WO1998006943A1 - Kryopumpe - Google Patents

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WO1998006943A1
WO1998006943A1 PCT/EP1997/001183 EP9701183W WO9806943A1 WO 1998006943 A1 WO1998006943 A1 WO 1998006943A1 EP 9701183 W EP9701183 W EP 9701183W WO 9806943 A1 WO9806943 A1 WO 9806943A1
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WO
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cryopump
cryopump according
cold
pump
stage
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Application number
PCT/EP1997/001183
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen MUNDINGER
Original Assignee
Leybold Vakuum Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Leybold Vakuum Gmbh filed Critical Leybold Vakuum Gmbh
Priority to JP50931298A priority Critical patent/JP3897820B2/ja
Priority to US09/242,006 priority patent/US6092373A/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • F04B37/085—Regeneration of cryo-pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps
    • Y10S417/901—Cryogenic pumps

Definitions

  • the invention relates to a cryopump with pump surfaces kept at different temperatures during its operation, which are arranged in a housing with a flange for connecting the pump to a recipient.
  • Cryopumps for the generation of high and ultra-high vacuum are generally operated with a two-stage refreshator which comprises a two-stage cold head. They have three pumping surface areas that are intended for the accumulation of different types of gas.
  • the first surface area is in good heat-conducting contact with the first stage of the cold head and, depending on the type and output of the refrigerator, has a temperature of approximately 80 K.
  • These surface areas usually include a radiation shield and a baffle. These components protect the pump surfaces of lower temperature from incident heat radiation.
  • the second pumping surface area is in heat-conducting contact with the second stage of the cold head. This stage has a temperature of approximately 20 K or less during pump operation.
  • the second surface area is preferably used to remove gases that can only be condensed at lower temperatures, such as nitrogen, argon or the like, by cryocondensation and for Trapping lighter gases, such as H2 or He, in a majority of the condensable gases mentioned.
  • the third pump area is also at the temperature of the second stage of the refrigerator cold head (correspondingly lower in the case of a cold head with three stages) and is covered with an adsorption material. Essentially, the cryosorption of light gases such as hydrogen, helium or the like takes place at these pump surfaces.
  • the water vapor suction capacity given by the size of the high vacuum flange and the associated pumping surfaces is no longer sufficient.
  • the additionally required water vapor suction capacity is achieved by means of further pump surfaces which are installed in the process chamber.
  • These pump surfaces are cooled with liquid nitrogen (M réellener trap), with Frigen, with Frigen replacement machines or with single-stage refrigerators, for example according to the Gifford-McMahon principle.
  • the cooling of the additionally required pump surfaces with liquid nitrogen is associated with relatively high operating costs; the handling of the liquid nitrogen is complex.
  • the Frigen coolers are large and expensive; even the Frigen substitutes are not harmless to the environment.
  • additional refrigerators are also complex and expensive.
  • the present invention has for its object to equip a cryopump of the type mentioned with additional pump surfaces for water vapor without having to accept the disadvantages described.
  • this object is achieved in that the cryopump is equipped with further pump surfaces which are intended for the attachment of water vapor and which are located outside its housing and with which the first stage of the cold head are connected via a cold bridge.
  • These measures ensure that only one cooling machine, namely the refrigerator of the existing cryopump, is required for the pumping surfaces of the cryopump and for the additionally installed water vapor suction capacity.
  • the water vapor pumping surfaces arranged outside the housing of the cryopump are expediently arranged directly in the process chamber and their geometry can be adapted. Separate cooling machines or cold sources are no longer required.
  • the refrigerator of the cryopump must be designed such that the cooling capacity of the first stage of the cold head is sufficient to sufficiently cool both the radiation shield and the baffle of the cryopump and the additional water vapor pump surfaces. Refrigerators of this type are known. These are not larger in the dimensions of both the cold head and the compressor. Because of the increased cooling capacity of the first stage, it is advantageous for optimal operation of the cryopump if the cooling capacity which is branched off for the additional pumping surfaces can be switched on and off.
  • FIG. 1 shows a cryopump connected to a process chamber with additionally installed water vapor suction capacity
  • 2 shows a cryopump according to FIG. 1 with a high vacuum valve
  • FIG. 3 to 6 cryopumps with various cold bridges for additional water vapor pumping surfaces.
  • Components of the cryopumps 1 shown in the figures are the housing 2 with the flange 4 surrounding the inlet opening 3 and the two-stage cold head 5 accommodated in the housing 2 with the stages 6 and 7.
  • the radiation shield 8 is coupled to the first stage 6 of the refrigerator 5, which in turn carries the baffle 9 located in the inlet area.
  • the second stage 7 of the cold head 5 is located within the radiation shield 8 and carries sheet metal sections which form the second pump surface area 12 and third pump surface area 13.
  • the two-stage cold head 5 is part of a Gifford McMahon refrigerator, which includes the compressor 14 for the working gas (helium) and the drive motor 15 for a valve system (not shown). With 16 is connected to the housing 2 backing pump.
  • the refrigerator is controlled by a control unit 17 which is connected to pressure measuring devices 21, 22 and pressure and temperature sensors (not shown in detail) in the housing 2, at both stages 6, 7 of the cold head and / or at the pumping surfaces 12, 13. They are used to control the operation and regeneration of the cryopump 1.
  • the cryopump 1 is connected to a recipient 25, the pressure of which is monitored by the measuring device 21 and in which a method with increased water vapor is carried out.
  • the cryopump 1 itself is equipped with additional pumping surfaces 26 which are arranged in the vicinity of the inlet 3 in the recipient 25.
  • additional pumping surfaces 26 which are arranged in the vicinity of the inlet 3 in the recipient 25.
  • a circular, surrounding the inlet 3 sheet 27 made of good heat-conducting metal (eg Cu) forms the additional pump surfaces 26, which is connected to the radiation shield 8 or directly to the first stage 6 of the cold head 5 via one or more cold bridges 28.
  • the pump surfaces 26 are equipped with a temperature sensor 31 and a heater 32, which are connected to the control unit 17 via lines only shown in part.
  • the cold bridges 28 consist of rods or metal strips 33 which are detachably attached to the radiation shield 8 with good thermal contact, are passed through the inlet opening 3 and the pump surfaces 26 or the e.g. wear annular plate 27.
  • FIG. 2 there is a separate high-vacuum valve 35 between the cryopump 1 with its flange 4 and the recipient 25 with its flange 30 Flanges of the valve 35 outside the opening cross section of the valve 35 equipped with thermal feedthroughs 36.
  • the inside diameter of the flange 4 of the cryopump 1 and the flange 30 of the recipient 25 is expediently chosen to be large enough that the cold bridge (u) 28 is located in the recipient 25 or in the housing 2 of the cryopump 1 at the level of these flanges.
  • the valve 35 is integrated in the cryopump 1, a solution of this type is also expedient.
  • FIG. 2 In the exemplary embodiment according to FIG.
  • rod-shaped or strip-shaped cold bridges 28 or 33 are in heat-conducting connection directly with the first stage 6 of the cold head 5.
  • Both the flange 4 of the cryopump 1 and the flange 30 of the recipient are equipped with thermal feedthroughs 36.
  • Thermal bushings are intended to mean bushings which thermally insulate the thermal bridge 28 from the flange 4 or 30.
  • a mechanical thermal switch 41 as shown on the left in FIG. 3, for example, can be used for this purpose.
  • the cold bridge 28 is interrupted at the location of the thermal switch 41 and has two overlapping sections 42 and 43. At least section 43 is designed to be movable (flexible, flexible, pivotable or the like) and is connected to armature 44 of a magnetic drive 45.
  • the armature 44 is under the action of a spring 46. Armature 44 and spring 46 are located in a tubular housing extension 47.
  • the coil 48 surrounds this housing extension 47.
  • FIG. 4 shows a further embodiment for a thermal switch which is designed as a gas thermal switch 61. It comprises a cavity 62 integrated into the cold bridge 28 with a cylindrical housing 63. The end faces of the housing 63 consist of good heat-conducting, its cylindrical section of poorly heat-conducting Material.
  • the cavity 62 is connected via a valve 64 to a gas storage vessel 65. If the cavity 62 is filled with gas, the switch 61 is closed. To interrupt the thermal contact, the contact gas is passed into the storage vessel 65 after the valve 64 has been opened. This can be done with the aid of an adsorbent located in the storage vessel 65, which is cooled to the temperature of the first stage 6 of the cold head 5. With the help of a heater, not shown, the gas can be driven out of the reservoir 65 again.
  • the additional pump surfaces 26 are equipped with a heat exchanger 51 through which cold gas flows during operation.
  • Cold working gas helium
  • the cold bridges 28 are therefore designed as pipelines 52, 53 which connect the heat exchanger 51 to the first stage 6 of the cold head 5.
  • the pipes 52, 53 are equipped with valves 54, 55. Refrigerant returns are not shown in detail.
  • the pipeline 52 is passed through the flanges 4, 30.
  • a schematically illustrated screw connection 56 enables the pump surfaces 26 located in the recipient 25 to be separated from the other components of the cryopump 1.
  • the embodiment according to FIG. 6 is equipped with a bypass 57 which bypasses the flanges 4, 30.
  • the bypass 57 consists of a connecting piece 58 on the housing 2 of the cryopump 1 and a connecting piece 59 on the recipient 25. These can be detachably connected with the aid of a flange connection 61. other connected.
  • the conduit 53 with its threaded joint b indung 67 is passed through the bypass 57th
  • the interior of the bypass 57 is under vacuum, so that the first stage 6 of the cold head 5 can be connected to the heat exchanger 51 without the risk of heat loss.
  • foam insulation can be provided instead of the bypass 57, so that the valve - insulated by foam - is freely accessible.
  • this solution only two thin bushings are required for the helium line 52 or 53.

Abstract

Kryopumpe (1) mit während ihres Betriebs auf unterschiedlichen Temperaturen gehaltenen Pumpflächen (8, 9, 12, 13), die in einem Gehäuse (2) mit einem Flansch (4) zum Anschluß der Pumpe (1) an einem Rezipienten (25) angeordnet sind; um ihr Saugvermögen für leicht kondensierbare Gase zu verbessern, ist sie mit weiteren für die Anlagerung von leicht kondensierbaren Gasen bestimmten Pumpflächen (26) ausgerüstet, die sich außerhalb ihres Gehäuses (2) befinden und mit der ersten Stufe des Kaltkopfes (6) eines mindestens zweistufigen Refrigerators (5) über mindestens eine Kältebrücke (28) in Verbindung stehen.

Description

Kryopumpe
Die Erfindung betrifft eine Kryopumpe mit während ihres Betriebs auf unterschiedlichen Temperaturen gehaltenen Pumpflächen, die in einem Gehäuse mit einem Flansch zum Anschluß der Pumpe an einen Rezipienten angeordnet sind.
Kryopumpen für die Erzeugung von Hoch- und Ultrahochvakuum werden in der Regel mit einem zweistufigen Refrige- rator betrieben, der einen zweistufigen Kaltkopf umfaßt. Sie weisen drei Pumpflächenbereiche auf, die zur Anlagerung von verschiedenen Gasarten bestimmt sind. Der erste Flächenbereich steht mit der ersten Stufe des Kaltkopfes in gut wärmeleitendem Kontakt und hat je nach Art und Leistung des Refrigerators eine Temperatur von etwa 80 K. Zu diesen Flächenbereichen gehören üblicherweise ein Strahlungsschirm und ein Baffle. Diese Bauteile schützen die Pumpflächen tieferer Temperatur vor einfallender Wärmestrahlung. Außerdem bilden sie die Pumpflächen der ersten Stufe und dienen bevorzugt der Anlagerung von relativ leicht kondensierbaren Gasen, wie Wasserdampf und Kohlendioxyd, durch Kryokondensation.
Der zweite Pumpflächenbereich steht mit der zweiten Stufe des Kaltkopfes in wärmeleitendem Kontakt. Diese Stufe hat während des Betriebs der Pumpe eine Temperatur von etwa 20 K und weniger. Der zweite Flächenbereich dient bevorzugt der Entfernung von erst bei tieferen Temperaturen kondensierbaren Gasen, wie Stickstoff, Argon oder dergleichen, durch Kryokondensation sowie zum Trapping leichterer Gase, wie H2 oder He, in einer Majorität der genannten kondensierbaren Gase. Der dritte Pumpenflachenbereich liegt ebenfalls auf der Temperatur der zweiten Stufe des Refrigerator-Kaltkopfes (bei einem Kaltkopf mit drei Stufen entsprechend tiefer) und ist mit einem Adsorptionsmaterial belegt. An diesen Pumpflachen findet im wesentlichen die Kryosorption leichter Gase, wie Wasserstoff, Helium oder dergleichen statt.
Beim Einsatz von Kryopumpen in der Beschichtungstechnik, bei Sputterprozessen oder bei der Ionenimplantation, reicht das durch die Größe des Hochvakuumflansches und der zugehörigen Pumpflachen vorgegebene Wasserdampfsaug- vermogen nicht mehr aus. In solchen Fallen wird das zusätzlich benötigte Wasserdampfsaugvermogen durch weitere Pumpflachen erreicht, die in der Prozeßkammer installiert werden. Die Kühlung dieser Pumpflachen erfolgt mit flussigem Stickstoff (Meißnerfalle) , mit Frigen, mit Frigenersatzmaschinen oder mit einstufigen Refrigerato- ren, zum Beispiel nach dem Gifford-McMahon-Prinzip. Die K hlung der zusatzlich benotigten Pumpflächen mit flüssigem Stickstoff ist mit relativ hohen Betriebskosten verbunden; das Handling des flüssigen Stickstoffes ist aufwendig. Die Frigen-Kuhler sind groß und teuer; selbst die Frigen-Ersatzstoffe sind nicht bedenkenlos für die Umwelt. Schließlich sind auch zusatzliche Refrigeratoren aufwendig und teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kryopumpe der eingangs erwähnten Art mit zusätzlichen Pumpflachen für Wasserdampf auszurüsten, ohne die geschilderten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß die Kryopumpe mit weiteren für die Anlagerung von Wasserdampf bestimmten Pumpflachen ausgerüstet ist, die sich außerhalb ihres Gehäuses befinden und mit der er- sten Stufe des Kaltkopfes über eine Kaltebrucke in Verbindung stehen. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß nur eine Kühlmaschine, nämlich der Refrigerator der bereits vorhandenen Kryopumpe, für die Pumpflachen der Kryopumpe und für das zusätzlich installierte Wasserdampfsaugvermogen nötig ist. Die außerhalb des Gehäuses der Kryopumpe angeordneten Wasserdampf-Pumpflachen sind zweckmäßig unmittelbar in der Prozeßkammer angeordnet und können deren Geometrie angepaßt werden. Separate Kuhlmaschinen oder Kaltequellen sind nicht mehr erforderlich .
Um die zusatzlichen Pumpflachen für Wasserdampf mit optimaler Wirkung betreiben zu können, ist es zweckmäßig, sie mit einem Sensor und mit einer Heizung auszurüsten. Dadurch ist es möglich, ihre Temperatur auf optimale Werte einstellen zu können.
Der Refrigerator der Kryopumpe muß derart ausgebildet sein, daß die Kälteleistung der ersten Stufe des Kaltkopfes ausreicht, um sowohl den Strahlungsschirm und das Baffle der Kryopumpe als auch die zusatzlichen Wasserdampfpumpflachen ausreichend zu kühlen. Refrigeratoren dieser Art sind bekannt. Diese sind nicht großer in der Abmessung sowohl des Kaltkopfes als auch des Kompressors. Wegen der erhöhten Kälteleistung der ersten Stufe ist es für einen optimalen Betrieb der Kryopumpe von Vorteil, wenn die für die zusatzlichen Pumpflächen abgezweigte Kälteleistung ein- und ausschaltbar ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen
Figur 1 eine an eine Prozeßkammer angeschlossene Kryopumpe mit zusatzlich installiertem Wasserdampfsaugvermögen, Figur 2 eine Kryopumpe nach Figur 1 mit einem Hochvakuumventil und
Figuren 3 bis 6 Kryopumpen mit verschiedenen Kältebrücken für zusätzliche Wasserdampf- Pumpflächen.
Bestandteile der in den Figuren dargestellten Kryopumpen 1 sind das Gehäuse 2 mit dem die Einlaßöffnung 3 umgebenden Flansch 4 sowie der im Gehäuse 2 untergebrachte zweistufige Kaltkopf 5 mit den Stufen 6 und 7. Mit der ersten Stufe 6 des Refrigerators 5 ist der Strahlungsschirm 8 gekoppelt, der seinerseits das im Einlaßbereich befindliche Baffle 9 trägt. Die zweite Stufe 7 des Kaltkopfes 5 befindet sich innerhalb des Strahlungsschirmes 8 und trägt Blechabschnitte, die den zweiten Pumpflächenbereich 12 und dritten Pumpflächenbereich 13 bilden.
Der zweistufige Kaltkopf 5 ist Bestandteil eines Gif- ford-McMahon-Refrigerators, zu dem der Kompressor 14 für das Arbeitsgas (Helium) und der Antriebsmotor 15 für ein nicht dargestelltes Ventilsystem gehören. Mit 16 ist eine an das Gehäuse 2 angeschlossene Vorvakuumpumpe bezeichnet. Der Steuerung des Refrigerators dient eine Steuereinheit 17, die mit Druckmeßgeräten 21, 22 sowie im einzelnen nicht dargestellten Druck- und Temperatursensoren im Gehäuse 2, an beiden Stufen 6, 7 des Kaltkopfes und/oder an den Pumpflächen 12, 13 in Verbindung steht. Sie dienen der Steuerung des Betriebs und der Regeneration der Kryopumpe 1.
Die Kryopumpe 1 ist an einen Rezipienten 25 angeschlossen, dessen Druck vom Meßgerät 21 überwacht wird und in dem ein Verfahren mit erhöhtem Wasserdampfanfall durchgeführt wird. Um auf zusätzliche Kältemaschinen mit Wasserdampfkondensationsflachen verzichten zu können, ist die Kryopumpe 1 selbst mit zusätzlichen Pumpflächen 26 ausgerüstet, die in der Nähe des Einlasses 3 im Rezi- pienten 25 angeordnet sind. Zweckmäßig bildet ein kreisringförmiges, den Einlaß 3 umgebendes Blech 27 aus gut wärmeleitendem Metall (z.B. Cu) die zusätzlichen Pumpflächen 26, welches über eine oder mehrere Kältebrücken 28 mit dem Strahlungsschirm 8 oder direkt mit der ersten Stufe 6 des Kaltkopfes 5 in Verbindung steht. Zur Einstellung einer optimalen Betriebstemperatur sind die Pumpflächen 26 mit einem Temperatursensor 31 und einer Heizung 32 ausgerüstet, die über nur zum Teil dargestellte Leitungen mit der Steuereinheit 17 in Verbindung stehen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bestehen die Kältebrücken 28 aus Stäben oder Metallstreifen 33, die am Strahlungsschirm 8 mit gutem thermischen Kontakt lösbar befestigt sind, durch die Einlaßöffnung 3 hindurchgeführt wird und die Pumpflächen 26 bzw. das z.B. kreisringförmige Blech 27 tragen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 befindet sich zwischen der Kryopumpe 1 mit ihrem Flansch 4 und dem Rezi- pient 25 mit seinem Flansch 30 ein separates Hochvakuumventil 35. Um die Kältebrücken 28 aus dem Innenraum der Kryopumpe 1 in den Rezipienten 25 hineinführen zu können, sind die Flansche des Ventils 35 außerhalb des Öffnungsquerschnittes des Ventils 35 mit thermischen Durchführungen 36 ausgerüstet. Der Innendurchmesser des Flansches 4 der Kryopumpe 1 und des Flansches 30 des Rezipienten 25 ist zweckmäßig derart groß gewählt, daß sich in Höhe dieser Flansche die Kältebrücke (u) 28 im Rezipienten 25 bzw. im Gehäuse 2 der Kryopumpe 1 befinden. Ist das Ventil 35 in der Kryopumpe 1 integriert, dann ist eine Lösung dieser Art ebenfalls zweckmäßig. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 stehen stab- oder streifenförmige Kältebrücken 28 bzw. 33 unmittelbar mit der ersten Stufe 6 des Kaltkopfes 5 in wärmeleitender Verbindung. Sowohl der Flansch 4 der Kryopumpe 1 als auch der Flansch 30 des Rezipienten sind mit thermischen Durchführungen 36 ausgerüstet. Mit "thermische Durchführungen" sollen Durchführungen gemeint sein, die die Wärmebrücke 28 gegenüber dem Flansch 4 bzw. 30 thermisch isoliert .
Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, wenn die den zusätzlichen Pumpflächen 26 zugeführte Kälteleistung schaltbar ist. Ein mechanischer Thermoschalter 41, wie er in Figur 3, links, beispielsweise dargestellt ist, kann dazu eingesetzt werden. Die Kältebrücke 28 ist an der Stelle des Thermoschalters 41 unterbrochen und weist zwei einander überlappende Abschnitte 42 und 43 auf. Mindestens der Abschnitt 43 ist beweglich (biegsam, flexibel, schwenkbar o. dgl . ) ausgebildet und steht mit dem Anker 44 eines Magnetantriebes 45 in Verbindung. Der Anker 44 steht unter der Wirkung einer Feder 46. Anker 44 und Feder 46 befinden sich in einem rohrför igen Gehäuseansatz 47. Die Spule 48 umgibt diesen Gehäuseansatz 47. Durch Betätigung des Magnetantriebes 45 kann die Kältezuführung zu den zusätzlichen Pumpflächen 26 zu- oder abgeschaltet werden. Je nach dem, ob die Feder 46 eine Zug- oder Druckfeder ist, ist der Schalter 41 im stromlosen Zustand offen oder geschlossen. Anstelle des Magnetantriebes kann auch ein pneumatischer Antrieb vorgesehen sein.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführung für einen Thermoschalter, der als Gasthermoschalter 61 ausgebildet ist. Er umfaßt einen in die Kältebrücke 28 integrierten Hohlraum 62 mit einem zylindrischen Gehäuse 63. Die Stirnseiten des Gehäuses 63 bestehen aus gut wärmeleitendem, sein zylindrischer Abschnitt aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff. Der Hohlraum 62 steht über ein Ventil 64 mit einem Gasvorratsgefäß 65 in Verbindung. Ist der Hohlraum 62 mit Gas gefüllt, ist der Schalter 61 geschlossen. Zur Unterbrechung des thermischen Kontaktes wird das Kontaktgas nach dem Öffnen des Ventils 64 in das Vorratsgefäß 65 geleitet. Dieses kann mit Hilfe eines im Vorratsgefäß 65 befindlichen Adsorptionsmittel geschehen, das auf die Temperatur der ersten Stufe 6 des Kaltkopfes 5 gekühlt wird. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Heizung kann das Gas wieder aus dem Vorratsgefäß 65 herausgetrieben werden.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 5 und 6 sind die zusätzlichen Pumpflächen 26 mit einem Wärmetauscher 51 ausgerüstet, der während des Betriebs von kaltem Gas durchströmt ist. Als Gas kann kaltes Arbeitsgas (Helium) aus der ersten Stufe 6 des Kaltkopfes 5 verwendet werden. Die Kältebrücken 28 sind deshalb als Rohrleitungen 52, 53 ausgebildet, die den Wärmetauscher 51 mit der ersten Stufe 6 des Kaltkopfes 5 verbinden. Um die Kältezufuhr schalten und/oder regeln zu können, sind die Rohrleitungen 52, 53 mit Ventilen 54, 55 ausgerüstet. Kältemittelrückführungen sind im einzelnen nicht dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist die Rohrleitung 52 durch die Flansche 4, 30 hindurchgeführt. Eine schematisch dargestellte Schraubverbindung 56 ermöglicht die Trennung der im Rezipienten 25 befindlichen Pumpflächen 26 von den übrigen Bestandteilen der Kryopumpe 1.
Die Ausführung nach Figur 6 ist mit einem die Flansche 4, 30 umgehenden Bypass 57 ausgerüstet. Diese Lösung ist zweckmäßig, wenn - wie bei der Kryopumpe 1 nach Figur 2 - ein Ventil 35 vorhanden ist. Der Bypass 57 besteht aus einem Anschlußstutzen 58 am Gehäuse 2 der Kryopumpe 1 und einem Anschlußstutzen 59 am Rezipienten 25. Diese sind mit Hilfe einer Flanschverbindung 61 lösbar mitein- ander verbunden. Die Rohrleitung 53 mit ihrer Schraubverbindung 67 ist durch den Bypass 57 hindurchgeführt. Der Innenraum des Bypasses 57 steht unter Vakuum, so daß die erste Stufe 6 des Kaltkopfes 5 ohne die Gefahr von Wärmeverlusten mit dem Wärmetauscher 51 verbunden werden kann.
Alternativ zur Lösung nach Figur 6 kann anstelle des Bypasses 57 eine Schaumstoffisolation vorgesehen sein, so daß das Ventil - durch Schaumstoff isoliert - frei zugänglich ist. Bei dieser Lösung werden nur zwei dünne Durchführungen für die Helium-Leitung 52 bzw. 53 benötigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kryopumpe (1) mit während ihres Betriebs auf unterschiedlichen Temperaturen gehaltenen Pumpflächen (8, 9, 12, 13), die in einem Gehäuse (2) mit einem Flansch (4) zum Anschluß der Pumpe (1) an einem Rezipienten (25) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit weiteren für die Anlagerung von leicht kondensierbaren Gasen bestimmten Pumpflächen (26) ausgerüstet ist, die sich außerhalb ihres Gehäuses (2) befinden und mit der ersten Stufe des Kaltkopfes (6) eines mindestens zweistufigen Refrigerators (5) ) über mindestens eine Kältebrücke (28) in Verbindung stehen.
2. Kryopumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Pumpflächen (26) innerhalb des Rezipienten (25) angeordnet sind.
3. Kryopumpe nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpflächen (26) von einem Blech (27) gebildet werden, das die Einlaßöffnung (3) der Kryopumpe (1) umgibt.
4. Kryopumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpflächen (26) mit einem Temperatursensor (31) und/oder mit einer Heizung
(32) ausgerüstet sind.
5. Kryopumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke (28) durch das Innere der Flansche (4, 30) von Kryopumpe
(1) und Rezipient (25) hindurchgeführt ist.
6. Kryopumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke (28) durch in den Flanschrändern befindliche thermische Durchführungen (36) hindurchgeführt ist.
7. Kryopumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Hochvakuumventil (35) , dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke durch die Ränder der Flansche eines Hochvakuumventils (35) hindurchgeführt ist.
8. Kryopumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke durch einen die Flansche (4, 30) umgehenden Bypass (57) hindurchgeführt ist .
9. Kryopumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (57) von zwei Anschlußstutzen (58, 59) gebildet wird, die an der Kryopumpe (1) bzw. am Rezipienten (25) angeordnet und über eine Flanschverbindung (61) miteinander verbindbar sind.
10. Kryopumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke (28) aus Stäben oder Streifen (33) aus gut wärmeleitendem Material bestehen, die die zusätzlichen Pumpflächen (26) mit einer Pumpfläche (8) der ersten Stufe (6) des Kaltkopfes (5) oder unmittelbar mit der Stufe (6) des Kaltkopfes (5) verbinden.
11. Kryopumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke (28, 33) mit einem mechanischen Thermoschalter (41) ausgerüstet ist.
12. Kryopumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke (33) zwei einander überlappende Abschnitte (42, 43) aufweist, von denen mindestens einer beweglich ausgebildet ist.
13. Kryopumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Abschnitt (43) mit einem Magnetantrieb oder pneumatischem Antrieb (45) in Verbindung steht.
14. Kryopumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetantrieb (45) einen Anker (44) und eine Spule (48) umfaßt und daß sich der Anker (44) innerhalb eines rohrförmigen Gehäuseansatzes (47) befindet .
15. Kryopumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältebrücke (28, 33) mit einem Gasthermoschalter (61) ausgerüstet ist.
16. Kryopumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Pumpflächen mit einem Wärmetauscher (51) ausgerüstet sind und daß die Kältebrücke (28) als Rohrleitung (52, 53) für ein Kältemittel ausgebildet ist.
17. Kryopumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe (6) des Refrigerators (5) über die Rohrleitung (52, 53) in Verbindung stehen, und daß als Kühlmittel das kalte Arbeitsgas der ersten Stufe (6) des Kaltkopfes (5) verwendet wird.
18. Kryopumpe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (52, 53) mit einem Ventil (54, 55) ausgerüstet ist.
19. Kryopumpe nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilabschnitt der Rohrleitung (52, 53) außerhalb der Flansche (4, 30) geführt ist .
20. Kryopumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der außerhab der Flansche (4, 30) geführte Abschnitt mit Hilfe eines evakuierbaren Bypasses (57) oder mit Hilfe von Schaumstoff thermisch isoliert ist .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10317837A1 (de) * 2003-04-16 2004-11-04 Leybold Vakuum Gmbh Vakuumkammer

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7313922B2 (en) * 2004-09-24 2008-01-01 Brooks Automation, Inc. High conductance cryopump for type III gas pumping
US8291717B2 (en) * 2008-05-02 2012-10-23 Massachusetts Institute Of Technology Cryogenic vacuum break thermal coupler with cross-axial actuation
EP2310681A4 (de) * 2008-07-01 2017-04-12 Brooks Automation, Inc. Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung von temperaturregelung für eine kryopumpe
US20100011784A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Cryopump louver extension
CH703216A1 (de) 2010-05-27 2011-11-30 Hsr Ag Vorrichtung zur Verhinderung des Memory-Effekts bei Kryopumpen.
JP5557786B2 (ja) * 2011-04-05 2014-07-23 住友重機械工業株式会社 クライオポンプのための蓋構造、クライオポンプ、クライオポンプの立ち上げ方法、及びクライオポンプの保管方法
JP5679910B2 (ja) * 2011-06-03 2015-03-04 住友重機械工業株式会社 クライオポンプ制御装置、クライオポンプシステム、及びクライオポンプの真空度保持判定方法
JP5748682B2 (ja) * 2012-01-31 2015-07-15 住友重機械工業株式会社 コールドトラップおよびコールドトラップの制御方法
EP2844872A1 (de) 2012-04-03 2015-03-11 Babcock Noell GmbH Vorrichtung zur herstellung, verbesserung und stabilisierung des vakuums im gehäuse einer schwungmasse
JP6053552B2 (ja) * 2013-02-18 2016-12-27 住友重機械工業株式会社 クライオポンプ及びクライオポンプ取付構造
JP6124776B2 (ja) * 2013-12-02 2017-05-10 住友重機械工業株式会社 コールドトラップ
US10918182B2 (en) 2015-04-24 2021-02-16 Bukli Haircare Hair roller
JP2019143537A (ja) * 2018-02-21 2019-08-29 住友重機械工業株式会社 クライオポンプ

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1128123A (en) * 1966-01-17 1968-09-25 Little Inc A Improvements in or relating to cryopumps, and cryopanels therefor
US3423947A (en) * 1967-07-17 1969-01-28 Yosimaro Moriya Vacuum traps utilizing electronic refrigerating elements
US3585807A (en) * 1968-08-20 1971-06-22 Balzers Patent Beteilig Ag Method of and apparatus for pumping gas under cryogenic conditions
US3785162A (en) * 1971-12-07 1974-01-15 Cit Alcatel Diffusion pump assembly
JPS59119076A (ja) * 1982-12-25 1984-07-10 Toshiba Corp クライオポンプ
GB2182101A (en) * 1985-10-23 1987-05-07 Boc Group Plc Cryogenic pump
US4815303A (en) * 1988-03-21 1989-03-28 Duza Peter J Vacuum cryopump with improved first stage
DE9111236U1 (de) * 1991-09-10 1992-07-09 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
US5537833A (en) * 1995-05-02 1996-07-23 Helix Technology Corporation Shielded cryogenic trap

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE250613C (de) *
US4285710A (en) * 1978-09-18 1981-08-25 Varian Associates, Inc. Cryogenic device for restricting the pumping speed of selected gases
US4667477A (en) * 1985-03-28 1987-05-26 Hitachi, Ltd. Cryopump and method of operating same
DE3512614A1 (de) * 1985-04-06 1986-10-16 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Verfahren zur inbetriebnahme und/oder regenerierung einer kryopumpe und fuer dieses verfahren geeignete kryopumpe
US4745761A (en) * 1985-10-30 1988-05-24 Research & Manufacturing Co., Inc. Vibration damped cryogenic apparatus
DE3680335D1 (de) * 1986-06-23 1991-08-22 Leybold Ag Kryopumpe und verfahren zum betrieb dieser kryopumpe.
US4827736A (en) * 1988-07-06 1989-05-09 Daikin Industries, Ltd. Cryogenic refrigeration system for cooling a specimen
DE4006755A1 (de) * 1990-03-03 1991-09-05 Leybold Ag Zweistufige kryopumpe
DE4201755A1 (de) * 1992-01-23 1993-07-29 Leybold Ag Kryopumpe mit einem im wesentlichen topffoermigen gehaeuse
CH686384A5 (de) * 1992-07-21 1996-03-15 Marcel Kohler Kryopumpe.
JPH0658257A (ja) * 1992-08-03 1994-03-01 Daikin Ind Ltd 真空クライオポンプ
DE4336035A1 (de) * 1993-10-22 1995-04-27 Leybold Ag Verfahren zum Betrieb einer Kryopumpe sowie Vakuumpumpensystem mit Kryopumpe und Vorpumpe

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1128123A (en) * 1966-01-17 1968-09-25 Little Inc A Improvements in or relating to cryopumps, and cryopanels therefor
US3423947A (en) * 1967-07-17 1969-01-28 Yosimaro Moriya Vacuum traps utilizing electronic refrigerating elements
US3585807A (en) * 1968-08-20 1971-06-22 Balzers Patent Beteilig Ag Method of and apparatus for pumping gas under cryogenic conditions
US3785162A (en) * 1971-12-07 1974-01-15 Cit Alcatel Diffusion pump assembly
JPS59119076A (ja) * 1982-12-25 1984-07-10 Toshiba Corp クライオポンプ
GB2182101A (en) * 1985-10-23 1987-05-07 Boc Group Plc Cryogenic pump
US4815303A (en) * 1988-03-21 1989-03-28 Duza Peter J Vacuum cryopump with improved first stage
DE9111236U1 (de) * 1991-09-10 1992-07-09 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
US5537833A (en) * 1995-05-02 1996-07-23 Helix Technology Corporation Shielded cryogenic trap

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 240 (M - 336) 6 November 1984 (1984-11-06) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10317837A1 (de) * 2003-04-16 2004-11-04 Leybold Vakuum Gmbh Vakuumkammer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000516317A (ja) 2000-12-05
US6092373A (en) 2000-07-25
JP3897820B2 (ja) 2007-03-28
DE19632123A1 (de) 1998-02-12

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