(57)【要約】【課題】イオンポンプを提供すること。【解決手段】このイオンポンプは、イオンポンプ内に電子を放出するように構成された少なくとも１つの電子源と、少なくとも１つの電子源からイオンポンプを横切った位置に配置された少なくとも１つのカソードと、少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に配置された高圧グリッドと、を含む。高圧グリッドは少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に電子を引き込むように構成されそこで電子が気体分子と衝突して気体分子をイオン化させる。少なくとも１つのカソードはイオン化された気体分子を少なくとも１つのカソードの方に引き寄せるように構成されその結果イオン化された気体分子が少なくとも１つのカソードによってまたはその近くに捕捉される。【選択図】図５
2015209844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンポンプ（１００）内に電子を放出するように構成された少なくとも１つの電子源（１０２）と、
前記少なくとも１つの電子源（１０２）からイオンポンプ（１００）を横切った位置に配置された少なくとも１つのカソード（１０４）と、
前記少なくとも１つの電子源（１０２）と前記少なくとも１つのカソード（１０４）との間に配置された高圧グリッド（１０６）と、を備え、
前記高圧グリッド（１０６）は前記少なくとも１つの電子源（１０２）と前記少なくとも１つのカソード（１０４）との間に前記電子を引き込むように構成されそこで前記電子が気体分子と衝突して前記気体分子をイオン化させ、
前記少なくとも１つのカソード（１０４）はイオン化された気体分子を前記少なくとも１つのカソード（１０４）の方に引き寄せるように構成されその結果前記イオン化された気体分子が前記少なくとも１つのカソード（１０４）によってまたはその近くに捕捉される、イオンポンプ（１００）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのカソード（１０４）と前記高圧グリッド（１０６）との間に配置されたチタン配列（１０８）をさらに備え、
前記チタン配列（１０８）は前記少なくとも１つのカソード（１０４）から離れるように延びる周期的な突出部（１０８）を含み、
前記周期的な突出部（１０８）はチタンで被覆されるかまたはチタンから製作され、
前記イオン化された気体分子のうちの第１のイオン化された気体分子は前記周期的な突出部（１０８）のうちの少なくとも第１の周期的な突出部（１０８）に当たって、前記第１のイオン化された気体分子に運動量を大きく失わせることなく前記第１の周期的な突出部（１０８）から第１の量のチタンをスパッタさせ、
前記第１のイオン化された気体分子は前記少なくとも１つのカソード（１０４）によってまたはその近くで捕捉され、
前記第１の量のチタンは、前記少なくとも１つのカソード（１０４）のところにまたはその近くに先に埋め込まれたイオン化された気体分子を埋め隠し、
先に埋め隠されたイオン化された気体分子は前記周期的な突出部（１０８）内には埋め隠されないため、前記先に埋め隠されたイオン化された気体分子は前記第１の量のチタンの前記スパッタリングによって前記第１の周期的な突出部（１０８）から解放されない、請求項１に記載のイオンポンプ（１００）。
【請求項３】
イオンポンプを製造する方法（５００）であって、
電子を前記イオンポンプ内に放出するように構成された少なくとも１つの電子源を前記イオンポンプ内に配置するステップ（５０２）と、
少なくとも１つのカソードを前記少なくとも１つの電子源から前記イオンポンプを横切った位置に配置するステップ（５０４）と、
高圧グリッドを前記少なくとも１つの電子源と前記少なくとも１つのカソードとの間に配置するステップ（５０６）と、を含み、
前記高圧グリッドは前記少なくとも１つの電子源と前記少なくとも１つのカソードとの間に前記電子を引き込むように構成されそこで前記電子が気体分子と衝突して前記気体分子をイオン化させ（５０６）、
前記少なくとも１つのカソードはイオン化された気体分子を前記少なくとも１つのカソードの方に引き寄せるように構成されその結果前記イオン化された気体分子が前記少なくとも１つのカソードによってまたはその近くに捕捉される（５０６）、方法（５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権／利益の主張
[1]本特許出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年４月２４日に出願された「ＭＩＣＲＯ  ＨＹＢＲＩＤ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ／ＴＲＩＯＤＥ  ＩＯＮ  ＰＵＭＰ」と題する米国仮特許出願第６１／９８３，７５０号の利益を主張する。
関連出願の相互参照による組み込み
[2]本特許出願は以下に関連する。
【０００２】
[3]参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年２月２４日に出願された「ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＥＤＧＥ  ＦＩＥＬＤ  ＥＭＩＴＴＥＲ  ＢＡＳＥＤ  ＭＩＣＲＯ  ＩＯＮ  ＰＵＭＰ」と題する米国仮特許出願第６ｌ／９４３，７７８号、および
[4]参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年５月１４日に出願された「ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＥＤＧＥ  ＦＩＥＬＤ  ＥＭＩＴＴＥＲ  ＢＡＳＥＤ  ＭＩＣＲＯ  ＩＯＮ  ＰＵＭＰ」と題する米国特許出願第１４／２７７，３０９号。
【背景技術】
【０００３】
[5]冷却原子センサは、小さな外囲器内で低圧／超高真空（ＵＨＶ）を使用する。漏れを排除することで超高真空を維持することは困難である。センサの寿命の間超高真空を維持するために、多くの場合ポンプが使用される。既存のポンプのあるものは体積が１０立方センチメートルを超え、これはいくつかのセンサの全体積よりも大きい。既存のポンプのあるものは、電子を捕捉するために強力な磁場を使用するペニングトラップを使用する。磁場は冷却原子センサと干渉する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[6]イオンポンプは、イオンポンプ内に電子を放出するように構成された少なくとも１つの電子源と、少なくとも１つの電子源からイオンポンプを横切った位置に配置された少なくとも１つのカソードと、少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に配置された高圧グリッドと、を含む。高圧グリッドは、少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に電子を引き込むように構成され、そこで電子が気体分子と衝突して気体分子をイオン化させる。少なくとも１つのカソードはイオン化された気体分子を少なくとも１つのカソードの方に引き寄せるように構成され、その結果イオン化された気体分子が前記少なくとも１つのカソードによってまたはその近くに捕捉される。
【０００５】
[7]図面は例示的な実施形態のみを示しておりしたがって範囲を限定するものと見なされるべきでないことを理解して、例示的な実施形態は添付の図面の使用によってさらに具体的かつ詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[8]例示的なイオンポンプの断面斜視図である。
【図２Ａ】[9]図１の例示的なイオンポンプの断面上面図である。
【図２Ｂ】[10]別の例示的なイオンポンプの断面上面図である。
【図２Ｃ】[11]別の例示的なイオンポンプの断面上面図である。
【図２Ｄ】[12]別の例示的なイオンポンプの断面上面図である。
【図３】[13]別の例示的なイオンポンプの断面上面図である。
【図４】[14]別の例示的なイオンポンプの断面上面図である。
【図５】[15]例示的なイオンポンプの製造の、例としての方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[16]慣行により、記載する様々な特徴は縮尺通りには描かれておらず、例示的な実施形態に関連する特定の特徴を強調するように描かれている。
[17]以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、かつ例示のための特定の実施形態が例示として示されている、添付の図面が参照される。しかし、他の実施形態が利用されてよいこと、ならびに論理的、機械的、および電気的な変更がなされてよいことを理解されたい。さらに、図面の図および明細書において提示される方法は、個々のステップが実施され得る順序を限定するものと解釈されるべきではない。以下の詳細な説明はしたがって、限定的な意味において解釈されるべきではない。
【０００８】
[18]本明細書に記載される例示的なイオンポンプ（およびさらに具体的には、超小型差動／三極管混成イオンポンプ）は、１立方センチメートル未満の体積を有し、磁場を必要としない。例示的なイオンポンプは不活性気体のポンピングのために最適化されるが、ゲッタ材料とともに他の気体もポンピングされ得る。例示的なイオンポンプは、小さい体積で差動イオンポンプと三極管イオンポンプの両方の利益を有する。
【０００９】
[19]図１は例示的なイオンポンプ１００のブロック図である。例示的なイオンポンプ１００は、少なくとも１つの電子源１０２と、少なくとも１つのカソード１０４と、少なくとも１つの電子源１０２と少なくとも１つのカソード１０４との間に配置された高圧（静電位）グリッド１０６と、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に配置された任意選択のチタン（Ｔｉ）配列１０８と、を含む。
【００１０】
[20]例示的な実施形態では、少なくとも１つの電子源１０２は複数の電子源１０２を含む。例示的な実装形態では、複数の電子源１０２は第１の平面上で互いに平行である。他の例示的な実装形態では、複数の電子源１０２の第１の部分は第１の平面上にあり、また、複数の電子源１０２の第２の部分は第２の平面上にある。例示的な実装形態では、第２の平面は第１の平面に対して直交する。例示的な実装形態では、第１の平面と第２の平面のうちの少なくとも一方は、表面積が約１平方センチメートルである。例示的な実施形態では、少なくとも１つの電子源１０２は複数の電界放出源の配列を含む。例示的な実装形態では、電界放出源の配列は、電界放出を実施する、電界放出源の大規模な平行配列である。例示的な実施形態では、少なくとも１つの電子源１０２は、ペニングトラップによって可能となる増進作用がない場合でさえも十分な気体分子がイオン化されるように、十分な電子流を生成する端面放射型放出源を含む。例示的な実施形態では、少なくとも１つの電子源１０２は、端面放射型放出源、先端の尖鋭な放出源、ベータ放出源、および／または熱電子放出源の任意の組み合わせを含む。端面放射型放出源は、先端の尖鋭な放出源よりも焼き切れを起こしにくく、また「ゲート」層によってイオン爆射から保護される。
【００１１】
[21]例示的な実施形態では、少なくとも１つのカソード１０４は複数のカソード１０４を含む。例示的な実装形態では、複数のカソード１０４は第３の平面上で互いに平行である。他の例示的な実装形態では、複数のカソード１０４の第１の部分は第３の平面上にあり、また、複数のカソード１０４の第２の部分は第４の平面上にある。例示的な実装形態では、第４の平面は第３の平面に対して直交する。例示的な実装形態では、第３の平面は第２の平面に対して直交する。例示的な実装形態では、第４の平面は第１の平面に対して直交する。例示的な実装形態では、第３の平面と第４の平面のうちの少なくとも一方は、表面積が約１平方センチメートルである。例示的な実装形態では、少なくとも１つのカソード１０４はポンプ壁部１１０の一部である。例示的な実施形態では、カソードはステンレス鋼から製作される。
【００１２】
[22]任意選択のチタン配列１０８を含む例示的な実施形態では、任意選択のチタン配列１０８は、少なくとも１つのカソード１０４の第３の（および／または第４の）平面上に配置されたチタン突出部を含む。例示的な実施形態では、少なくとも１つのカソード１０４はイオンポンプ１００のポンプ壁部１１０の一部であり、また、任意選択のチタン配列１０８はカソードを部分的に覆う被覆である。例示的な実施形態では、少なくとも１つのカソード１０４はイオンポンプ１００のポンプ壁部１１０の一部であり、また、任意選択のチタン配列１０８はカソード上に配置される。少なくとも１つのカソード１０４がイオンポンプ１００のポンプ壁部１１０の一部であり、かつ、任意選択のチタン配列１０８がポンプ壁部１１０上に配置されるおよび／またはカソード上の部分的な被覆である例示的な実装形態では、任意選択のチタン配列１０８はカソードから離れる方向に突出部を含む。例示的な実装形態では、これらの突出部はカソードに対して直交する。
【００１３】
[23]例示的な実施形態（たとえば図２Ａ〜２Ｂに示される実施形態）では、電子源１０２（たとえば電界放出源および関連付けられたゲートを含む電子放出源）の２つの平面は直角をなして製造および接続され、また、カソード１０４の２つの平面（少なくとも１つのカソード１０４および任意選択のチタン配列１０８を含む）は直角をなして構築および接続され、これらの２つの直角は絶縁材料を使用して箱形状になるように接続され、カソード１０４が電子源１０２（たとえば電界放出源および関連付けられたゲートを含む電子放出源）に対向する状態で、４つの壁部を形成する。例示的な実施形態では、自立型のグリッドは、絶縁平面（表面積が約１平方センチメートルである）に接続され、箱体の基部に取り付けられる。各平面が約１平方センチメートルである実施形態では、箱体の全体積は約１立方センチメートルである。
【００１４】
[24]例示的な実施形態では、ポンプ基部は真空系の内側壁部に接続され、また、イオンポンプ１００によって形成される箱体の第６の開放側はポンプ送給されるべき体積を有する室に接続される。例示的な実装形態では、室の体積は、イオンポンプ１００の体積よりも実質的に大きい。例示的な実施形態では、電気的接続は、ゲート、グリッド、およびカソードから真空貫通接続を介してイオンポンプ１００の外囲器の外側へと行われる。
【００１５】
[25]例示的な実施形態では、電子源１０２から放出される電子は、電子源１０２からイオンポンプ１００の中央近くに位置付けられた高圧グリッド１０６に向けて加速される。電子は高圧グリッド１０６に向かって引き付けられる。例示的な実施形態では、電子はほとんどはグリッドの金属線に当たらず、高圧グリッド１０６を通過する。例示的な実装形態では、高圧グリッド上の電圧は、電子が、ほぼイオンポンプ１００の対向する壁部まで進んだ後、高圧グリッドに向かって戻るように向きを変え加速し再び高圧グリッドを通過するように調整され得る。例示的な実施形態では、このとき電子は別のポンプ壁部１１２と衝突する。この往復移動の間、電子は、イオンポンプ１００内に位置付けられた気体分子をイオン化することになる。例示的な実装形態では、ポンプが開かれているより大きな室からの気体分子は、イオンポンプ１００内に移動し電子によってイオン化される。
【００１６】
[26]例示的な実施形態では、差動イオンポンピングおよび三極管イオンポンピングの両方は、不活性気体のポンピングを向上させるように組み合わされる。差動イオンポンピングを実施する例示的な実施形態では、少なくとも１つの電子源１０２が中に位置付けられるイオンポンプ１００の電界放出壁部の「ゲート」層は、タンタル（Ｔａ）から製作されかつ／またはタンタル（Ｔａ）で被覆される。例示的な実施形態では、高圧グリッド１０６と少なくとも１つの電子源１０２との間で見出される気体イオンは、ゲート層に向けて加速されることになり、そこで気体イオンはゲート層と衝突して中和される。例示的な実施形態では、気体イオンはゲートからタンタル（Ｔａ）をスパッタし、このことは活性気体をポンピングすることまたは不活性気体を埋め隠すことを助けることになるが、衝突する気体イオンの永久的なポンピングという結果になることはない。例示的な実装形態では、その気体イオンは、別の機会に以下の機構のうちの１つによってポンピングされるために、再イオン化を必要とすることになる。例示的な実装形態では、中和された分子のうちのいくつかは、対向する壁部内に捕捉されるのに十分なエネルギーを有してゲート層から跳ね返り、その対向する壁部において、続いてスパッタされたタンタル（Ｔａ）および／またはチタン（Ｔｉ）によって埋め隠され永久的にポンピングされることになる。例示的な実装形態では、タンタル（Ｔａ）は、その大きな原子量によりゲート壁部上の被覆として使用され、跳ね返されて戻り対向する側面上でポンピングされることになる気体イオンの量を増加させる。
【００１７】
[27]三極管ポンピングを実施する例示的な実施形態では、電子源１０２に対向するポンプ壁部１１０は接地されており、ポンプ壁部１１０全体を少なくとも１つのカソード１０４に変える。電圧は電子が少なくとも１つのカソード１０４に当たらないように調整され、構成され、かつ／または配置構成されるので、少なくとも１つのカソード１０４において測定される電流はいずれも、イオンに起因するものである。したがって、少なくとも１つのカソード１０４で測定される電流は、イオンポンプ１００内の圧力の測定値である。このことは、イオンを加速するために、ポンプ壁部間の電圧差（少なくとも１つの電子源１０２を有するポンプ壁部１１２と少なくとも１つのカソード１０４を有するポンプ壁部１１０との間の電圧差など）ではなく高圧グリッド１０６を使用することの利点である。このように、少なくとも１つのカソード１０４は、イオンポンプ１００の圧力計として機能する。他の実装形態では、放出源からゲート層に漏れる電子流は、そのゲート層上のイオン流と結合することになり、非常に小さなイオン流を抽出することが困難な大きな背景電流となることになる。例示的な実施形態では、チタン配列１０８は、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に少なくとも１つのカソード１０４に隣接して配置される。例示的な実装形態では、チタン配列１０８は、チタン（Ｔｉ）によって被覆されるかまたはチタン（Ｔｉ）から製作される、ポンプ壁部１１０に対して直角をなす周期的な突出部を含む。例示的な実施形態では、少なくとも１つのカソード１０４に向けて加速されたイオンおよび電子源１０２のタンタル（Ｔａ）ゲート層から跳ね返された分子は、チタン配列１０８の突出部に視射角をなして当たり、運動量を大きく失うことなくチタン（Ｔｉ）をスパッタする傾向がある。例示的な実装形態では、イオンは、連続し、かつ少なくとも１つのカソード１０４の近くでまたは少なくとも１つのカソード１０４のところで、ポンプ壁部１１０内に埋め隠される傾向を有するであろう。例示的な実装形態では、ポンプ壁部１１０はステンレス鋼から製作される。例示的な実施形態では、スパッタされたチタン（Ｔｉ）は、ポンプ壁部１１０内に先に埋め込まれた不活性気体の分子を埋め隠すことになる。気体はチタン配列（１０８）のチタン（Ｔｉ）突出部内には埋め隠されないため、チタン（Ｔｉ）のスパッタリングによって先に埋め隠された気体は解放されない。このことにより不活性気体のポンピングが著しく向上されることになる。
【００１８】
[28]図２Ａは、例示的なイオンポンプ１００の実施形態である例示的なイオンポンプ１００Ａの断面上面図である。例示的なイオンポンプ１００Ａは、イオンポンプ１００Ａの第１の壁部２０２および／または第２の壁部２０４のところに配置された少なくとも１つの電子源１０２と、イオンポンプ１００Ａの第３の壁部２０６および／または第４の壁部２０８のところに配置された少なくとも１つのカソード１０４と、少なくとも１つの電子源１０２と少なくとも１つのカソード１０４との間に配置された高圧（静電位）グリッド１０６と、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に少なくとも１つのカソード１０４に隣接して配置されたチタン配列１０８と、を含む。例示的なイオンポンプ１００Ａは、上記の一般的な例示的なイオンポンプ１００と同様の様式で動作する。少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる領域は、第１の壁部２０２および第２の壁部２０４を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第１の壁部２０２および第２の壁部２０４のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる。少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる領域は、第３の壁部２０６および第４の壁部２０８を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第３の壁部２０６および第４の壁部２０８のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる。
【００１９】
[29]図２Ｂは、例示的なイオンポンプ１００の実施形態である例示的なイオンポンプ１００Ｂの断面上面図である。例示的なイオンポンプ１００Ｂは、イオンポンプ１００Ｂの第１の壁部２０２および／または第２の壁部２０４のところに配置された少なくとも１つの電子源１０２と、イオンポンプ１００Ｂの第３の壁部２０６および／または第４の壁部２０８のところに配置された少なくとも１つのカソード１０４と、少なくとも１つの電子源１０２と少なくとも１つのカソード１０４との間に配置された高圧（静電位）グリッド１０６と、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に少なくとも１つのカソード１０４に隣接して配置された任意選択のチタン配列１０８と、を含む。例示的なイオンポンプ１００Ｂは、上記の例示的なイオンポンプ１００および１００Ａと同様の様式で動作する。例示的なイオンポンプ１００Ｂは、チタン配列１０８が任意選択であるという点で、例示的なイオンポンプ１００Ａとは異なる。少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる領域は、第１の壁部２０２および第２の壁部２０４を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第１の壁部２０２および第２の壁部２０４のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる。少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる領域は、第３の壁部２０６および第４の壁部２０８を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第３の壁部２０６および第４の壁部２０８のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる。
【００２０】
[30]図２Ｃは、例示的なイオンポンプ１００の実施形態である例示的なイオンポンプ１００Ｃの断面上面図である。例示的なイオンポンプ１００Ｃは、イオンポンプ１００Ｃの第１の壁部２０２のところに配置された少なくとも１つの電子源１０２と、イオンポンプ１００Ｃの第３の壁部２０６のところに配置された少なくとも１つのカソード１０４と、少なくとも１つの電子源１０２と少なくとも１つのカソード１０４との間に配置された高圧（静電位）グリッド１０６と、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に少なくとも１つのカソード１０４に隣接して配置された任意選択のチタン配列１０８と、を含む。例示的なイオンポンプ１００Ｃは、上記の例示的なイオンポンプ１００、１００Ａ、および１００Ｂと同様の様式で動作する。例示的なイオンポンプ１００Ｃは、少なくとも１つの電子源１０２がイオンポンプ１００Ｃの第１の壁部２０２のところにのみ配置され、かつ、少なくとも１つのカソード１０４がイオンポンプ１００Ｃの第３の壁部２０６のところにのみ配置されるという点で、例示的なイオンポンプ１００Ｂとは異なる。少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる領域は、第１の壁部２０２を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第１の壁部２０２のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる。少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる領域は、第３の壁部２０６を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第３の壁部２０６のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる。
【００２１】
[31]図２Ｄは、例示的なイオンポンプ１００の実施形態である例示的なイオンポンプ１００Ｄの断面上面図である。例示的なイオンポンプ１００Ｄは、イオンポンプ１００Ｄの第２の壁部２０４のところに配置された少なくとも１つの電子源１０２と、イオンポンプ１００Ｄの第３の壁部２０６のところに配置された少なくとも１つのカソード１０４と、少なくとも１つの電子源１０２と少なくとも１つのカソード１０４との間に配置された高圧（静電位）グリッド１０６と、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に少なくとも１つのカソード１０４に隣接して配置された任意選択のチタン配列１０８と、を含む。例示的なイオンポンプ１００Ｄは、上記の例示的なイオンポンプ１００、１００Ａ、１００Ｂ、および１００Ｃと同様の様式で動作する。例示的なイオンポンプ１００Ｄは、少なくとも１つの電子源１０２がイオンポンプ１００Ｄの第２の壁部２０４のところにのみ配置され、かつ、少なくとも１つのカソード１０４がイオンポンプ１００Ｄの第３の壁部２０６のところにのみ配置されるという点で、例示的なイオンポンプ１００Ｃとは異なる。少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる領域は、第２の壁部２０４を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第２の壁部２０４のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる。少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる領域は、第３の壁部２０６を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第３の壁部２０６のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる。
【００２２】
[32]図３は、例示的なイオンポンプ３００の断面上面図である。例示的なイオンポンプ３００は、形状が円筒形であり、かつ、イオンポンプ３００の第１の湾曲した壁部３０２のところに配置された少なくとも１つの電子源１０２と、イオンポンプ３００の第２の湾曲した壁部３０４のところに配置された少なくとも１つのカソード１０４と、少なくとも１つの電子源１０２と少なくとも１つのカソード１０４との間に配置された高圧（静電位）グリッド１０６と、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に少なくとも１つのカソード１０４に隣接して配置された任意選択のチタン配列１０８と、を含む。例示的なイオンポンプ３００は、上記の例示的なイオンポンプ１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、および１００Ｄと同様の様式で動作する。例示的なイオンポンプ３００は、例示的なイオンポンプ３００が、形状が立方体形状の代わりに円筒形であり、その結果少なくとも１つの電子源１０２がイオンポンプ３００の第１の湾曲した壁部３０２のところに配置され、かつ、少なくとも１つのカソード１０４がイオンポンプ３００の第２の湾曲した壁部３０４のところに配置されるという点で、例示的なイオンポンプ１００Ｃとは異なる。例示的なイオンポンプ３００に示される第１の湾曲した壁部３０２および第２の湾曲した壁部３０４は、円筒形形状のイオンポンプ３００の表面の約５０％を占めるが、他の実施形態では、第１の湾曲した壁部３０２および第２の湾曲した壁部３０４は、円筒形形状のイオンポンプ３００の表面の異なる量を占める。
【００２３】
[33]図４は、例示的なイオンポンプ４００の断面上面図である。例示的なイオンポンプ４００は、形状が三角形であり、かつ、例示的なイオンポンプ４００の第１の壁部４０２および／または第２の壁部４０４のところに配置された少なくとも１つの電子源１０２と、イオンポンプ４００の第３の壁部４０６のところに配置された少なくとも１つのカソード１０４と、少なくとも１つの電子源１０２と少なくとも１つのカソード１０４との間に配置された高圧（静電位）グリッド１０６と、少なくとも１つのカソード１０４と高圧グリッド１０６との間に少なくとも１つのカソード１０４に隣接して配置された任意選択のチタン配列１０８と、を含む。例示的なイオンポンプ４００は、上記の例示的なイオンポンプ１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、および３００と同様の様式で動作する。例示的なイオンポンプ４００は、例示的なイオンポンプ４００が、形状が立方体形状の代わりに三角形であり、その結果少なくとも１つの電子源１０２がイオンポンプ４００の第１の壁部４０２および／または第２の壁部４０４のところに配置され、かつ、少なくとも１つのカソード１０４がイオンポンプ４００の第３の壁部４０６のところに配置されるという点で、例示的なイオンポンプ１００Ｂとは異なる。少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる領域は、第１の壁部４０２および第２の壁部４０４を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第１の壁部４０２および第２の壁部４０４のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つの電子源１０２によって覆われる。少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる領域は、第３の壁部４０６を特定の割合で覆うように示されているが、他の実施形態では、第３の壁部４０６のより大きいまたはより小さい量が、少なくとも１つのカソード１０４によって覆われる。
【００２４】
[34]図５は、例示的なイオンポンプの製造の、例としての方法５００の流れ図である。例示的な方法５００は、少なくとも１つの電子源をイオンポンプ内に配置するブロック５０２で始まり、電子源は電子を放出するように構成される。例示的な方法５００は、少なくとも１つのカソードを少なくとも１つの電子源からイオンポンプを横切った位置に配置するブロック５０４に進む。例示的な方法５００は、高圧グリッドを少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に配置するブロック５０６に進み、高圧グリッドは少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に電子を引き込むように構成されそこで電子が気体分子と衝突して気体分子をイオン化させ、イオン化された気体分子は少なくとも１つのカソードの方に引き寄せられ少なくとも１つのカソードによってまたはその近くに捕捉される。
【００２５】
[35]例示的な実施形態では、処理装置は、少なくとも１つの電子源１０２、少なくとも１つのカソード１０４、および高圧グリッド１０６のうちの少なくとも１つを制御するように構成される。例示的な実施形態では、処理装置は、ソフトウェアプログラム、ファームウェア、またはイオンポンプにおいて使用される様々な方法、処理タスク、計算、および制御機能を実行するための他のコンピュータ可読命令を含むか、またはこれらを用いて機能する。これらの命令は典型的には、コンピュータ可読命令またはデータ構造の格納のために使用される任意の適切なコンピュータ可読媒体上に格納される。コンピュータ可読媒体は、汎用もしくは専用コンピュータまたは汎用もしくは専用プロセッサ、あるいは任意のプログラム可能な論理装置によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体として実装され得る。好適なプロセッサ可読媒体は、磁気媒体または光学媒体などの、格納媒体または記憶媒体を含み得る。たとえば、格納媒体または記憶媒体は、従来型のハードディスク、コンパクトディスク−読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（限定されるものではないが、同期型動的ランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、２倍データレート（ＤＤＲ）ＲＡＭ、ラムバス動的ＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、静的ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、等を含む）などの揮発性または不揮発性媒体、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、およびフラッシュメモリ、等を含み得る。好適なプロセッサ可読媒体は、ネットワークおよび／または無線リンクなどの通信媒体を介して搬送される、電気的信号、電磁的信号、またはデジタル信号などの送信媒体も含み得る。
【００２６】
[36]本明細書において特定の実施形態が例示され記載されたが、同じ目的を達成するように計算された任意の配置構成によって、示された特定の実施形態が置換され得ることが、当業者には諒解されるであろう。したがって、本発明が特許請求の範囲およびその等価物によってのみ限定されることが、明白に意図される。
例示的な実施形態
[37]例１は、イオンポンプ内に電子を放出するように構成された少なくとも１つの電子源と、少なくとも１つの電子源からイオンポンプを横切った位置に配置された少なくとも１つのカソードと、少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に配置された高圧グリッドと、を備えるイオンポンプを含み、高圧グリッドは少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に電子を引き込むように構成されそこで電子が気体分子と衝突して気体分子をイオン化させ、少なくとも１つのカソードはイオン化された気体分子を少なくとも１つのカソードの方に引き寄せるように構成されその結果イオン化された気体分子が少なくとも１つのカソードによってまたはその近くに捕捉される。
【００２７】
[38]例２は例１のイオンポンプを含み、少なくとも１つの電子源はゲート層を含み、また、ゲート層はタンタルで被覆される。
[39]例３は例１〜２のいずれかのイオンポンプを含み、少なくとも１つのカソードと高圧グリッドとの間に配置されたチタン配列をさらに備える。
【００２８】
[40]例４は例３のイオンポンプを含み、チタン配列は少なくとも１つのカソードから離れるように延びる周期的な突出部を含み、周期的な突出部はチタンによって被覆されるかまたはチタンから製作される。
【００２９】
[41]例５は例４のイオンポンプを含み、イオン化された気体分子のうちの第１のイオン化された気体分子は周期的な突出部のうちの少なくとも第１の周期的な突出部に当たって、第１のイオン化された気体分子に運動量を大きく失わせることなく第１の周期的な突出部から第１の量のチタンをスパッタさせ、第１のイオン化された気体分子は少なくとも１つのカソードによってまたはその近くで捕捉され、第１の量のチタンは少なくとも１つのカソードのところにまたはその近くに先に埋め込まれたイオン化された気体分子を埋め隠す。
【００３０】
[42]例６は例５のイオンポンプを含み、先に埋め隠されたイオン化された気体分子は周期的な突出部内には埋め隠されないため、先に埋め隠されたイオン化された気体分子は第１の量のチタンのスパッタリングによって第１の周期的な突出部から解放されない。
【００３１】
[43]例７は例１〜６のいずれかのイオンポンプを含み、少なくとも１つのカソードは少なくとも１つの電子源からイオンポンプを横切った位置に配置された接地されたポンプ壁部を含み、イオン化された気体分子は接地されたポンプ壁部内に捕捉される。
【００３２】
[44]例８は例７のイオンポンプを含み、イオン化された気体分子は続いてスパッタされたタンタルまたはチタンによって埋め隠されることによって接地されたポンプ壁部内に少なくとも部分的に捕捉される。
【００３３】
[45]例９は例１〜８のいずれかのイオンポンプを含み、少なくとも１つの電子源は複数の電子源を含み、複数の電子源のうちの第１の部分は第１の平面上にあり、複数の電子源のうちの第２の部分は第１の平面と交差する第２の平面上にある。
【００３４】
[46]例１０は例９のイオンポンプを含み、第２の平面は第１の平面に対して直交する。
[47]例１１は例１〜１０のいずれかのイオンポンプを含み、少なくとも１つの電子源は端面放射型放出源、先端の尖鋭な放出源、ベータ放出源、電界放出源、および熱電子放出源のうちの少なくとも１つを含む。
【００３５】
[48]例１２は例１〜１１のいずれかのイオンポンプを含み、少なくとも１つの電子源はたとえペニングトラップの増進作用がない場合でさえも十分な気体分子がイオン化されるように十分な電子流を生成する。
【００３６】
[49]例１３は例１〜１２のいずれかのイオンポンプを含み、少なくとも１つの電子源は電子源の第１の平面および第１の直角をなして電子源の第１の平面に接続された電子源の第２の平面を含むことと、少なくとも１つのカソードは第２の直角をなして電子源の第２の平面に接続されたカソードの第３の平面および第３の直角をなしてカソードの第３の平面に接続されたカソードの第４の平面を含むことと、カソードの第４の平面は第４の直角をなして電子源の第１の平面に接続されその結果電子源の第１の平面がカソードの第３の平面に対向し電子源の第２の平面がカソードの第４の平面に対向し、電子源の第１の平面、電子源の第２の平面、カソードの第３の平面、およびカソードの第４の平面は箱形状の側面を形成することと、高圧グリッドは箱形状内に配置されることと、をさらに含む。
【００３７】
[50]例１４は例１〜１３のいずれかのイオンポンプを含み、高圧グリッドは、少なくとも１つの電子源から高圧グリッドに向けて電子を加速することによって少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に電子を引き込むように構成される。
【００３８】
[51]例１５は例１〜１４のいずれかのイオンポンプを含み、高圧グリッドの方に引き寄せられた電子はほとんどは高圧グリッドのグリッドの金属線に当たらず高圧グリッドを通過する。
【００３９】
[52]例１６は例１５のイオンポンプを含み、高圧グリッド上の電圧は、高圧グリッドを通過する電子が高圧グリッドに向かって戻るように向きを変え加速し再び高圧グリッドを通過しこのことによりより大量の気体分子をイオン化させるように構成される。
【００４０】
[53]例１７は、電子をイオンポンプ内に放出するように構成された少なくとも１つの電子源をイオンポンプ内に配置することと、少なくとも１つのカソードを少なくとも１つの電子源からイオンポンプを横切った位置に配置することと、高圧グリッドを少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に配置することと、を含む、イオンポンプを製造する方法を含み、高圧グリッドは少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に電子を引き込むように構成されそこで電子が気体分子と衝突して気体分子をイオン化させ、少なくとも１つのカソードはイオン化された気体分子を少なくとも１つのカソードの方に引き寄せるように構成されその結果イオン化された気体分子が少なくとも１つのカソードによってまたはその近くに捕捉される。
【００４１】
[54]例１８は例１７の方法を含み、少なくとも１つの電子源をイオンポンプ内に配置することは第１の電子源を第１の平面上に配置することおよび第２の電子源を第１の平面に第１の直角をなして接続された第２の平面上に配置することを含むことと、少なくとも１つのカソードを少なくとも１つの電子源からイオンポンプを横切った位置に配置することは第１のカソードを第２の平面に第２の直角をなして接続された第３の平面上に配置することおよび第２のカソードを第３の平面に第３の直角をなして接続された第４の平面上に配置することを含むことと、第４の平面は第４の直角をなして第１の平面に接続されその結果第１の平面が第３の平面に対向し第２の平面が第４の平面に対向し、第１の平面、第２の平面、第３の平面、および第４の平面は箱形状の側面を形成することと、高圧グリッドを少なくとも１つの電子源と少なくとも１つのカソードとの間に配置することは高圧グリッドを箱形状内に配置することを含むことと、をさらに含む。
【００４２】
[55]例１９は例１７〜１８のいずれかの方法を含み、少なくとも１つのカソードから離れるように延びる周期的な突出部を有するチタン配列を少なくとも１つのカソードと高圧グリッドとの間に配置することであって、周期的な突出部がチタンによって被覆されるかまたはチタンから製作されることをさらに含み、イオン化された気体分子のうちの第１のイオン化された気体分子が周期的な突出部のうちの少なくとも第１の周期的な突出部に当たって、第１のイオン化された気体分子に運動量を大きく失わせることなく第１の周期的な突出部から第１の量のチタンをスパッタさせ、第１のイオン化された気体分子が少なくとも１つのカソードによってまたはその近くで捕捉され、第１の量のチタンは少なくとも１つのカソードのところにまたはその近くに先に埋め込まれたイオン化された気体分子を埋め隠す。
【００４３】
[56]例２０は、第１の開放側の室に対して開かれかつ室内の空間の体積をポンプ送給するように構成されたイオンポンプを含み、このイオンポンプは、少なくとも第１の電子源を含む第１の平面と、少なくとも第２の電子源を含む第２の平面であって第１の直角をなして第１の平面に接続された第２の平面と、少なくとも第１のカソードを含む第３の平面であって第２の直角をなして第２の平面に接続された第３の平面と、少なくとも第２のカソードを含む第４の平面であって第３の直角をなして第３の平面に接続された第４の平面と、を備え、ここで第４の平面は第４の直角をなして第１の平面に接続されその結果第１の平面が第３の平面に対向し第２の平面が第４の平面に対向し、第１の平面、第２の平面、第３の平面、および第４の平面は箱形状の側面を形成し、さらに、このイオンポンプは、箱形状内に配置された高圧グリッドを備え、ここで高圧グリッドが第１の電子源および第２の電子源のうちの少なくとも１つと第１のカソードおよび第２のカソードのうちの少なくとも１つとの間に電子を引き込むように構成されそこで電子が気体分子と衝突して気体分子をイオン化させ、またさらに、このイオンポンプは、第１のカソードおよび第２のカソードのうちの少なくとも１つと高圧グリッドとの間に配置されたチタン配列であって第１のカソードおよび第２のカソードのうちの少なくとも１つから離れるように延びる周期的な突出部を有するチタン配列を備え、ここで周期的な突出部はチタンによって被覆されるかまたはチタンから製作され、第１のカソードおよび第２のカソードのうちの少なくとも１つはイオン化された気体分子を少なくとも１つのカソードの方に引き寄せるように構成されその結果イオン化された気体分子が少なくとも１つのカソードによってまたはその近くに捕捉され、イオン化された気体分子のうちの第１のイオン化された気体分子は周期的な突出部のうちの少なくとも第１の周期的な突出部に当たって、第１のイオン化された気体分子に運動量を大きく失わせることなく第１の周期的な突出部から第１の量のチタンをスパッタさせ、第１のイオン化された気体分子は少なくとも１つのカソードによってまたはその近くで捕捉され、第１の量のチタンは少なくとも１つのカソードのところにまたはその近くに先に埋め込まれたイオン化された気体分子を埋め隠す。
【符号の説明】
【００４４】
１００  イオンポンプ
１００Ａ  イオンポンプ
１００Ｂ  イオンポンプ
１００Ｃ  イオンポンプ
１００Ｄ  イオンポンプ
１０２  電子源
１０４  カソード
１０６  高圧グリッド
１０８  チタン配列
１１０  ポンプ壁部
１１２  ポンプ壁部
２０２  第１の壁部
２０４  第２の壁部
２０６  第３の壁部
２０８  第４の壁部
３００  イオンポンプ
３０２  第１の湾曲した壁部
３０４  第２の湾曲した壁部
４００  イオンポンプ
４０２  第１の壁部
４０４  第２の壁部
４０６  第３の壁部
【図１】
2015209844.tif 000003
【図２Ａ】
2015209844.tif 000004
【図２Ｂ】
2015209844.tif 000005
【図２Ｃ】
2015209844.tif 000006
【図２Ｄ】
2015209844.tif 000007
【図３】
2015209844.tif 000008
【図４】
2015209844.tif 000009
【図５】
2015209844.tif 000010
【外国語明細書】
2015209844000001.pdf