(57)【要約】【課題】陽極１０２がスポット溶接によって組み立てられていると、不純物が導入されるという不都合がある。【解決手段】イオンポンプで使用するための真空焼成およびロウ付けした（ＶＦＢ）陽極アレイ素子（７００，８００，９００，９０２，１１００）。ＶＦＢ陽極アレイ素子は第１ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）と、第２ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）とを含んでおり、前記第２ＶＦＢコンジット陽極素子は前記第１ＶＦＢコンジット陽極素子に隣接している。前記第１ＶＦＢコンジット陽極素子は前記第２ＶＦＢコンジット陽極素子とともに真空ロウ付けされている。【選択図】図３
2014199808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンポンプで使用するための真空焼成およびロウ付けした（ＶＦＢ）コンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）であって、
ロウ合金に被覆されている第１側縁（１００４）と、第２側縁（１００６）とを有する金属シート（１００２）から形成されている円筒と、
前記金属シート（１００２）の前記第１側縁（１００４）および第２側縁（１００６）によって形成されている接合線（３０８，４０４）とを備えており、
前記第１側縁（１００４）および第２側縁（１００６）はともにロウ付けされて前記接合線（３０８，４０４）を形成し、
前記第１側縁（１００４）および第２側縁（１００６）は真空ロウ付けプロセスを利用してともにロウ付けされることを特徴とする、真空焼成およびロウ付けした（ＶＦＢ）コンジット陽極素子。
【請求項２】
前記真空ロウ付けプロセスは、
前記第１側縁（１００４）および第２側縁（１００６）が物理的に接触するか、または近接するように、前記金属シート（１００２）を円筒ツール素子（３０４）に巻くステップと、
前記金属シート（１００２）を真空容器（３０２，７０２，８０２）内に密閉するステップと、
前記真空容器（３０２，７０２，８０２）を炉に置くステップと、
前記真空容器（３０２，７０２，８０２）から気体を排気するステップと、
前記炉とともに前記真空容器（３０２，７０２，８０２）の温度を焼成温度まで上げるステップと、
前記焼成温度を所定の期間維持するステップと、
前記温度を前記ロウ合金を溶かすためのロウ付け温度まで上げるステップと、
前記ロウ付け温度を所定の時間維持して、前記ロウ合金を完全に溶かすステップと、
前記温度を雰囲気温度に下げるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＶＦＢコンジット陽極素子。
【請求項３】
イオンポンプで使用するための真空焼成およびロウ付けした（ＶＦＢ）陽極アレイ素子（７００，８００，９００，９０２，１１００）であって、
請求項１または請求項２に記載の第１ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）と、
前記第１ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）に隣接している、請求項１または請求項２に記載の第２ＶＦＢコンジット陽極素子とを備えており、
前記第２ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）は前記第１ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）にロウ付けされており、
前記第１ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）および前記第２ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）は、真空ロウ付け技術を利用してともにロウ付けされることを特徴とする、真空焼成およびロウ付けした（ＶＦＢ）陽極アレイ素子。
【請求項４】
前記第１ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）は第１ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子（１０００，１１０２〜１１１２）の一部であり、前記第２ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）は第２ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子（１０００，１１０２〜１１１２）の一部であり、
前記第１ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子（１０００，１１０２〜１１１２）および前記第２ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子（１０００，１１０２〜１１１２）は真空ロウ付け技術を利用してともにロウ付けされることを特徴とする、請求項３に記載のＶＦＢ陽極アレイ素子。
【請求項５】
各ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）はステンレススチールまたはアルミニウムから作られていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＶＦＢコンジット陽極素子。
【請求項６】
前記ロウ合金は銅−金合金またはアルミニウム合金を含むことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＶＦＢ陽極アレイ素子。
【請求項７】
第１陰極素子と第２陰極素子とをさらに含み、前記第１ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）、前記第２ＶＦＢコンジット陽極素子（３００，７０４〜７２０，９０４〜９２０，９２２〜９６４）、前記第１陰極素子および前記第２陰極素子を前記真空ロウ付け技術を使用してともにロウ付けすることを特徴とする、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のＶＦＢ陽極アレイ素子。
【請求項８】
イオンポンプで使用するための真空焼成およびロウ付けした（ＶＦＢ）陽極アレイ素子（７００，８００，９００，９０２，１１００）を製造する方法であって、
第１ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）および第２ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）を、前記第１ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）と前記第２ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）とが物理的に接触しているか、または近接している状態で、真空容器（３０２，７０２，８０２）内に置くステップと、
前記第１ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）と前記第２ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）とが物理的に接触しているか、または近接している位置で、前記第１ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）と前記第２ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ（１０００，１１０２〜１１１２）との間にロウ合金を置くステップと、
前記真空容器（３０２，７０２，８０２）を密閉するステップと、
前記真空容器（３０２，７０２，８０２）を炉に置くステップと、
前記真空容器（３０２，７０２，８０２）から気体を排気するステップと、
前記炉とともに前記真空容器（３０２，７０２，８０２）の温度を焼成温度まで上げるステップと、
前記焼成温度を所定の期間維持するステップと、
前記温度を前記ロウ合金を溶かすためのロウ付け温度まで上げるステップと、
前記ロウ付け温度を所定の時間維持して、前記ロウ合金を完全に溶かすステップと、
前記温度を雰囲気温度に下げるステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記温度を雰囲気温度に下げるステップは、前記温度を所定の温度まで下げて酸化を防ぐように、前記真空容器（３０２，７０２，８０２）をベントするステップを含むこと、
前記焼成温度は摂氏８５０度から１０００度の範囲であること、
前記焼成温度を維持する前記所定の期間は、所定の所望の気体放出レベルによって判断されること、
前記温度を雰囲気温度に下げるステップは、前記ロウ合金が完全に溶けていることを判断するステップを含むこと、
のうちの少なくとも１つの特徴を含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に真空ポンプに関し、より具体的にはイオンポンプ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオンポンプ（スパッタイオンポンプともいう）は、理想的な条件下で１０−１１ミリバールもの低い圧力に到達することのできる、周知の気体ため込み式真空ポンプの一種である。イオンポンプは（イオンポンプが装着される）容器内の気体をイオン化し、気体イオンを加速して、固体電極およびその残留物によって捕獲させる強い電位、典型的には３ｋＶから７ｋＶを採用するデバイスである。
【０００３】
周知のイオンポンプの基本素子はペニングトラップである。ペニングトラップは、均一な静磁場および空間的に不均一な静電場を使用して荷電粒子を蓄積するためのデバイスである。ペニングトラップは強力な軸方向の均一な磁場を使用して粒子を半径方向に閉じ込め、四重極電場を使用して粒子を軸方向に閉じ込める。
【０００４】
図１に、周知のペニングトラップ１００の実施形態の斜視図を示す。
【０００５】
静電位は、３つの電極からなるセット、つまりリング１０２と磁石１０８間の２つのエンドキャップ１０４および１０６とを使用して発生することができる。この実施形態では、リング１０２はステンレススチールの円筒陽極などの陽極素子であり、エンドキャップ１０４および１０６は陰極である。
【０００６】
イオンを捕獲するために、エンドキャップ電極１０４および１０６は円筒陽極１０２に対して負電位に維持される。この電位はペニングトラップ１００の中心に鞍点を生じ、トラップ軸方向１１０に沿ってイオンを捕獲する。電場がイオンをトラップ軸１１０に沿って振動させる。磁場と電場を組み合わせることで、荷電粒子がらせんを描く運動で半径方向平面１１２に移動する。
【０００７】
図２に、図１のペニングトラップ１００の側断面図を入口２０２を有する容器２００と組み合わせて示す。陰極板１０４および１０６は陽極円筒１０２のうちの１つの両側に配置されている状態が示されている。便宜上１つの陽極円筒１０２のみを図示しているが、説明は複数の陽極円筒１０２にも適用されることは認識される。
【０００８】
通例、陽極１０２はステンレススチール、アルミニウムまたは他の同様な金属で作られ、ゲッタリング材料の機能を果たす。磁場２０４は陽極１０２の軸２０６に沿って配向されている。電場２１０の作用により電子２０８が陰極１０４および１０６から放出され、磁場２０４の存在により、電子２０８は長いらせん形の軌道２１２を移動し、入口２０２を介して導入されるペニングセル１００内部の気体分子２１４との衝突の機会を高める。
【０００９】
気体分子２１４と電子２０８とが衝突する通常の結果は、陽極電圧によってある電圧電位に加速され、ほぼ直接方向２１８に陰極１０６に向かって移動する陽イオン２１６を生じる。イオンが電子質量に比べて比較的大きな原子質量であるため、磁場２０４の影響は小さい。
【００１０】
この実施形態では、陰極１０４および１０６はチタン（タンタル、他の関連合金、または他のゲッタリング可能な金属）製としてもよい。陰極１０４および１０６をチタンから作る場合、チタン陰極表面に衝突するイオン２１６は陰極１０６から離れる方向２２２にチタン原子（または分子）２２０をスパッタし、近傍の表面にゲッタ膜を形成するとともに、反応性または「ゲッタリング可能な」気体粒子（例、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２，Ｎ２，Ｏ２）と安定した化合物を形成する。
【００１１】
このポンピング効果はさまざまな種類の気体分子２１４に非常に選択性があり、イオンポンプによる最大の効果である。スパッタされるチタン分子２２０の数はイオンポンプ内部の圧力に比例する。スパッタ率は、衝撃を与える分子２１６の質量と陰極材料２２０の質量との比に依存する。
【００１２】
作動の実施形態では、ペニングトラップ１００内のペニング放電によって生じる渦巻き状の電子２０８は一時的にペニングトラップ１００の陽極領域２２４に蓄積される。これらの電子２０７は入ってくる気体の原子および分子２１４をイオン化する。その結果生じる渦を巻いたイオン２１６は加速されて、化学的に活性の陰極１０４および１０６に衝突する。衝突すると、加速されたイオン２１６は陰極１０４および１０６内に埋まるか、または陰極材料２２０をイオンポンプの壁２２４にスパッタする。新たにスパッタされた化学的に活性な陰極材料２２０はゲッタとして作用し、さらに化学吸着および物理吸着の両方により気体を排気し、正味のポンプ作用を生じる。
【００１３】
当該捕獲方法のポンプ率および能力はともに、回収される特定の気体分子２１４とそれを吸着する陰極材料とに依存する。一酸化炭素などのいくつかの気体分子２１４は陰極材料の表面に化学結合する。水素などの他の気体分子は金属構造に拡散する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
周知のペニングトラップの問題は、陽極１０２が通例スポット溶接技術を利用して組み立てられていることである。スポット溶接は、陽極１０２の接触する金属表面を電流に対する抵抗から得られる熱によって接合するプロセスである。これらの接触する金属表面は電極が加える圧力下でともに保持され、通例電極は溶接電流を小さな「スポット」（または複数のスポット）に集中させると同時に板をともに圧着する２つの成形銅合金電極である。（複数の）スポットに大きな電流を流すことにより、金属が溶け、溶接を形成する。
【００１５】
残念ながら、この溶接プロセスは、溶接される陽極１０２の金属に不純物を導入させる（粒子、汚染および／または陽極材料の酸化により）。これら不純物は、イオンポンプが稼動しているときに漏れ電流を生じるおそれのある粒子を導入することにより、不純物が導入されない場合よりもイオンポンプを低い効率で作動させる。真空焼成した陰極が望まれる場合には、一般にこれらの状況は通例イオン電流が漏れ電流に匹敵する極めて低い圧力範囲に達するため、この問題は増大する。
【００１６】
このように、スポット溶接技術による不純物を生じさせない陽極素子を製造するプロセスのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明において、イオンポンプで使用するための真空焼成およびロウ付けした（Vacuum Fired and Brazed; ＶＦＢ)陽極アレイ素子が開示される。ＶＦＢ陽極アレイ素子は第１ＶＦＢコンジット(conduit)陽極素子と第２ＶＦＢコンジット陽極素子とを含み、前記第２ＶＦＢコンジット陽極素子は第１ＶＦＢコンジット陽極素子に隣接している。第１ＶＦＢコンジット陽極素子は第２ＶＦＢコンジット陽極素子とともに真空ロウ付けされている。
【００１８】
本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明を検討すると当業者には明らかであろう、または明らかになろう。このような追加システム、方法、特徴および利点はすべて本明細書に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の請求項で保護されることが意図される。
【００１９】
本発明は、以下の図面を参照することによってよりよく理解することができる。図面におけるコンポーネントは必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を説明することを重要視している。図面において、同じ参照番号はさまざまな図を通して対応する部品を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】公知のペニングトラップを示す斜視図である。
【図２】図１のペニングトラップを入口を有する容器と組み合わせた状態の側面図である。
【図３】ペニングトラップで利用するために、真空容器内の真空焼成およびロウ付けしたコンジット陽極素子（ＶＦＢコンジット陽極素子）の、本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図４】図３に図示する真空容器内のＶＦＢコンジット陽極素子の実施形態を示す正面図である。
【図５】図３および図４に図示する真空容器内のＶＦＢコンジット陽極素子を製造するためのロウ付けプロセスを説明するためのフローチャートである。
【図６】ＶＦＢコンジット陽極素子を製造するためのロウ付けプロセスの圧力および温度対時間を示すグラフプロットである。
【図７】ペニングトラップで利用するための真空容器内のＶＦＢ陽極アレイ素子の、本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図８】真空容器内の垂直ロウ付け位置にあるＶＦＢ陽極アレイ素子の、本発明の別の実施形態を示す斜視図である。
【図９Ａ】ＶＦＢ陽極アレイ素子の、本発明の実施形態を示す正面図である。
【図９Ｂ】ＶＦＢ陽極アレイ素子の、本発明の実施形態を示す正面図である。
【図１０】図７および図８に図示するＶＦＢ陽極アレイ素子のＶＦＢ陽極サブアセンブリの、本発明の別の実施形態を示す組立図である。
【図１１】図１０に図示するＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子に基づくＶＦＢ陽極アレイ素子の、本発明の別の実施形態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
前に説明した問題を解決するために、本発明の真空焼成およびロウ付けしたイオンポンプ素子を開示する。具体的には、ペニングトラップで使用するための本発明の真空焼成およびロウ付けした（ＶＦＢ）コンジット陽極素子を説明する。さらに、ペニングトラップで利用するための本発明のＶＦＢ陽極アレイ素子を説明する。
【００２２】
一般に、ロウ付けによる金属の接合は、２つの金属間の原子間引力を利用して、母材金属強度に近い結合部を形成する。これは、冷却時に接合部を形成する溶融金属で接合する金属を「濡らす」ことによって達成される。溶接は接合する母材を接合する時点で溶融する点で、ロウ付けとは異なる。より具体的には、ロウ付けとは、フィラー金属（一般にロウ合金として知られる）をその融点より高度に加熱し、毛細管作用により２以上のぴったり合った部品間に分配させる金属接合プロセスである。
【００２３】
ロウ合金は、適した雰囲気、通常フラックスで保護しながら、その溶融温度をやや超える温度にされる。それから母材に流して（つまり、濡らして）、さらに冷却し被加工材をともに接合する。一実施形態として、アルミニウムロウ合金は、さまざまな方法、最も一般的なものは塩浴、真空またはフラックス（トーチもしくは炉内のいずれか）を使用してアルミニウム母材をロウ付けするために使用する。
【００２４】
炉内ロウ付けは、ロウ付け作業に主に４種類の炉、バッチ式炉、連続加熱炉、雰囲気制御のレトルト炉および真空炉を使用し、工業ロウ付け作業で広く使われている半自動プロセスである。
【００２５】
真空ロウ付けは、極めて清浄、優れた質、完全性および強度の高いフラックス不要のロウ付け接合部を含め著しい利点を提供する材料接合技術である。このプロセスは真空チャンバ容器の内部で行われる。真空内で加熱するときロウ付けする被加工材で温度の均一性を維持し、緩やかな加熱および冷却サイクルにより残留応力を著しく減少させる。これは、ひいては、ロウ付けする材料の熱特性および機械的特性を改善し、そのため、例えば、すべて１つの炉の熱サイクルで、金属接合プロセスを行いながら被加工材の加熱処理または時効硬化が行えるなど、類のない熱処理能力を提供する。熱は放射を使用して伝達される。
【００２６】
図３は、本発明によりペニングトラップで利用するために真空容器３０２（「真空チャンバ」としても知られる）内のＶＦＢコンジット陽極素子３００の実施形態を示す斜視図である。この実施形態では、ＶＦＢコンジット陽極素子３００は円筒形の形状であり、一般に「ＶＦＢ円筒陽極素子」と呼んでもよい。この実施形態では、ＶＦＢ円筒陽極素子３００は、円筒ツーリング素子３０４に巻かれた状態が示されている。真空容器３０２は、真空容器３０２内の気体を抜き出して真空容器３０２の内部を真空状態にするための入口を有している溶接または気密密閉された金属ハウジングなど、真空を保持できるいかなる格納ハウジングでもよい。
【００２７】
ＶＦＢ円筒陽極素子３００は円筒表面３０６を有する１枚（または複数枚）のステンレススチール（アルミニウムまたは他の同様な金属）シートメタルから構成してもよい。円筒ツーリング素子３０４は、所定の温度プロファイルによって規定される円筒表面３０６の均一な温度を維持するように内側および外側半径方向から熱を適切に伝達できる別の金属または材料（例えば、セラミックアルミナなど）から作る中実の円筒形素子である。ＶＦＢ円筒陽極素子３００は、円筒ツーリング素子３０４に巻かれたときに、円筒表面３０６の２つのシート側縁を互いに近くに物理的に配置するか、または互いに実際に物理的に押し当てることによって規定される接合線３０８で接する円筒表面３０６の少なくとも２つのシート側縁を有してもよい。
【００２８】
この実施形態では、円筒表面３０６の１つの側縁は、その融点より高度に加熱されるときに溶けて、毛細管作用により円筒表面３０６の２つのシート側縁間に分配されるロウ合金で被覆してもよい。この実施形態では、ロウ合金は銅−金ロウ合金としてもよい。
【００２９】
プロセスが終了したら、ロウ合金は接合線３０８に沿って円筒表面３０６の２つのシート側縁間の結合部を形成し、構造的にＶＦＢ円筒陽極素子３００を作成する。このプロセスを用いて作成されたＶＦＢ円筒陽極素子３００は、接合線３０８に沿った円筒表面３０６の２つのシート側縁間の結合部が連続しており、接合線３０８に沿った複数のスポット溶接の結果ではないため、周知のアプローチの改良である。さらに、真空ロウ付けプロセスを利用しているため、粒子、汚染および／またはＶＦＢ陽極素子３００の材料の酸化などの不純物をＶＦＢ円筒陽極素子３００に導入しない。
【００３０】
この実施形態では、ＶＦＢ円筒陽極素子３００の素子を１つだけしか示していないが、実際には、開示される技術は真空容器３０２内で複数のＶＦＢ円筒陽極素子を作成するために利用してもよい。さらに、接合線３０８を１本しか示していないが、実際には、所与のＶＦＢ円筒陽極素子を作成するために使用されるロウ付けツーリングおよび円筒表面３０６のシート数に基づいて、ＶＦＢ円筒陽極素子の表面に沿って複数の接合線があってもよい。
【００３１】
また、図３は円筒ツーリング素子３０４の使用を示しているが、真空ロウ付け技術では、真空容器３０２内の材料（ＶＦＢ円筒陽極素子を含む）を真空容器３０２の底部内面３１０と上部内面３１２との間に適切に積み重ねるとともに、真空容器３０２のすべての内面間の空間を十分に埋めるために他のツーリング素子（図示せず）が必要である。この理由は、真空容器３０２内部の真空の質および材料の熱伝達をより正確に制御するために、真空容器３０２内部の空隙を最小限にするためである。
【００３２】
図４は、図３に図示される真空容器３０２内のＶＦＢ円筒陽極素子３００の実施形態を示す正面図である。図３ですでに説明したように、ＶＦＢ円筒陽極素子３００は接合線３０８で円筒ツーリング素子３０４に巻かれており、真空容器３０２は底部内面３１０および上部内面３１２を有する。さらに、図４では、真空容器３０２は第１側部内面４００および第２側部内面４０２をも含む。さらに、ＶＦＢ円筒陽極素子３００は、円筒表面３０６シート（図３に図示）を上部円筒表面４０６シートおよび下部円筒表面４０８シートに任意に分割する任意の第２接合線４０４を含んでいてもよい。ＶＦＢ円筒陽極素子３００が任意の第２接合線４０４を含んでいる場合、上部円筒表面４０６シートおよび下部円筒表面４０８シートの側縁表面のうちの一方は、任意の第２接合線４０４に沿って上部円筒表面４０６シートおよび下部円筒表面４０８シートの側縁をともにロウ付けするロウ合金を含む。
【００３３】
また、底部内面３１０と上部内面３１２との間の空間を完全に埋める、またはほぼ完全に埋める重積材を作成するために、ＶＦＢ円筒陽極素子３００のそれぞれ上と下とに積み重ねる上部ツーリング素子４１０および下部ツーリング素子４１２が図示されている。さらに、上部ツーリング素子４１０および下部ツーリング素子４１２はＶＦＢ円筒陽極素子３００および円筒ツーリング素子３０４と組み合わせて、第１側部内面４００と第２側部内面４０２との間の空間を完全に埋める、またはほぼ完全に埋める。
【００３４】
この実施形態においても、ＶＦＢ円筒陽極素子３００の素子は１つだけしか示されていないが、実際には、開示される技術は真空容器３０２内で複数のＶＦＢ円筒陽極素子を作成するために利用してもよい。さらに、図４は円筒ツーリング素子３０４、上部ツーリング素子４１０および下部ツーリング素子４１２の使用を示しているが、真空ロウ付け技術では、作成したいＶＦＢ円筒陽極素子の数ならびに真空ロウ付け技術で利用する温度、時間（つまり、熱サイクル）および真空プロファイルに基づいて、他のツーリング素子（図示せず）を利用してもよい。また、ＶＦＢ円筒陽極素子に加えて、この技術は陰極１０４および１０６を個別に、またはＶＦＢ円筒陽極素子と組み合わせて作成するために採用してもよい。
【００３５】
図示する実施形態はＶＦＢ円筒陽極素子に関して円筒形の陽極を利用することを説明しているが、他の形状の管形のＶＦＢ陽極素子も利用してもよい。他の種類のＶＦＢ陽極素子の例には、例えば、四角形、矩形、楕円形、涙形、星形、または他の同様な閉じた形で規定される断面積を有する金属コンジットを含んでもよい。
【００３６】
図５は、本発明により、ＶＦＢコンジット陽極素子を真空容器（図３および図４に図示）内で製造するためのロウ付けプロセスのフローチャート５００を示す。（複数の）ＶＦＢコンジット陽極素子が真空容器を適切に埋めて、空隙を除去するために適切なツーリング素子とともに真空容器内に置かれて、真空容器が気密シールで密閉されたら、真空容器が炉（図示せず）に置かれるステップ５０２でプロセスは開始する。
【００３７】
ステップ５０４で、真空容器内の気体（空気を含む）は真空容器からポンピング（つまり排気）され、真空容器内を真空環境にする。次に、ステップ５０６で、温度を、例えば摂氏８５０度から１０００度の間など、「焼成温度」まで上げる。焼成範囲に達したら、ステップ５０８で、温度を焼成範囲温度で、所定の所望の気体放出レベルによって判断される所定の期間維持する。さらにプロセスを続けて、ステップ５１０で、温度をロウ合金を溶かすために必要なロウ付け温度まで上げる。次に、ステップ５１２で、ロウ付け温度を所定時間維持して、ロウ合金を完全に溶かす。ロウ合金が適切に溶けたら、ステップ５１４で、温度を雰囲気温度まで下げる。さらに真空容器を所定の温度にベントして、酸化を防止する。こうしてステップ５１８で、プロセスは終了する。
【００３８】
図６に、ＶＦＢコンジット陽極素子を製造するためのロウ付けプロセス（図５に図示）について、圧力６０２および温度６０４対時間６０６のグラフプロット６００を示す。
【００３９】
図７は、本発明の、ペニングトラップで利用するための真空容器７０２内のＶＦＢ陽極アレイ素子７００の斜視図を示す。
【００４０】
この実施形態では、複数のＶＦＢコンジット陽極素子７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８および７２０が図示されている。前述したように、ＶＦＢコンジット陽極素子７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８および７２０は、例えば、四角形、矩形、楕円形、涙形、星形または他の同様な閉じた形で規定される断面積を有する金属コンジットを含んでいてもよい。これはステンレススチール、アルミニウムまたは他の同様なシートメタルから構成してもよい。
【００４１】
この実施形態では、ＶＦＢコンジット陽極素子は、図３に図示するものと同様な、個々のＶＦＢコンジット陽極素子７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８および７２０が巻かれているツーリング素子を含んでいてもよい。個々のＶＦＢコンジット素子７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８および７２０は完全に形成されているＶＦＢコンジット陽極素子であってもよく、または図３で説明するプロセスと同様な個々のシート素子によって形成されていてもよい。
【００４２】
この実施形態では、個々のＶＦＢコンジット陽極素子７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８および７２０は、図３から図６に説明する同じ技術を使用して、ともに真空ロウ付けされてＶＦＢ陽極アレイ素子７００を形成している。この実施形態でも、ロウ合金は銅−金ロウ合金としてもよい。この実施形態では、ＶＦＢコンジット陽極素子７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８および７２０は、それに対応して隣接するＶＦＢコンジット陽極素子７０４，７０６，７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８および７２０の側面間を水平ロウ付けできるように水平に置かれている状態が示されていることに留意する。
【００４３】
あるいは、ＶＦＢコンジット陽極素子は、図８に図示するように対応して隣接するＶＦＢコンジット陽極素子の側面間を垂直ロウ付けできるように垂直に配置することもできるだろう。図８では、ＶＦＢ陽極アレイ素子８００は、真空容器８０２内に垂直ロウ付け位置で図示されている。ここでも、ツーリング、ならびにロウ付けプロセスおよび材料は、前の図３から図７で説明したのと同じであろう。
【００４４】
図９Ａおよび図９Ｂは、ＶＦＢ陽極アレイ素子９００および９０２の２つの実施形態を示す正面図である。図９Ａには、９個の個々のＶＦＢコンジット陽極素子９０４，９０６，９０８，９１０，９１２，９１４，９１６，９１８および９２０がＶＦＢ陽極アレイ素子９００を構成している状態が図示されており、ＶＦＢコンジット陽極素子９０６，９１０，９１４および９１８はＶＦＢコンジット陽極素子９１２に矩形配列の形で隣接している。
【００４５】
あるいは、図９Ｂでは、２２個の個々のＶＦＢコンジット陽極素子９２２，９２４，９２６，９２８，９３０，９３２，９３４，９３６，９３８，９４０，９４２，９４４，９４６，９４８，９５０，９５２，９５４，９５６，９５８，９６０および９６２がＶＦＢ陽極アレイ素子９０２を構成している状態が図示されており、ＶＦＢコンジット陽極素子９３４，９２６，９３８，９４８，９４６および９４４はＶＦＢコンジット陽極素子９３６に六角形配列の形で隣接している。ＶＦＢコンジット陽極素子に他の種類の形が利用される場合、ＶＦＢ陽極アレイ素子の配列も異なることは認識される。
【００４６】
図１０に移ると、図７および図８に図示するＶＦＢ陽極アレイ素子のＶＦＢ陽極サブアセンブリ１０００の別の実施形態を示す組立図が示されている。前述したように、ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子１０００は、ステンレススチール、アルミニウムまたは他の同様なシートメタルから構成してもよい。この実施形態では、ＶＦＢ陽極サブアセンブリ１０００は、第１側縁１００４および第２側縁１００６を有するステンレススチール金属シート１００２から構成してもよい。
【００４７】
図１０には、ステンレススチール金属シート１００２の上面図１００８が示されている。さらに、ステンレススチール金属シート１００２の側面図１０１０も示されている。側面図１０１２には、ステンレススチール金属シート１００２が点１０１４を中心に曲げられて、例えば弧１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４，１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０２８，１０３０および１０３２によって規定されてもよい波形を有するメタルシートを形成している。これらの弧１０１０，１０１２，１０１４，１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０２８，１０３０および１０３２を有するステンレススチール金属シート１００２は、第１側縁１００４および第２側縁１００６が互いに隣接するように（点１０１４を中心に）折り曲げてもよい。ツーリングとともに真空容器内に置かれるとき、弧１０２２および１０２６ならびに弧１０１８および１０３０は互いに当接してもよく、第１側縁１００４および第２側縁１００６も当接してもよいのでＶＦＢ陽極サブアセンブリ１０００を形成する。さらに、第１側縁１００４および第２側縁１００６は側縁ロウ付けシール１０３４を形成し、弧１０２２および１０２６ならびに弧１０１８および１０３０はともにロウ付けシール１０３６および１０３８でそれぞれロウ付けされるであろう。
【００４８】
図１１は、図１０に図示するＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子に基づいたＶＦＢ陽極アレイ素子１１００の別の実施形態を示す正面図である。図１１には、６個の個々のＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子１１０２，１１０４，１１０６，１１０８，１１１０および１１１２がＶＦＢ陽極アレイ素子１１００を構成している状態が示されている。この実施形態では、６個の個々のＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子１１０２，１１０４，１１０６，１１０８，１１１０および１１１２はそれぞれ隣接する素子にロウ付けされている。一例として、ＶＦＢ陽極アレイサブアセンブリ素子１１１０および１１１２は、ロウ付けシーム１１１４，１１１６および１１１８でそれぞれともにロウ付けされている。
【００４９】
さらに、ＶＦＢ陽極アレイ素子全体を真空ロウ付けすることに加えて、陰極１０６および１０８（図１から）もＶＦＢ陽極アレイ素子とともに真空ロウ付けしてもよい。
【００５０】
以上の説明はさまざまな実施形態の特定の実施形態のみを例示しているが、本発明は前述の実施形態に制限されるものではない。当業者は、添付の請求項に定められる本発明がさまざまな他の実施形態および変更においても適用できることを承知している。特に、説明した実施形態のさまざまな特徴が互いに矛盾しない限り、これらの特徴の組み合わせが可能である。したがって、前述の実施形態の説明は例示および説明のために提示してきた。これは網羅的なものではなく、請求される本発明を開示されるそのままの形態に制限するものではない。変更および変型が上記説明に鑑みて可能であり、または本発明の実施から得られるかもしれない。請求項およびその等価物が本発明の範囲を定める。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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