專(zhuān)利名稱(chēng)：低溫泵及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種低溫泵及其制造方法。
背景技術(shù)：
低溫泵為通過(guò)冷凝或吸附在被冷卻成超低溫的低溫板上捕捉氣體分子來(lái)進(jìn)行排氣的真空泵。低溫泵一般用作實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體電路制造エ藝等中要求的清潔的真空環(huán)境。低溫泵的應(yīng)用中的I個(gè)例如如離子注入エ序中，例如氫等非冷凝性氣體有時(shí)占應(yīng)排出氣體的一大半。非冷凝性氣體最初能夠通過(guò)吸附在冷卻成超低溫的吸附區(qū)域來(lái)進(jìn)行排氣。 專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平1-92591號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)昭60-13992號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特表2008-514849號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2009-162074號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種形態(tài)的例示性目的之ー為提供一種用于對(duì)氫等非冷凝性氣體進(jìn)行高速排氣的低溫泵及用于制造這種低溫泵的方法。本發(fā)明的一種形態(tài)的低溫泵具備制冷機(jī)，其包含用于提供第I冷卻溫度的第I冷卻臺(tái)及用于提供低于該第I冷卻溫度且在非冷凝性氣體的吸附中使用的第2冷卻溫度的第2冷卻臺(tái)；放射護(hù)罩，其包含形成接收氣體的開(kāi)ロ的護(hù)罩前端，該放射護(hù)罩熱連接于第I冷卻臺(tái)并包圍第2冷卻臺(tái)；及低溫板組件，其熱連接于第2冷卻臺(tái)，在其外周部與放射護(hù)罩之間形成朝向所述開(kāi)ロ的開(kāi)放空間，能夠從護(hù)罩前端觀察到該低溫板組件的至少一部分。低溫板組件包含頂板，面向所述開(kāi)ロ 及中間板，包含朝向所述開(kāi)ロ的板前表面，且相對(duì)于頂板配設(shè)在所述開(kāi)ロ的相反側(cè)，與中間板的板前表面對(duì)置的鄰接的低溫板和該板前表面之間形成與所述開(kāi)放空間連接的開(kāi)放部分，該開(kāi)放部分其深度大于該鄰接的低溫板和該板前表面之間的間隔，所述中間板在板前表面具有用于非冷凝性氣體的吸附區(qū)域，該吸附區(qū)域形成在通過(guò)從所述放射護(hù)罩前端至所述鄰接的低溫板的末端的視線與所述板前表面的交叉確定的邊界的內(nèi)側(cè)。本發(fā)明的一種形態(tài)的低溫泵具備放射護(hù)罩及低溫板組件，所述低溫板組件包含在該放射護(hù)罩內(nèi)從近前側(cè)向里面排列且分別具有朝向該放射護(hù)罩的開(kāi)ロ的前表面和朝向該開(kāi)ロ的相反側(cè)的背面的多個(gè)低溫板的排列，且在該多個(gè)低溫板的外周部與所述放射護(hù)罩之間形成朝向所述開(kāi)ロ的開(kāi)放空間。所述低溫板組件中，所述多個(gè)低溫板的前表面及背面的總計(jì)面積的至少70%被能夠吸附氫的吸附劑覆蓋，所述低溫泵具有至少30%的氫捕捉概率，所述吸附劑容納在所述多個(gè)低溫板各自的背面和與該低溫板的里面鄰接的低溫板的前表面之間，能夠從所述開(kāi)ロ觀察到的吸附劑面積與所述多個(gè)低溫板的吸附劑總面積之比即吸附劑可見(jiàn)率小于7%。本發(fā)明的一種形態(tài)的低溫泵具備被向低溫泵開(kāi)ロ開(kāi)放的低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間包圍的多個(gè)低溫吸附板的排列及包圍該低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間的放射護(hù)罩。所述多個(gè)低溫吸附板的至少I(mǎi)個(gè)包含向低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間突出且朝向放射護(hù)罩的板末端，該板末端具有吸附劑脫落的區(qū)域。本發(fā)明的另ー種形態(tài)為低溫泵的制 造方法。該方法包含以下エ序?qū)Φ蜏匕宓幕倪M(jìn)行掩蔽；及在未被掩蔽的所述基材的表面粘結(jié)吸附劑。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明提供一種用于對(duì)氫等非冷凝性氣體進(jìn)行高速排氣的低溫泵及用于制造這種低溫泵的方法。


圖I是示意地表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的離子注入裝置及低溫泵的圖。圖2是示意地表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵的截面圖。圖3是示意地表示優(yōu)選的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵的頂視圖。圖4是示意地表示優(yōu)選的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵的截面圖。圖5是用于有關(guān)圖4所示的低溫泵說(shuō)明形成在低溫板上的吸附區(qū)域的圖。圖6是有關(guān)圖4及圖5所不的低溫泵表不低溫板的板前表面的頂視圖。圖7是表示圖6所示的低溫板的背面的圖。圖8是表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫板組件的吸附劑脫落率或包覆率的一例的表格。圖9是表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫板組件的吸附劑脫落率或包覆率的一例的表格。圖10是有關(guān)本發(fā)明的ー實(shí)施方式表示通過(guò)再生的低溫泵的氫排氣速度變化的圖。圖11是用于說(shuō)明本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵的制造方法的流程圖。圖12是用于說(shuō)明用來(lái)制造本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵的方法的流程圖。圖中1_離子注入裝置，10-低溫泵，12-制冷機(jī)，14-低溫板組件，16-放射護(hù)罩，22-第I冷卻臺(tái)，24-第2冷卻臺(tái)，30-低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間，31-低溫泵開(kāi)ロ，32-百葉窗，33-護(hù)罩前端，35-開(kāi)放區(qū)域，50-低溫板，52-板安裝部件，54-開(kāi)放部分，60-頂板，62-中間板，64-下側(cè)板，76-吸附區(qū)域，82-冷凝區(qū)域，86-邊界，100-CP控制器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種形態(tài)的低溫泵具備露出型的低溫吸附板排列。其板排列在從低溫泵開(kāi)ロ可見(jiàn)的部位或其他部位具有吸附劑例如活性炭脫落的區(qū)域。一大半板表面及其上的吸附劑構(gòu)成為被所鄰接的板覆蓋而無(wú)法直接從低溫泵開(kāi)ロ觀察，從低溫泵開(kāi)ロ觀察的吸附劑可見(jiàn)率為零或很小。吸附劑露出在包圍板排列的開(kāi)放空間。吸附劑脫落區(qū)域形成在與吸附劑存在區(qū)域共同的面上，吸附劑脫落區(qū)域的邊界通過(guò)吸附劑劃定。即，吸附劑的脫落區(qū)域與存在區(qū)域區(qū)分共同的板面。這種露出與非露出的混合式結(jié)構(gòu)有益于兼顧非冷凝性氣體的高速排氣和從難再生氣體保護(hù)吸附劑。這關(guān)系到通過(guò)多次重復(fù)再生處理而維持穩(wěn)定的排氣性能。并且，基于從吸附板的吸附劑脫落的可見(jiàn)率降低有助于提供一種非冷凝性氣體的排氣效率提高以及節(jié)能性?xún)?yōu)異的低溫泵。低溫泵的典型的ー種用途中，應(yīng)排出氣體中含有冷凝性氣體和少量的非冷凝性氣體。為了避免因冷凝性氣體的冰層的堆積而阻礙非冷凝性氣體的吸附性能，用于這種典型用途的低溫泵通過(guò)低溫凝結(jié)板或冷凝板遮蓋低溫吸附板或吸附板。典型的低溫吸附板通過(guò)用活性炭覆蓋某一面的整個(gè)區(qū)域而形成。例如，ー種低溫板結(jié)構(gòu)具備在外側(cè)具有用于捕捉冷凝性氣體的凝結(jié)板且在其內(nèi)側(cè)具有用于捕捉非冷凝性氣體的吸附板的雙重結(jié)構(gòu)。另ー低溫板結(jié)構(gòu)在朝向低溫泵開(kāi)ロ的表
面具有低溫凝結(jié)面，在其里面具有低溫吸附面。當(dāng)板例如在其端部具有折曲部分時(shí)，例如除了被折曲線定界的其折曲部分的表面之外的板的一面的整個(gè)區(qū)域被活性炭覆蓋，或者包含折曲部分的表面的整個(gè)區(qū)域被活性炭覆蓋。一般，凝結(jié)板及吸附板均冷卻成相同的冷卻溫度例如IOK至20K的超低溫。凝結(jié)板及吸附板被用來(lái)從輻射熱保護(hù)自身的放射護(hù)罩或輻射護(hù)罩包圍。放射護(hù)罩冷卻成高于凝結(jié)板及吸附板的冷卻溫度例如80K至100K的超低溫。放射護(hù)罩還能夠看作提供相對(duì)高溫的超低溫面的低溫板。冷凝性氣體向超低溫面的冷凝還有時(shí)根據(jù)低溫泵的用途不成問(wèn)題。例如可舉出離子注入裝置用低溫泵。在該用途中，在低溫板冷凝的氣體的使用量較少，低溫泵的主要目的為非冷凝性氣體(例如氫)的排氣。由此，反而優(yōu)選通過(guò)朝向低溫泵開(kāi)ロ露出吸附板來(lái)使非冷凝性氣體輕松到達(dá)。由此能夠?qū)崿F(xiàn)較高的排氣速度。基于露出的排氣速度的提高有助于減少用于實(shí)現(xiàn)某一要求排氣速度的吸附板面積。這是因?yàn)?，由于露出氣體向吸附劑的流動(dòng)性變得良好，每ー板単位面積的排氣速度變高。其結(jié)果，所需的板面積減少，低溫板結(jié)構(gòu)體的重量也降低。板重量的降低縮短低溫泵再生處理的所需時(shí)間。低溫泵為所謂捕集式真空泵，因此執(zhí)行以適當(dāng)?shù)念l率向外部排出蓄積在內(nèi)部的氣體的再生處理。再生是指將低溫板升溫至比作為低溫板的動(dòng)作溫度更高的溫度(例如常溫)，再放出冷凝或吸附在板表面的氣體并向外部排出，再次冷卻成低溫板的動(dòng)作溫度的處理。確定再生時(shí)間的I個(gè)重要因素為再冷卻所需的時(shí)間。再冷卻時(shí)間與板結(jié)構(gòu)體重量有夫。根據(jù)板結(jié)構(gòu)體的重量的降低縮短再冷卻時(shí)間，其結(jié)果再生時(shí)間也被縮短。蓄積在低溫泵的氣體一般通過(guò)再生處理實(shí)際上被完全排出，完成再生時(shí)低溫泵恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)排氣性能。但是，蓄積氣體中的一部分成分即使經(jīng)再生處理殘留在吸附劑中的比例也比較高。例如，作為離子注入裝置的真空排氣用而設(shè)置的低溫泵中，觀察到在作為吸附劑的活性炭上附著有粘著性物質(zhì)。該粘著性物質(zhì)即使經(jīng)過(guò)再生處理也很難完全去除。可以認(rèn)為該粘著性物質(zhì)起因于從包覆在處理對(duì)象基板上的光致抗蝕劑排出的有機(jī)系的漏氣?；蛘哌€有可能起因于在離子注入處理中用作摻雜氣體即原料氣體的毒性氣體。還可以想到起因于離子注入處理中的其他副產(chǎn)氣體的可能性。還有可能這些氣體復(fù)合關(guān)聯(lián)而生成粘著性物質(zhì)。離子注入處理中低溫泵進(jìn)行排氣的大部分氣體有可能為氫氣。氫氣通過(guò)再生實(shí)際上被完全排出至外部。若難再生氣體為微量，則在I次低溫泵處理中難再生氣體對(duì)低溫泵的排氣性能帶來(lái)的影響輕微。但是，反復(fù)進(jìn)行低溫泵處理與再生處理時(shí)，難再生氣體有可能慢慢蓄積于吸附劑而使排氣性能下降。排氣性能低于容許范圍時(shí)，例如需要更換吸附劑或與其同時(shí)更換低溫板，或者進(jìn)行包含對(duì)吸附劑的化學(xué)性難再生氣體去除處理的維護(hù)作業(yè)。因此，本發(fā)明的一種形態(tài)的低溫泵具備露出型低溫吸附板排列，從其一部分脫落吸附劑例如活性炭。露出型低溫吸附板排列在其周?chē)哂邢虻蜏乇瞄_(kāi)ロ開(kāi)放的低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間。該內(nèi)部開(kāi)放空間被放射護(hù)罩包圍。所開(kāi)放的局部空間通過(guò)低溫吸附板排列中相互鄰接的吸附板劃定，其局部空間通過(guò)低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間向低溫泵外部空間開(kāi)放。低溫吸附板的開(kāi)放性促進(jìn)氣體到達(dá)板表面，協(xié)助實(shí)現(xiàn)基于低溫泵的非冷凝性氣體例如氫的高速排氣。
在一實(shí)施例中，吸附劑的脫落部位設(shè)定在可通過(guò)低溫泵開(kāi)ロ從低溫泵外部觀察到的低溫吸附板的區(qū)域。吸附劑脫落部位可設(shè)置在向低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間突出并朝向放射護(hù)罩的吸附板的末端。脫落部位可用作低溫凝結(jié)板。這樣通過(guò)避免吸附劑直接向低溫泵開(kāi)ロ露出或使從低溫泵開(kāi)ロ的吸附劑可見(jiàn)率變得極其小，防止或減輕進(jìn)入低溫泵的氣體中所含的難再生氣體對(duì)吸附劑的作用。難再生氣體聚積于凝結(jié)板，粘著性物質(zhì)向吸附劑的蓄積下降。這樣，能夠兼顧非冷凝性氣體的高速排氣和從難再生氣體保護(hù)吸附劑。該技術(shù)思想的一具體例所涉及的低溫泵為適合在離子注入裝置的真空排氣系統(tǒng)中使用的低溫泵。并且，其他一例為適合在基板處理裝置的真空排氣系統(tǒng)中使用的低溫泵?；逄幚硌b置例如通過(guò)エ藝氣體處理由抗蝕劑包覆的基板。在此，難再生氣體例如為在預(yù)定的再生處理中已實(shí)際完成預(yù)定氣體(例如氫)向低溫泵外部的排出的時(shí)刻未完成向泵外部的排出的氣體。并且，即使經(jīng)過(guò)調(diào)整成將預(yù)定氣體實(shí)際上完全排出至低溫泵外部的再生處理吸附劑中的殘留也超過(guò)基準(zhǔn)的氣體稱(chēng)作難再生氣體。例如，來(lái)自涂布于晶圓表面的抗蝕劑或其他涂料的有機(jī)系漏氣其在再生處理中向吸附劑殘留的比例也有可能較高。并且，離子注入處理中使用的毒性摻雜氣體也有可能成為難再生氣體?？刮g劑例如為由有機(jī)系材料構(gòu)成的有機(jī)抗蝕劑。エ藝氣體可為與處理對(duì)象(例如基板)或其表面的抗蝕劑直接進(jìn)行化學(xué)性反應(yīng)的反應(yīng)性エ藝氣體。或者，エ藝氣體也可為用于協(xié)助將反應(yīng)性氣體導(dǎo)入于處理對(duì)象的氣體。當(dāng)基板處理裝置為濺射裝置時(shí)，エ藝氣體為惰性氣體例如氬氣。當(dāng)基板處理裝置為離子注入裝置吋，エ藝氣體例如為氫氣或摻雜氣體。通過(guò)エ藝中的エ藝氣體和抗蝕劑的相互作用可從抗蝕劑放出有機(jī)系氣體。并且，即使不在エ藝中也能夠通過(guò)真空環(huán)境從抗蝕劑放出漏氣。該有機(jī)系氣體可包含例如芳香族、直鏈烴、醇、酮、醚等。難再生氣體不限于上述來(lái)自抗蝕劑的有機(jī)系氣體或離子注入處理中使用的摻雜氣體。例如根據(jù)エ藝還有可能エ藝氣體自身為難再生氣體。并且，還有時(shí)來(lái)自包覆在基板上的除抗蝕劑以外的涂料的放出氣體為難再生氣體。
—實(shí)施方式所涉及的低溫泵可具備制冷機(jī)，其包含用于提供第I冷卻溫度的第I冷卻臺(tái)及用于提供低于該第I冷卻溫度且在非冷凝性氣體的吸附中使用的第2冷卻溫度的第2冷卻臺(tái)；放射護(hù)罩，其包含形成接收氣體的開(kāi)ロ的護(hù)罩前端，該放射護(hù)罩熱連接于第I冷卻臺(tái)并包圍第2冷卻臺(tái)；及低溫板組件，其熱連接于第2冷卻臺(tái)，在其外周部與放射護(hù)罩之間形成朝向所述開(kāi)ロ的開(kāi)放空間，能夠從護(hù)罩前端觀察到該低溫板組件的至少一部分。低溫板組件可包含頂板，面向護(hù)罩開(kāi)ロ ；及中間板，包含朝向護(hù)罩開(kāi)ロ的板前表面且相對(duì)于頂板配設(shè)在護(hù)罩開(kāi)ロ的相反側(cè)?？稍谂c中間板的板前表面對(duì)置的鄰接的低溫板和該板前表面之間形成與所述開(kāi)放空間連續(xù)的開(kāi)放部分。該開(kāi)放部分其深度可大于該鄰接的低溫板和該板前表面的間隔。中間板可在板前表面具有用于非冷凝性氣體的吸附區(qū)域。該吸附區(qū)域可形成在通過(guò)從護(hù)罩前端至所述鄰接的低溫板的末端的視線與所述板前表面的交叉確定的邊界的內(nèi)偵U。吸附區(qū)域可在所述板前表面占居所述邊界內(nèi)側(cè)的區(qū)域。
中間板可在其表面具有用于冷凝性氣體的冷凝區(qū)域。該冷凝區(qū)域可包含所述板前表面中所述邊界外側(cè)的區(qū)域。中間板的外周部可與頂板平行且延伸至比頂板的外周部更靠近放射護(hù)罩的位置。中間板可包含多個(gè)薄板，所述多個(gè)薄板分別包含朝向護(hù)罩開(kāi)ロ的前表面及朝向該開(kāi)ロ的相反側(cè)的背面且互相平行地排列。低溫板組件可包含相對(duì)于中間板配設(shè)在與護(hù)罩開(kāi)ロ相反側(cè)的下側(cè)板。該下側(cè)板的外周部可與中間板平行且延伸至比中間板的外周部更靠近放射護(hù)罩的位置。低溫泵可具備熱連接于放射護(hù)罩且配設(shè)在護(hù)罩開(kāi)ロ的百葉窗。該百葉窗具有頂板和中間板的尺寸之間的尺寸，可在該百葉窗的外周部與放射護(hù)罩之間形成開(kāi)放區(qū)域。中間板的表面積的至少70%被吸附劑覆蓋，該吸附劑可吸附氫，低溫泵可具有至少30%的氫捕捉概率。吸附劑可以容納在所述開(kāi)放部分，可從護(hù)罩開(kāi)ロ觀察到的吸附劑面積與吸附劑的總面積之比即吸附劑可見(jiàn)率小于7%。ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵可具備放射護(hù)罩及低溫板組件，所述低溫板組件包含在該放射護(hù)罩內(nèi)從近前側(cè)向里面排列且分別具有朝向該放射護(hù)罩的開(kāi)ロ的前表面和朝向該開(kāi)ロ的相反側(cè)的背面的多個(gè)低溫板的排列，且在該多個(gè)低溫板的外周部與所述放射護(hù)罩之間形成朝向所述開(kāi)ロ的開(kāi)放空間。低溫板組件中，多個(gè)低溫板的前表面及背面的總計(jì)面積的至少70%可以被可吸附氫的吸附劑覆蓋，低溫泵具有至少30%的氫捕捉概率。吸附劑可以容納在多個(gè)低溫板各自的背面和與該低溫板的里面鄰接的低溫板的前表面之間，可從護(hù)罩開(kāi)ロ觀察到的吸附劑面積與多個(gè)低溫板的吸附劑總面積之比即吸附劑可見(jiàn)率小于7%。多個(gè)低溫板的排列中，里面的低溫板的至少一部分因近前側(cè)的低溫板而相對(duì)于所述開(kāi)ロ被遮擋，吸附劑以無(wú)法從護(hù)罩開(kāi)ロ觀察到的方式設(shè)置在低溫板的被遮擋的部位。吸附劑總面積可以為多個(gè)低溫板的前表面及背面的總計(jì)面積的90%以下。吸附劑的至少90%可以向放射護(hù)罩或護(hù)罩開(kāi)ロ露出。ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵可具備被向低溫泵開(kāi)ロ開(kāi)放的低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間包圍的多個(gè)低溫吸附板的排列及包圍該低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間的放射護(hù)罩。多個(gè)低溫吸附板的至少I(mǎi)個(gè)可以包含向低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間突出且朝向放射護(hù)罩的板末端，該板末端具有吸附劑脫落的區(qū)域。
吸附劑脫落區(qū)域可與吸附劑存在區(qū)域形成在共同的面上。吸附劑脫落區(qū)域可以為了進(jìn)行低溫凝結(jié)而露出低溫板基材表面。吸附劑脫落區(qū)域可位于能夠通過(guò)所述低溫泵開(kāi)ロ觀察到的周邊露出部位。ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵的制造方法可包含以下エ序?qū)Φ蜏匕宓幕倪M(jìn)行掩蔽；及在未被掩蔽的所述基材的表面粘結(jié)吸附劑。進(jìn)行掩蔽可包括對(duì)未被其他低溫板遮擋的所述基材的露出部進(jìn)行掩蔽。該方法中可包含以下エ序關(guān)于多個(gè)低溫板的排列的各低溫板，將通過(guò)從放射護(hù)罩的前端至與該低溫板鄰接的低溫板的末端的視線和該低溫板的交叉確定的邊界的外側(cè)確定為掩蔽區(qū)域。ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵可具備制冷機(jī)，其包含用于提供第I冷卻溫度的第I冷卻臺(tái)及用于提供低于該第I冷卻溫度且在非冷凝性氣體的吸附中使用的第2冷卻溫度的第2冷卻臺(tái)；放射護(hù)罩，其包含形成接收氣體的開(kāi)ロ的護(hù)罩前端，該放射護(hù)罩熱連接于第I冷卻臺(tái)并包圍第2冷卻臺(tái)；及低溫板組件，其熱連接于第2冷卻臺(tái)，在其外周與放射護(hù)罩之間形成朝向護(hù)罩開(kāi)ロ的開(kāi)放空間，能夠從護(hù)罩前端觀察到該低溫板組件的至少一部分。
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低溫板組件可包含頂板，面向護(hù)罩開(kāi)ロ ；及中間板，包含朝向護(hù)罩開(kāi)ロ的板前表面，且相對(duì)于頂板配設(shè)在護(hù)罩開(kāi)ロ的相反側(cè)。與中間板的板前表面對(duì)置的鄰接的低溫板的外周部和與該外周部對(duì)置的所述板前表面的部分可以在所述開(kāi)放空間向放射護(hù)罩平行延イ申，該板前表面區(qū)分為用于非冷凝性氣體的吸附區(qū)域和用于冷凝性氣體的冷凝區(qū)域。也可以是板前表面的外周部區(qū)分為用于非冷凝性氣體的吸附區(qū)域和用于冷凝性氣體的冷凝區(qū)域。所述鄰接的低溫板可以為頂板，中間板的外周部延伸至比頂板的外周部更靠近放射護(hù)罩的位置。頂板及中間板各自可以包含多個(gè)薄板，所述多個(gè)薄板分別包含朝向護(hù)罩開(kāi)ロ的前表面及朝向該開(kāi)ロ的相反側(cè)的背面且相互平行排列，中間板的薄板比頂板的薄板大。低溫板組件可進(jìn)ー步包含相對(duì)于中間板配設(shè)在與護(hù)罩開(kāi)ロ相反側(cè)的下側(cè)板。該下側(cè)板的外周部可與中間板平行且延伸至比中間板的外周部更靠近放射護(hù)罩的位置。下側(cè)板可包含多個(gè)薄板，所述多個(gè)薄板分別包含朝向護(hù)罩開(kāi)ロ的前表面及朝向該開(kāi)ロ的相反側(cè)的背面且相互平行排列，該薄板比中間板的薄板大?？稍谥虚g板的板前表面的所述部分和所述鄰接的低溫板的外周部之間形成與所述開(kāi)放空間的開(kāi)放部分，該開(kāi)放部分其深度大于該鄰接的低溫板和該板前表面的間隔。低溫泵可具備熱連接于放射護(hù)罩且配設(shè)在護(hù)罩開(kāi)ロ的百葉窗。該百葉窗可具有頂板和中間板的尺寸之間的尺寸，在該百葉窗的外周部與放射護(hù)罩之間形成開(kāi)放區(qū)域。低溫泵可具有至少30%的氫捕捉概率，中間板包含用于將可吸附氫的吸附劑支承在表面的低溫板基材，低溫泵通過(guò)從該低溫板基材的總表面積的至多30%脫落吸附劑，與由吸附劑覆蓋該低溫板基材的整個(gè)面時(shí)相比，提高低溫泵的氫排氣速度和吸附劑面積之比即氫排氣效率。ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵可以為如下低溫泵其具備放射護(hù)罩及低溫板組件，所述低溫板組件包含在該放射護(hù)罩內(nèi)從近前側(cè)向里面排列的多個(gè)低溫板且在該多個(gè)低溫板的外周部與放射護(hù)罩之間形成朝向護(hù)罩開(kāi)ロ的開(kāi)放空間，該低溫泵具有至少30%的氫捕捉概率。多個(gè)低溫板可分別包含用于將可吸附氫的吸附劑支承在表面的低溫板基材，低溫泵通過(guò)從該低溫板基材的總表面積的至多30%脫落吸附劑，與由吸附劑覆蓋該低溫板基材的整個(gè)面時(shí)相比，提高低溫泵的氫排氣速度和吸附劑面積之比即氫排氣效率。氫排氣效率可為5X10 2L/s mm2以上。低溫板基材的總表面積的至少10%可為吸附劑脫落區(qū)域。吸附劑的至少90%可向放射護(hù)罩或護(hù)罩開(kāi)ロ露出。—實(shí)施方式所涉及的方法可包含以下エ序求出在從低溫吸附板的表面的一部分脫落吸附劑的條件下改變板結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)提供最大氫排氣速度的板結(jié)構(gòu)參數(shù)值；及根據(jù)其板結(jié)構(gòu)參數(shù)值確定低溫吸附板排列的結(jié)構(gòu)。板結(jié)構(gòu)參數(shù)可包含低溫吸附板的尺寸。圖I是示意地表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的離子注入裝置I及低溫泵10的圖。作為用于向目標(biāo)照射射束的射束照射裝置的一例的離子注入裝置I包含離子源部2、質(zhì)量分析器3、射束管道部4及端站部5而構(gòu)成。離子源部2構(gòu)成為將應(yīng)注入于基板表面上的元素進(jìn)行離子化，且作為離子束引 出。質(zhì)量分析器3構(gòu)成為設(shè)在離子源部2的下游且從離子束選出所需的離子。射束管道部4設(shè)在質(zhì)量分析器3的下游，包含調(diào)整離子束的透鏡系統(tǒng)及對(duì)基板掃描離子束的掃描系統(tǒng)。端站部5設(shè)在射束管道部4的下游，且包含保持離子注入處理的對(duì)象即成為照射目標(biāo)的基板8的基板支架(未圖示)及相對(duì)離子束驅(qū)動(dòng)基板8的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等而構(gòu)成。示意地用虛線箭頭表示射束管道部4及端站部5中的射束路徑9。并且，離子注入裝置I中附設(shè)有真空排氣系統(tǒng)6。真空排氣系統(tǒng)6為了將離子源部2至端站部5之間保持為所希望的高真空(例如10_5Pa左右的高真空)而設(shè)置。真空排氣系統(tǒng)6包含低溫泵10a、10b、10c。例如，低溫泵10a、10b作為射束管道部4的真空腔室的真空排氣用而安裝在射束管道部4的真空腔室壁面的低溫泵安裝用開(kāi)口上。低溫泵IOc作為端站部5的真空腔室的真空排氣用而安裝在端站部5的真空腔室壁面的低溫泵安裝用開(kāi)口上。另外，真空排氣系統(tǒng)6可以以射束管道部4及端站部5分別通過(guò)I個(gè)低溫泵10排氣的方式構(gòu)成。并且，真空排氣系統(tǒng)6也可以以射束管道部4及端站部5分別通過(guò)多個(gè)低溫泵10排氣的方式構(gòu)成。低溫泵10a、10b分別通過(guò)閘閥7a、7b安裝于射束管道部4。低溫泵IOc通過(guò)閘閥7c安裝于端站部5。另外，以下適當(dāng)?shù)貙⒌蜏乇?0a、10b、IOc統(tǒng)稱(chēng)為低溫泵10，將閘閥7a、7b、7c統(tǒng)稱(chēng)為閘閥7。離子注入裝置I動(dòng)作時(shí)閘閥7被開(kāi)閥，進(jìn)行基于低溫泵10的排氣。再生低溫泵10時(shí)關(guān)閉閘閥7。另外，真空排氣系統(tǒng)6可進(jìn)ー步具備用于將離子源部2設(shè)為高真空的渦輪分子泵及干式真空泵。并且，真空排氣系統(tǒng)6也可與低溫泵10并列具備用于將射束管道部4及端站部5從大氣壓排氣至低溫泵10的動(dòng)作開(kāi)始?jí)旱拇殖楸?。射束管道?及端站部5中存在的氣體及被導(dǎo)入的氣體通過(guò)低溫泵10排氣。該被排出氣體大部分通常為氫氣。使用低溫泵10的低溫板從射束路徑9對(duì)包含氫氣的被排出氣體進(jìn)行排氣。另外，被排出氣體可含有來(lái)自涂布于基板上的抗蝕劑的放出氣體、摻雜氣體或離子注入處理中的副產(chǎn)氣體。離子注入裝置I具備用于控制該裝置的主控制器11。并且，在低溫泵10中設(shè)有用于控制低溫泵10的低溫泵控制器(為簡(jiǎn)單起見(jiàn)以下稱(chēng)為“CP控制器”)100。主控制器11可稱(chēng)為通過(guò)CP控制器100總括低溫泵10的上位控制器。主控制器11及CP控制器100分別具備執(zhí)行各種運(yùn)算處理的CPU、儲(chǔ)存各種控制程序的ROM、用作用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)或執(zhí)行程序的作業(yè)區(qū)的RAM、輸入輸出接ロ及存儲(chǔ)器等。主控制器11和CP控制器100連接成可相互通ィ目。CP控制器100與低溫泵10分開(kāi)設(shè)置，分別控制多個(gè)低溫泵10。各低溫泵10a、10b、IOc上可分別設(shè)有用于處理與CP控制器100通信的輸入輸出的IO模塊(未圖示)。另外，CP控制器100可分別各自設(shè)在各低溫泵10a、10b、10c。如上述，用于離子注入裝置I的低溫 泵10主要對(duì)氫氣進(jìn)行排氣。為了提高離子注入裝置I的離子注入處理的生產(chǎn)率，要求能夠?qū)錃膺M(jìn)行高速排氣的低溫泵10。并且，要求一種氫的排氣效率提高以及節(jié)能性?xún)?yōu)異的低溫泵。因此，低溫泵10具備在露出的低溫吸附板排列14中形成為實(shí)際上非露出的用于非冷凝性氣體的吸附區(qū)域。圖2是示意地表示本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的截面圖。圖3是優(yōu)選的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的頂視圖。圖4是示意地表示優(yōu)選的ー實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的截面圖。露出型的低溫板排列14在其外周部與放射護(hù)罩16之間形成向低溫泵開(kāi)ロ 31開(kāi)放的低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間30。開(kāi)放的局部空間54通過(guò)低溫板排列14的相互鄰接的低溫板50劃定，其局部空間54連續(xù)至低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間30。吸附區(qū)域形成在包圍局部空間54的低溫板50的表面。這種局部空間54的開(kāi)放性促進(jìn)氣體到達(dá)吸附區(qū)域，協(xié)助實(shí)現(xiàn)基于低溫泵10的非冷凝性氣體例如氫的高速排氣。開(kāi)放局部空間54的至少一部分通過(guò)鄰接的低溫板50從低溫泵開(kāi)ロ 31遮擋，吸附區(qū)域容納于其局部空間54。通過(guò)避免吸附區(qū)域直接向低溫泵開(kāi)ロ 31露出，從進(jìn)入低溫泵10的氣體中所含的難再生氣體保護(hù)吸附區(qū)域。這樣，能夠兼顧非冷凝性氣體的高速排氣和吸附區(qū)域從難再生氣體的保護(hù)。低溫泵10具備冷卻成第I冷卻溫度級(jí)別的第I低溫板和冷卻成溫度比第I冷卻溫度級(jí)別更低的第2冷卻溫度級(jí)別的第2低溫板。第I低溫板在第I冷卻溫度級(jí)別下通過(guò)冷凝捕捉蒸氣壓較低的氣體。例如蒸氣壓低于基準(zhǔn)蒸氣壓(例如I(T8Pa)的氣體被排氣。第2低溫板為吸附板，通過(guò)吸附捕捉由于蒸氣壓較高而在第2冷卻溫度級(jí)別下也未冷凝的非冷凝性氣體。為此板表面的整個(gè)區(qū)域或一大半為吸附區(qū)域。吸附區(qū)域例如通過(guò)在板表面設(shè)置吸附劑而形成。吸附劑例如為活性炭。吸附區(qū)域可利用形成為選擇性吸附特定的氣體分子的例如沸石等吸附劑，也可為如此形成在板基材上的多孔質(zhì)表層。非冷凝性氣體吸附于冷卻成第2冷卻溫度級(jí)別的吸附區(qū)域而被排氣。非冷凝性氣體包含氫。在第2冷卻溫度級(jí)別下蒸氣壓較低的氣體存在于氣氛時(shí)，通過(guò)冷凝被捕捉在吸附板的吸附劑上或無(wú)吸附劑的表面上。低溫泵10具備制冷機(jī)12。制冷機(jī)12通過(guò)吸入工作氣體且在內(nèi)部使其膨脹并吐出的熱循環(huán)產(chǎn)生降溫。制冷機(jī)12為吉福徳-麥克馬洪式制冷機(jī)(所謂GM制冷機(jī))。并且，制冷機(jī)12為2級(jí)式制冷機(jī)，其具有第I級(jí)缸18、第2級(jí)缸20、第I冷卻臺(tái)22、第2冷卻臺(tái)24及制冷機(jī)馬達(dá)26。第I級(jí)缸18和第2級(jí)缸20串聯(lián)連接，分別內(nèi)置有相互連結(jié)的第I級(jí)置換器及第2級(jí)置換器(未圖示)。第I級(jí)置換器及第2級(jí)置換器的內(nèi)部組裝有蓄冷材料。另夕卜，制冷機(jī)12可為除2級(jí)GM制冷機(jī)以外的制冷機(jī)，例如可利用單級(jí)GM制冷機(jī)，也可利用脈沖管制冷機(jī)或蘇爾威制冷機(jī)。制冷機(jī)12包括流路切換機(jī)構(gòu)，所述流路切換機(jī)構(gòu)為了周期性反復(fù)進(jìn)行工作氣體的吸入和吐出而周期性切換工作氣體的流路。流路切換機(jī)構(gòu)例如包括閥部及驅(qū)動(dòng)閥部的驅(qū)動(dòng)部。閥部例如為回轉(zhuǎn)閥，驅(qū)動(dòng)部為用于使回轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)。馬達(dá)例如可以為AC馬達(dá)或DC馬達(dá)。并且，流路切換機(jī)構(gòu)可以為通過(guò)直線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的直動(dòng)式機(jī)構(gòu)。第I級(jí)缸18的一端設(shè)置有制冷機(jī)馬達(dá)26。制冷機(jī)馬達(dá)26設(shè)置在形成于第I級(jí)缸18的端部的馬達(dá)用殼體27的內(nèi)部。制冷機(jī)馬達(dá)26以第I級(jí)置換器及第2級(jí)置換器分別能夠在第I級(jí)缸18及第2級(jí)缸20的內(nèi)部往復(fù)移動(dòng)的方式連接于第I級(jí)置換器及第2級(jí)置換器。另外，制冷機(jī)馬達(dá)26以能夠使設(shè)置于馬達(dá)用殼體27內(nèi)部的可動(dòng)閥(未圖示)正反旋轉(zhuǎn)的方式連接于該閥。第I冷卻臺(tái)22設(shè)置于第I級(jí)缸18的靠第2級(jí)缸20側(cè)的端部，即第I級(jí)缸18與第2級(jí)缸20的連結(jié)部。另外，第2冷卻臺(tái)24設(shè)置于第2級(jí)缸20的末端。第I冷卻臺(tái)22及第2冷卻臺(tái)24例如通過(guò)釬焊分別固定于第I級(jí)缸18及第2級(jí)缸20。制冷機(jī)12經(jīng)設(shè)置于馬達(dá)用殼體27的外側(cè)的氣體供給口 42及氣體排出口 44連接 于壓縮機(jī)102。制冷機(jī)12在內(nèi)部使從壓縮機(jī)102供給的高壓工作氣體(例如氦氣等)膨脹并在第I冷卻臺(tái)22及第2冷卻臺(tái)24上產(chǎn)生降溫。壓縮機(jī)102回收在制冷機(jī)12中膨脹的工作氣體并再次加壓供給至制冷機(jī)12。具體而言，首先從壓縮機(jī)102向制冷機(jī)12供給高壓工作氣體。此時(shí)，制冷機(jī)馬達(dá)26將馬達(dá)用殼體27內(nèi)部的可動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)為連通氣體供給口 42和制冷機(jī)12的內(nèi)部空間的狀態(tài)。若制冷機(jī)12的內(nèi)部空間被高壓工作氣體填滿，則通過(guò)制冷機(jī)馬達(dá)26切換可動(dòng)閥而制冷機(jī)12的內(nèi)部空間與氣體排出口 44連通。由此，工作氣體膨脹并被回收至壓縮機(jī)102。第I級(jí)置換器及第2級(jí)置換器分別與可動(dòng)閥的動(dòng)作同步而在第I級(jí)缸18及第2級(jí)缸20內(nèi)部往復(fù)移動(dòng)。通過(guò)反復(fù)這種熱循環(huán)，制冷機(jī)12在第I冷卻臺(tái)22及第2冷卻臺(tái)24上產(chǎn)生降溫。第2冷卻臺(tái)24被冷卻成低于第I冷卻臺(tái)22的溫度。第2冷卻臺(tái)24例如被冷卻至IOK 20K左右，第I冷卻臺(tái)22例如被冷卻至80K 100K左右。第I冷卻臺(tái)22上安裝有用于測(cè)定第I冷卻臺(tái)22的溫度的第I溫度傳感器23，第2冷卻臺(tái)24上安裝有用于測(cè)定第2冷卻臺(tái)24的溫度的第2溫度傳感器25。在制冷機(jī)12的第I冷卻臺(tái)22上以熱連接的狀態(tài)固定有放射護(hù)罩16，在制冷機(jī)12的第2冷卻臺(tái)24上以熱連接的狀態(tài)固定有低溫板組件14。因此，放射護(hù)罩16被冷卻成與第I冷卻臺(tái)22相同程度的溫度，低溫板組件14被冷卻成與第2冷卻臺(tái)24相同程度的溫度。CP控制器100 (參考圖I)根據(jù)傳感器輸出信號(hào)確定控制輸出。CP控制器100例如確定應(yīng)供給至制冷機(jī)馬達(dá)26的電壓及頻率。CP控制器100控制附設(shè)在制冷機(jī)馬達(dá)26的逆變器(未圖示)。制冷機(jī)馬達(dá)的逆變器通過(guò)來(lái)自CP控制器100的指令調(diào)整從外部電源例如商用電源供給的規(guī)定電壓及頻率的電力并供給至制冷機(jī)馬達(dá)26。CP控制器100例如根據(jù)低溫板的溫度控制制冷機(jī)12。CP控制器100以低溫板的實(shí)際溫度追隨目標(biāo)溫度的方式將運(yùn)行指令提供給制冷機(jī)12。例如，CP控制器100通過(guò)反饋控制對(duì)制冷機(jī)馬達(dá)26的運(yùn)行頻率進(jìn)行控制，以便最小化第I低溫板的目標(biāo)溫度與第I溫度傳感器23的測(cè)定溫度的偏差。制冷機(jī)12的熱循環(huán)頻率按照制冷機(jī)馬達(dá)26的運(yùn)行頻率確定。第I低溫板的目標(biāo)溫度例如按照在真空腔室80中進(jìn)行的工藝作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。此時(shí)，制冷機(jī)12的第2冷卻臺(tái)24及低溫板組件14通過(guò)制冷機(jī)12的規(guī)格及來(lái)自外部的熱負(fù)載冷卻成確定的溫度。
當(dāng)?shù)贗溫度傳感器23的測(cè)定溫度高于目標(biāo)溫度時(shí)，CP控制器100以增加制冷機(jī)馬達(dá)26的運(yùn)行頻率的方式輸出指令值。與馬達(dá)運(yùn)行頻率的增加聯(lián)動(dòng)，制冷機(jī)12中的熱循環(huán)的頻率也增加，制冷機(jī)12的第I冷卻臺(tái)22朝向目標(biāo)溫度冷卻。相反，當(dāng)?shù)贗溫度傳感器23的測(cè)定溫度低于目標(biāo)溫度時(shí)，制冷機(jī)馬達(dá)26的運(yùn)行頻率被減少，制冷機(jī)12的第I冷卻臺(tái)22朝向目標(biāo)溫度升溫。通常，第I冷卻臺(tái)22的目標(biāo)溫度被設(shè)定為恒定值。由此，在施加于低溫泵10的熱負(fù)載增加時(shí)，CP控制器100以增加制冷機(jī)馬達(dá)26的運(yùn)行頻率的方式輸出指令值，在施加于低溫泵10的熱負(fù)載減少時(shí)，以減少制冷機(jī)馬達(dá)26的運(yùn)行頻率的方式輸出指令值。另外，可適當(dāng)變動(dòng)目標(biāo)溫度，例如可以依次設(shè)定低溫板的目標(biāo)溫度，以便在排氣對(duì)象容積(例如真空腔室80)內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)氣氛壓力。另外，CP控制器100也可以按使第2低溫板的實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度一致的方式控制制冷機(jī)馬達(dá)26的運(yùn)行頻率。在典型的低溫泵中，熱循環(huán)的頻率始終恒定。設(shè)定為以較大頻率運(yùn)行，以便可從常溫快速冷卻至泵動(dòng)作溫度，當(dāng)來(lái)自外部的熱負(fù)載較小時(shí)，通過(guò)由加熱器加熱來(lái)調(diào)整低溫板 的溫度。由此，消耗電力變大。相反，在本實(shí)施方式中，由于按照施加于低溫泵10的熱負(fù)載控制熱循環(huán)頻率，因此能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能性?xún)?yōu)異的低溫泵。并且，無(wú)需一定要設(shè)置加熱器這也有助于降低消耗電力。低溫泵10具備低溫板組件14或低溫板結(jié)構(gòu)體。低溫板組件14包含通過(guò)制冷機(jī)12的第2冷卻臺(tái)24冷卻的多個(gè)低溫板。這些板在放射護(hù)罩16內(nèi)從近前側(cè)即開(kāi)口側(cè)向里面排列。各低溫板具有朝向護(hù)罩開(kāi)口 31的前表面和朝向護(hù)罩開(kāi)口 31的相反側(cè)即閉塞部28的背面。低溫板組件14也可包含朝向放射護(hù)罩16的側(cè)面的低溫板或朝向其他方向的低溫板(未圖示)。板表面上形成用于通過(guò)冷凝或吸附捕捉氣體并進(jìn)行排氣的超低溫面。低溫板的表面上一般設(shè)置用于吸附氣體的活性炭等吸附劑。低溫板組件14在其外周部與放射護(hù)罩16之間形成向護(hù)罩開(kāi)口 31開(kāi)放的內(nèi)部空間30。低溫板組件14可從護(hù)罩前端33觀察其至少一部分例如外周部。圖2所示的低溫泵10和圖3及圖4所示的低溫泵10使低溫板組件14的具體形態(tài)相異。關(guān)于各自的低溫板組件14的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)行后述。低溫泵10具備放射護(hù)罩16。放射護(hù)罩16為了從周?chē)妮椛錈岜Ｗo(hù)低溫板組件14而設(shè)置。放射護(hù)罩16形成為一端具有護(hù)罩開(kāi)口 31的有底圓筒狀形狀。護(hù)罩開(kāi)口 31通過(guò)放射護(hù)罩16的護(hù)罩前端33例如通過(guò)筒狀側(cè)面的端部?jī)?nèi)面劃定。護(hù)罩前端33形成用于從真空腔室80向低溫板組件14接收氣體的開(kāi)口。另一方面，在放射護(hù)罩16的護(hù)罩開(kāi)口 31的相反側(cè)即泵底部側(cè)的另一端形成有閉塞部28。閉塞部28在放射護(hù)罩16的圓筒狀側(cè)面的泵底部側(cè)端部通過(guò)朝向徑向內(nèi)側(cè)延伸的法蘭部形成。圖2所示的低溫泵10為所謂立式低溫泵，因此該法蘭部安裝于制冷機(jī)12的第I冷卻臺(tái)22。制冷機(jī)12沿放射護(hù)罩16的中心軸向內(nèi)部空間30突出，第2冷卻臺(tái)24呈插入于內(nèi)部空間30的狀態(tài)。圖4所示的所謂臥式低溫泵中，在與放射護(hù)罩16的軸向交叉的方向(通常為正交方向，圖4中為從紙面的里朝向近前側(cè))上插入配置有制冷機(jī)的第2冷卻臺(tái)24。當(dāng)為臥式時(shí)，閉塞部28通常被完全閉塞。制冷機(jī)12從形成在放射護(hù)罩16的側(cè)面的制冷機(jī)安裝用開(kāi)口部沿與放射護(hù)罩16的中心軸正交的方向向內(nèi)部空間30突出而配置。制冷機(jī)12的第I冷卻臺(tái)22安裝于放射護(hù)罩16的制冷機(jī)安裝用開(kāi)口部，制冷機(jī)12的第2冷卻臺(tái)24配置于內(nèi)部空間30。在第2冷卻臺(tái)24安裝低溫板組件14。這樣低溫板組件14配置在放射護(hù)罩16的內(nèi)部空間30。并且如圖2至圖4所示，放射護(hù)罩16的護(hù)罩開(kāi)口 31上設(shè)置有熱連接于放射護(hù)罩16的擋板或百葉窗32。百葉窗32和放射護(hù)罩16配置在同軸上，百葉窗32的外周部和放射護(hù)罩16之間形成有環(huán)狀開(kāi)放區(qū)域35。百葉窗32在放射護(hù)罩16的中心軸方向上與低溫板組件14隔開(kāi)間隔而設(shè)置。另外，百葉窗32和真空腔室80之間設(shè)置有閘閥7(參考圖I)。如圖3所示，百葉窗32通過(guò)安裝結(jié)構(gòu)37安裝于放射護(hù)罩16。安裝結(jié)構(gòu)37例如以90度間隔設(shè)置在4處。安裝結(jié)構(gòu)37將百葉窗32機(jī)械地固定于放射護(hù)罩16，并且還作為從放射護(hù)罩16朝向百葉窗32的傳熱路徑發(fā)揮作用。 百葉窗32由多個(gè)百葉窗板38形成，各百葉窗板38形成為直徑分別不同的圓錐臺(tái)的側(cè)面的形狀，且排列成同心圓狀。圖3中各百葉窗板38之間存在縫隙，但也可以以鄰接的百葉窗板38相互重疊而從上觀察時(shí)不存在縫隙的方式密集地排列各百葉窗板38。各百葉窗板38安裝于十字形支承部件39，該支承部件39安裝于安裝結(jié)構(gòu)37。百葉窗32可形成為從真空腔室80側(cè)觀察時(shí)例如為同心圓狀，或者也可形成為格子狀等其他形狀。以基于低溫泵10的氫排氣速度實(shí)現(xiàn)要求規(guī)格的方式設(shè)定開(kāi)放區(qū)域35的面積。具體而言，例如能夠通過(guò)改變百葉窗32的百葉窗板38的個(gè)數(shù)使百葉窗32的直徑不同來(lái)調(diào)整開(kāi)放區(qū)域35的面積。通過(guò)開(kāi)放區(qū)域35從外部觀察未被百葉窗32遮擋的低溫板組件14的露出部位例如周邊部。低溫泵10通過(guò)泵殼34安裝于真空腔室80。真空腔室80例如為射束管道部4或端站部5 (參考圖I)的真空腔室。低溫泵10通過(guò)泵殼34的法蘭部36氣密地固定于真空腔室80的排氣用開(kāi)口，形成與真空腔室80的內(nèi)部空間一體的氣密空間。泵殼34容納放射護(hù)罩16、百葉窗32、低溫板組件14及制冷機(jī)12的第I冷卻臺(tái)22及第2冷卻臺(tái)24。泵殼34及放射護(hù)罩16均形成為圓筒狀且配設(shè)在同軸上。泵殼34的內(nèi)徑稍微大于放射護(hù)罩16的外徑，因此放射護(hù)罩16與泵殼34的內(nèi)面之間隔開(kāi)若干間隔而配置。泵殼34串聯(lián)連接直徑不同的2個(gè)圓筒而形成。泵殼34的大徑圓筒側(cè)端部開(kāi)放，向徑向外側(cè)延伸而形成與真空腔室80的連接用法蘭部36。由此泵殼34的大徑端部劃定用于從低溫泵的外部例如真空腔室80接收氣體的低溫泵開(kāi)口 31。泵殼34的小徑圓筒側(cè)端部固定于制冷機(jī)12的馬達(dá)用殼體27。低溫板組件14配置于放射護(hù)罩16的內(nèi)部空間30。低溫板組件14具備多個(gè)低溫板50和板安裝部件52。低溫板組件14包含不同形狀或不同直徑低溫板的組合。板安裝部件52為按照設(shè)計(jì)好的板布局固定排列多個(gè)低溫板50且構(gòu)成從制冷機(jī)12的第2冷卻臺(tái)24至各低溫板50的傳熱路徑的要件。板安裝部件52例如為具有用于向第2冷卻臺(tái)24安裝的底面和用于固定多個(gè)低溫板50的側(cè)面的部件。板安裝部件52其底面朝向泵開(kāi)放側(cè)，側(cè)面包圍第2冷卻臺(tái)24。多個(gè)低溫板50從靠近護(hù)罩開(kāi)口 31的近前側(cè)向里面排列。各低溫板50朝向放射護(hù)罩16的側(cè)面相互平行延伸。低溫板50使鄰接的低溫板的間隔相等而均等地排列。多個(gè)低溫板50包含多個(gè)大型低溫板和多個(gè)小型低溫板。圖3及圖4所示的一實(shí)施例中，包含更大型的多個(gè)低溫板。小型的低溫板具有包含在大型低溫板的外形的形狀。低溫板外周端從護(hù)罩中心軸朝向開(kāi)放空間30向放射方向突出。低溫板外周端和放射護(hù)罩16的側(cè)面之間擴(kuò)展開(kāi)放空間30，開(kāi)放空間30直接連續(xù)至百葉窗32的周?chē)拈_(kāi)放區(qū)域35。以下有時(shí)將面向低溫泵開(kāi)口 31的低溫板稱(chēng)為頂板。即，最靠近低溫泵開(kāi)口 31的低溫板為頂板。圖2中頂板為大型低溫板，但如圖4所示頂板可為小型低溫板。并且，頂板可為I片低溫板，也可為最靠近低溫泵開(kāi)口 31的若干低溫板的總稱(chēng)。圖2所示的一實(shí)施例中，大型低溫板和小型低溫板相互隔開(kāi)間隔交替排列。S卩，大型低溫板上鄰接有小型低溫板，其小型低溫板上鄰接有下一個(gè)大型低溫板。大型低溫板的外周端延伸至比小型低溫板的外周端更靠近放射護(hù)罩16的位置。百葉窗32可具有大型低溫板和小型低溫板的中間尺寸。另一方面，圖3及圖4所示的優(yōu)選一實(shí)施例中，低溫板組件14的多個(gè)低溫板50根據(jù)其尺寸區(qū)分成多個(gè)組，其組從放射護(hù)罩16的近前側(cè)向里面排列。
在本實(shí)施例中從靠近護(hù)罩開(kāi)口 31的一側(cè)依次分成第I至第3的3個(gè)組，越靠近里面的組越大型。因此，以下將第I組低溫板適當(dāng)稱(chēng)為頂板或小型低溫板60，第2組低溫板適當(dāng)稱(chēng)為中間板或中型低溫板62，第3組低溫板適當(dāng)稱(chēng)為下側(cè)板或大型低溫板64。另外，本實(shí)施例中分為3個(gè)組，但低溫板組件14可具備2個(gè)組，也可具備多于3個(gè)的組。各組包含至少一個(gè)低溫板，優(yōu)選各組包含多個(gè)低溫板。一實(shí)施例中，各組具有2片至5片低溫吸附板，低溫板組件14總計(jì)具有8片至14片低溫吸附板。圖4中，小型低溫板60、中型低溫板62、大型低溫板64分別為3片、4片、3片。中型低溫板62相對(duì)小型低溫板60配設(shè)在護(hù)罩開(kāi)口 31的相反側(cè)。大型低溫板64相對(duì)中型低溫板62配設(shè)在護(hù)罩開(kāi)口 31的相反側(cè)。中型低溫板62的外周部與小型低溫板60平行且延伸至比小型低溫板60的外周部更靠近放射護(hù)罩16的位置。大型低溫板64的外周部與中型低溫板62平行且延伸至比中型低溫板62的外周部更靠近放射護(hù)罩16的位置。如圖3所示，百葉窗32可具有小型低溫板60 (圖3中由虛線所示)和中型低溫板62的中間尺寸。—實(shí)施例中，各低溫板50具有圓盤(pán)形狀。這時(shí),多個(gè)低溫板50包含大徑圓盤(pán)板、小徑圓盤(pán)板、其中間直徑的圓盤(pán)板。百葉窗32可為具有中間直徑圓盤(pán)板和小徑圓盤(pán)板的中間直徑的圓盤(pán)狀百葉窗。圖2所示的實(shí)施例中，百葉窗32可為具有大徑圓盤(pán)板和小徑圓盤(pán)板的中間直徑的圓盤(pán)狀百葉窗。多個(gè)低溫吸附板50分別為包含朝向護(hù)罩開(kāi)口 31或百葉窗32的前表面和朝向其相反側(cè)即閉塞部28的背面的例如金屬薄板。薄板的表面上粘結(jié)活性炭而形成吸附區(qū)域。前表面和背面的總計(jì)面積的例如至少50%為吸附區(qū)域，剩余的至多50%為非吸附區(qū)域。非吸附區(qū)域?yàn)槁冻鑫丛O(shè)置有吸附劑的薄板的金屬面的吸附劑脫落區(qū)域。這種吸附劑脫落區(qū)域能夠作為冷凝區(qū)域發(fā)揮作用。各低溫板50的背面整個(gè)區(qū)域?yàn)槲絽^(qū)域，低溫板50的前表面的至少一部分也可為吸附區(qū)域。最上部的低溫板中可以只有背面具有吸附區(qū)域。圖2所示的一實(shí)施例中例如，除了最上部的低溫板的下方的低溫板50中至少大型低溫板的前表面其中心部為吸附區(qū)域，其外側(cè)也可為非吸附區(qū)域或冷凝區(qū)域。這些下方的低溫板50中小型低溫板的前表面的整個(gè)區(qū)域可為吸附區(qū)域。位于最下方的若干大型低溫板的前表面的整個(gè)區(qū)域也可為吸附區(qū)域。吸附區(qū)域和非吸附區(qū)域的邊界，換言之吸附劑的脫落區(qū)域和存在區(qū)域的邊界可通過(guò)投射于低溫板的前表面的視線軌跡確定。該視線為從護(hù)罩前端33向其I個(gè)近前側(cè)的低溫板的外周端畫(huà)出的直線。即，其視線和板前表面交叉的線成為邊界線。在其邊界線的內(nèi)側(cè)形成吸附區(qū)域，優(yōu)選邊界內(nèi)側(cè)占居吸附區(qū)域。并且，冷凝區(qū)域包含邊界外側(cè)的區(qū)域，優(yōu)選限定于邊界外側(cè)。這樣，低溫板50的前表面的外周部區(qū)分為吸附區(qū)域和冷凝區(qū)域。圖5是用于有關(guān)圖4所示的低溫泵說(shuō)明形成在低溫板50的吸附區(qū)域的圖。在圖5中為了說(shuō)明來(lái)自護(hù)罩前端33的第I視線70和第2視線72而用虛線箭頭例示。第I視線70為朝向最遠(yuǎn)離護(hù)罩開(kāi)口 31或護(hù)罩前端33的小型低溫板60的外側(cè)末端的視線。第2視線72為朝向最靠近護(hù)罩開(kāi)口 31或護(hù)罩前端33的中型低溫板62的外側(cè)末端的視線。如上述，最遠(yuǎn)離護(hù)罩開(kāi)口 31的小型低溫板60和最靠近護(hù)罩開(kāi)口 31的中型低溫板62鄰接。最靠近護(hù)罩開(kāi)口 31的中型低溫板62的前表面的第I視線70的軌跡提供其中型低溫板62的前表面的吸附區(qū)域74和冷凝區(qū)域78的邊界84。并且，其次與護(hù)罩開(kāi)口 31靠 近的中型低溫板62的前表面的第2視線72的軌跡提供其中型低溫板62的前表面的吸附區(qū)域76和冷凝區(qū)域82的邊界86。同樣，對(duì)剩余的中型低溫板62、小型低溫板60及大型低溫板64也能夠確定吸附區(qū)域和冷凝區(qū)域的邊界。圖6為有關(guān)圖4及圖5所不的低溫泵10表不低溫板50的板前表面的頂視圖。為了向板安裝部件52進(jìn)行安裝，在低溫板50從外部的一部分至中心部形成有缺口部88。圖6中作為一例表示通過(guò)圖5的第2視線72確定的邊界線86。對(duì)應(yīng)護(hù)罩開(kāi)口 31及低溫板50為圓形，邊界線86也在板前表面描繪圓。這時(shí)，邊界線86表示吸附劑的粘貼界限半徑。通過(guò)在粘貼界限半徑的內(nèi)側(cè)整個(gè)區(qū)域粘結(jié)吸附劑，從護(hù)罩開(kāi)口 31觀察時(shí)未露出吸附劑而能夠?qū)⒆疃嗟奈絼┐钶d于板前表面。圖7是表示圖6所示的低溫板50的背面的圖。如上述可在板背面的整個(gè)區(qū)域粘結(jié)吸附劑，也可如圖7所示稍微空出背面外周端。這種窄幅的吸附劑脫落區(qū)域例如可以考慮粘結(jié)的吸附劑例如活性炭顆粒的高度并為了可靠地防止露出于護(hù)罩開(kāi)口 31而設(shè)置。這樣，低溫吸附板50中在與吸附劑存在區(qū)域共同的面上形成有吸附劑脫落區(qū)域。共同的面例如為平面，更具體而言為板前表面或板背面。吸附劑脫落區(qū)域?yàn)榱诉M(jìn)行低溫凝結(jié)而露出低溫板基材表面例如金屬面。吸附劑脫落區(qū)域位于通過(guò)低溫泵開(kāi)口 31觀察的周邊露出部位。粘結(jié)于低溫板50的活性炭顆粒例如成型為圓柱狀。多個(gè)活性炭顆粒在密集排列于低溫板50的表面的狀態(tài)下以無(wú)規(guī)則性排列粘結(jié)。另外，吸附劑的形狀可以不是圓柱狀，例如也可為球狀或其他成型形狀或者為不定形狀。吸附劑在板上的排列可為規(guī)則性排列，也可為無(wú)規(guī)則性排列。圖2及圖4的實(shí)施例中，多個(gè)低溫板50的前表面和背面的總計(jì)面積的至少60%或至少70%被吸附劑覆蓋。優(yōu)選通過(guò)將至少上方(開(kāi)口側(cè))的低溫板50的中心部設(shè)為吸附劑存在區(qū)域，多個(gè)低溫板50的前表面和背面的總計(jì)面積的至多90%或至多80%被吸附劑覆蓋。多個(gè)低溫板50的前表面和背面的總計(jì)面積的65 85%可被吸附劑覆蓋。并且，圖2及圖4的實(shí)施例中，多個(gè)低溫板50的前表面和背面的總計(jì)面積的至多40%或至多30%為吸附劑脫落的區(qū)域。優(yōu)選通過(guò)將至少上方(開(kāi)口側(cè))的低溫板50的外周部設(shè)為吸附劑脫落區(qū)域，多個(gè)低溫板50的前表面和背面的總計(jì)面積的至少10%或至少20%為吸附劑脫落區(qū)域。多個(gè)低溫板50的前表面和背面的總計(jì)面積的15 35%可為吸附劑脫落區(qū)域。尤其優(yōu)選在包含中型低溫板62的低溫板組件14中，中型低溫板62的總表面積的至少60%或至少70%被吸附劑覆蓋 。關(guān)于中型低溫板62的各板的各面，至少60%或至少70%被吸附劑覆蓋。對(duì)于各板的兩面或作為多個(gè)板的總計(jì)，至少60%或至少70%可以被吸附劑覆蓋。并且，優(yōu)選通過(guò)將外周部設(shè)為吸附劑脫落區(qū)域，中型低溫板62的總表面積的90%以下或80%以下被吸附劑覆蓋。更優(yōu)選中型低溫板62具有65 85%的吸附劑包覆率。這時(shí)，優(yōu)選小型低溫板60具有等于中型低溫板62或小于中型低溫板62的吸附劑包覆率。例如優(yōu)選小型低溫板60具有50 65%的吸附劑包覆率。優(yōu)選大型低溫板64具有等于中型低溫板62或大于中型低溫板62的吸附劑包覆率。例如優(yōu)選大型低溫板64具有85 100%的吸附劑包覆率。大型低溫板64的兩面整個(gè)區(qū)域可被吸附劑覆蓋。圖8及圖9是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫板組件14的吸附劑脫落率或包覆率的一例的表格。關(guān)于小型低溫板60、中型低溫板62及大型低溫板64分別表不吸附劑的脫落率及包覆率。關(guān)于各個(gè)薄板和組的總計(jì)兩者表示脫落率及包覆率。圖8分別表示前表面和背面，圖9表示前表面和背面的總計(jì)。在圖8及圖9中，將小型低溫板60、中型低溫板62、大型低溫板64分別標(biāo)記為I組、2組、3組。本實(shí)施例中，I組、2組、3組分別包含3片、4片、3片薄板，總計(jì)包含10片薄板。這些薄板排列成與圖4所示的低溫板組件14相同的排列。圖8中分別附加薄板序號(hào)I至序號(hào)10來(lái)表不各薄板。該實(shí)施例中，各薄板為金屬，吸附劑為顆粒狀活性炭，活性炭通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)于金屬面。由此，圖8所示的金屬部的面積表示薄板的前表面及背面各自的面積。關(guān)于活性炭部的面積，在其表面未設(shè)置有活性炭時(shí)為零，表面整個(gè)區(qū)域被活性炭覆蓋時(shí)與金屬部的面積相等，存在脫落活性炭的區(qū)域時(shí)成為它們的中間值。金屬部面積中所占的活性炭部的面積比率為包覆率，金屬部面積中所占的剩余面積的比率為脫落率。另外，小型低溫板60的3片薄板均為相同直徑。I組中最靠近開(kāi)口的頂部薄板(薄板序號(hào)I)的面積大于其正下方的薄板(薄板序號(hào)2、3)的面積,這是因?yàn)楸“逍蛱?hào)2、3如圖
6所示具有缺口部88，而頂部薄板沒(méi)有。即，頂部薄板的面積大相當(dāng)于缺口部88的面積。關(guān)于薄板的前表面與圖6所示的實(shí)施例相同地，在通過(guò)薄板前表面與從護(hù)罩前端33朝向其近前側(cè)的鄰接薄板末端的視線的交叉確定的邊界內(nèi)側(cè)粘結(jié)有活性炭。但是，I組中最靠近開(kāi)口的頂部薄板(薄板序號(hào)I)的前表面未設(shè)置有活性炭而露出金屬面。關(guān)于其正下方的薄板(薄板序號(hào)2)，也未在其前表面設(shè)置有活性炭而露出金屬面。這是因?yàn)閺淖o(hù)罩前端33的視線和薄板面不相交(即從護(hù)罩前端33看到前表面整個(gè)區(qū)域)。活性炭占居通過(guò)視線確定的邊界的內(nèi)側(cè)整個(gè)區(qū)域的是I組中最遠(yuǎn)離開(kāi)口的薄板(薄板序號(hào)3)、2組中最靠近開(kāi)口的薄板(薄板序號(hào)4)、2組中其次靠近開(kāi)口的薄板(薄板序號(hào)5)、3組中最靠近開(kāi)口的薄板(薄板序號(hào)8)、3組中其次靠近開(kāi)口的薄板(薄板序號(hào)9)。從制作上的效率性來(lái)看，2組中2片下方薄板(薄板序號(hào)6、7)設(shè)為與其正上方的薄板(薄板序號(hào)5)相同,3組中最下方薄板(薄板序號(hào)10)設(shè)為與其正上方的薄板(薄板序號(hào)9)相同。由此，這些薄板在比通過(guò)視線確定的邊界稍微靠?jī)?nèi)側(cè)處具有實(shí)際的活性炭部的外周。關(guān)于這些薄板，也可以使通過(guò)視線確定的邊界和實(shí)際的活性炭部的外周一致來(lái)稍微擴(kuò)大活性炭部。關(guān)于薄板的背面，與圖7所示的實(shí)施例不同，未在外周端設(shè)置活性炭脫落區(qū)域而在整個(gè)區(qū)域粘結(jié)活性炭。由此，使背面的金屬部面積和活性炭部面積相等。若觀察圖9所示的各組的小計(jì)，I組的活性炭包覆率為50%，2組為77%，3組為87%，階段性地變大。低溫板組件14整體的活性炭包覆率為76%。如圖2及圖4所示，鄰接的2個(gè)低溫板50的一方的背面和另一方的前表面朝向放射護(hù)罩16的側(cè)面平行延伸，在其之間形成有開(kāi)放部分54。開(kāi)放部分54朝向放射護(hù)罩16且連續(xù)于開(kāi)放空間30。開(kāi)放部分54的外周側(cè)為連續(xù)于開(kāi)放空間30的氣體入口，開(kāi)放部分54的內(nèi)周側(cè)被鄰接的2個(gè)低溫板50和板安裝部件52閉塞。以開(kāi)放部分54的深度變得大于鄰接的2個(gè)低溫板50的間隔的方式，低溫板50沿 護(hù)罩中心軸方向密集排列。開(kāi)放部分54的“深度”為低溫板50的面內(nèi)方向的長(zhǎng)度，且為低溫板外周端至板安裝部件52的距離。鄰接的2個(gè)低溫板50的大小不同時(shí)，較小一方的低溫板外周端至板安裝部件52的距離為開(kāi)放部分54的深度。通過(guò)這種密集板排列能夠?qū)⒏嗟奈絼┐钶d于低溫泵內(nèi)部的有限的空間內(nèi)。包圍開(kāi)放部分54的低溫板50的表面上形成吸附區(qū)域，因此至少90%的吸附劑，優(yōu)選實(shí)際上所有吸附劑向放射護(hù)罩16或護(hù)罩開(kāi)口 31露出。朝向低溫泵10飛來(lái)的氣體分子通過(guò)百葉窗32周?chē)拈_(kāi)放區(qū)域35進(jìn)入內(nèi)部開(kāi)放空間30。氫等非冷凝性氣體被護(hù)罩面或板面反射而進(jìn)入開(kāi)放部分54并到達(dá)至吸附劑。從開(kāi)放區(qū)域35穿過(guò)開(kāi)放空間30并連續(xù)至開(kāi)放部分54的低溫泵內(nèi)部的開(kāi)放性促進(jìn)氣體從外部到達(dá)吸附區(qū)域。這樣可以實(shí)現(xiàn)具有至少30%的較高氫捕捉概率的低溫泵10。氫捕捉概率通過(guò)實(shí)際的氫排氣速度相對(duì)具有與低溫泵10相同口徑的(即低溫泵開(kāi)口面積相同的)低溫泵中的理論上的最大氫排氣速度之比獲得。低溫泵的實(shí)際氫排氣速度能夠通過(guò)公知的蒙特卡羅模擬法求出。并且，理論上的氫排氣速度可看作與關(guān)于其開(kāi)口的分子流的電導(dǎo)率相等。氫的電導(dǎo)率C (氫)由20°C空氣的電導(dǎo)率C (20°C空氣)通過(guò)下式求出。
C(氫氣)=/—!— X /Hxc(20°c 空氣)
V 293.15 4 M其中，T為氫氣的溫度(K)，M為氫的分子量(即M=2)。20°C空氣的電導(dǎo)率C (20°C空氣)與開(kāi)口面積A (m2)成比例，通過(guò)C (20°C空氣)=116A獲得。例如口徑為250mm的低溫泵時(shí)，通過(guò)上式理論上氫排氣速度為約20840L/S。這時(shí)，氫捕捉概率為30%和其低溫泵的氫排氣速度為約6252L/S為等價(jià)。典型的以往的用于氫高速排氣的低溫泵以通過(guò)將更多的低溫板即活性炭搭載于低溫泵來(lái)提高排氣速度之類(lèi)的想法設(shè)計(jì)。由此，排氣速度的提高與板重量的增大以及再生時(shí)間(尤其為冷卻時(shí)間)的增加為權(quán)衡關(guān)系。若要提高排氣速度的同時(shí)抑制冷卻時(shí)間的增加時(shí)，則需要制冷能力較高的制冷機(jī)。因此，節(jié)能性能有可能因排氣速度的提高而犧牲。相反，本發(fā)明的一實(shí)施方式提供一種在用于氫高速排氣的低溫泵中最佳化氫排氣效率的新的設(shè)計(jì)思想。本發(fā)明人員將低溫泵的氫排氣速度(L/s)和吸附區(qū)域面積(mm2)之t匕，即吸附劑存在區(qū)域每單位面積的排氣速度定義為低溫泵的氫排氣效率(L/s · mm2)。代替單純?cè)黾游絼?，通過(guò)稍微縮小吸附區(qū)域面積來(lái)提高排氣效率。如上述可在低溫板外周部減少吸附區(qū)域面積，也可在其他部位減少吸附區(qū)域面積。若稍微縮小吸附區(qū)域面積，則低溫泵的氫排氣速度也由此多少變小。但是，考察到這些實(shí)際上不存在太大問(wèn)題。即使在低溫泵單體中存在排氣速度差，也有實(shí)際安裝于真空腔室而運(yùn)行低溫泵時(shí)，實(shí)際上作為結(jié)果產(chǎn)生的排氣速度差變得比其小的傾向。這是因?yàn)?，因?yàn)榛谡婵涨皇覀?cè)的電導(dǎo)率的限制，從低溫泵單體來(lái)看時(shí)的排氣速度性能未必一定照原樣發(fā)揮。根據(jù)本發(fā)明人員的經(jīng)驗(yàn)和考察，在用于氫高速排氣的低溫泵中，即使低溫泵單體中存在10%的排氣速度性能差異，也幾乎不影響安裝于真空腔室時(shí)的排氣速度性能。由此， 將氫排氣速度的減少容許范圍設(shè)定在10%以?xún)?nèi)時(shí)，通過(guò)降低吸附區(qū)域面積來(lái)提高氫排氣效率的優(yōu)點(diǎn)大于排氣速度減少的缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一實(shí)施方式中，可以以在提供用吸附劑覆蓋低溫板整個(gè)面時(shí)的氫排氣速度的至少90%的排氣速度的條件下提高氫排氣效率的方式調(diào)整吸附區(qū)域面積。 根據(jù)本發(fā)明人員的分析，例如圖2及圖4所示的類(lèi)型的具有與開(kāi)口平行的多個(gè)平板的板排列的低溫泵中，用吸附劑覆蓋低溫板整個(gè)面時(shí)，氫排氣效率限制在2X10_2L/s · mm2 4X 1(T2L/s · mm2左右。而通過(guò)如圖2及圖4所示的實(shí)施例設(shè)置吸附劑的脫落部位，能夠?qū)渑艢庑侍岣邽?X10_2L/s - mm2以上。在氫排氣速度的減少容許范圍內(nèi)能夠?qū)渑艢庑侍岣咧?X 10_2L/s · mm2。S卩，氫排氣效率大概成為2倍左右。這說(shuō)明相同級(jí)別的氫排氣速度能夠以一半左右的吸附區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。由此能夠?qū)逯亓繙p少1000 2000g左右。若板重量降低，則冷卻所需的時(shí)間也縮短。結(jié)果，能夠?qū)⒃偕鷷r(shí)的平均消耗電力大概縮減4成左右。另外，為了使氫排氣效率高于7X10-2L/s*mm2，現(xiàn)實(shí)的方法應(yīng)該為采用完全露出吸附劑的類(lèi)型的低溫板組件(例如參考專(zhuān)利文獻(xiàn)4 (日本特開(kāi)2009-162074號(hào)公報(bào)))。通過(guò)參考日本特開(kāi)2009-162074號(hào)公報(bào)將其整體內(nèi)容援用于本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中。但是，從外部朝向低溫泵10飛來(lái)的冷凝性氣體的分子通過(guò)百葉窗32周?chē)拈_(kāi)放區(qū)域35以直線路經(jīng)到達(dá)放射護(hù)罩16或低溫板50的外周的冷凝區(qū)域且捕捉在這些的表面上。開(kāi)放局部空間54除了外周側(cè)的氣體入口均被上側(cè)的低溫板50從低溫泵開(kāi)口 31遮擋，吸附區(qū)域容納于其遮擋部位內(nèi)。難再生氣體幾乎無(wú)例外為冷凝性氣體。通過(guò)避免吸附區(qū)域直接向低溫泵開(kāi)口 31露出，從進(jìn)入低溫泵10的氣體中所含的難再生氣體保護(hù)吸附區(qū)域。難再生氣體堆積于冷凝區(qū)域。這樣，能夠兼顧非冷凝性氣體的高速排氣和從難再生氣體保護(hù)吸附區(qū)域。本發(fā)明的一實(shí)施方式中，因吸附區(qū)域容納于遮擋部位內(nèi)，因此無(wú)法從低溫泵開(kāi)口31觀察。換言之，可從低溫泵開(kāi)口 31觀察的吸附劑面積相對(duì)低溫板50的吸附劑總面積的比率即“吸附劑可見(jiàn)率”為零％。但是，本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵不限定于吸附劑可見(jiàn)率為零％的結(jié)構(gòu)。吸附劑可見(jiàn)率不到7%時(shí)，實(shí)際上也可評(píng)價(jià)為無(wú)法從開(kāi)口觀察吸附齊U。一實(shí)施例中，優(yōu)選吸附劑可見(jiàn)率不到7%、不到5%或不到3%。但是，例如估計(jì)到難再生氣體的含量非常低時(shí)或者容許犧牲露出的吸附劑時(shí)，可以從開(kāi)口看到超過(guò)7%的吸附劑。與靠近低溫泵開(kāi)口 31的低溫板50相比，氣體分子很難到達(dá)遠(yuǎn)離低溫泵開(kāi)口 31的放射護(hù)罩16內(nèi)側(cè)的低溫板50。遠(yuǎn)離低溫泵開(kāi)口 31的低溫板50對(duì)排氣速度的作用較小且難再生氣體的影響也較小。由此，一實(shí)施例中，下側(cè)的大型低溫板64可在周邊露出部位設(shè)置吸附劑。例如圖8所示的實(shí)施例中，在大型低溫板64的前表面整個(gè)區(qū)域設(shè)置吸附劑時(shí)的吸附劑可見(jiàn)率為約7%。敘述低溫泵10的動(dòng)作。低溫泵10工作時(shí)，首先在其工作之前利用其他適當(dāng)?shù)拇殖楸脤⒄婵涨皇?0內(nèi)部粗抽至IPa IOPa左右。之后使低溫泵10工作。通過(guò)制冷機(jī)12的驅(qū)動(dòng)，第I冷卻臺(tái)22及第2冷卻臺(tái)24被冷卻，熱連接于這些冷卻臺(tái)的放射護(hù)罩16、百葉窗32、低溫板組件14也被冷卻。上述第I低溫板包含放射護(hù)罩16及百葉窗32，第2低溫板包含低溫板組件14。被冷卻的百葉窗32冷卻從真空腔室80向低溫泵10內(nèi)部飛來(lái)的氣體分子，使在其冷卻溫度下蒸氣壓充分變低的氣體(例如水分等)冷凝于表面而排氣。在百葉窗32的冷卻溫度下蒸氣壓未充分變低的氣體通過(guò)百葉窗32進(jìn)入放射護(hù)罩16內(nèi)部。通過(guò)百葉窗32的 氣體分子中含有在低溫板組件14的冷卻溫度下蒸氣壓充分變低的氣體(例如氬氣等)時(shí)，冷凝于低溫板組件14的表面而被排氣。即使在其冷卻溫度下蒸氣壓也未充分變低的氣體(例如氫等)通過(guò)粘結(jié)于低溫板組件14的表面并被冷卻的吸附劑吸附而被排氣。這樣，低溫泵10能夠使真空腔室80內(nèi)部的真空度達(dá)到期望的級(jí)別。尤其在離子注入裝置的真空排氣系統(tǒng)中使用的低溫泵10中，進(jìn)入放射護(hù)罩16內(nèi)部的氣體中有機(jī)系氣體或摻雜氣體等難再生氣體冷凝在低溫板50的外周部的吸附劑脫落部位。氫氣等分子徑比較小的氣體吸附于吸附劑。這樣進(jìn)行低溫泵處理。若繼續(xù)進(jìn)行低溫泵處理，則氣體蓄積于低溫泵內(nèi)部。為了將蓄積的氣體向外部排出而執(zhí)行再生處理。首先，通過(guò)關(guān)閉閘閥7從真空腔室80分離低溫泵10。接著升溫低溫板50。將低溫板50升溫至高于低溫泵處理中的冷卻溫度的溫度(例如常溫)。通過(guò)升溫，通過(guò)冷凝捕捉在低溫板表面上的氣體被氣化，通過(guò)吸附捕捉的氣體脫落而再放出于泵容器內(nèi)部。再放出的氣體經(jīng)低溫泵10的排出口(未圖示)，例如通過(guò)附設(shè)的粗抽泵的驅(qū)動(dòng)向外部排出。之后，將低溫板50再冷卻成低溫泵處理時(shí)的動(dòng)作溫度。通過(guò)再冷卻完成再生處理。閘閥7被開(kāi)放而再次開(kāi)始低溫泵處理。這樣，交替進(jìn)行低溫泵處理和再生處理。圖10是有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式表示通過(guò)再生的低溫泵的氫排氣速度變化的圖。圖10中示出本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的氫排氣速度變化。為了進(jìn)行比較，例如示出有關(guān)具有日本特開(kāi)2009-162074號(hào)公報(bào)中記載的完全露出吸附劑的類(lèi)型的低溫板組件的低溫泵的氫排氣速度變化。圖10的縱軸表示氫排氣速度的測(cè)定值，橫軸表示再生次數(shù)。實(shí)線上的排氣速度測(cè)定值為執(zhí)行再生處理之前的值，虛線上的測(cè)定值為完成再生之后的值。有關(guān)圖10所示的第I次再生，虛線上的測(cè)定值為最初運(yùn)行其低溫泵時(shí)的值?；钚蕴繘](méi)有被難再生氣體污染，因此比較例的完全露出型中示出尤其高的氫排氣速度。預(yù)測(cè)到排氣速度在再生之前較低而在完成之后恢復(fù)。但是，在比較例中如圖示，在第3次再生以后，雖然反復(fù)進(jìn)行這種排氣速度的下降和恢復(fù)，但排氣速度從第2次再生之前當(dāng)初的高排氣速度急速下降?？梢哉J(rèn)為在露出的活性炭被污染某種程度之前排氣速度一直下降。即使通過(guò)之后的再生也無(wú)法恢復(fù)到初始的排氣性能。
但是，實(shí)施例中從第I次再生至第7次再生反復(fù)進(jìn)行排氣速度的增減。即使反復(fù)進(jìn)行再生也如圖示的粗虛線所示維持大概恒定級(jí)別的氫排氣速度。通過(guò)再生恢復(fù)到初始的排氣性能。即，可知從低溫泵的出貨之后的最初運(yùn)行開(kāi)始持續(xù)保持穩(wěn)定的排氣性能。圖11是用于說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的制造方法的流程圖。該方法在低溫泵10的制造工序中由工作人員或通過(guò)制造裝置進(jìn)行。在掩蔽處理之前，進(jìn)行由母材加工低溫板的基材而成型的處理(S10)。如圖11所示，對(duì)低溫板50的基材進(jìn)行掩蔽處理(S12)。掩模處理包含對(duì)未被其他低溫板(例如組裝低溫板組件14時(shí)鄰接的上方的低溫板)遮擋的基材的露出部進(jìn)行掩模。掩模處理包含對(duì)這樣的露出部例如貼上掩模帶。接著，進(jìn)行對(duì)未被掩模的基材的表面粘結(jié)吸附劑的吸附劑粘結(jié)處理(S14)。該粘結(jié)處理包含對(duì)未被掩模的基材的表面涂布粘結(jié)劑和在其粘結(jié)劑涂布區(qū)域粘結(jié)吸附劑例如顆粒狀的活性炭。粘結(jié)吸附劑的低溫板50安裝于板安裝部件52，組裝低溫板組件14 (S16)0低溫板組件14安裝于低溫泵10的制冷機(jī)12，組裝低溫泵10 (SlS)0并且，在掩模處理之前，也可以關(guān)于各低溫板50將通過(guò)從放射護(hù)罩16的前端至與該低溫板50的鄰接的低溫板50的末端的視線和該低溫板50交叉確定的邊界外側(cè)設(shè)為掩模區(qū)域。該確定處理可在制造工序的前階段的設(shè)計(jì)工序中進(jìn)行。圖12是用于說(shuō)明用來(lái)制造本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的低溫泵10的方法的流程圖。該方法例如為了設(shè)計(jì)低溫板組件14而執(zhí)行。首先，求出在某些制約條件下改變低溫板結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)提供最大氫排氣速度的低溫板結(jié)構(gòu)參數(shù)值(S20)。也可以將板結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)為變量且將氫排氣速度設(shè)為目標(biāo)函數(shù)，并利用公知的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法求出提供最大氫排氣速度的板結(jié)構(gòu)參數(shù)值。制約條件包含使吸附劑從低溫吸附板的表面的一部分脫落。該吸附劑脫落條件可以為在通過(guò)從放射護(hù)罩16的前端至與某一低溫板50鄰接的低溫板50的末端的視線和其低溫板前表面的交叉確定的邊界的內(nèi)側(cè)形成吸附區(qū)域。板結(jié)構(gòu)參數(shù)包含低溫吸附板的尺寸，例如板為圓形時(shí)為板直徑。低溫板組件14包含不同形狀的多種低溫板時(shí)，可使用用于表示各種形狀的多個(gè)參數(shù)。低溫板組件14包含多種不同直徑的低溫板時(shí)，板結(jié)構(gòu)參數(shù)也可包含各個(gè)板的直徑。板結(jié)構(gòu)參數(shù)可包含低溫泵開(kāi)口 31和頂板的間隔。板結(jié)構(gòu)參數(shù)可包含百葉窗32的直徑。板結(jié)構(gòu)參數(shù)也可包含鄰接的低溫板間隔。根據(jù)這樣獲得的板結(jié)構(gòu)參數(shù)值確定低溫吸附板排列的結(jié)構(gòu)(S22)。例如，得到在使吸附劑從低溫吸附板表面的一部分脫落的條件下提供最大氫排氣速度的低溫板尺寸例如板直徑的值。能夠利用該值確定低溫板組件14的具體結(jié)構(gòu)。以上，根據(jù)實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明。本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解可進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更，可進(jìn)行各種變形例，并且這種變形例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？刹捎门c上述實(shí)施方式不同的板排列。例如，低溫板間隔可在所有板中相等也可各不相同。例如可以以板間隔隨著板位置從開(kāi)口 31遠(yuǎn)離而變窄的方式分別配置多個(gè)板50。這樣能夠使氣體在靠近開(kāi)口 31的區(qū)域中的流動(dòng)性良好并提高排氣速度。與此同時(shí)，在遠(yuǎn)離開(kāi)口 31的區(qū)域中板相對(duì)密集配置，由此能夠增加吸附區(qū)域，因此還能夠確保充分的氣體存儲(chǔ)量。
并且，可采用與上述的實(shí)施方式不同的形狀和/或取向的低溫板50。例如，可隨著從開(kāi)口 31遠(yuǎn)離而縮短板50的徑向長(zhǎng)度，也可使其相等。從開(kāi)口 31觀察板50時(shí)的形狀可以不是圓形，也可為例如多邊形形狀等其他形狀。板50例如可以在周邊部具有朝向上方或下方的彎曲部分。板50也可在表面具有用于促進(jìn)氣體流通的開(kāi)口或狹縫。板50的方向可以以隨著向徑向外側(cè)延伸而從開(kāi)口 31遠(yuǎn)離的方式傾斜，也可以以隨著向徑向外側(cè)延伸而靠近開(kāi)口 31的方式傾斜。例如，可將低溫板組件14中除低溫板50以外的露出表面用作吸附劑粘貼面。例如可將板安裝部件52用作板中的I個(gè)?！?br> 權(quán)利要求
1.ー種低溫泵，其特征在于，具備 制冷機(jī)，其包含用于提供第I冷卻溫度的第I冷卻臺(tái)及用于提供低于該第I冷卻溫度且在非冷凝性氣體的吸附中使用的第2冷卻溫度的第2冷卻臺(tái)； 放射護(hù)罩，其包含形成接收氣體的開(kāi)ロ的護(hù)罩前端，該放射護(hù)罩熱連接于第I冷卻臺(tái)并包圍第2冷卻臺(tái)；及 低溫板組件，其熱連接于第2冷卻臺(tái)，在其外周部與放射護(hù)罩之間形成朝向所述開(kāi)ロ的開(kāi)放空間，能夠從護(hù)罩前端觀察到該低溫板組件的至少一部分， 低溫板組件包含頂板，面向所述開(kāi)ロ ；及中間板，包含朝向所述開(kāi)ロ的板前表面，且相對(duì)于頂板配設(shè)在所述開(kāi)ロ的相反側(cè)，與中間板的板前表面對(duì)置的鄰接的低溫板和該板前表面之間形成與所述開(kāi)放空間連續(xù)的開(kāi)放部分，該開(kāi)放部分其深度大于該鄰接的低溫板和該板前表面之間的間隔， 所述中間板在板前表面具有用于非冷凝性氣體的吸附區(qū)域，該吸附區(qū)域形成在通過(guò)從所述放射護(hù)罩前端至所述鄰接的低溫板的末端的視線和所述板前表面的交叉確定的邊界的內(nèi)側(cè)。
2.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在干， 所述吸附區(qū)域在所述板前表面占居所述邊界內(nèi)側(cè)的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在干， 所述中間板在其表面具有用于冷凝性氣體的冷凝區(qū)域，該冷凝區(qū)域包含所述板前表面中所述邊界外側(cè)的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在干， 所述中間板的外周部與頂板平行且延伸至比頂板的外周部更靠近放射護(hù)罩的位置。
5.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在干， 所述低溫板組件還包含相對(duì)于所述中間板配設(shè)在所述開(kāi)ロ的相反側(cè)的下側(cè)板，該下側(cè)板的外周部與中間板平行且延伸至比中間板的外周部更靠近放射護(hù)罩的位置。
6.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在干， 所述中間板包含多個(gè)薄板，所述多個(gè)薄板分別包含朝向所述開(kāi)ロ的前表面及朝向該開(kāi)ロ的相反側(cè)的背面且互相平行地排列。
7.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在干， 所述低溫泵還具備熱連接于所述放射護(hù)罩且配設(shè)在所述開(kāi)ロ的百葉窗，該百葉窗具有頂板和中間板的尺寸之間的尺寸，該百葉窗的外周部與所述放射護(hù)罩之間形成有開(kāi)放區(qū)域。
8.如權(quán)利要求I所述的低溫泵，其特征在干， 所述中間板的表面積的至少70%被吸附劑覆蓋，該吸附劑能夠吸附氫，所述低溫泵具有至少30%的氫捕捉概率， 所述吸附劑容納在所述開(kāi)放部分，能夠從所述開(kāi)ロ觀察到的吸附劑面積與所述吸附劑的總面積之比即吸附劑可見(jiàn)率小于7%。
9.ー種低溫泵，其具備放射護(hù)罩及低溫板組件，所述低溫板組件包含在該放射護(hù)罩內(nèi)從近前側(cè)向里面排列且分別具有朝向該放射護(hù)罩的開(kāi)ロ的前表面和朝向該開(kāi)ロ的相反側(cè)的背面的多個(gè)低溫板的排列，且在該多個(gè)低溫板的外周部與所述放射護(hù)罩之間形成朝向所述開(kāi)ロ的開(kāi)放空間，其特征在干， 所述低溫板組件中，所述多個(gè)低溫板的前表面及背面的總計(jì)面積的至少70%被能夠吸附氫的吸附劑覆蓋，所述低溫泵具有至少30%的氫捕捉概率， 所述吸附劑容納在所述多個(gè)低溫板各自的背面和與該低溫板的里面鄰接的低溫板的前表面之間，能夠從所述開(kāi)ロ觀察到的吸附劑面積與所述多個(gè)低溫板的吸附劑總面積之比即吸附劑可見(jiàn)率小于7%。
10.如權(quán)利要求9所述的低溫泵，其特征在干， 所述多個(gè)低溫板的排列中，里面的低溫板的至少一部分因近前側(cè)的低溫板而相對(duì)于所述開(kāi)ロ被遮擋， 所述吸附劑以無(wú)法從所述開(kāi)ロ觀察到的方式設(shè)置在低溫板的被遮擋的部位。
11.如權(quán)利要求9所述的低溫泵，其特征在干， 所述吸附劑總面積為所述多個(gè)低溫板的前表面及背面的總計(jì)面積的90%以下。
12.如權(quán)利要求9所述的低溫泵，其特征在干， 所述吸附劑的至少90%向所述放射護(hù)罩或所述開(kāi)ロ露出。
13.—種低溫泵，其特征在干， 具備多個(gè)低溫吸附板的排列，被向低溫泵開(kāi)ロ開(kāi)放的低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間包圍 '及放射護(hù)罩，包圍該低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間， 所述多個(gè)低溫吸附板的至少I(mǎi)個(gè)包含向低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間突出且朝向放射護(hù)罩的板末端，該板末端具有吸附劑脫落的區(qū)域。
14.如權(quán)利要求13所述的低溫泵，其特征在干， 吸附劑脫落區(qū)域與吸附劑存在區(qū)域形成在共同的面上。
15.如權(quán)利要求13所述的低溫泵，其特征在干， 吸附劑脫落區(qū)域?yàn)榱诉M(jìn)行低溫凝結(jié)而露出低溫板基材表面。
16.如權(quán)利要求13所述的低溫泵，其特征在干， 吸附劑脫落區(qū)域位于能夠通過(guò)所述低溫泵開(kāi)ロ觀察到的周邊露出部位。
17.—種低溫泵的制造方法，其特征在于，包含以下エ序 對(duì)低溫板的基材進(jìn)行掩蔽；及 在未被掩蔽的所述基材的表面粘結(jié)吸附劑。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在干， 進(jìn)行所述掩蔽包括對(duì)未被其他低溫板遮擋的所述基材的露出部進(jìn)行掩蔽。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在干， 該方法還包含以下エ序關(guān)于多個(gè)低溫板的排列的各低溫板，將通過(guò)從放射護(hù)罩的前端至與該低溫板鄰接的低溫板的末端的視線和該低溫板的交叉確定的邊界的外側(cè)確定為掩蔽區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于對(duì)氫等非冷凝性氣體進(jìn)行高速排氣的低溫泵及其制造方法。低溫泵(10)具備多個(gè)低溫吸附板(50)的排列(14)，其被向低溫泵開(kāi)口(31)開(kāi)放的低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間(30)包圍；及放射護(hù)罩(16)，包圍低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間(30)。多個(gè)低溫吸附板(50)的至少1個(gè)包含向低溫泵內(nèi)部開(kāi)放空間(30)突出并朝向放射護(hù)罩(16)的板末端，該板末端具有吸附劑脫落的區(qū)域(82)。
文檔編號(hào)F04B37/08GK102777345SQ20121014561
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者福田獎(jiǎng) 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社