[发明专利]没有压力爆发的高容量低温泵

说明书

技术领域

本申请案主张2007年1月17日提出申请的美国临时专利申请案序号 第60/880,859号的优先权，此临时申请案以参考的方式整体加入本文。本 申请案亦主张2007年1月26日提出申请的美国临时专利申请案序号第 60/897,666号的优先权，此临时申请案以参考的方式整体加入本文。

本发明大体上相关于高容量的低温泵、特别是没有压力爆发的低温泵。

背景技术

目前可获得的低温泵，无论是借着开放式或是封闭式致冷循环而被冷 却的，大体上是遵照相同的设计观念。通常在4K到25K(Kelvin，即开尔文， 简写为“K”)绝对温度的范围内运作的低温第二阶段阵列为主要的抽吸表 面。这个表面被通常是在50K到139K绝对温度的范围内运作的高温汽缸所 环绕，而提供了对于较低温阵列的辐射保护罩作用。所述辐射护罩大体上 包含有一个壳体。除了在接近前面阵列的位置外，壳体是闭合的。辐射护 罩是介于主要抽吸表面与要被抽空的容室间。此较高温度、第一阶段、前 面的阵列当做用于像是水蒸气的较高沸点气体的抽吸场来使用。

在操作时，像是水蒸气的高沸点气体凝结在前面阵列上。沸点较低的 气体则通过前面阵列，且通过进入在辐射护罩内的体积，且凝结在第二阶 段阵列上。用一种在或低于第二阶段阵列的温度下运作的吸附剂(像是木 炭或是分子筛)涂层的表面也可以设在此体积内。所述吸附剂移除或俘获 沸点非常低的气体。借着气体凝结或被吸收在抽吸表面上，在工作容室中 只会继续保持真空。

在封闭式循环冷却器所冷却的系统中，冷却器一般来说是二阶段式冷 冻机，所述冷冻机具有冷的指状物，其延伸通过辐射护罩。冷冻机的第二、 最冷阶段的冷端部在冷的指状物的顶端处。主要抽吸表面、或是低温面板、 被连接到在第二阶段的冷指状物的最冷端部处的散热装置。这个低温面板 可以是简单的金属板件、杯状物或是圆柱形阵列的金属挡板，其配置在第 二阶段散热装置的周围且被连接到所述第二阶段散热装置。这个第二阶段 的低温面板也可以支撑低温吸附剂。

辐射护罩被连接到在第一阶段冷冻机最冷端部处的散热装置或是热站 台。所述护罩包围第一阶段的低温面板，而能够保护面板不受辐射热的影 响。

发明内容

凝结的残余气体可以形成在低温泵的主要凝结表面或非主要凝结表面 其中任一者上。抽吸作用是要发生在主要抽吸表面上。主要抽吸表面包括 有第二阶段阵列组的外部，类型II的气体在从主要开口进入到第二阶段时 首先在所述外部处撞击到阵列(亦即，辐射护罩的口部且通过前面的阵列)。 这并不包括有阵列板件不受到来自于主要开口的气体首次撞击的保护表 面。这也不包括有阵列板件的底侧、阵列板件具有其他面对着它们的板件 的顶部、被用来将所述板件接附在一起、或是接附到第二阶段热站台的支 架。这些表面被认为是非主要表面。非主要表面也可能包括有、但是不限 制于用于二极管的电线或是其他以热的方式连接到第二阶段的电气元件、 加热器盒及第二阶段的汽缸护罩。气体可以直接通过前面的阵列或通过辅 助开口而进入第二阶段的抽吸区域，所述辅助开口包括有、但是不限定于 排出洞孔、电线/馈通洞孔、清除洞孔、加热器以及其他装置。

气体种类在辅助抽吸表面上的沉积速率显著低于在主要抽吸表面上的 速率。这样容许受到应力的或是平面的薄膜形成在辅助阵列表面上。所述 薄膜的整体结构为平面的或是类似薄板。即使是对于由二种抽吸气体所构 成的简单混合物来说，霜的微结构是很复杂的，广泛使用在半导体工业中 最容易起反应的溅镀应用中。此外，根据是哪一种特定的材料从容室被抽 吸出，通常霜是以分层的配置从数种不同类型的气体形成。各种不同的气 体可以从一个容室处被抽吸出，且本发明涵盖了许多不同的气体，本发明 并不被限制于任何特定气体。

在低温泵的非主要凝结表面上的凝结物可能会遭受到内部的抗张应力 或遭受到压缩应力。此应力可能是从薄膜生成的条件而产生的，此等条件 例如是气体压力(气体的抵达速率)、气体温度、或是气体所沉积的表面的 温度以及薄膜的结构瑕疵。在主要凝结表面上，霜大体上形成了厚的圆柱 形薄膜(更多的气体分子)，所述薄膜分布在低温阵列的主要抽吸表面上。