CN112601889B - 低温泵 - Google Patents

Abstract

本发明的低温泵(10)具备：低温泵壳体(70)，具有进气口(12)；放射屏蔽件(30)，以不与低温泵壳体(70)接触的方式配置于低温泵壳体(70)内，而且被冷却至屏蔽件冷却温度；及隔热假面板(32)，配置于进气口(12)。隔热假面板(32)经由热阻部件(48)安装于放射屏蔽件(30)上或热连接于低温泵壳体(70)上，从而成为比屏蔽件冷却温度更高的假面板温度。

Description

低温泵

技术领域

本发明涉及一种低温泵。

背景技术

低温泵为通过冷凝或吸附将气体分子捕捉于被冷却至超低温的低温板进行排气的真空泵。低温泵通常用于实现半导体电路制造工艺等中要求的清洁的真空环境。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-84702号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

在低温泵的进气口配置有被冷却为例如100K左右的超低温的低温板。在以往的低温泵的设计中，认为这种进气口低温板是必须的。然而，本发明人对这种通常的说法表示怀疑，并发现了还可以实现不同设计的低温泵。

本发明的一种实施方式的例示性目的之一在于提供一种具有新的且代替性的设计的低温泵。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的一种实施方式，低温泵具备：低温泵壳体，具有低温泵进气口；放射屏蔽件，以不与所述低温泵壳体接触的方式配置于所述低温泵壳体内，而且被冷却至屏蔽件冷却温度；及隔热假面板，配置于所述低温泵进气口，并且经由热阻部件安装于所述放射屏蔽件上，从而成为比所述屏蔽件冷却温度更高的假面板温度。

根据本发明的一种实施方式，低温泵具备：低温泵壳体，具有低温泵进气口；放射屏蔽件，以不与所述低温泵壳体接触的方式配置于所述低温泵壳体内，而且被冷却至屏蔽件冷却温度；及隔热假面板，配置于所述低温泵进气口，并且以其温度成为比所述屏蔽件冷却温度更高的假面板温度的方式热连接于所述低温泵壳体。

另外，以上构成要件的任意组合或在方法、装置、系统等之间相互替换本发明的构成要件和表现的方式也作为本发明的方式而有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种具有新的且代替性的设计的低温泵。

附图说明

图1是概略地表示一种实施方式所涉及的低温泵的图。

图2是图1所示的低温泵的概略立体图。

图3是概略地表示另一实施方式所涉及的低温泵的图。

图4是又一实施方式所涉及的低温泵的概略立体图。

图5是概略地表示图4所示的低温泵的一部分的局部剖视图。

图6是又一实施方式所涉及的低温泵的概略立体图。

图7是概略地表示图6所示的低温泵的一部分的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。为了便于说明，在各附图中，适当设定各部的缩尺和形状，除非另有说明，其并不作限定性解释。实施方式为示例，其并不对本发明的范围作任何限定。实施方式中记载的所有特征及其组合并不一定是发明的本质。

图1概略地表示一种实施方式所涉及的低温泵10。图2是图1所示的低温泵10的概略立体图。

低温泵10例如安装于离子注入装置、溅射镀置、蒸镀装置或其他真空处理装置的真空腔室，并用于将真空腔室内部的真空度提高至所希望的真空处理中要求的水平。低温泵10具有用于从真空腔室接收应排出的气体的低温泵进气口(以下，还简称为“进气口”)12。气体通过进气口12而进入到低温泵10的内部空间14。

另外，以下为了清晰易懂地表示低温泵10的构成要件之间的位置关系，有时使用“轴向”、“径向”等术语。低温泵10的轴向表示通过进气口12的方向(即，图中沿中心轴C的方向)，径向表示沿着进气口12的方向(与中心轴C垂直的平面上的第1方向)。为方便起见，有时将轴向上相对靠近进气口12的一侧称为“上”，相对远离进气口12的一侧称为“下”。即，有时将相对远离低温泵10的底部的一侧称为“上”，相对靠近低温泵10的底部的一侧称为“下”。关于径向，有时将靠近进气口12的中心(图中为中心轴C)的一侧称为“内”，靠近进气口12的周缘的一侧称为“外”。另外，这种表达方式与低温泵10安装于真空腔室时的配置无关。例如，低温泵10也可以以进气口12沿垂直方向朝下的方式安装于真空腔室。

并且，有时将围绕轴向的方向称为“周向”。周向为沿着进气口12的第2方向(与中心轴C垂直的平面上的第2方向)，且为与径向正交的切线方向。

低温泵10具备制冷机16、放射屏蔽件30、第2级低温板总成20及低温泵壳体70。放射屏蔽件30又被称为第1级低温板、高温低温板部或100K部。第2级低温板总成20又被称为低温低温板部或10K部。

制冷机16例如为吉福德-麦克马洪式制冷机(所谓GM制冷机)等超低温制冷机。制冷机16为二级式制冷机。因此，制冷机16具备第1冷却台22及第2冷却台24。制冷机16构成为，将第1冷却台22冷却至第1冷却温度，并将第2冷却台24冷却至第2冷却温度。第2冷却温度为比第1冷却温度低的温度。例如，第1冷却台22被冷却至65K～120K左右，优选被冷却至80K～100K，第2冷却台24被冷却至10K～20K左右。第1冷却台22及第2冷却台24也可以分别称为高温冷却台及低温冷却台。

并且，制冷机16具备制冷机结构部21，该制冷机结构部21将第2冷却台24结构性地支撑于第1冷却台22，并且将第1冷却台22结构性地支撑于制冷机16的室温部26。因此，制冷机结构部21具备沿着径向以同轴方式延伸的第1缸体23及第2缸体25。第1缸体23将制冷机16的室温部26连接于第1冷却台22。第2缸体25将第1冷却台22连接于第2冷却台24。室温部26、第1缸体23、第1冷却台22、第2缸体25及第2冷却台24依次排列成一列。

在第1缸体23及第2缸体25的内部，以能够往复移动的方式分别配设有第1置换器及第2置换器(未图示)。在第1置换器及第2置换器中分别组装有第1蓄冷器及第2蓄冷器(未图示)。并且，室温部26具有用于使第1置换器及第2置换器往复移动的驱动机构(未图标)。驱动机构包括流路切换机构，该流路切换机构切换工作气体的流路以便周期性地重复向制冷机16的内部供给工作气体(例如氦气)及从制冷机16的内部排出工作气体。

制冷机16与工作气体的压缩机(未图示)连接。制冷机16使被压缩机加压的工作气体在制冷机16的内部膨胀从而对第1冷却台22及第2冷却台24进行冷却。膨胀后的工作气体回收至压缩机并重新被加压。制冷机16通过反复进行包括工作气体的供排及与其同步的第1置换器及第2置换器的往复移动的热循环(例如，GM循环等制冷循环)，从而产生寒冷。

图示的低温泵10为所谓的卧式低温泵。卧式低温泵通常指制冷机16配设成与低温泵10的中心轴C交叉的(通常为正交)的低温泵。

放射屏蔽件30包围第2级低温板总成20。放射屏蔽件30提供用于从来自低温泵10的外部或低温泵壳体70的辐射热保护第2级低温板总成20的超低温表面。放射屏蔽件30与第1冷却台22热连接。因此，放射屏蔽件30被冷却至第1冷却温度。在放射屏蔽件30与第2级低温板总成20之间具有间隙，放射屏蔽件30未与第2级低温板总成20接触。放射屏蔽件30也未与低温泵壳体70接触。

放射屏蔽件30是为了从来自低温泵壳体70的辐射热保护第2级低温板总成20而设置的。放射屏蔽件30从进气口12沿轴向延伸为筒状(例如圆筒状)。放射屏蔽件30存在于低温泵壳体70与第2级低温板总成20之间，并且包围第2级低温板总成20。放射屏蔽件30具有用于从低温泵10的外部接收气体进入内部空间14的屏蔽件主开口34。屏蔽件主开口34位于进气口12。

放射屏蔽件30例如由铜(例如纯铜)等高导热性金属材料制成。并且，必要时，放射屏蔽件30也可以在其表面形成例如包含镍的金属的镀层以提高耐腐蚀性。

放射屏蔽件30具备：屏蔽件前端36，确定屏蔽件主开口34；屏蔽件底部38，位于与屏蔽件主开口34相反的一侧；及屏蔽件侧部40，将屏蔽件前端36连接于屏蔽件底部38。屏蔽件侧部40沿轴向从屏蔽件前端36朝向与屏蔽件主开口34相反的一侧延伸，并且以包围第2冷却台24的方式沿周向延伸。

屏蔽件侧部40具有供制冷机结构部21插入的屏蔽件侧部开口44。第2冷却台24及第2缸体25从放射屏蔽件30的外部通过屏蔽件侧部开口44插入到放射屏蔽件30中。屏蔽件侧部开口44为形成于屏蔽件侧部40的安装孔，其形状例如为圆形。第1冷却台22配置于放射屏蔽件30的外部。

屏蔽件侧部40具备制冷机16的安装座46。安装座46为用于将第1冷却台22安装于放射屏蔽件30的平坦部分，从放射屏蔽件30的外部观察时，其稍微凹陷。安装座46形成屏蔽件侧部开口44的外周。通过将第1冷却台22安装于安装座46，放射屏蔽件30与第1冷却台22热连接。

在一实施方式中，放射屏蔽件30也可以经由追加设置的导热部件而与第1冷却台22热连接，从而代替上述直接将放射屏蔽件30安装于第1冷却台22。导热部件例如可以为两端具有法兰的中空的短筒。导热部件可以通过其中一端的法兰固定于安装座46，通过另一端的法兰固定于第1冷却台22。导热部件可以包围制冷机结构部21而从第1冷却台22延伸至放射屏蔽件30。屏蔽件侧部40也可以包括这种导热部件。

在图示的实施方式中，放射屏蔽件30一体地形成为筒状。取而代之，放射屏蔽件30也可以构成为通过组合多个零件而使其整体呈筒状。这些多个零件可以配设成彼此之间具有间隙。例如，放射屏蔽件30可以在轴向上分割为两个部分。

低温泵10具备配置于进气口12的隔热假面板(dummy panel)32。隔热假面板32经由热阻部件48安装于放射屏蔽件30，从而成为比屏蔽件冷却温度(例如，上述第1冷却温度)更高的假面板温度。

换言之，隔热假面板32以尽可能不被制冷机16冷却的方式配置于进气口12。隔热假面板32并不是特意被冷却至超低温的“低温板”。因此，隔热假面板32也可以被设计成低温泵10的运行中假面板温度超过0℃。但是，根据热阻部件48的设计及/或放射屏蔽件30上的隔热假面板32的安装方法，低温泵10的运行中假面板温度也可以低于0℃。但是，此时，假面板温度依旧保持在比屏蔽件冷却温度更高的温度。

隔热假面板32为了从来自低温泵10的外部的热源(例如，安装有低温泵10的真空腔室内的热源)的辐射热保护第2级低温板总成20而设置于进气口12(或屏蔽件主开口34，以下相同)。隔热假面板32几乎或完全不会被制冷机16冷却，因此不具有使气体冷凝的功能(例如，排出水蒸气等第1种气体的功能)。

隔热假面板32在进气口12处配置于与第2级低温板总成20相对应的部位(例如，第2级低温板总成20的正上方)。隔热假面板32占据进气口12的开口面积的中心部分，且在隔热假面板32与放射屏蔽件30之间形成环状(例如圆环状)的开放区域51。

隔热假面板32配置于进气口12的中心部。隔热假面板32的中心位于中心轴C上。但是，隔热假面板32的中心也可以位于从中心轴C稍微偏移的位置上，此时，仍可以视为隔热假面板32配置于进气口12的中心部。隔热假面板32与中心轴C垂直配置。

并且，在轴向上，隔热假面板32可以配置于比屏蔽件前端36稍微更靠上方的位置。此时，能够将隔热假面板32配置在更远离第2级低温板总成20的位置上，因此能够降低从第2级低温板总成20向隔热假面板32的热作用(即冷却)。或者，在轴向上，隔热假面板32也可以配置于与屏蔽件前端36大致相同的高度，或配置于比屏蔽件前端36稍微更靠下方的位置。

隔热假面板32由一张平板形成。隔热假面板32具有假面板中心部分32a及从假面板中心部分32a朝向径向外侧延伸的假面板安装部32b。从轴向观察时，假面板中心部分32a的形状例如为圆盘状。假面板中心部分32a的直径比较小，例如比第2级低温板总成20的直径小。假面板中心部分32a最多可以占据进气口12的开口面积的1/3或1/4。如此一来，开放区域51至少可以占据进气口12的开口面积的2/3或3/4。

假面板中心部分32a经由假面板安装部32b安装于热阻部件48。如图1及图2所示，假面板安装部32b沿着屏蔽件主开口34的直径直线状架设于热阻部件48。并且，假面板安装部32b在周向上分割开放区域51。开放区域51由多个(例如两个)圆弧状区域构成。假面板安装部32b设置于假面板中心部分32a的两侧，但是也可以从假面板中心部分32a朝向四个方向延伸从而从轴向观察时成为十字状，或者也可以具有其他形状。另外，在此，隔热假面板32的假面板中心部分32a与假面板安装部32b形成为一体，但是，假面板中心部分32a与假面板安装部32b也可以由不同的部件构成并且彼此接合在一起。

隔热假面板32并不是低温板，因此无需具有像低温板那样高的导热系数。因此，隔热假面板32无需由铜等高导热系数金属制成，例如可以由不锈钢或其他容易获得的金属材料制成。或者，隔热假面板32只要适于在真空环境中利用，则由金属材料、树脂材料(例如，聚四氟乙烯等氟树脂材料)或其他任意材料制成均可。并且，也可以由金属材料制成隔热假面板32的一部分(例如，假面板中心部分32a)，由树脂材料制成隔热假面板32的另一部分(例如，假面板安装部32b)。

热阻部件48由导热系数比放射屏蔽件30的材料(如上所述，例如纯铜)的导热系数更低的材料或绝热材料制成。在重视减少放射屏蔽件30与隔热假面板32之间的导热时，例如可以由聚四氟乙烯等氟树脂材料或其他树脂材料制成热阻部件48。在重视减少热阻部件48的热收缩且更可靠地固定隔热假面板32(例如防止螺栓的松动)时，例如可以由不锈钢等金属材料制成热阻部件48。

热阻部件48对应于隔热假面板32的假面板安装部32b而固定于屏蔽件前端36的内周面。如图1及图2所示，在假面板中心部分32a的两侧设置有两个假面板安装部32b时，设置有两个热阻部件48。热阻部件48通过螺栓等紧固部件或其他适当的方式固定于屏蔽件前端36。假面板安装部32b的末端部通过螺栓等紧固部件或其他适当的方式固定于热阻部件48。假面板安装部32b与热阻部件48之间的接触面积及/或热阻部件48的截面积及/或热阻部件48与屏蔽件前端36之间的接触面积越小，越能够减少放射屏蔽件30与隔热假面板32之间的导热。

如此一来，隔热假面板32与放射屏蔽件30连接成彼此热绝缘或具有高热阻。隔热假面板32以不与屏蔽件前端36及放射屏蔽件30的其他部位接触的方式配置于进气口12。并且，隔热假面板32靠近第2级低温板总成20但并未与第2级低温板总成20接触。

隔热假面板32具备面朝低温泵10的外侧的假面板外表面32c及面朝低温泵10的内侧的假面板内表面32d。假面板外表面32c又被称为假面板上表面，并且，假面板内表面32d又被称为假面板下表面。

假面板外表面32c的辐射率可以比假面板内表面32d的辐射率高。即，假面板外表面32c的反射率可以比假面板内表面32d的反射率低。因此，假面板外表面32c可以具有黑色表面。黑色表面例如可以通过黑色涂层、黑色镀层或其他黑色化处理而形成。或者，假面板外表面32c可以具有粗糙面。对假面板外表面32c例如可以试试喷砂处理或其他粗糙化处理。假面板内表面32d可以具有镜面。对假面板内表面32d可以试试抛光处理或其他镜面处理。

作为第1例，考虑假面板外表面32c与假面板内表面32d均为黑色的情况。此时，假面板外表面32c与假面板内表面32d的辐射率均被视为1。将向低温泵10的热输入中的向隔热假面板32的热输入设为Q(W)。在隔热假面板32接受热输入Q时，假面板外表面32c释放出的辐射热Wo(W)成为Wo＝(1/(1+1))Q＝Q/2，假面板内表面32d释放出的辐射热Wi(W)成为Wi＝(1/(1+1))Q＝Q/2。即，朝外的辐射热Wo与朝内的辐射热Wi相等。辐射热Wo从假面板外表面32c朝向低温泵10的外部排出。辐射热Wi则从假面板内表面32d朝向低温泵10的内部(即，放射屏蔽件30及第2级低温板总成20)，但其被制冷机16冷却，从而从低温泵10排出。

作为第2例，考虑假面板外表面32c为黑色且假面板内表面32d为镜面的情况。假面板外表面32c的辐射率被视为1。假设假面板内表面32d的辐射率例如为0.1。此时，在隔热假面板32接受热输入Q时，假面板外表面32c释放出的辐射热Wo(W)成为Wo＝(1/(1+0.1))Q＝(10/11)Q，假面板内表面32d释放出的辐射热Wi(W)成为Wi＝(0.1/(1+0.1))Q＝(1/11)Q。

因此，通过将假面板外表面32c的辐射率设为比假面板内表面32d的辐射率更高，能够增加从隔热假面板32朝向低温泵10的外部排出的热量。同时，从隔热假面板32朝向低温泵10的内部并且基于制冷机16而从低温泵10排出的热量减少。因此，能够减少制冷机16的耗电量。

第2级低温板总成20设置于低温泵10的内部空间14的中心部。第2级低温板总成20具备上部结构20a和下部结构20b。第2级低温板总成20具备沿轴向排列的多个吸附式低温板60。多个吸附式低温板60沿轴向彼此隔着间隔排列。

第2级低温板总成20的上部结构20a具备多个上部低温板60a和多个导热体(也称为导热垫片)62。多个上部低温板60a在轴向上配置于隔热假面板32与第2冷却台24之间。多个导热体62沿轴向排列成柱状。多个上部低温板60a及多个导热体62在进气口12与第2冷却台24之间沿轴向交替层叠。上部低温板60a的中心和导热体62的中心均位于中心轴C上。如此，上部结构20a相对于第2冷却台24配置于轴向上的上方。上部结构20a通过由铜(例如纯铜)等高导热性金属材料制成的导热块63固定于第2冷却台24，从而与第2冷却台24热连接。因此，上部结构20a被冷却至第2冷却温度。

第2级低温板总成20的下部结构20b具备多个下部低温板60b及第2级低温板安装部件64。多个下部低温板60b在轴向上配置于第2冷却台24与屏蔽件底部38之间。第2级低温板安装部件64从第2冷却台24沿轴向朝向下方延伸。多个下部低温板60b经由第2级低温板安装部件64安装于第2冷却台24。如此，下部结构20b热连接于第2冷却台24，因而被冷却至第2冷却温度。

在第2级低温板总成20中，在至少一部分表面形成有吸附区域66。吸附区域66是为了通过吸附来捕捉非冷凝性气体(例如氢气)而设置的。吸附区域66例如通过将吸附材料(例如，活性碳)粘贴于低温板表面而形成。

作为一例，多个上部低温板60a中的轴向上最靠近隔热假面板32的一个或多个上部低温板60a为平板(例如圆盘状)，且与中心轴C垂直配置。剩余的上部低温板60a为倒圆锥台状，其圆形的底面与中心轴C垂直配置。

上部低温板60a中的最靠近隔热假面板32的低温板(即，轴向上位于隔热假面板32的正下方的上部低温板60a，又被称为顶部低温板61)的直径比隔热假面板32的直径大。但是，顶部低温板61的直径也可以与隔热假面板32的直径相等，或也可以比其小。顶部低温板61直接与隔热假面板32对置，且在顶部低温板61与隔热假面板32之间不存在其他低温板。

多个上部低温板60a的直径随着沿轴向朝向下方而逐渐变大。并且，倒圆锥台状的上部低温板60a配置成嵌套状。位于上方的上部低温板60a的下部进入到与其在下方相邻的上部低温板60a内的倒圆锥台状空间。

各个导热体62具有圆柱形形状。导热体62也可以呈比较短的圆柱形形状，并且导热体62的轴向高度小于其直径。吸附式低温板60等低温板通常由铜(例如纯铜)等高导热性金属材料制成，并且必要时其表面被镍等金属层包覆。相对于此，导热体62可以由与低温板不同的材料制成。导热体62例如可以由铝或铝合金等导热系数比吸附式低温板60的导热系数低但密度却更小的金属材料制成。如此一来，在一定程度上能够兼顾导热体62的导热性和轻量化，有助于缩短第2级低温板总成20的冷却时间。

下部低温板60b为平板，例如为圆盘状。下部低温板60b的直径比上部低温板60a的直径大。但是，在下部低温板60b形成有从外周的一部分向中心部凹陷的缺口部，其用于安装于第2级低温板安装部件64。

另外，第2级低温板总成20的具体结构并不只限于上述结构。上部结构20a可以具有任意张数的上部低温板60a。上部低温板60a可以具有平板状、圆锥状或其他形状。同样地，下部结构20b也可以具有任意张数的下部低温板60b。下部低温板60b也可以具有平板状、圆锥状或其他形状。

吸附区域66可以形成于成为在上方相邻的吸附式低温板60的阴影的部位，因而从进气口12看不到吸附区域66。例如，吸附区域66形成于吸附式低温板60的整个下表面。吸附区域66也可以形成于下部低温板60b的上表面。并且，图1中为了便于说明而省略了图示，但吸附区域66还形成于上部低温板60a的下表面(背面)。根据需要，吸附区域66也可以形成于上部低温板60a的上表面。

在吸附区域66中，有很多多活性碳颗粒以紧密排列的状态不规则地排列粘贴于吸附式低温板60的表面。活性碳颗粒例如成形为圆柱形形状。另外，吸附材料的形状也可以为非圆柱形形状，例如也可以为球状及其他形状，或不规则形状。吸附材料在吸附式低温板上的排列可以是有规则的排列也可以是不规则的排列。

并且，在第2级低温板总成20的至少一部分表面形成有用于将冷凝性气体通过冷凝进行捕捉的冷凝区域。冷凝区域例如为低温板表面上的未配置吸附材料的区域，低温板基材表面(例如，金属面)外露。吸附式低温板60(例如，上部低温板60a)的上表面、上表面外周部或下表面外周部可以是冷凝区域。

顶部低温板61的整个上表面及整个下表面均可以为冷凝区域。即，顶部低温板61也可以不具有吸附区域66。如此，第2级低温板总成20中的不具有吸附区域66的低温板也可以被称为冷凝低温板。例如，上部结构20a可以具备至少一个冷凝低温板(例如，顶部低温板61)。

如上所述，第2级低温板总成20具有多个吸附式低温板60(即，多个上部低温板60a及下部低温板60b)，因此对于不冷凝气体具有高排气性能。例如，第2级低温板总成20能够以高排气速度排出氢气。

多个吸附式低温板60均在从低温泵10的外部无法用肉眼看到的部位具备吸附区域66。因此，第2级低温板总成20构成为，从低温泵10的外部完全看不到整个吸附区域66或大部分吸附区域66。低温泵10还可以称为吸附材料非曝露型低温泵。

低温泵壳体70为容纳放射屏蔽件30、第2级低温板总成20及制冷机16的低温泵10的框体，并且是以保持内部空间14的真空气密的方式构成的真空容器。低温泵壳体70以非接触方式包围放射屏蔽件30及制冷机构造部21。低温泵壳体70安装于制冷机16的室温部26。

低温泵壳体70的前端划定进气口12。低温泵壳体70具备从其前端朝向径向外侧延伸的进气口法兰72。进气口法兰72遍及低温泵壳体70的整周而设置。低温泵10利用进气口法兰72而安装于真空排气对象的真空腔室。

以下，对上述结构的低温泵10的动作进行说明。在低温泵10工作时，首先，在其工作之前利用其他适当的粗抽泵将真空腔室内部粗抽至1Pa左右。之后，使低温泵10工作。第1冷却台22及第2冷却台24通过制冷机16的驱动而分别被冷却至第1冷却温度及第2冷却温度。因此，分别与第1冷却台22及第2冷却台24热连接的放射屏蔽件30及第2级低温板总成20也分别被冷却至第1冷却温度及第2冷却温度。

从真空腔室朝向低温泵10飞来的气体的一部分经过进气口12(例如，隔热假面板32周围的开放区域51)进入内部空间14。气体的另一部分被隔热假面板32反射而未进入内部空间14。

如上所述，隔热假面板32经由热阻部件48安装于放射屏蔽件30，因此隔热假面板32与放射屏蔽件30连接成彼此热绝缘或具有高热阻。因此，隔热假面板32的温度在低温泵10的运行中例如保持在室温或比0℃高的温度。隔热假面板32几乎或完全不被制冷机16冷却，因此与隔热假面板32接触的大部分或所有气体不会在隔热假面板32上冷凝。

在第1冷却温度下蒸气压充分变低的(例如10^-8Pa以下的)气体在放射屏蔽件30的表面冷凝。该气体也可以称为第1种气体。第1种气体例如为水蒸气。如此，放射屏蔽件30能够排出第1种气体。在第1冷却温度下蒸气压未充分变低的气体被放射屏蔽件30反射，其一部分朝向第2级低温板总成20。

进入到内部空间14的气体被第2级低温板总成20冷却。被放射屏蔽件30反射的第1种气体冷凝在吸附式低温板60的冷凝区域的表面。而且，在第2冷却温度下蒸气压充分变低的(例如10^-8Pa以下的)气体在吸附式低温板60的冷凝区域的表面冷凝。该气体也可以称为第2种气体。第2种气体例如为氮气(N₂)、氩气(Ar)。如此，第2级低温板总成20能够排出第2种气体。

在第2冷却温度下蒸气压未充分变低的气体吸附到吸附式低温板60的吸附区域66。该气体也可以称为第3种气体。第3种气体例如为氢气(H₂)。如此，第2级低温板总成20能够排出第3种气体。因此，低温泵10通过冷凝或吸附能够排出各种气体，从而能够使真空腔室的真空度提升至所希望的水平。

根据实施方式所涉及的低温泵10，隔热假面板32配置于进气口12。隔热假面板32经由热阻部件48安装于放射屏蔽件30，从而成为比屏蔽件冷却温度更高的假面板温度。如此，隔热假面板32能够提供从辐射热保护第2级低温板总成20的功能。与将配置于进气口的低温板视为必备条件的典型的低温泵不同，低温泵10具有新的且代替性的设计。

热阻部件48由导热系数比放射屏蔽件30的材料的导热系数低的材料或绝热材料制成。如此一来，能够轻松地将隔热假面板32与放射屏蔽件30连接成彼此之间具有高热阻，或者能够轻松地使隔热假面板32与放射屏蔽件30热绝缘。其结果，能够使假面板温度显著地高于屏蔽件冷却温度。

并且，通过将假面板外表面32c的辐射率设为比假面板内表面32d的辐射率高，能够增加从隔热假面板32朝向低温泵10的外部排出的热量。同时，能够减少从隔热假面板32朝向低温泵10的内部的热量。

假面板温度超过0℃。因此，保证隔热假面板32不提供第1种气体的排气能力。避免水分冷凝而成的冰层覆盖隔热假面板32的表面(例如，假面板外表面32c)。因此，能够抑制在低温泵10的运行中形成冰层导致反射率增加(辐射率减少)。

隔热假面板32无需被冷却，因此无需像以往的低温泵中的配置于进气口的低温板那样由纯铜等高导热系数金属制成。并且，也无需实施镍等的电镀处理。而且，基于同一理由，隔热假面板32可以比低温板更薄。因此，隔热假面板32可以使用容易获得的材料(例如不锈钢等)并通过各种常用的加工方法等来制作出，因此廉价。

并且，隔热假面板32无需被冷却，因此能够减少制冷机16的耗电量。

在上述实施方式中，隔热假面板32经由热阻部件48安装于放射屏蔽件30。但是，隔热假面板32也可以以其温度成为比屏蔽件冷却温度更高的假面板温度的方式热连接于低温泵壳体70。以下说明这种实施方式。

图3概略地表示另一实施方式所涉及的低温泵10。如图3所示，配置于进气口12的隔热假面板32安装于进气口法兰72。与图1及图2所示的实施方式同样地，隔热假面板32具有配置于进气口12的中心部的假面板中心部分32a及从假面板中心部分32a向径向外侧延伸的假面板安装部32b。假面板安装部32b例如通过螺栓等紧固部件或其他适当的方式固定于进气口法兰72的内周。

如此，隔热假面板32直接安装于低温泵壳体70，从而与低温泵壳体70热连接。因此，隔热假面板32在低温泵10的运行中成为比屏蔽件冷却温度更高的假面板温度。因此，隔热假面板32能够提供从辐射热保护第2级低温板总成20的功能。

由于隔热假面板32热连接于低温泵壳体70，因此容易将其保持在显著高于屏蔽件冷却温度的假面板温度(例如，比0℃高的温度(尤其，室温))。并且，不像图1及图2所示的实施方式那样需要热阻部件48，因此有利于简化隔热假面板32的安装结构。

隔热假面板32也可以经由其他部件安装于进气口法兰72从而热连接于低温泵壳体70。隔热假面板32也可以安装于供进气口法兰72安装的对象法兰上，或也可以安装于夹在进气口法兰72与对象法兰之间的定心环(center ring)。以下说明这种实施方式。

图4是又一实施方式所涉及的低温泵10的概略立体图。图5是概略地表示图4所示的低温泵10的一部分的局部剖视图。图5中示出了与图1同样包含低温泵中心轴的平面上的低温泵10的截面的一部分，并示出了配置于进气口12的隔热假面板32及其周围的部件。

在图4及图5所示的实施方式中，隔热假面板32安装于供进气口法兰72安装的对象法兰74上。对象法兰74例如可以是供低温泵10安装的闸阀的真空法兰。对象法兰74也可以是供低温泵10安装的真空腔室的真空法兰。在进气口法兰72与对象法兰74之间设置有定心环76。众所周知，在将进气口法兰72安装于对象法兰74时，将定心环76夹在进气口法兰72与对象法兰74之间。

隔热假面板32经由对象法兰74安装于进气口法兰72，从而与低温泵壳体70热连接。由此，也可以使隔热假面板32在低温泵10的运行中成为比屏蔽件冷却温度更高的假面板温度(例如，室温)。因此，与上述实施方式同样地，隔热假面板32能够提供从辐射热保护第2级低温板总成20的功能。

图6是又一实施方式所涉及的低温泵10的概略立体图。图7是概略地表示图6所示的低温泵10的一部分的局部剖视图。图7中示出了与图1同样包含低温泵中心轴的平面上的低温泵10的截面的一部分，并示出了配置于进气口12的隔热假面板32及其周围的部件。

在图6及图7所示的实施方式中，隔热假面板32安装于定心环76上。在将进气口法兰72安装于对象法兰74时，将定心环76夹在进气口法兰72与对象法兰74之间。

隔热假面板32经由定心环76安装于进气口法兰72，从而与低温泵壳体70热连接。由此，也可以使隔热假面板32在低温泵10的运行中成为比屏蔽件冷却温度更高的假面板温度(例如，室温)。因此，与上述实施方式同样地，隔热假面板32能够提供从辐射热保护第2级低温板总成20的功能。

在参考图4至图7说明的实施方式中，可以视为隔热假面板32构成低温泵10的一部分。安装有隔热假面板32的对象法兰74、具有该对象法兰74的闸阀等真空装置、或定心环76可以作为低温泵10的附属品而由低温泵制造商提供给用户。

在隔热假面板32热连接于低温泵壳体70的实施方式中，假面板外表面的辐射率也可以设为比假面板内表面的辐射率更高。

以上，基于实施例对本发明进行了说明。本领域技术人员理当可以理解本发明并不只限于上述实施方式，其能够进行各种设计变更且存在各种变形例，并且这种变形例也属于本发明的范围。

在上述实施方式中，假面板温度在低温泵10的运行中保持超过0℃，因此，隔热假面板32不提供第1种气体的排气能力。但在某一种实施方式中，隔热假面板32也可以被冷却为比屏蔽件冷却温度更高且比第1种气体(例如水蒸气)的冷凝温度更低的假面板温度。由此，隔热假面板32可以具有不及以往的低温泵中配置于进气口的第1级低温板的一定程度的第1种气体的排气能力。

在上述实施方式中，隔热假面板32由一张板形成为圆盘状，但隔热假面板32也可以是其他形状。例如，隔热假面板32可以是矩形或其他形状的板。或者，隔热假面板32也可以是形成为同心圆状或格子状的百叶窗或人字形结构。

在上述说明中例示出了卧式低温泵，但本发明还可以应用于立式低温泵等其他低温泵中。另外，所谓立式低温泵是指：制冷机16沿着低温泵10的中心轴C而配设的低温泵。并且，低温泵的内部结构(例如，低温板的配置、形状及数量等)并不只限于上述特定的实施方式。可以适当采用各种公知的结构。

产业上的可利用性

本发明可以利用于低温泵的领域中。

符号说明

10-低温泵，12-进气口，30-放射屏蔽件，32-隔热假面板，32c-假面板外表面32d-假面板内表面，48-热阻部件，70-低温泵壳体，72-进气口法兰，74-对象法兰，76-定心环。

Claims (18)

1.一种低温泵，其特征在于，具备：

低温泵壳体，具有低温泵进气口；

放射屏蔽件，配置于所述低温泵壳体内并且并未与所述低温泵壳体接触，而且被冷却至屏蔽件冷却温度；及

隔热假面板，配置于所述低温泵进气口，并且经由热阻部件安装于所述放射屏蔽件上，从而成为比所述屏蔽件冷却温度更高的假面板温度，

所述热阻部件由导热系数比所述放射屏蔽件的材料的导热系数更低的材料或绝热材料制成，

在轴向上，所述隔热假面板配置于与所述放射屏蔽件的前端相同高度，或配置于比所述放射屏蔽件的前端更靠上方的位置。

2.根据权利要求1所述的低温泵，其特征在于，

所述隔热假面板占据所述进气口的开口面积的中心部分，且在所述隔热假面板与所述放射屏蔽件之间形成环状的开放区域。

3.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，

所述隔热假面板具备面朝所述低温泵的外侧的假面板外表面及面朝所述低温泵的内侧的假面板内表面，

所述假面板外表面的辐射率比所述假面板内表面的辐射率高。

4.根据权利要求3所述的低温泵，其特征在于，

所述假面板外表面为黑色，所述假面板内表面为镜面。

5.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，

所述假面板温度超过0℃。

6.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，

所述隔热假面板由与所述放射屏蔽件不同的材料制成。

7.根据权利要求6所述的低温泵，其特征在于，

所述隔热假面板由导热系数比所述放射屏蔽件的导热系数更低的材料制成。

8.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，

还具备顶部低温板，所述顶部低温板被冷却至比所述放射屏蔽件更低的温度，

所述顶部低温板位于所述隔热假面板的正下方并且与所述隔热假面板直接对置。

9.根据权利要求1或2所述的低温泵，其特征在于，

还具备低温板总成，所述低温板总成被冷却至比所述放射屏蔽件更低的温度，所述低温板总成具备多个低温板及沿轴向排列成柱状的多个导热体，并且所述多个低温板及所述多个导热体沿轴向层叠，

所述隔热假面板配置于所述低温板总成的轴向上方。

10.一种低温泵，其特征在于，具备：

低温泵壳体，具有低温泵进气口；

放射屏蔽件，配置于所述低温泵壳体内并且并未与所述低温泵壳体接触，而且被冷却至屏蔽件冷却温度；

低温板总成，其被冷却至比所述放射屏蔽件更低的温度；及

隔热假面板，配置于所述低温泵进气口，并且以其温度成为比所述屏蔽件冷却温度更高的假面板温度的方式热连接于所述低温泵壳体，

所述隔热假面板与所述低温板总成中最靠近所述隔热假面板的顶部低温板直接对置，且在所述顶部低温板与所述隔热假面板之间不存在其他低温板，

在轴向上，所述隔热假面板配置于与所述放射屏蔽件的前端相同高度，或配置于比所述放射屏蔽件的前端更靠上方的位置。

11.根据权利要求10所述的低温泵，其特征在于，

所述低温泵壳体具备划定所述低温泵进气口的进气口法兰，

所述隔热假面板安装于所述进气口法兰上、供所述进气口法兰安装的对象法兰上或夹在所述进气口法兰与所述对象法兰之间的定心环上。

12.根据权利要求10或11所述的低温泵，其特征在于，

所述隔热假面板具备面朝所述低温泵的外侧的假面板外表面及面朝所述低温泵的内侧的假面板内表面，

所述假面板外表面的辐射率比所述假面板内表面的辐射率高。

13.根据权利要求12所述的低温泵，其特征在于，

所述假面板外表面为黑色，所述假面板内表面为镜面。

14.根据权利要求10或11所述的低温泵，其特征在于，

所述假面板温度超过0℃。

15.根据权利要求10或11所述的低温泵，其特征在于，

所述隔热假面板由与所述放射屏蔽件不同的材料制成。

16.根据权利要求15所述的低温泵，其特征在于，

所述隔热假面板由导热系数比所述放射屏蔽件的导热系数更低的材料制成。

17.根据权利要求10或11所述的低温泵，其特征在于，

所述顶部低温板被冷却至比所述放射屏蔽件更低的温度，

所述顶部低温板位于所述隔热假面板的正下方并且与所述隔热假面板直接对置。

18.根据权利要求10或11所述的低温泵，其特征在于，

所述低温板总成具备多个低温板及沿轴向排列成柱状的多个导热体，并且所述多个低温板及所述多个导热体沿轴向层叠，

所述隔热假面板配置于所述低温板总成的轴向上方。

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