： 在低溫泵10的放射屏蔽件30與低溫板總成20之間接收非冷凝性氣體分子；以及使非冷凝 性氣體分子吸附在格柵狀吸附板排列上。該方法也可以具備以下步驟：使接收在放射屏蔽 件30與低溫板總成20之間的非冷凝性氣體分子在屏蔽件側(cè)部36反射。反射后的非冷凝 性氣體分子被吸附在多個(gè)吸附區(qū)段44中的任意一個(gè)上。
[0071] 在屏蔽件側(cè)部36反射的非冷凝性氣體分子進(jìn)入低溫板總成20的進(jìn)入角度有時(shí)接 近水平。假設(shè)未設(shè)置縱板型板62,如圖5中虛線箭頭P所示，非冷凝性氣體分子有可能通 過(guò)平板型板60之間來(lái)穿過(guò)低溫板總成20。但是，根據(jù)本實(shí)施方式，如圖5中實(shí)線箭頭Q所 示，能夠用縱板型板62捕捉以較小角度進(jìn)入低溫板總成20的非冷凝性氣體分子。
[0072] 根據(jù)本實(shí)施方式，吸附板排列成格柵狀。因此，具有某一吸附板(例如平板型板60) 與其他某一吸附板(例如縱板型板62)交叉的角度。因此，在沿著某一吸附板(例如平板型 板60)通過(guò)其附近的氣體分子的路徑上可以存在別的吸附板(例如縱板型板62)。因此，能 夠提高非冷凝性氣體分子與吸附板的接觸概率。因此，能夠加大非冷凝性氣體分子的排氣 速度。
[0073] 通過(guò)基于蒙特卡羅法的模擬實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，基于本實(shí)施方式的具有格柵狀吸附板排列 的低溫泵與本 申請(qǐng)人:之前提出的低溫泵相比，氫氣的排氣速度優(yōu)異約20%。
[0074] 并且，某些真空系統(tǒng)中有時(shí)設(shè)置多個(gè)低溫泵。通過(guò)使用基于本實(shí)施方式的低溫泵， 能夠減少低溫泵的設(shè)置臺(tái)數(shù)。即，能夠以較少臺(tái)數(shù)的低溫泵來(lái)實(shí)現(xiàn)相等的排氣速度。例如， 用3臺(tái)低溫泵代替4臺(tái)低溫泵時(shí)，低溫泵系統(tǒng)所需的成本降低至約3/4。因此，能夠大幅降 低用于構(gòu)成真空系統(tǒng)的總成本。
[0075] 并且，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)追加多個(gè)縱板型板62,能夠在低溫板總成20形成大 面積的吸附區(qū)域48。因此，能夠增加非冷凝性氣體分子的吸留量。
[0076] 以上，根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)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)。
[0077] 上述實(shí)施方式中，頂板64在其前表面不具有吸附區(qū)域48。但是，也可以在頂板64 的前表面形成吸附區(qū)域48。例如，頂板46可以具有朝向吸氣口 12或入口低溫板32突出延 伸的部分。可以在這種延伸部分的表面形成吸附區(qū)域。并且，頂板64以外的平板型板60 也同樣可以在例如外周部具有朝向軸向上方或下方突出延伸的部分。
[0078] 本發(fā)明的實(shí)施方式還能夠如下表現(xiàn)。
[0079] 1. 一種低溫泵，其具備：
[0080] 放射屏蔽件，具備劃定屏蔽件開(kāi)口的屏蔽件前端、屏蔽件底部及在所述屏蔽件前 端與所述屏蔽件底部之間延伸的屏蔽件側(cè)部；以及
[0081] 低溫板總成，具備：具有多個(gè)第1吸附板的第1板排列及各自具有多個(gè)第2吸附板 的多個(gè)第2板排列，且該低溫板總成被冷卻成比所述放射屏蔽件更低的溫度，
[0082] 所述第1板排列與所述多個(gè)第2板排列配合形成格柵狀的多個(gè)吸附區(qū)段，所述多 個(gè)吸附區(qū)段分別向所述屏蔽件側(cè)部暴露。
[0083] 2.根據(jù)實(shí)施方式1所述的低溫泵，其中，
[0084] 所述多個(gè)第1吸附板及所述多個(gè)第2吸附板分別具備吸附區(qū)域，所述吸附區(qū)域被 設(shè)定成基本上無(wú)法從所述屏蔽件開(kāi)口觀察到。
[0085] 3.根據(jù)實(shí)施方式1或2所述的低溫泵，其中，
[0086] 所述多個(gè)第2吸附板分別具有被設(shè)定成基本上無(wú)法從所述屏蔽件開(kāi)口觀察到的 形狀。
[0087] 4.根據(jù)實(shí)施方式1至3中任一方式所述的低溫泵，其中，
[0088] 所述多個(gè)第1吸附板與所述多個(gè)第2板排列交替排列，所述多個(gè)第2吸附板以相 對(duì)于所述多個(gè)第1吸附板形成角度的方式配置。
[0089] 5.根據(jù)實(shí)施方式1至4中任一方式所述的低溫泵，其中，
[0090] 所述多個(gè)第1吸附板以第1吸附板各自的前表面朝向所述屏蔽件開(kāi)口的方式排列 在所述低溫泵的軸向上，
[0091] 所述多個(gè)第2吸附板以相鄰的2個(gè)第2吸附板相對(duì)的方式排列在包圍所述軸向的 周向上。
[0092] 6.根據(jù)實(shí)施方式1至5中任一方式所述的低溫泵，其中，
[0093] 所述多個(gè)第2吸附板以從在屏蔽件開(kāi)口側(cè)相鄰的第1吸附板向屏蔽件底部側(cè)突出 的方式安裝在該第1吸附板上。
【權(quán)利要求】
1. 一種低溫泵，其特征在于，具備： 放射屏蔽件，具備劃定屏蔽件開(kāi)口的屏蔽件前端、屏蔽件底部及在所述屏蔽件前端與 所述屏蔽件底部之間延伸的屏蔽件側(cè)部；以及 低溫板總成，具備：具有多個(gè)第1吸附板的第1板排列及各自具有多個(gè)第2吸附板的多 個(gè)第2板排列，且該低溫板總成被冷卻成比所述放射屏蔽件更低的溫度， 所述第1板排列與所述多個(gè)第2板排列配合形成格柵狀的多個(gè)吸附區(qū)段，所述多個(gè)吸 附區(qū)段分別向所述屏蔽件側(cè)部暴露。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫泵，其特征在于， 所述多個(gè)第1吸附板及所述多個(gè)第2吸附板分別具備吸附區(qū)域，所述吸附區(qū)域被設(shè)定 成基本上無(wú)法從所述屏蔽件開(kāi)口觀察到。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫泵，其特征在于， 所述多個(gè)第2吸附板分別具有被設(shè)定成基本上無(wú)法從所述屏蔽件開(kāi)口觀察到的形狀。
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， 所述多個(gè)第1吸附板與所述多個(gè)第2板排列交替排列，所述多個(gè)第2吸附板以相對(duì)于 所述多個(gè)第1吸附板形成角度的方式配置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的低溫泵，其特征在于， 所述多個(gè)第1吸附板以第1吸附板各自的前表面朝向所述屏蔽件開(kāi)口的方式排列在所 述低溫泵的軸向上， 所述多個(gè)第2吸附板以相鄰的2個(gè)第2吸附板相對(duì)的方式排列在包圍所述軸向的周向 上。
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， 所述多個(gè)第2吸附板以從在屏蔽件開(kāi)口側(cè)相鄰的第1吸附板向屏蔽件底部側(cè)突出的方 式安裝在該第1吸附板上。
7. -種非冷凝性氣體的真空排氣方法，其特征在于，具備以下步驟： 在低溫泵的放射屏蔽件與被冷卻至比所述放射屏蔽件更低溫度的低溫板總成之間接 收非冷凝性氣體分子；以及 使非冷凝性氣體分子吸附在所述低溫板總成的格柵狀吸附板排列上， 所述格柵狀吸附板排列具備分別向所述放射屏蔽件的側(cè)部暴露的多個(gè)吸附區(qū)段。
8. -種低溫泵，其特征在于，具備： 放射屏蔽件，具備劃定屏蔽件開(kāi)口的屏蔽件前端、屏蔽件底部及在所述屏蔽件前端與 所述屏蔽件底部之間延伸的屏蔽件側(cè)部；以及 低溫板總成，具備在所述屏蔽件開(kāi)口與所述屏蔽件底部之間重疊配置的多個(gè)吸附區(qū)段 列，且該低溫板總成被冷卻成比所述放射屏蔽件更低的溫度， 所述多個(gè)吸附區(qū)段列分別具備多個(gè)吸附區(qū)段， 所述多個(gè)吸附區(qū)段分別具備覆蓋該吸附區(qū)段的頂棚部及向所述屏蔽件側(cè)部暴露的開(kāi) 口部。
【文檔編號(hào)】F04B37/08GK104061138SQ201410093666
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】谷津貴裕 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社