(57)【要約】ターボ分子ポンプ、ＴＰの原理が記載されている。このターボ分子ポンプは、原理的に自由な中央の貫通部（Ｆ）を有しており、この貫通部（Ｆ）を介して種々異なった真空領域の保持下に操作及び検査することができる。この原理は、１つのみの環状の吸着面（Ａ）を有するＴＰ、モノリング−ＴＰの形に、しかしながら、互いに同心的な環状の吸着面（Ａｅ，Ａｉ）を備えたＴＰ、デュオリング−ＴＰの形にも構造的に変形することができる。これらの両方の構成原理は、対応して異なった寸法で、同心的な又は同軸的に直列に位置するポンプ装置の形に組み立てることを可能にする。これらのポンプ装置は、それぞれ依然として中央の貫通部（Ｆ）を有している。別の組立又は構造は、同軸的な２つのポンプであり、このポンプでは吸着面が対置されており、かつ両方のポンプが、共通の補助真空（Ｄ）にポンピングする。この原理により、ポンプ距離はそれぞれの最小限に限定される。いずれの場合にも中央の貫通部（Ｆ）を備えた同心的及び／又は同軸的な構成により、複雑なＴＰ装置は構成容積の使用場所の観点から見て著しく小さくなり、同時により簡単にアクセス可能になる。
2005520090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高真空側に円環状の吸着面（Ａ）を備えたターボ分子ポンプ、ＴＰであって、典型的に回転対称的な構成と、典型的な区分とが設けられている、すなわち、
−ロータとステータとにより形成された圧縮装置タービン（Ｂ）が設けられており、該圧縮装置タービン（Ｂ）が、軸線方向に交互に密に連続するロータ羽根冠（７）とステータ羽根冠（６）とから成っており、該ロータ羽根冠（７）とステータ羽根冠（６）とに、逆向きに配列された羽根面が設けられており、
−補助真空室（Ｄ）が設けられており、該補助真空室（Ｄ）に、補助ポンプシステムに接続するためのガス案内部（Ｅ）が設けられており、
−駆動装置モジュール（９及び１０）が設けられており、
−軸受ユニット（１１）が設けられている、
形式のものにおいて、ＴＰの中央が、貫通するように、周辺側から高真空領域（Ａ）への中央の同軸的な内法領域（Ｆ）を有しており、
該領域（Ｆ）が、周辺側に面した端部で、フランジ（１４）を介して真空密に閉鎖されているか、又は真空収容部の一部に接続されており、
前記領域の高真空側の端部が、補助真空室側（Ｄ）から、真空技術的に、アクティブ又はパッシブに分離されていることを特徴とする、高圧側に円環状の吸着面を備えたターボ分子ポンプ。
【請求項２】
ロータ８と駆動装置モジュール（９及び１０）と軸受ユニット（１１）とが、高真空領域（Ａ）から補助真空領域（Ｄ）を介して周辺の通常圧力領域に至るまで、長さにわたって一定不変又は可変の直径を有する、中央の同軸的な内法領域（Ｆ）を有しており、
ステータケーシング（１）の周辺側の端面、ＴＰのベースプレート（２）にガス密に装着された、特に同軸的なステータ管（３）が、最大限ではロータ（８）の高真空側の端面の高さにまで達しており、かつ前記ステータ管（３）の長さにわたって、中央の同軸的な内法領域（Ｆ）の壁を形成している、請求項１記載のターボ分子ポンプ。
【請求項３】
ロータ（８）のための軸受（１１）及び／又は駆動装置モジュール（９，１０）が、ＴＰのベースプレート（２）に位置する別個の環状のサドル、リングサドルに取り付けられているか、又は中央のステータ管（３）、場合によっては外側のステータ周面（１）にも固定されたリングサドル又は支持リング又はリングに取り付けられているか、又は前記可能性を組み合わせたものに取り付けられている、請求項１又は２記載のターボ分子ポンプ。
【請求項４】
ロータ（８）のための少なくとも１つの部分、ロータ管（８）、リングサドル若しくは軸受（１１）及び／又は駆動装置モジュール（９及び１０）が、一方の側から他方の側へのガス案内のために、周囲にわたって一様に分配されたポンプ通路により開口されている、請求項３記載のターボ分子ポンプ。
【請求項５】
中空ロータ（８）と、該中空ロータ（８）内に延在する内側のステータ管（３）とが、同軸的な中間室（Ｃ）を形成しており、
互いに向かい合った両方の壁の少なくとも回転する方の壁が、構造又は表面特性を有しており、前記構造又は表面特性が、中間室の形成により、補助真空側（Ｄ）から高真空側（Ａ）へのガス戻り流を許容可能な程度に制限するか、又は抑制するか、又は高真空側（Ａ）から補助真空側（Ｄ）へのガス搬送をアクティブに引き起こす、請求項１から４までのいずれか１項記載のターボ分子ポンプ。
【請求項６】
同軸的な中間室（Ｃ）が、少なくとも軸線方向に部分的に、ガス伝導値を最大限に制限する狭い環状ギャップに減じられている、請求項５記載のターボ分子ポンプ。
【請求項７】
同軸的な中間室（Ｃ）が、部分的に差分的に、少なくとも補助真空領域（Ｄ）方向の終端部に、かつ／又は圧縮装置タービン（Ｂ）の中間領域の１つ又は複数の箇所に存在する真空比に、直接に又は周にわたって一様に分配されたポンプ通路を介して連結されている、請求項５又は６記載のターボ分子ポンプ。
【請求項８】
ロータ中空シリンダ（８）が、部分的に、又はロータ羽根冠（７）の間の長さ全体にわたっても、周にわたって一様に分配されているように、ポンプ通路により開口されており、これにより、中間室を、タービンの圧縮領域（Ｂ）を介して、軸線方向に差分的に、それぞれ半径方向にアクティブに吐出す、請求項５から７までのいずれか１項記載のターボ分子ポンプ。
【請求項９】
全体的に又は軸線方向に部分的に、同軸的な中間室（Ｃ）の互いに向かい合った両方の壁／表面の少なくとも回転する方が、鱗状に、起立するようにポジティブに又は型押しされてネガティブに構造化されており、これにより、中間室からのガス微粒子が表面に衝突することにより、該微粒子に、補助真空側（Ｄ）の方へ向けられた平均して１つの衝撃が伝達される、請求項５又は６記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１０】
少なくとも軸線方向に部分的に、同軸的な中間室（Ｃ）の互いに向かい合った両方の壁／表面の回転する方に、同軸的にらせん状の溝が設けられているか、又は隆起部が被覆されており、該溝又は隆起部が、回転軸線（１２）に対して次のようにそれぞれの周面に巻き付けられている、すなわち、運転時に、中間室（Ｃ）内に位置する分子が、有利には補助真空（Ｄ）の方向に圧送されるように巻き付けられている、請求項５又は６記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１１】
請求項６から１０までに記載の特徴の少なくとも２つが同時に使用されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１２】
ターボ分子ポンプが、ロータ（８）により機械的に連結された双子タービンであり、該双子タービンが、外側の圧縮室（Ｂａ）と内側の圧縮室（Ｂｉ）並びに外側の環状の吸着面（Ａａ）と内側の環状の吸着面（Ａｉ）との同心的な配置を備えており、内側の圧縮室（Ｂｉ）の羽根の形式が、外側の圧縮室（Ｂａ）の対応する羽根に対して、半径方向に逆向きに向けられているように位置している、請求項１から４までのいずれか１項記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１３】
内側の圧縮室（Ｂｉ）のそれぞれのロータ羽根冠（７）の、回転軸線（１２）に対して半径方向に向いた羽根の端部が、安定化リング（１９）により把持されている、請求項１２記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１４】
外側のタービン（Ｂａ）の吸入能力と、内側のタービン（Ｂｉ）の吸入能力とが互いに調整されて等しく形成されているか、又は異なっていて、これにより、差分的にポンピングすることができるようになっている、請求項１２記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１５】
双子タービン（Ｂａ及びＢｉ）が、互いに分離された補助真空室（Ｄａ及びＤｉ）で圧縮され、該補助真空室（Ｄａ及びＤｉ）が、別個に吐出され、これにより、種々異なった圧力又はガス流時に差分的なポンピングも可能である、請求項１２記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１６】
外側のステータ管（１）及び／又はロータ管（８）及び／又は内側のステータ管（３）の高真空側の端部に、それぞれ不動に固定されて、ガス伝導薄板（１６）が密に隣接しており、このガス伝導薄板（１６）が、ロータ軸線（１２）に位置する中央の貫通開口（１７）へ案内されている、請求項５から１５までのいずれか１項記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１７】
内側の高真空領域（Ｆ）が、内側のステータ管（３）の周辺側の端部の近傍で補助真空領域（Ｄ）に接続されており、前記内側のステータ管（３）の周辺側近傍の領域に、補助真空領域（Ｄ）への少なくとも１つの貫通開口が設けられており、補助真空側に、弁が座着しており、該弁が、手により又はガス圧力により制御されて、補助真空側（Ｄ）及び高真空側（Ａ）を互いに開放又は閉鎖し、これにより、圧力が高い場合の収容部の吐出若しくは圧力値が異常な場合の安全維持が可能となる、請求項５から１２までのいずれか１項記載のターボ分子ポンプ。
【請求項１８】
内外に嵌め合わされた少なくも２つの同心的なターボ分子ポンプ（Ｉ及びＩＩ）が、請求項１から１６まで、特に請求項５及び１２により成っていることを特徴とする、ターボ分子ポンプ。
【請求項１９】
ターボ分子ポンプであって、典型的に回転対称的な構成と、典型的な区分とが設けられている、すなわち、
−円環状の吸着面（Ａ）が設けられており、
−ロータ（８）とステータ（１）とにより形成された圧縮装置タービン（Ｂ）が設けられており、該圧縮装置タービン（Ｂ）が、軸線方向に交互に密に連続するロータ羽根冠（７）とステータ羽根冠（６）とから成っており、
−補助真空室（Ｄ）が設けられており、該補助真空室（Ｄ）に、補助ポンプシステムに接続するためのガス案内部（Ｅ）が設けられており、
−駆動装置モジュール（９及び１０）が設けられており、
−軸受ユニット（１１）が設けられている、
（ダブルフェースの管−ＴＰ）形式のものにおいて、ステータ（１）が、ロータ（８）を長さ全体にわたって取り囲んでおり、該ロータ（８）が、貫通する同軸的な内法領域（Ｆ）を有しており、
ロータ（８）に、両方の端面からそれぞれ軸線方向内側へ向かってロータ羽根冠（７）が張られており、該ロータ羽根冠（７）が、対応して座着しているステータ羽根冠（６）と共に、２つの圧縮室（Ｂ）を形成しており、該圧縮室（Ｂ）に、該圧縮室（Ｂ）の間に位置する少なくとも１つの補助真空室（Ｄ）が設けられており、
ロータ−ステータ−装置の両方の端面に、それぞれ１つの環状の吸着面（Ａ）が設けられており、該吸着面（Ａ）が、同軸的な内法領域（Ｆ）への入口を取り囲んでおり、
駆動装置モジュール（９及び１０）が、両方の圧縮室（Ｂ）の間の、共通の（又は分離された）補助真空室（Ｄ）に座着しており、
軸受ユニット（１１）が、前記駆動装置ユニット（９，１０）に組み込まれているか、又は該駆動装置ユニット（９，１０）に軸線方向に接続されていることを特徴とする、ターボ分子ポンプ。
【請求項２０】
ロータ（８）の内法の内側（Ｆ）の内壁に材料が被覆されており、該材料が、次のように成形されている、すなわち、管の中央を通る目標軌道に従わない、制御されたエネルギ的な微粒子ビーム又は光子ビームが、この用途ではダイバータと呼ばれる内壁で、完全に、又は少なくとも部分的に吸収され、そこに貯蓄された熱が、場合によっては中央の補助真空領域（Ｄ）を介して冷却装置を介して導出される、請求項１９記載のターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプと、これらのターボ分子ポンプにより形成されたターボ分子ポンプグループに関する。
【０００２】
ターボ分子ポンプが、典型的に回転対称的な構成、及び典型的な区分、すなわち、圧縮装置タービンと補助真空室と駆動装置モジュールと軸受ユニットとを有している。圧縮装置タービンには、典型的にはチャンバ毎に等しい数のロータ羽根冠とステータ羽根冠とが互いに交互に密に配列されており、この場合に、原則的にはタービン室毎に羽根セットが、高真空側すなわち環状の吸着面で、ロータ羽根冠により始まっている。ロータ羽根とステータ羽根とは回転方向に向かって逆向きに配列されており、これにより、運転時にガス微粒子が高真空側から補助真空方向へ圧送されるようになっている。
【０００３】
真空技術では、ターボ分子ポンプは、超高真空から中真空までの領域により低い圧力を形成するために最も多く使用されているポンプである。背後に位置するタービン室のためのただ１つの環状の吸着面を備えたターボ分子ポンプは、単流のターボ分子ポンプと呼ぶこともできる。駆動装置並びに主軸受は、たいていは補助真空領域に格納されており、この場合に、特にロータを正確な重心で支承するための軸受ユニットはロータ体の内部にまで達していてよい。
【０００４】
アクティブなポンプ面は、タービンの幾何学により吸着開口に規定された環状面である。それ故、中央には常にポンプ不活性の、「ポンプブラインド（ｐｕｍｐｅｎｂｌｉｎｄｅ」な円形面が残されている。しかしながら、ターボ分子ポンプ自体の所定の場所では、ポンピング以外の何か別の目的のために、収容部が直接にアクセス可能ではないことが決定的な欠点である。収容部に設けられたフランジをポンピングのためだけでなく、他の目的のためにも使用する必要のある場合には、通常は分岐した補助構造、例えばＴ字形部材又は十字形部材が中間フランジとして設けられる。このことにより、ポンプ能力が直接に収容部で著しく（典型的には少なくとも３０％だけ）低下する。
【０００５】
中央からの間隔が最も小さい場合と最も大きい場合（ｒｉｎｎｅｎ及びｒａｕｓｓｅｎ）のタービン羽根の種々異なった周速に基づいて、タービンのポンプ活性の環状面は任意に拡大することはできず、ターボ分子ポンプの技術において公知の所定の半径比（ｒａｕｓｓｅｎ／ｒｉｎｎｅｎ）に限定されている。
【０００６】
多くの用途のためには、ターボ分子ポンプのタービン軸線を中心とした中央の領域が、運転の間にも自由にアクセス可能になっているか、又はターボ分子ポンプを少なくとも部分的に取り囲む収容部がそこにアクセス可能になっており、かつ／又はポンプ活性の環状面が差分的に拡大されているか、又は同心的に差分的なポンピングが可能である場合、有利であろう。
【０００７】
従来のターボ分子ポンプでは可能ではないこと、又は技術的に手間をかけてのみ調整できることについての前記説明に基づき、本発明の課題は、すなわち、この欠如している可能性を提供し、このような技術的に手間のかかる不利な構成を阻止することである。
【０００８】
この課題は、請求項１の上位概念部に記載のポンプにおいて、このポンプが、自由な中央部のために請求項１の特徴部に記載されているような、貫通する自由な中央部を有していることにより解決される。
【０００９】
自由な中央部の原理
この場合、このターボ分子ポンプは中央部を有している。この中央部は、貫通している、すなわち、高真空側から周辺側まで同心的な内法領域が存在している。この領域は、一定不変又は可変の、又は単調に変化する内法幅をもって中空シリンダ状に形成されていてよい。
【００１０】
種々異なった圧力領域を維持するためには、この貫通領域が、一方では端面で周囲に向かって、もちろんそこで中央の開口を取り囲むフランジに沿って、密閉されるようにガス密に閉鎖可能になっている。同時にこの閉鎖部は、電磁的なビーム又は微粒子ビームのためにはスペクトル的に少なくとも部分的に透過性に形成されていてよい。前記閉鎖部には、真空密な電気的又は機械的な貫通案内部が位置していてもよい。この貫通案内部を介して、対応する手段により、周辺から高真空内の装置／対象物を操作することができる。他方では、ターボ分子ポンプはそこで収容部の一部又は補助真空ポンプに、又は直接に別の適宜なポンプ装置に接続されていてもよい。特にターボ分子ポンプ自体が真空装置の環状の部分を形成してもよい。
【００１１】
しかしながら、基本的には、前記中央の内法領域の高真空側の端部／開口は、真空技術的にアクティブ又はパッシブに補助真空室から分離されたままに保持されていなければならない。このためには、種々異なった技術的な手段が講じられる。これらの手段は、従属請求項に詳細に記載されている。すなわち、ロータと駆動装置モジュールと軸受ユニットとが、高真空領域から補助真空領域を介して周辺の通常圧力領域まで、中央の同軸的な内法領域を有している。この内法の領域は、長さにわたって一定不変又は可変の直径を有している。
【００１２】
ステータケーシングの、周辺側の端面、ターボ分子ポンプのベースプレートには、ガス密に同心的な内側のステータ管が装着されている。このステータ管は、ロータの高真空側の端面の高さにまで達している。前記ステータ管は、長さにわたって、中央の同心的な内法領域の壁、すなわち高真空側から周辺側にまでの自由な貫通開口を形成している（請求項２）。高真空閉鎖部が、周辺側へ向かって全ての箇所、特に内側のステータ管又はベースプレートの終端部に取り付けられていてよい。
【００１３】
この状況では、ロータのための駆動装置モジュールと軸受とを、ターボ分子ポンプのベースプレートに位置する別個の環状のサドル、リングサドルに取り付けるか、又は中央のロータ管、又は場合によっては外側のステータ周面に固定されたリングサドル又は支持リング又はリングに取り付けるか、又はこれらの可能性を組み合わせたものに取り付けることが適切である（請求項３）。リングサドル構成は、正確な重心−及び慣性モーメントによる支承のための大きい余地を残す、すなわち、回転する質量体が、ロータ全体の重心を貫通する回転軸線に対して垂直な平面で、又は回転軸線の両側で支承される。軸受は、機械的に又は接触なしに磁気的に得られる。
【００１４】
この場合に、高圧側から補助真空室へのガス案内部が、内側のステータ管と環状のロータ管との間の領域からも至る所で成っていることが重要である。補助真空領域からの戻り流は阻止されなければならず、少なくとも許容される限界以下には抑制されなければならない。請求項４によれば、１手段は、必要な場合に、一方の側から他方の側へのガス案内のために設けられたロータのための駆動装置モジュールと軸受とが、周にわたって一様に分配されたポンプ通路により開口されているようにすることにある。別の手段が、補助真空領域に設けられた分離されたガス案内部により可能である（以下を参照、請求項１５に記載）。
【００１５】
単流のリングＴＰ、モノリングＴＰ
請求項５は、技術的にいわゆる単流のターボ分子ポンプ、モノリング−ＴＰを形成する手段を記載している。中空ロータと、この中空ロータ内に同軸的に延在する内側のステータ管とが、同軸的な中間室を形成している。内側のステータ管の外面が、環状室を形成するように中空ロータの内面に向かい合っている。これらの両方の面の少なくとも回転する面、又は両方の面が所定の表面特性を有しており、前記両方の面は、環状室の形成により協働して、補助真空側から高真空側へのガス戻り流を許容可能な程度にまで制限するか、又は抑制するか、又はそればかりかアクティブに高真空側から補助真空側へ向かってガス圧送を引き起こすようになっており、ひいてはポンプ作用を有している。少なくとも請求項６では、ギャップ形成の上に述べた手段が講じられる、すなわち、同軸的な中間室は、少なくとも部分的に、ガス伝導値を最大限に制限する狭い環状ギャップに縮小されている。
【００１６】
改良をもたらす付加的手段が、請求項７に記載した環状ギャップの真空接続部により説明されている。すなわち、これにより、同軸的な中間室が部分的に差分的に、ロータ管の外室に存在する補助真空比に連結されている、すなわち、補助真空領域の少なくとも終端部及び／又は圧縮装置タービンの中間領域に、直接に、又は一様に周にわたって分配されたポンプ通路を介して連結されている。さらにこのことは、ロータ中空シリンダが部分的に、又は長さ全体にわたって、ロータ羽根冠の間で周にわたって一様に分配されるように、タービン室へのポンプ通路、ロータ穿孔部により開口されていることによっても支持される。これにより、中間室の周りで軸線方向に差分的に、タービンの圧縮領域を介してそれぞれ半径方向にアクティブにポンピングされる（請求項８）。
【００１７】
スペースの観点から可能な限りでは、しかしながら全く個別手段としても、請求項９に記載の特徴が、ロータと内側のステータ管との間の環状の中空室における、補助真空方向でのポンプ作用のために使用することができる。同軸的な環状の中間室の互いに向かい合った両方の壁／表面の少なくとも回転する方は、鱗状に、ポジティブ又はネガティブな形状に構造化されており、これにより、中間室からのガス微粒子が表面に衝突することにより、ガス微粒子には補助真空側へ向けられた平均して１つの衝撃が伝達される。このことは、高真空側から補助真空室へのポンピングを意味する。それ故、この構造化はマイクロタービンと呼ばれる。鱗は、羽根基部にまで劣化せしめられて（ｅｎｔａｒｔｅｔ）いてよい。
【００１８】
別の可能な変化形が請求項１０に記載されている。この場合には、同軸的な中空室の互いに向かい合った両方の壁／表面のうちの回転する方に、同軸的にらせん状の溝又は隆起部が設けられている。これらの溝又は隆起部は、回転軸線に対して次のようにそれぞれの周面に巻き付けられている、すなわち、運転時に、中間室内に存在する分子が有利には補助真空の方向に圧送されるように巻き付けられている。このような構造は、真空技術ではホルヴエック段（Ｈｏｌｗｅｃｋｓｔｕｆｅ）として知られている。
【００１９】
上に述べた種々異なった手段（請求項６〜１０）による組合せを、内側のステータ管と中空ロータ管との間の環状室を、真空技術的に最適にポンプの残りの部分に接続するために使用することもできる（「ハイブリッドギャップポンプ」請求項１１）。
【００２０】
請求項５から１１までには、請求項１から４までから導き出されたそれぞれに変更された構成形式のターボ分子ポンプ、この場合、外側に位置する唯一の特徴的な圧縮室を有する単流のターボ分子ポンプが記載されている。付加的に、この場合には小さく保持されたギャップ幅を有する内側の環状ギャップが、内側に位置するステータ管とこれを取り囲むロータ体との間に存在している。原理的には、請求項１から１１までによれば、半径方向に鏡面対称的な配置、すなわち、内側に位置する圧縮室と外側に位置する環状ギャップとを備えた単流のターボ分子ポンプも可能である。
【００２１】
双流のリング−ＴＰ、デュオリング−ＴＰ
次に、特徴的な双流のターボ分子ポンプ、デュオリング−ＴＰを説明する。このデュオリング−ＴＰは、請求項１から４までに記載の特殊な技術的特徴に基づいている。
【００２２】
すなわち、前記双流のターボ分子ポンプは、請求項１２によれば、ロータにより機械的に連結された双子タービンであり、この双子タービンには、外側及び内側の圧縮室の同心的な配置、ひいては外側及び内側の環状の吸着面が設けられている。この場合、内側の圧縮室の羽根は、外側の圧縮室の対応する羽根に対してもちろん半径方向に逆向きに設けられている。
【００２３】
外側の圧縮室内のロータ羽根は、回転時には、半径方向外側へ向かって自己安定化する配向を有している。これにより、ロータ羽根は羽根脚部でそれぞれ十分に固定されている。半径方向から反れた位置は、回転時に押戻し力が調節するであろう。内側の圧縮室のロータ羽根の場合にはそうではなく、これらのロータ羽根は、ちょうど半径方向内側へ向けられた安定した配向を有している。側方の、すなわち、半径方向に向けられていない全ての変向は、回転時には直接にこの傾向の強化を引き起こしてしまう。それ故、安全性のためには、内側の圧縮チャンバに設けられたロータ羽根冠の、回転軸線に対して半径方向を向いた羽根の端部が、安定化リングを把持するようにすることが適切である（請求項１３）。
【００２４】
この構成により、同心的な２つの吸着面が生じる。これらの吸着面は、１つの平面に位置しており、ターボ分子ポンプの中央の内法に設けられた貫通部の開口を取り囲んでいる。一般的には、それぞれの吸着面内への吸入能力は種々異なっている。圧縮室及び羽根の幾何学は、種々異なった形でポンピングされ得るように選択可能（請求項１４）であるが、しかしながら、両方の圧縮室が等しい吸入能力を有しているようにすることもできる。
【００２５】
両方のタービン部分は、互いに分離された補助真空室内へ圧縮することもできる。この場合、これらの補助真空室は別個にもポンピングされ、これにより、差分的なポンピングが選択的に支援され得る（請求項１５）。
【００２６】
付加的装置
真空技術的な多くの用途のためには、一方では意図的な差分的なポンピング、又は場合によってはガスビーム／−噴流の形成が中心的な意義を有する。このためには、外側のステータ管及び／又はロータ管及び／又は内側のステータ管の高真空側の端部に、それぞれ不動に固定されたガス案内薄板が密に装着されている。このガス案内薄板は、それぞれ、ロータ軸線に位置する中央の貫通部を有しており、この貫通部には、場合によってはスキマカバー（Ｓｋｉｍｍｅｒｂｌｅｎｄｅｎ）が設けられている（請求項１６）。
【００２７】
単流のターボ分子ポンプの場合には、内側のステータ管の高真空側に、半径方向外側へ向かって短いガス案内薄板を装着することが適切である。この場合、この案内薄板は、内側のステータ管とロータとの間のギャップの環状開口を、吸着開口の方向へ延長する。これにより、この環状のギャップ室からの場合によって生じた弱いガス戻り流が直接に差分的に吸入される。
【００２８】
通気後に、又は対応した中央のガス発生時に、又は緊急時に収容部で突然に発生した強い漏出のために、収容部を吐出すためには、手により制御された、又はより良好には圧力制御される弁の使用が有利である。この弁は、３つの領域、すなわち、高真空と補助真空と周囲とを連結する。内側のステータ管の周辺側の端部のほぼ近傍で、この弁は補助真空室に、この補助真空室への１つ又は複数の貫通開口により接続されている場合には、そこに組み込まれた弁を介して、ガス流のための進路調節（Ｗｅｉｃｈｅｎｓｔｅｌｌｕｎｇ）を行うことができる。
【００２９】
例えば、機械的に圧力制御される弁では通気後に収容部に依然として存在している周辺圧力が弁プランジャを所定の位置へ押圧し、これにより、内側のステータ管からは補助真空ポンプへの直接の貫通開口が自由になる。収容部で負圧限界を下回ると、弁プランジャは所定の位置へ移動し、この位置では、補助真空室へのステータ管の貫通開口、ひいては真空ポンプへの直接の貫通開口が閉じられる。緊急時には、再び圧力限界を越えて上昇した、収容部内のガス圧が弁プランジャを再び押し戻し、これにより、特に急激な圧力上昇時には圧縮室を負荷解除する（請求項１７）。ターボ分子ポンプに組み込まれたバイパス弁の、手による又は電子的な制御は有意義であり得る。原理的には、中央からのガス流が高い場合には中央の領域を永久的に補助真空領域に連結することもできる。
【００３０】
マルチリング−ＴＰ−システム
リングターボ分子ポンプ、すなわち単流のもの及び典型的な双流のリングターボ分子ポンプのための両方の構成原理に基づき、これらのポンプによるグループ装置、マルチリング−ＴＰ−システムを、純粋に一方の形式又は他方の形式又は混合した形式で組み立てることができる。このようなマルチリング−ＴＰ−システムの１つが、請求項１８に記載されているように、特に特徴的な差分的なポンプのために提供される。
【００３１】
すなわち、同心的な装置が、少なくとも２つのターボ分子ポンプから成ってる。これらのターボ分子ポンプは、特にそれぞれの外径及び、中央の貫通する内法領域の内法幅に関して、種々異なったあらゆる大きさを有している。幾何学的により小さい方のポンプが、より大きい方のポンプの内法領域に差し込まれる。この場合、外側ステータの少なくとも高真空側の端領域には、より小さい方のポンプが、ガス密に内側のステータ管に接触しているか、又はリングを介して機械的に堅固かつガス密に連結されているか、又は完全に組み込まれたシステムの場合には共通のステータ中間壁を有している。
【００３２】
基本的なリングターボ分子ポンプにより、又はこのような同心的な装置により、種々異なった形のポンプ構成を収容部に組み立てることができる。
【００３３】
すなわち、最も簡単には、ターボ分子ポンプが直接に収容部壁にフランジ結合されており、中央の内法領域は別の目的のために使用され、高真空密に閉鎖される。別の構成では、ポンプ全体が２つの収容領域を互いに結合しており、この場合には一方の収容領域は高真空側に、かつ他方の収容領域は内側のステータ管又はベースプレートに、すなわち同様に高真空に接続されている。
【００３４】
より複合的な構成では次のようになっている。
【００３５】
すなわち、基本的なポンプ、単流及び／又は双流のポンプが、互いに同軸的に、等しく又は逆向きに配向されて座着している。これにより、管システムに沿って差分的なポンピングも可能である。又は軸線が交差する複合的なシステム、例えば、中性原子から成る鋭角に束ねられたガスビーム、噴流が、イオンビームと交差する。
【００３６】
ダブルフェースの管−ＴＰ
極めて特殊だが、依然として簡単な構成では、互いに突き合わされた単数又は複数の補助真空領域を有する基本的な２つの単流のポンプが逆向きに配向されて組み立てられている（ダブルフェースの管−ＴＰ、請求項１９）。このポンプは、同様に回転対称的に構成されており、典型的な区分、すなわち、円環状の吸着面と、圧縮装置タービンと、補助ポンプシステムに接続するためのガス案内部を有する補助真空室と、駆動装置モジュールと、軸受ユニットとを有している。しかしながら、このポンプは次のように構成されている。
【００３７】
すなわち、ステータがロータを長さ全体にわたって取り囲んでいる。ロータは中央の貫通する同軸的な内法領域を有している。前記ロータには、両方の端面から軸線方向に内側へ向かってロータ羽根冠が張られている。これらのロータ羽根冠は、対応して座着しているステータ羽根冠と共に、２つの圧縮室を形成している。これらの圧縮室には、これらの圧縮室の間に位置する共通の、又は分離された補助真空室が設けられている。このロータ−ステータ−装置の両方の端面では、環状の吸着面が同軸的な内法領域へのそれぞれの入口を取り囲んでいる。駆動装置モジュールは、両方の圧縮室の間及びステータとロータとの間で補助真空室内に設けられている。軸受ユニットは駆動装置ユニットに組み込まれているか、又は左右に軸線方向に接続されている。補助ポンプシステムへのガス案内部は、そこで周面の辺りに接続している。
【００３８】
それぞれ単流のタービン構成を備えたこの２フェースの構成では、内側のステータ管は技術的及び機能的に余剰である。（しかしながら、２つの双流の基本的なターボ分子ポンプを対応して組み立てたい場合には、内側のステータ管は不可欠である。）一体的な構成は、特に管状の真空システムを構成し、部分的に取り囲むために、並びに軸線方向に差分的なポンピングのために適している。
【００３９】
加速装置技術では、管、ノズル、加速管（など）内の高エネルギ的な分子ビームが高真空を案内される。これらの強度豊かなビームが直接に、又はこのビームの一部が収容部の環状の室壁にぶつかると、これらのビームは強く加熱され、特に脱着及び排ガスにより、不可欠な真空が崩壊するまで局部的に高いガス発生をもたらす。単流のダブルフェースの管ポンプのロータ管内側に取り付けられたダイバータ（請求項２０）により、ビーム損失は幾何学的に局部化され、迅速な回転により蓄積された微粒子エネルギは、少なくとも部分的に環状に分配され、ひいては局部的な加熱を低減し、最終的には対応したよりわずかな発生ガスが直接に吐出される。
【００４０】
実施例
単流または双流のリング−ターボ分子ポンプの利点を、図面につき以下に詳しく説明する。
【００４１】
中央の貫通部を備えた単流のターボ分子ポンプ、モノリング−ＴＰ（以下に略してＭＲ−ＴＰと示す）が、最も単純な構成形式で図１に示されている。図１は横断面を示している。この横断面にはロータ軸線が位置している。ＭＲ−ＴＰは回転軸線１２に対して同心的な次の領域、すなわち、
環状の吸着面Ａ、
ステータ羽根冠６とロータ羽根冠とを交互に配置された、ステータケーシング１とロータ管８とから形成された圧縮室Ｂ、
この圧縮室Ｂに接続された補助真空領域Ｄ、
ロータ部分９と、ステータ壁に設けられたステータ部分１０とを備えた、補助真空内の駆動ユニット、
内側のステータ管３、
この内側のステータ管３とこれを取り囲むロータ体８とにより形成された環状のギャップＣ、
高真空側Ａで、ステータケーシング１に設けられた接続フランジ４、
並びにＭＲ−ＴＰの周辺側の端面で、自由な中心Ｆの周囲に設けられたフランジ５、
から成っている。
【００４２】
中央の貫通する内法領域の壁は、したがって、内側のステータ管３を形成している。ステータケーシング１のステータベースプレート２には、排ガス案内部Ｅ（排ガス管／ｅ）が装着されており、この排ガス案内部Ｅは、補助真空ポンプ（図示しない）に通じている。
【００４３】
主軸受が、運転時又は非常走行時には次はのことにより、すなわち、補助軸受が、内側のステータ管３とロータ管８との間の、例えば高真空側の終端領域に組み込まれていることにより負荷軽減され得る。軸受は、純粋に機械的に、又は非接触に磁気的に、又は組み合わせて構成されていてよい。
【００４４】
図２では、ギャップＣの幾何学は変更されていないが、ＭＲ−ＴＰは軸受−及び駆動装置構造により図１とは異なっている。この場合、ロータ管８の、圧縮室の下側の領域は、楔状の横断面を有する部分から成っている。ステータベースプレート２に固定された形で、補助真空領域には、同心的な軸受保持部としてリングサドル１３が楔内に突入しており、そこでロータを正確な重心及び慣性モーメントで支承している。リングサドル１３の構成はポンプ開口により中断されており、これにより、ガスが環状ギャップ及び軸受・モータ領域から前記ポンプ開口を介して吐出され得る。この構造では、駆動ユニット９，１０全体も同様に補助真空領域に位置している。
【００４５】
ギャップＣは、幾何学的に最も簡単な形状では平滑な壁を有しており、かつ請求項６によれば、ガス伝導値を、要請される限界以下に保持する幅を有しており、これにより、補助真空領域からのガス戻り流が許容可能な限界に保持される。このことが調整され得ない場合には、請求項５から１０までに記載の手段をＴＰの構成時に個別に、又は部分的に組み合わせて（請求項１１）実施することができる。ロータ管８の、ロータ羽根冠７の間又は補助真空領域の穿孔は、技術的に簡単な可能性、及び戻り流の抑制若しくはアクティブなポンピングの効果に基づいている。ギャップを形成する両方の面の少なくとも回転する方の面に施される構造化についても同様のことがいえる。図１及び図２には、せいぜい幾つかの貫通開口がおおまかに示唆されている。表面構造がこれらのギャップを不可視にするであろう。
【００４６】
以下に略してＤＲ−ＴＰとして示す図３のデュオリングＴＰは、次のことにより、図２に基づいている。すなわち、ギャップＣのギャップ幅は少なくとも、ギャップ中間室に、内側に位置する圧縮装置タービンを挿入することができる程度の大きさに形成されており、この圧縮装置タービンにより、アクティブなポンピングを介してガスが高真空領域から補助真空領域内へアクティブに吸い込まれる。それ故、ロータ体８は例えば図２に類似した構造を有している。主軸受と駆動ユニットとは、この場合にも空間的にロータ管８の環状中空室又は楔状中空室内にまとめられている。いつものように、楔／リングサドルの形状は横断面図で示されており、この場合、原理的に見て、構造的には同心的な２つの同様な圧縮室が生じることが有意義である。これらの圧縮室は、同様に、すなわち、図１及び図２のように形成されている。
【００４７】
この場合、ロータは外側の圧縮室Ｂａのための外側のロータ羽根冠７ａのセットと、内側の圧縮室Ｂｉのためのセット７ｉとから成っている。内側の圧縮室Ｂｉは、単流のＴＰの場合にはギャップＣであった。一方の圧縮室の羽根冠、ステータ羽根冠６ｉ及び６ａと、ロータ羽根冠７ｉ及び７ａとは、他方の圧縮室の対応する羽根冠に、半径方向に逆向きに向けられている。ロータ８の回転時に中央へ向かって半径方向の自己整列を示さない冠７ｉの、半径方向内側へ向けられたロータ羽根の安定性は、内側のロータ羽根冠７ｉの自由な羽根端部が安定化リングにより把持されていることにより確保される。
【００４８】
デュオリング−ターボ分子ポンプ、ＤＲ−ＴＰの両方の圧縮室Ｂａ及びＢｉは、等しい吸入能力を有しているか、又はそのように構成されたＤＲ−ＴＰにより差分的にポンピングすることができるように設計されている。このことは、真空技術的な構造的な設計と寸法取りとに関係している。
【００４９】
フランジ５に設けられる閉鎖プレート１４は、図１、図２及び図３には破線で示されている。なぜならば、この閉鎖プレートは、高真空と周囲との間に分離が得られなければならない場合にのみ不可欠だからである。
【００５０】
図４は、複数のリングターボ分子ポンプ、システムリング−ＴＰ（略してＳＲ−ＴＰ）、この場合には互いに同心的に配置された２つのＤＲ−ＴＰｎ、ＤＲ−ＴＰＩ及びＤＲ−ＴＰＩＩから成る、モジュール式に構成されたシステムを示している。例として、分離されたＤａ及びＤｉを備えたＤＲ−ＴＰ、共通の補助真空案内部Ｄを備えたＤＲ−ＴＰが選択されている。外側のＤＲ−ＴＰの内側のステータ管は高真空側でリング１５により真空密に、内側に位置するＤＲ−ＴＰの対応する外側のステータ周面に結合されている（共通の中間壁を備えた一体化されたシステムももちろん同様に可能である。）。同様に、ＭＲ−ＴＰｎ又はＤＲ−ＴＰとＭＲ−ＴＰとの組み合わせから成るモジュール式又は一体的なシステム（ＳＲ−ＴＰ）も可能である。このスペースを取らないＳＲ−ＴＰ装置は、一方では収容部におけるアクティブな吸入能力を拡大し、他方では、半径方向に差分的なポンピンブを可能にする。
【００５１】
基本的なリング−ＴＰは、根底をなす請求項１並びにこれに基づく別の請求項２及び／又は請求項３によるものである。図５は、ＴＰ−グループ（ＳＲ−ＴＰ）の複合的な配置のための実施例を示している。これにより、それぞれの基本的なリング−ＴＰの、中央の同軸的な内法領域の存在によってのみ可能なこのような構成のための、多様性、効率及びスペース節約がもたらされる。この場合の課題は、超音波−中性ガスビーム（原子ビーム）と交差する、エネルギ的なイオンビームの相互作用領域の別の環境を、所定の超高真空条件に保持することである。２つの双流のＴＰｎ（ＤＲ−ＴＰ）のそれぞれ吸着面全体は、中間室形成下に同軸的に向かい合っている。両方のポンプは収容部の部分であり、それぞれ収容領域（放射管）をブリッジしている。共通の軸線は、そこに装填された微粒子のビーム、例えばエネルギ的なイオンビームの軸線でもある。
【００５２】
２つの双流のＴＰｎ（ＤＲ−ＴＰ）から成るこのポンプ装置に対して垂直方向に、２つの４流のＴＰｎ（ＳＲ−ＴＰ）から成る装置が座着している。同様の形式で、これらのＴＰｎのそれぞれ吸着面全体は、中間室形成下に同軸的に向かい合っている。それぞれの４流のＴＰ（ＳＲ−ＴＰ）は、２つの双流のＴＰｎ（ＤＲ−ＴＰ）により組み立てられている、すなわち、より小さい方のＤＲ−ＴＰが、より大きい方のＤＲ−ＴＰの中央の内法領域に差し込まれており、より小さい方のＤＲ−ＴＰのステータケーシング１が、高真空領域でより大きい方のＤＲ−ＴＰの内側ステータ３に真空密に結合されており、これにより、この場合には、グループにつき同一平面に４つの同心的な環状の吸着面が生じる。この場合、両方の４流のＴＰ−グループは、吸着端面に、それぞれ中央の開口、スキマ１７を備えた漏斗状のガス案内薄板１６を被せ嵌められている。一方のグループの中央の内法領域には、同軸的に、ノズル（ラバルノズル）を端部に備えた管が突入しており、この管から、超音波ガスビーム／原子ビームが放射される。軽く末広がりの超音波ガスビームは、スキマ１７を通ってこのＴＰ−グループに設けられたガス案内薄板の中央で放出される（ａｂｇｅｓｃｈａｅｌｔ）ので、超音波ガスビームは、イオンビームとの交差領域では所定のビーム直径しか有していない。放出されたガスは、それぞれの環状の吸入開口へ案内され、所属のタービン／圧縮室を介して吸引される。中央の内法領域は、中央のポンプ段のステータベースプレートに接続されており、ガスビームノズルのためのガス管は貫通案内部を介して真空密に挿入されている。さらなる経過では、ガスビームは、向かい合ったＴＰ−グループ（ＳＲ−ＴＰ）の孔付カバーに連続的に当たる。この孔付カバーでは、ガスはビーム縁部から差分的に吸引され、対応する吸着面に供給される。残留しているガスビームは、次いで前記グループの中央の内法領域に進入し、この領域で完全に、この領域のステータベースプレートにフランジ結合された中央のポンプ段によ吸引される。この装置のポンプグループは、少なくとも４流のグループの場合にはガスビームを何重にも差分的にポンピングする。
【００５３】
４つのＴＰグループ全ては、十字状に中央のチャンバにフランジ結合されている。両方の双流のＴＰｎは、それぞれの自由な中央部、すなわちステータベースプレートの中央の領域で、自体再び収容部に接続されている。すなわち、双流のＴＰｎは、全収容部（装填された微粒子の放射管）のそれぞれ２つの収容領域を結合している。
【００５４】
この真空技術的な構成は、それぞれのグループの複流性において例としてのみ挙げられており、必要に応じて変更することができる。この場合に、この構成はそれぞれの吸着面への真っ直ぐな短いガス距離、ひいては最適な大きさの吸入能力により優れている。基本的なリングＴＰの中央の内法領域は、中央に集中した著しく高いポンプ能力を備えた、空間的に非常にコンパクトな構成をはじめて可能にする。なぜならば、個々のＴＰグループは、少なくとも１つの基本的なリング−ＴＰ、又は同一平面の吸着面を備えた少なくとも２つの同心的なリングＴＰｎから成っているからである。
【００５５】
図６によるＴＰグループ、両面の管−ＴＰは、１つの共通の軸線を有する２つの基本的なリング−ＴＰから成っており、これらのリング−ＴＰの吸着面は反対に向けられている。このようなＴＰグループ、管−ＴＰは、２つの収容領域のみを互いに結合することができる。このような管−ＴＰは、構造から見て、ステータケーシング１により同心的に取り囲まれた、中央のロータ管８より成っている。内側のステータ管は存在しない。ロータ管８には、２つのロータ羽根セット７が座着している。それぞれのロータ羽根管７は、貫通するロータ管８の端面で始まっている。対応して、両方のステータ羽根冠セット６が座着しており、両方の圧縮室Ｂを形成している。これらの圧縮室Ｂは、互いに軸線方向に間隔をおいて位置しており、これにより、共通の補助真空室Ｄを形成している。この補助真空室Ｄには、ロータ部分９とステータ部分１０とを有する駆動ユニットと、軸受１１とが組み込まれている。構成全体は、ロータ管の軸線の中央を通る垂直な平面に対して鏡面対称的になっている。共通の補助真空室の領域の、ステータ壁１には、少なくとも１つの開口Ｅが設けられている。この開口Ｅには、補助真空ポンプに通じる管をフランジ結合することができる。補助真空は、軸受−及びモータ保持部により２つの半割部に分割されており、それぞれの部分が独立して補助ポンプに接続されていてもよい。ＴＰのそれぞれの端部は、フランジ４により取り囲まれており、これにより、これらのフランジ４を介して２つの収容領域を互いに結合／連結することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】モノリング−ＴＰ、ＭＲ−ＴＰを示す横断面図である。
【００５７】
【図２】リング支持部を備えた単流のモノリング−ＴＰ、ＤＲ−ＴＰを示す横断面図である。
【００５８】
【図３】デュオリング−ＴＰ、ＤＲ−ＴＰを示す横断面図である。
【００５９】
【図４】同時的なターボ分子ポンプ−システム装置を示す横断面図である。
【００６０】
【図５】交差するターボ分子ポンプ−装置を示す横断面図である。
【００６１】
【図６】両面的な管−ＴＰを示す横断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ  吸着面、  Ａａ  外側の吸着面、  Ａｉ  内側の吸着面、  Ｂ  圧縮室、  Ｂａ  外側の圧縮室、  Ｂｉ  内側の圧縮室、  Ｃ  環状ギャップ、  Ｄ  補助真空室、  Ｄａ  外側の補助真空室、  Ｄｉ  内側の補助真空室、  Ｅ  排ガス案内部、  Ｆ  自由な中央、  １  ステータケーシング／−周面、２  ステータベースプレート、  ３  内側のステータ管、  ４  Ａ側の接続フランジ、  ５  Ｆ側の接続フランジ、  ６  ステータ羽根冠、  ６ａ  外側のステータ羽根冠、  ６ｉ  内側のステータ羽根冠、  ７  ロータ羽根冠、  ７ａ  外側のロータ羽根冠、  ７ｉ  内側のロータ羽根冠、  ８  ロータ管体、  ９  駆動装置ユニット／ロータ部分、  １０  駆動装置ユニット／ステータ部分、  １１  軸受、  １２  回転軸線、  １３  リングサドル、  １４  （Ｆの）閉鎖プレート、  １５  結合シールリング、  １６  ガス案内薄板、  １７  スキマカバー、  １８  ガス噴射ノズル、  １９  安定化リング、  Ｉ  外側のシステムポンプ、  ＩＩ  内側のシステムポンプ
【図１】
2005520090.tif 000003
【図２】
2005520090.tif 000004
【図３】
2005520090.tif 000005
【図４】
2005520090.tif 000006
【図５】
2005520090.tif 000007
【図６】
2005520090.tif 000008
【国際調査報告】
2005520090.tif 000009
2005520090.tif 000010
2005520090.tif 000011
2005520090.tif 000012
2005520090.tif 000013
2005520090.tif 000014