(57)【要約】  多段容量式真空ポンプ及びこのようなポンプを用いて複数の真空チャンバを差動的にポンピングする方法が開示される。ポンプは、対応する少なくとも１つのシャフト上で回転するように取り付けられた少なくとも１つのロータを収容し、排出口を通して流出させるためにガスをポンプの複数の段を通してポンピングするためのハウジングを備える。ハウジングは、複数の入口を含み、複数の入口は、真空ポンプの入口段にガスを入れるように構成された第１の入口と、真空ポンプの中間段にガスを入れるように構成された追加の入口と、を含む。ポンプは、第１の入口及び追加の入口の各々を通して入れられたガスが、中間段の下流の真空ポンプの少なくとも１つの段によって複合ガス流として一緒にポンピングされるように構成される。【選択図】図３
2021513026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入口を備える多段容量式真空ポンプであって、前記真空ポンプは、
対応する少なくとも１つのシャフト上で回転するように取り付けられた少なくとも１つのロータを収容し、排出口を通して流出させるためにガスを前記ポンプの複数の段を通してポンピングするためのハウジング、
を備え、前記ハウジングは、前記複数の入口を含み、前記複数の入口は、
前記真空ポンプの入口段にガスを入れるように構成された第１の入口と、
前記真空ポンプの中間段にガスを入れるように構成された追加の入口と、
を含み、
前記ポンプは、前記第１の入口及び前記追加の入口の各々を通して入れられたガスが、前記中間段の下流の前記真空ポンプの少なくとも１つの段によって複合ガス流として一緒にポンピングされるように構成される、真空ポンプ。
【請求項２】
前記真空ポンプは、前記中間段の第１の入口側のポンプ段から前記中間段の排出側のポンプ段までガス流を迂回させるための迂回経路を含む、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記中間段は、前記中間段によってポンピングされた流れを前記中間段の第１の入口側のポンプ段に向かって迂回させるための出口を含む、請求項２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記真空ポンプは、前記中間段が上流段から及び前記中間入口からガスを受け取るように構成される、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記真空ポンプは、複数段ルーツポンプ、複数段クローポンプ、又は複数段スクリューポンプのうちの１つを含む、請求項１から４のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記真空ポンプは、対のシャフト上で回転するように取り付けられた対のロータを含む、請求項１から５のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記真空ポンプは、前記入口段から前記少なくとも１つのシャフトに沿って複数の中間段を通って排出段に連続的に配置された４又は５以上の段を含む、請求項１から６のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記中間段は、前記入口段に隣接する段又は前記入口段の１つ隣の段のうちの１つを含む、請求項１から７のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記真空ポンプは、複数のチャンバを差動的にポンピングするように構成され、前記第１の入口は、低真空チャンバに接続するように構成され、前記中間入口は、高真空チャンバをポンピングする真空ポンプのための補助ポンプとして作動するように構成される、請求項１から８のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
前記真空ポンプは、前記中間入口よりも前記第１の入口を通してより高いガス流量でポンピングするように構成される、請求項１から９のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記真空ポンプは、前記中間入口を通るガス流量よりも１０倍を超えて高い前記第１の入口を通るガス流量をポンピングするように構成される、請求項１０に記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
前記真空ポンプは、前記第１の入口を通る５〜１０ｓｌｍのガス流量をポンピングするように構成される、請求項１０又は１１のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１３】
前記真空ポンプは、前記第１の入口で３〜５ミリバールの真空、及び前記中間入口で二次ポンプを補助するのに適した圧力を提供するように構成される、請求項１から１２のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１４】
前記中間入口に提供される圧力は、０．８〜１０ミリバール、好ましくは０．８〜２．５ミリバールである、請求項１３に記載の真空ポンプ。
【請求項１５】
真空システムにおいて複数の真空チャンバを差動的にポンピングする方法であって
請求項１から１４のいずれかに記載の真空ポンプの前記第１の入口を低真空チャンバに接続する段階と、
前記中間入口を、高真空チャンバをポンピングする高真空ポンプの排出口に接続する段階と、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記真空システムは、連続する真空チャンバによって段階的に圧力が低減される質量分析システムを含み、前記真空チャンバは、前記チャンバの間の流れを制御するために制限部を介して接続される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段容量式ポンプ及び複数の真空チャンバを差動的にポンピングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析システムなどの一部の真空システムは、圧力が連続しているチャンバを通して段階的に低下される複数の真空チャンバを含む。各チャンバは絞り部を介して隣接するチャンバと連通し、各々は所要の真空を実現するために個別のポンピングを必要とする。このようなシステムのポンピングは、通常、各チャンバに対して１又は２以上の複数のポンプで行われる。従って、最も高い真空チャンバをポンピングするためにターボ分子ポンプなどの高真空ポンプが存在する場合があるが、より低い真空チャンバは、スクロール又はルーツポンプなどの他のより低い真空ポンプによってポンピングされる。ターボポンプは二次ポンプであり、従って、それ自体スクロールポンプなどのポンプによってバックアップされる。
【０００３】
このような構成は、関連する費用及び容積の制約により複数のポンプを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のチャンバを差動的にポンピングするのに適する費用及び空間効率の良い真空ポンプを提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様は、複数の入口を備える多段容量式真空ポンプを提供し、この真空ポンプは、対応する少なくとも１つのシャフト上で回転するように取り付けられた少なくとも１つのロータを収容しハウジングを備え、ハウジングは、複数の入口を含み、複数の入口は、真空ポンプの入口段にガスを入れるように構成された第１の入口と、真空ポンプの中間段にガスを入れるように構成された追加の入口と、を含み、ポンプは、第１の入口及び追加の入口の各々を通して入れられたガスが、中間段の下流の真空ポンプの少なくとも１つの段によって複合ガス流として一緒にポンピングされるように構成される。
【０００６】
本発明の発明者は、差動ポンピングを必要とする複数のポンプを使用するとシステムに関する費用及び空間に影響を与えることを認識した。
【０００７】
ＧＢ２５２０７８７号に開示された小型質量分析システムのような一部の真空システムは、分流ターボポンプを設けることでこれに対処しており、ターボポンプは、従来の入口に加えて段間入口を有し、２つの入口は、２つの異なる高真空チャンバに接続する。しかしながら、ターボポンプは二次ポンプであり、別のポンプによる補助が必要である。加えて、ターボポンプは、複数の真空チャンバシステムの低真空チャンバを真空にするのには適していない。
【０００８】
多くの複数チャンバ真空システムの低真空チャンバをポンピングするために、及びターボポンプを補助するために必要な流量及び圧力に適する多段容量式ポンプのようなポンプは、それ自体、複数の入口で異なる圧力を簡単に提供するのには役立たない。従って、異なる真空に対して差動ポンピングが必要とされる場合、一般に各真空レベルをもたらす別個の容量式ポンプが用いられる。
【０００９】
これに関して、多段容量式ポンプは、特定の流量及び真空範囲で有効に作動するように構成される。ポンプの各段は、ガスが圧縮されるにつれてサイズが小さくなる。ポンプは、入口のガス圧力及び必要な流量に基づいた大きさであり、このようなポンプを異なる入口で異なる圧力でガスを導入するように適合させると、ポンプの一部分のガス流が増加してポンプの過負荷がもたらされる傾向がある。
【００１０】
しかしながら、本発明者らは、複数の真空チャンバシステムのような一部の状況では、異なるチャンバの流量及び真空は予測できるので、チャンバをポンピングするためのポンプの負荷も予測でき、入口段の入口とは異なる圧力をもたらす１又は２以上の中間入口を提供し、それによって差動ポンピングを可能にする適切な設計が容認可能であろうことを認識した。これは、中間入口などでのガス流量が従来の入口でのガス流量よりも著しく低い場合に特に当てはまる。従って、異なる段に接続する複数の入口を有し、通常、複数のポンプを必要とする特定の用途のための有効な差動ポンピングをもたらす、単一ポンプを提供することができる。実際には、複数のポンプの機能は、単一ポンプハウジングの中でもたらされる。
【００１１】
一部の実施形態において、上記真空ポンプは、上記中間段の第１の入口側のポンプ段から上記中間段の排出側のポンプ段までガス流を迂回させるための迂回経路を備える。
【００１２】
迂回経路の提供は、上記第１の入口からのガスが中間入口を備えた段を迂回することを可能にし、その結果、上記第１の入口からのガス流は、上記中間段の排出側の段において上記中間段からのガス流と混合する。
【００１３】
上述のように、通常、多段ポンプの後続の各段は、次第に高圧になる。さらに、ガスが中間段に導入される際にポンプへの過負荷の影響を低減するために、この段に導入されたガス流量が入口段からのガス流量よりも著しく低いとすれば好ましい。しかしながら、連続真空チャンバシステム内の複数の真空チャンバがポンピングされる場合、通常、より低い真空チャンバはより高い流量要件を有する。従って、多段容量式ポンプが、一方が低流量及び高真空で他方が高流量及び低真空である２つの流れの差動ポンピングをもたらす場合、これらはどの入口がどのポンピングをもたらすべきかに関する競合要件になると思われる。
【００１４】
本実施形態において、このことは、第１の入口からの流れが中間入口を備える段を通過しないようにポンプ内に迂回経路を提供することによって対処される。このことは、この中間段の圧力が、もはや中間段の入口段側の「先行する」１又は複数の段の圧力よりも高くなるのが制限されることを可能にし、その理由は、先行する段からのガス流が中間段を通過しないからである。この単純な改変は、ポンプが高真空で低流量のガス並びに低圧力で高流量のガスを有効に差動的にポンピングすることを可能にする。この改変は、ポンプを、真空が隣接するチャンバを通して連続的に増大する、複数真空チャンバシステムをポンピングするのに特に適したものにする。
【００１５】
要約すれば、複数真空チャンバシステムにおいて低真空チャンバを排気することに関連するガス流量は多くの場合高いが、後続の低真空チャンバのガス流量は、著しく低い。従って、低真空チャンバの圧力は、入口が中間段にあるべきことを示唆することになるが、流量は、入口が入口段にあるべきことを示唆することになる。しかしながら、これらの競合結果は、迂回経路を設けることで対処することができ、第１の入口からのガス流が中間入口を有する中間段をバイパスすることを可能にする。
【００１６】
一部の実施形態において、上記中間段は、上記中間段の第１の入口側のポンプ段に向かって上記中間段によってポンピングされた流れを迂回させるための出口を含む。
【００１７】
中間段は、ポンピングの間に中間段の排出側の隣接する段にガスを出すように構成することができるが、一部の実施形態において、後続の段に出すのではなくて、中間段の入口側の段に向かって流れを迂回させる迂回経路にガスを出す出口を有することができる。このようにして、この中間段に流入したガスは、ポンプの高真空の低圧力側にあるポンピング段にポンピングされることになる。これは、中間段が従来の方法で排出方向の段に接続される場合よりも高い真空で有効にガスを受け取ることを可能にする。このような改変は、ポンプを、高流量で低真空のガス及び著しく低流量で高真空のガスを差動的にポンピングするのに特に有効にする。このことは、ポンプが、第１の入口が低真空チャンバに接続され、第２の入口が例えば高真空チャンバを排気するターボポンプを補助するのを可能にする複数のチャンバ真空システムをポンピングするのを有効にすることができる。
【００１８】
他の実施形態において、上記真空ポンプは、上記中間段が上流段及び上記中間段入口からガスを受け取るように構成される。
【００１９】
もしくは、真空ポンプは、従来の方式で入口端から排出端に隣接する段を通ってガスをポンピングするように単純に構成することができる。これは、中間段が第１の入口のガス流量よりも著しく低いガス流量を受け取りかつこれが第１の入口でのガス入口と同様の圧力状態にあるか又は少なくとも著しく低い圧力でない場合に許容可能とすることができる。
【００２０】
容量式真空ポンプは多数の形態を有することができるが、一部の実施形態において、容量式真空ポンプは、複数段ルーツポンプ、複数段クローポンプ、又は複数段スクリューポンプのうちの１つを含む。複数段スクリューポンプの段数は、スクリューを作動させる回数によって表される。
【００２１】
一部の実施形態において、上記真空ポンプは、対のシャフト上で回転するように装着された対のロータを含む。
【００２２】
一部の実施形態において、上記真空ポンプは、上記入口段から上記少なくとも１つのシャフトに沿って複数の中間段を通って排出段に連続的に配置された４又は５以上の段を含む。
【００２３】
一部の実施形態において、上記中間段は、上記入口段に隣接する段又は上記入口段の１つ隣の段のうちの１つを含む。
【００２４】
中間段は、多数の様々な位置に配置することができるが、より大きなサイズの段が入口端に向かう段に面するので、中間段は入口段に近接するのが好都合な場合があり、中間段は、高いガス流量を入れることが可能であり、同時に中間段でのポンプへのガス入力が、これが提供するよりも高い圧縮で複数の段を通過することを可能にする。
【００２５】
一部の実施形態において、上記真空ポンプは、複数のチャンバを差動的にポンピングするように構成され、上記第１の入口は低真空チャンバに接続するように構成され、上記中間入口は高真空チャンバをポンピングする真空ポンプのための補助ポンプとして作動するように構成される。
【００２６】
上述のように、中間入口を容量式ポンプに設けることは容易ではなく、一部の状況では、ポンピングの過負荷を引き起こす可能性がある。しかしながら、複数の真空チャンバを有するシステム、特に真空を連続的に増大させるシステムでは、次に、異なるチャンバの圧力及び流量は予測可能であり、実施形態による中間入口を有する真空ポンプは、このようなチャンバの有効な差動ポンピングをもたらすことができる。
【００２７】
一部の実施形態において、上記ポンプは、上記中間入口よりも上記第１の入口を通してより高いガス流量でポンピングするように構成される。
【００２８】
容量式ポンプに中間入口でガスを追加することは、中間入口でのガス流量入力が第１の入口を通るガス流量よりも低い場合に有効に作用する。この点に関して、複数段容量式ポンプは、ガスがポンプを通して圧縮されるので、次第に容積が小さくなる段を有する。従って、このことは、高流量が第１の段に入れられ、中間段に入れられるガスの作用が、ガス流量が比較的低い場合に低下するのであれば好都合である。
【００２９】
一部の実施形態において、上記ポンプは、上記中間入口を通るガス流量よりも１０倍を超えて高い上記第１の入口を通るガス流量をポンピングするように構成される。
【００３０】
詳細には、第１の入口へのガス流量が中間入口を通るガス流量よりも著しく高く、好ましくは１０倍よりも高い場合、すでにポンピングされたガス流に入れられるこの追加のガスによって引き起こされるポンプの過負荷リスクは著しく低下し、このようなポンプが確実かつ有効に動作することを可能にする。
【００３１】
一部の実施形態において、上記真空ポンプは、上記第１の入口を通る５〜１０ｓｌｍのガス流量をポンピングするように構成される。
【００３２】
一部の実施形態において、上記真空ポンプは、上記第１の入口で３〜５ミリバールの真空、及び上記中間入口で二次ポンプを補助するのに適した圧力を提供するように構成される。
【００３３】
一部の実施形態において、上記中間入口に提供される圧力は、０．８〜１０ミリバール、好ましくは０．８〜２．５ミリバールである。
【００３４】
第２の態様は、真空システムにおいて複数の真空チャンバを差動的にポンピングする方法を提供し、この方法は、第１の態様による真空ポンプの上記第１の入口を低真空チャンバに接続する段階と、上記中間入口を、高真空チャンバをポンピングする高真空ポンプの排出口に接続する段階と、を含む。
【００３５】
本発明者らは、複数のチャンバ真空システムが、多くの場合、チャンバ間で制御されたガス流を有し、異なるチャンバのポンピングに必要な真空及びガス流量が予測可能であり、安定でありかつ互いに関係していることを認識した。さらに、多くのこのような真空システムでは、高真空チャンバをポンピングするための流量は、多くの場合、低真空チャンバをポンピングするために必要なものよりも著しく低く、ポンプを著しく過負荷することなく、少なくとも中間入口に入れるのに適した流量にする。従って、このようなシステムは、第１の態様による複数の入口を有する単一多段容量式ポンプによって有効にポンピングすることができる。このように、単一ポンプを用いることで、必要な費用及び空間を低減し、単一モーターが複数ポンプとして有効に作動するポンプの１又は複数のシャフトを駆動することを可能にする。
【００３６】
一部の実施形態において、上記真空システムは、連続する真空チャンバによって圧力が段階的に低減される質量分析システムを含み、上記真空チャンバは、上記チャンバの間の流れを制御するために制限部を介して接続される。
【００３７】
本方法は、例えば、電子顕微鏡に関連するような複数真空チャンバシステムにおいて真空チャンバをポンピングするのに適するが、これは、制限オリフィスによってチャンバ間でガス流量が制御され、高真空チャンバをポンピングするための流量が低真空チャンバをポンピングするために必要な流量よりも著しく低い質量分析計に特に適している。
【００３８】
別の特定の好ましい態様は、独立クレーム及び従属クレームに提示されている。従属クレームの特徴は、必要に応じて独立クレームの特徴と組み合わせること、及びクレームに明示的に提示されているもの以外と組み合わせることができる。
【００３９】
装置の特徴が機能を提供するように実施可能であると説明されている場合、このことは、その機能を提供する又はその機能を提供するように適応され又は構成される装置特徴を含むことを理解されたい。
【００４０】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】先行技術による多段容量式ポンプを概略的に示す。
【図２】第１の実施形態による多段容量式ポンプを概略的に示す。
【図３】第２の実施形態による容量式真空ポンプを概略的に示す。
【図４】第３の実施形態による容量式真空ポンプを概略的に示す。
【図５】先行技術の多段ポンプ及び実施形態による多段真空ポンプを形成するのに適応する同じポンプを示す。
【図６】実施形態による真空ポンプによってポンピングするのに適している質量分析計の複数の真空チャンバを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
実施形態を詳細に検討する前に、まず、概略を示す。
【００４３】
ルーツポンプなどの多段容量式真空ポンプは、異なるポンプ段へのアクセスを可能にする複数の入口で構成することができる。 このようにして、複数のポンプが有効に１つのポンプハウジングの中に形成される。
【００４４】
これらの複数の入口は、異なるチャンバに接続することができ、これらのチャンバの差動ポンピングをもたらすことができるので、様々な真空へのポンピングは各入口によって提供される。
【００４５】
このようなポンプは、従来の多段ポンプを再構成することによって提供され、入口を中間段に追加し、一部の実施形態において入口段からの流れを中間段で迂回させるための迂回経路を提供するようになっている。このようにして、以前は複数段を有する単一のポンプであったものは、各々が最初のポンプの各段の全て又はサブセットを有する２つのポンプになるように効率的に再構成される。排出端に向かう後段は、２つのポンプ間で共有されるが、迂回経路があるところでは、前段は、２つのポンプのうちの一方に固有のものである。
【００４６】
図１は、先行技術による７段真空ポンプを示す。図示のように、ポンプ内の圧力が上昇するにつれて、真空ポンプの各段のサイズは次第に小さくなる。ガス流入入口１０は、後続の段を介して排出口３０にポンピングされ、比較的低い圧力で入口１０に流入し、大気圧で排出口３０から出る。このポンプはルーツ又はクローポンプとすることができる。
【００４７】
図２は、一実施形態による同様の７段真空ポンプを示す。このポンプは、入口段１２に接続された第１の入口１０と、ポンプの中間段２２へのアクセスを可能にする追加の入口２０とを有する。ポンプのさらなる５つの段３２、４２、５２、６２及び７２、並びに排出口３０が存在する。
【００４８】
本実施形態において、入口１０からのガスは、先行技術のポンプのように入口段１２から後続の段２２に流れず、代わりに迂回経路に沿って一つおいて隣の段３２に迂回される。第１のガス流が迂回する段２２は、第２のガス流を受け取る中間入口２０を有する。迂回経路は、入口２０と入口１０との間の何らかの隔離をもたらし、入口２０の圧力が、ポンプの入口段１２から流出したガスの圧力によって直接影響を受けないことが可能になる。入口２０で受け取ったガスは中間段２２で圧縮され、後続の段３２に送られ、ここでガスが入口１０から流入し、段12で圧縮されたガスと混合される。複合ガス流は、次にポンプを通って排出口３０にポンピングされる。このようにして、入口１０及び２０による差動ポンピングは、単一ポンプによって実現することができる。
【００４９】
実際には、単一の７段ポンプは２つの６段ポンプとして作動する。６段ポンプのうちの一方は、入口段１２を介して入口１０からのガスを段３２、４２、５２、６２及び７２を通じて排出口３０にポンピングする。他方の６段ポンプは、中間段２２を介して入口２０からのガスを段３２、４２、５２、６２、及び７２を通じて排出口３０にポンピングする。従って、本実施形態において、段３２、４２、５２、６２及び７２は、両方の入口から流入したガスをポンピングする共有段であるが、入力段１２は入口１０から排他的に流入したガスをポンピングし、中間段２２はガス入口２０から排他的に流入したガスをポンピングする。
【００５０】
図３は、代替的な実施形態を示し、中間段２２が従来の方法で後続の段３２に出力せず、流れが入口段１２に迂回して戻りここで入口１０からのガスと混合するように迂回経路を有する。次に、追加の迂回経路は、この段１２から流出したガス流を中間入口の段２２の周りで後続の段３２に迂回させる。このようにして、入口２０に流入したガスの圧力は、ガス入口１０に流入したガスの圧力よりも高くすることができる。さらに、段２２に比べて段１２のより大きなサイズは、入口１０からの高流量及び入口２０からの低流量をポンピングするのに適したポンプにする。このようにして、ポンプは、入口１０を介する高流量及び低真空のガス流、及び入口２０を介する高真空及び低流量のガス流の差動ポンプに有効に適合する。これは、ポンプを質量分析計で用いるものなどの特定の複数のチャンバ真空システムに特に適したものにする。実際には、入口２０及び排出口３０を有する７段ポンプ、及び入口１０及び排出口３０を有する６段ポンプが提供される。
【００５１】
図４は、代替的な実施形態を概略的に示し、中間入口２０が複数段真空ポンプの後ろの中間段３２に設けられ、この中間段３２で第１の入口１０からポンピングされたガスと混合される。このような構成は、中間入口２０でのガス流が第１の入口１０でのガス流よりも著しく小さい場合に有効なポンピングを可能にすることができる。
【００５２】
図５は、先行技術の多段ルーツポンプ及び図２に示す実施形態による複数入口の多段ルーツポンプを形成するのに適応する同じポンプを概略的に示す。詳細には、先行技術のポンプの入口段１２と第２の段２２との間のガス流のためのポートは閉鎖され、後続の段３２に迂回経路又はバイパスダクトが設けられる。加えて、ポート２０は、第２の段２２に中間入口として設けられる。このようにポンプを適合することで、ルーツ、クロー又はスクリューポンプなどの従来の多段容量式ポンプを適合させて複数の入口で差動ポンピングをもたらす複数入口のポンプを提供することが可能になる。
【００５３】
代替的な実施形態において、ポンプは、複数の入口を有する多段容量式ポンプとして作動するように修正された段サイズで設計することができる。この点に関して、中間入口にガスを入れて、各段の一部を通じて複合ガス流をポンピングすることで、複合ポンピングが生じるポンプにかかる負荷を大きくなるであろう。これは、中間入口に入るガス流量が第１の入口に入るガス流量よりも著しく低い従来通りのサイズのポンプで容認できるであろう。このような場合には、従来式ポンプの単純な適応は、図５に示すような差動ポンピング機能を提供するために行うことができる。しかしながら、主入口のガス流量に匹敵する中間入口のガス流量がサポートされる場合、複合流のために大きな段サイズを有する適合ポンプが必要となる場合がある。
【００５４】
図６は、異なる真空チャンバの効率的な差動ポンピングを提供するために、一実施形態のポンプを取り付けることができる複数の真空チャンバシステムを示す。この場合、システムは質量分析システムであり、チャンバの各々は、その中への流量を制御するための固定サイズのオリフィスを有する。主入口チャンバ８４は、入口オリフィス８０を含み、第１の真空に保持され、入口１０を介して実施形態によるポンプによってポンピングされ、一方で、内部オリフィス８２を介して主入口チャンバ８４に接続された高真空チャンバ８６は、中間入口２０を介して実施形態によるポンプによって補助されるターボポンプによってポンピングされる。主入口チャンバからポンピングされたガス流量Ｑ１は、高真空チャンバからポンピングされたＱ２よりも非常に大きい。
【００５５】
従って、一実施形態によるポンプは、入口１０で主ポンピングラインに取り付けられ、補助ポンピングラインは、入口２０に取り付けられる。一部の実施形態において、一次ポンピングラインは９ｓｌｍの流量Ｑ１を有するが、補助ラインは０．５ｓｌｍの著しく小さな流量Ｑ２を有する。本実施例では、２つのチャンバの容量は、約０．５リットル程度であり、主入口チャンバの圧力は４ミリバールであるが、ターボポンプを補助するのに必要な圧力は２ミリバールである。
【００５６】
従って、差動ポンピングを必要としかつ一方のチャンバからの流量が他方のチャンバからの流量よりも著しく低いこのシステムにおいて、単一の多段容量式ポンプは、この差動ポンピングを効率的にもたらすことができる。この点に関して、著しく低い流量はより高い真空状態にあり、従って、ポンプ段が少ない複数段容量式ポンプは適さない可能性があるように思われるが、このことは、高真空で低流量のガス流をより小さな段に入れ、低真空で高流量のガス流を、この段を迂回させることを可能にする迂回経路の使用によって対処することができる。これは、２つの入力段の圧力の独立制御を改善する。
【００５７】
これらのポンプの実施形態は、連続的に増大する真空システム内の複数の真空チャンバの差動ポンピングをもたらすのに特に有効であるが、これは他のシステムの差動ポンピングをもたらすために利用できることに留意された。さらに、唯一の入口ポート及び１つの中間ポートを有するシステムが示されているが、追加の中間ポートを有する別のシステムを提供することができる。この場合、段数を増やすことが好都合な場合がある。
【００５８】
図示の実施形態において、ポンプは７段のポンプであるが、４又は５以上の段のポンプを追加の中間入口と一緒に作動することができ、選択された段数はポンピング要件により決まることになる。
【００５９】
実施形態において、ポンプは、ポンピングされるシステムによって制限されるガス流で最も有効に用いられる。これは、ポンプダウンの間の大きなガス負荷を回避し、ほとんど一定のガス負荷を有する運転状態を提供することを可能にする。このような運転状態は、１又は２以上の中間ポートを有する容量式ポンプが有効に機能して２又は３以上のチャンバの差動ポンピングをもたらすのを可能にする。質量分析システムなどのシステムはこのような特性を有し、通常複数の真空ポンプによってポンピングされる。このようなシステムの有効なポンピングをもたらすためにポンプの数を少なくできることは好都合である。
【００６０】
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して本明細書で詳細に開示されているが、本発明は、詳細な実施形態に限定されず、当業者によって特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更及び修正を行い得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００６１】
１０  第１の入口
２０  中間入口
３０  排出口
１２  入口段
２２、３２、４２、５２、６２  中間段
７２  排出段
８０  真空チャンバ入口オリフィス
８２  真空チャンバ内部オリフィス
８４  主入口チャンバ
８６  高真空チャンバ
【図１】
2021513026.tif 000003
【図２】
2021513026.tif 000004
【図３】
2021513026.tif 000005
【図４】
2021513026.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月5日(2020.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入口（１０、２０）を備える多段容量式真空ポンプであって、前記真空ポンプは、
対応する少なくとも１つのシャフト上で回転するように取り付けられ排出口（３０）を通して流出できるように前記ポンプの複数の段（１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２）を通してガスをポンピングするための少なくとも１つのロータを収容するハウジングを備え、前記ハウジングは、前記複数の入口（１０、２０）を含み、前記複数の入口（１０、２０）は、
前記真空ポンプの入口段（１２）にガスを入れるように構成された第１の入口（１０）と、
前記真空ポンプの中間段（２２、３２、４２、５２、６２）にガスを入れるように構成された追加の入口（２０）と、
前記中間段（２２）の第１の入口側のポンプ段（１２）から前記中間段（２２）の排出側のポンプ段（３２）までガス流を迂回させるための迂回経路と、を備え、
前記ポンプは、前記第１の入口（１０）及び前記追加の入口（２０）の各々を通して入れられたガスが、前記中間段の下流の前記真空ポンプの少なくとも１つの段によって複合ガス流として一緒にポンピングされるように構成され、
前記真空ポンプは、複数のチャンバ（８４、８６）を差動的にポンピングするように構成され、前記第１の入口（１０）は、低真空チャンバ（８４）に接続するように構成され、前記中間入口（２０）は、高真空チャンバ（８６）をポンピングする真空ポンプのための補助ポンプとして作動するように構成される、
ことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記中間段（２２）は、前記中間段（２２）によってポンピングされた流れを前記中間段（２２）の第１の入口側のポンプ段（１２）に向かって迂回させるための出口を備えている、
請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記真空ポンプは、複数段ルーツポンプ、複数段クローポンプ、又は複数段スクリューポンプの１つである、
請求項１または２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記真空ポンプは、対のシャフト上で回転するように取り付けられた対のロータを含む、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記真空ポンプは、前記入口段（１２）から前記少なくとも１つのシャフトに沿って複数の中間段（２２、３２、４２、５２、６２）を通って排出段（７２）に連続的に配置された４又は５以上の段（１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２）を備えている、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記中間段（２２、３２）は、前記入口段（１２）に隣接する段（２２）又は前記入口段（１２）の１つ隣の段（４２）の１つを備えている、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記真空ポンプは、前記中間入口（２０）よりも前記第１の入口（１０）を通してより高いガス流量でポンピングするように構成される、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記真空ポンプは、前記中間入口（２０）を通るガス流量よりも１０倍を超えて高い前記第１の入口（１０）を通るガス流量をポンピングするように構成される、
請求項７に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記真空ポンプは、前記第１の入口（１０）を通る５〜１０ｓｌｍのガス流量をポンピングするように構成される、
請求項７又は８に記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
前記真空ポンプは、前記第１の入口（１０）で３〜５ミリバールの真空、及び前記中間入口（２０）で二次ポンプを補助するのに適した圧力を提供するように構成されている、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記中間入口（２０）に提供される圧力は、０．８〜１０ミリバール、好ましくは０．８〜２．５ミリバールである、
請求項１０に記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
真空システムにおいて複数の真空チャンバ（８４、８６）を差動的にポンピングする方法であって
請求項１から１１のいずれかに記載の真空ポンプの前記第１の入口（１０）を低真空チャンバ（８４）に接続する段階と、
前記中間入口（２０）を、高真空チャンバ（８６）をポンピングする高真空ポンプの排出口に接続する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記真空システムは、連続する真空チャンバ（８４、８６）によって段階的に圧力が低減される質量分析システムを備え、前記真空チャンバ（８４、８６）は、前記真空チャンバ（８４、８６）の間の流れを制御するために制限部（８２）を介して接続されている、
請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
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