(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングを有する真空容器であって、そのハウジングに排出管を接続し、さらにその排出管に逃がし管を分岐して接続し、前記真空容器が真空チャンバを形成し、前記ハウジングが前記真空チャンバ内にポンプ領域を形成し、前記排出管が前記真空チャンバ内に排出流路を形成し、さらに前記逃がし管が前記真空チャンバ内に逃がし流路を形成する真空容器と、
前記逃がし管内に取付けて、前記排出流路内にまで延出しているフィルタスタンドパイプと、
前記ポンプ領域内に配置した少なくとも１つのクライオパネルと、
前記クライオパネルに熱接触している極低温冷凍機と、
を備えているクライオポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記フィルタスタンドパイプが前記排出流路内に配置された開口リムを有するクライオポンプ。
【請求項３】
請求項２において、前記フィルタスタンドパイプが円錐形状であるクライオポンプ。
【請求項４】
請求項３において、前記フィルタスタンドパイプが前記開口リムの反対側に開口ベースを有し、前記開口ベースが大きい円形の開口を形成し、前記開口リムが小さい円形の開口を形成しているクライオポンプ。
【請求項５】
請求項４において、前記フィルタスタンドパイプをワイヤーメッシュで構成しているクライオポンプ。
【請求項６】
請求項１において、前記逃がし管が前記排出管を接続している位置で終端しているクライオポンプ。
【請求項７】
請求項６おいて、前記排出管がその軸心方向に延び、前記フィルタスタンドパイプが前記排出管の前記軸心にほぼ垂直な第２軸心方向に延びているクライオポンプ。
【請求項８】
請求項７において、前記逃がし管に逃がし弁が取付けられているクライオポンプ。
【請求項９】
請求項８において、前記逃がし弁を前記逃がし管から取外したときに、前記フィルタスタンドパイプの形状を著しく変えることなく前記逃がし管内の所定の位置に装着できるように、フィルタスタンドパイプの寸法と形状が設定されているクライオポンプ。
【請求項１０】
請求項９において、前記逃がし弁がＯ−リングを備えているクライオポンプ。
【請求項１１】
請求項１０において、粗引きポンプを前記排出管に取付けているクライオポンプ。
【請求項１２】
請求項１において、前記クライオパネルが主軸心方向に延び、前記極低温冷凍機が前記主軸心に垂直な軸心方向に延びているクライオポンプ。
【請求項１３】
請求項１２において、前記ハウジングが第１段シェルを備え、前記排出管が前記第１段シェルに連結されているクライオポンプ。
【請求項１４】
ハウジングを有する真空容器であって、前記真空容器が真空チャンバを形成し、さらに前記ハウジングが外側シリンダと第１段シェルを備え、前記外側シリンダが主軸心方向に延びてポンプ領域を形成し、さらに前記第１段シェルが前記外側シリンダに接続されて、前記外側シリンダから前記主軸心に垂直な軸心方向に延びている真空容器と、
前記ポンプ領域内に配置された放射シールドならびに主ポンプパネルと、
第１段と第２段を有する極低温冷凍機であって、前記第１段が前記放射シールドに熱結合され、前記第２段が前記主ポンプパネルに熱結合され、さらに前記冷凍機が前記第１段シェルを通して前記ポンプ領域内に延出している、極低温冷凍機と、
前記第１段シェルに接続された排出管であって、前記排出管が前記真空チャンバ内の１つの軸心方向に延びる排出流路を形成する排出管と、
前記排出管に分岐して接続した逃がし管であって、前記逃がし管が逃がし流路を形成し、前記逃がし流路が真空チャンバ内で前記排出流路の軸に垂直な第２軸心方向に延びている逃がし管と、
前記逃がし管内に取付けたフィルタスタンドパイプであって、前記フィルタスタンドパイプが前記排出流路内に延出しているフィルタスタンドパイプと、
を備えているクライオポンプ。
【請求項１５】
請求項１４において、前記逃がし管が前記排出管に接続された近端とその反対端とを有し、前記フィルタスタンドパイプの寸法と形状が、その形状を著しく変えることなく、前記逃がし管の反対端内の所定の位置に装着できるように設定されているクライオポンプ。
【請求項１６】
請求項１４において、前記逃がし管が前記排出管に接続された近端とその反対端とを有し、さらに前記逃がし管の反対端に取付けた逃がし弁を備えているクライオポンプ。
【請求項１７】
請求項１４において、前記フィルタスタンドパイプが、開口ベースとその開口ベースの反対側に開口リムとを有する円錐形であって、前記開口ベースが大きい円形開口を形成し、前記開口リムが小さい円形開口を形成し、さらに前記開口リムが前記排出流路内に配置されているクライオポンプ。
【請求項１８】
請求項１７において、前記フィルタスタンドパイプがワイヤーメッシュで構成されているクライオポンプ。
【請求項１９】
請求項１４において、前記フィルタスタンドパイプが、開口リム、開口ベースおよびその開口ベースに取付けたベースリングを備えている円錐形のフィルタスタンドパイプであって、前記開口リムが前記開口ベースの反対側にあって、約０．１５インチ〜約０．２５インチの直径を有し、前記フィルタスタンドパイプが、ほぼ対称の軸心方向に約２．０インチ〜約２．３インチ延びており、前記ベースリングが約０．６９インチの外径を有するクライオポンプ。
【請求項２０】
請求項１９において、前記フィルタスタンドパイプがワイヤーメッシュから構成されているクライオポンプ。
【請求項２１】
クライオポンプのポンプチャンバ内のクライオパネルを加熱してそのクライオパネルから凝縮ガスを昇華させ、
前記昇華ガスを前記ポンプチャンバから排出管内に排出し、
前記昇華ガスを前記排出管から、その排出管に分岐して接続されている逃がし管内に排出し、
前記昇華ガスに含まれている粒子を、前記逃がし管内に取付けられて前記排出管内に延出しているフィルタスタンドパイプによって濾過し、さらに、
前記昇華ガスを前記逃がし管から逃がし弁を通して排出する、
ステップを有する、再生中にクライオポンプのポンプチャンバから放出されたガスからの粒子を濾過する方法。
【請求項２２】
請求項２１において、前記昇華ガス内に含まれる粒子を、前記排出管内に配置された開口リムを有するフィルタスタンドパイプによって濾過する方法。
【請求項２３】
逃がし弁を、クライオポンプハウジングに接続された排出管に分岐して接続されている逃がし管の端部の取付部から取外し、
フィルタスタンドパイプを、前記取付部を通して、前記逃がし管内の前記フィルタスタンドパイプが前記排出管内に延出している位置まで挿入し、
前記逃がし管の端部の取付部に前記逃がし弁を再度取付ける、
ステップを有するフィルタスタンドパイプを取付ける方法。
【請求項２４】
請求項２３において、前記フィルタスタンドパイプの開口リムを前記取付部を通して挿入して、先に前記開口リムを前記逃がし管を通して前記排出管内に挿入し、次に前記フィルタスタンドパイプの開口ベースを挿入するようにして、フィルタスタンドパイプを取付ける方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極低温真空ポンプ（クライオポンプ）において、真空チャンバ内で発生した昇華ガスを真空チャンバ外に排出する排出経路にフィルタを備えたものの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極低温真空ポンプ（クライオポンプ）は、低温クライオパネル上にガス分子を凍結して、周囲の空気からガスを排除する。最新のクライオポンプの多くは、共通の設計概念に従っている。このようなクライオポンプの1 つが、米国特許第４，６５５，０４６号（１９８７年、Eacobacci 氏およびPlanchard 氏に交付）で開示されている。このクライオポンプの一例を図１に示す。クライオポンプは２段極低温冷凍機１８と少なくとも２つのクライオパネルを内蔵するハウジング１２を備えており、そのクライオパネルは主ポンプパネル３４および放射シールド４４を含んでいる。ハウジング１２は、ハウジングの開口端に取付けたフランジ１４を有する。
【０００３】
工業用に使用する場合は、フランジ１４を、ワークチャンバを形成する容器の出入り口に取り付ける。クライオポンプの前面開口１６を通って、ガスはワークチャンバからハウジング１２で形成された真空チャンバ内に移動できる。真空チャンバ内では、ガスはクライオパネル３４と４４の各々の上に凝縮する。一般に、放射シールド４４は囲い（ハウジング）を構成しており、その囲いは、主ポンプパネル３４と排気されるチャンバ間に配置した前面アレイ４８の位置を除いて閉じている。放射シールド４４は、冷凍機１８の第１段２９で６０〜１３０Ｋの範囲の温度に冷却される。ワークチャンバから入った水蒸気などの高沸点ガスは、前面アレイ４８上に凝縮し、一方、放射シールド４４の残りの部分は主として放射熱から主ポンプパネル３４を遮蔽するのに役立つ。
【０００４】
一般に、主ポンプパネル３４は冷凍機の第２段３２によって４〜２５Ｋに維持され、前面アレイ４８を通過する低沸点ガスを凝縮するのに使用される。主ポンプパネル３４の下面は吸着性チャコール（吸着炭）３６でコーティングされており、水素などの特に低い沸点のガスを除去できる。その他のパネルは、たとえば、プレートの底面にチャコール（炭）を有する積層プレートを含んでいる。この実施形態の極低温冷凍機１８は、ギフォード−マクマホン（Gifford-McMahon ）冷凍サイクルにより冷却する２段冷凍機であり、冷凍機１８は、圧縮ヘリウムガスが膨張するときに、クライオパネル３４と４４から熱を抽出する。冷凍機１８はモーター２２で駆動され、供給ライン２４を通してヘリウムを供給される。処理後のヘリウムは、回収ライン２６を通して冷凍機から排除され、圧縮機に戻り、再度圧縮されて工程を繰返す。
【０００５】
クライオパネルは、基本的に空気からガス分子を冷凍して排除して、真空チャンバ内の真空を確立する。浮遊ガス分子がクライオパネルに衝突するときに、クライオパネルはガス分子から熱エネルギーを抽出する。十分に熱エネルギーが抽出された場合は、ガス分子の相は、クライオパネル上で蒸気から固体凝縮物に変化する。クライオパネル上で凝縮および／または吸着されたこのようなガスでは、高真空が真空チャンバとワークチャンバの両方で得られる。
【０００６】
一度高真空を確立すると、部分的に排気されたロードロック（load lock)を通してワークピースをワークチャンバに出し入れできる。ロードロックに対してワークチャンバを開く毎に、余分なガスがワークチャンバに入る。これらのガスはクライオパネル上に凝縮して、再度チャンバを排気し、処理に必要な低圧力を提供する。時間が経過すると、クライオパネル上に堆積する凝縮物の量の増加に伴ないクライオポンプの効率とポンプ能力は低下する。さらに、ワークチャンバ内でのワークピースの損傷の危険の他に、停電または他の原因のために、危険な化学物質を含む場合がある圧縮ガスの急速な温度上昇による昇華を引き起こして健康と安全面にリスクとなることがある。
【０００７】
したがって、クライオパネル３４と４４を一定のスケジュールで加熱して、定期的に再生処置し、クライオパネルから凝縮ガスを放出する。放出されたガスは、排出管５８を通して真空チャンバから排除される。排出管５８の端部には、逃がし弁６０があり、真空チャンバからの排出ガス流量を制御する。同様に、逃がし弁６０はクライオポンプの予定外の停止の際に昇華ガスを排出できる。
【０００８】
典型的な逃がし弁６０は、キャップを備える圧力開放弁であり、弁が閉止のときに、そのキャップはスプリングによってＯ−リングシールに押し付けられている。圧力が弁を開くのに十分な場合は、キャップはＯ−リングから離れる方向に押され、排気ガスはシールを通って流れる。フィルタの無い場合は、排出ガス中に含まれるごみも、排出管を通って流れ、しばしばＯ−リングシールと密閉キャップ上に集積する。このごみは、クライオパネルからのチャコールまたはワークチャンバ内の処理により発生するその他のごみの粒子を含む。シールとキャップ上へのごみの堆積は弁のシールを劣化させる。結果的に、逃がし弁の位置でクライオポンプ内への漏れが大きくなりクライオポンプに不要な負荷を与える。
【０００９】
図１の例では、フィルタパイプ搭６２は排出管の口の位置に配置され、排出ガス流に含まれるごみを濾過する。フィルタパイプ搭６２は、開口端を有するシリンダ内に形成されたステンレススチール製メッシュスクリーンを備えている。フィルタスクリーンが詰まらない限り、開口端はチャンバ内の危険圧力上昇を防止する。フィルタパイプ搭６２は最低限でも長さ４インチあり、クライオパネル３４，４４を取付ける前、または真空チャンバ内から排出管５８にアクセスためにクライオパネル３４，４４を取外した後のどちらかに、前面開口１６を通してクライオパネル内に取付けられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
過去１０年内にクライオポンプの設計は、冷凍機とクライオパネルの垂直・同軸配列から、水平またはフラット配列に移行し、冷凍機はクライオパネル軸に垂直な軸心方向に配置されている。このような発展はハウジングの設計に変化をもたらした。現在では、別々のシリンダを連結して、真空チャンバ内に冷凍機とクライオパネルの両方を密封している。通常この設計により、同軸設計に比べて小型化でき、結果的にハウジング内の空間を減少できる。さらに、チャンバ内部からは簡単にアクセスできず、僅かな開き空間しかない第１段シェルの方に排出管を移設した。その結果、フィルタパイプ搭を“フラット”クライオポンプに使用しなくなった。したがって、シールを定期的に清浄にしチャンバ内の真空の完全性を維持する面倒な作業が必要になった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によればクライオポンプは排出管を備えており、それによりハウジングに接続された排出流路を形成する。逃がし管はこの排出管に接続されている。逃がし管は内部に組込んだフィルタパイプ搭を有し、そのフィルタパイプ搭は排出流路内に突出している。
【００１２】
好ましい実施形態では、フィルタパイプ搭は円錐形であり、一端に開口ベースを、他端に開口リムをそれぞれ有する。開口リムは排出管内に配置され、排出管は大きい角度で（好ましくは逃がし管にほぼ直角）、軸心方向に向けられている。さらに、粗引きポンプを排出管に取付け、Ｏ−リングを備える着脱可能な逃がし弁を逃がし管に取付けている。さらに、フィルタパイプ搭はワイヤーメッシュを有しており、逃がし弁が逃がし管から取り外されたときに、大きく形状を変化させずに逃がし管内に挿入され、かつ適切な位置に設置できるように、メッシュを装着できる寸法・形状になっている。フィルタパイプ搭の特に好ましい実施形態では、固定寸法を有する現在使用中のＴ字管に連結して使用するとき、希望するフィルタ性能を提供する寸法を有する。特に、この実施形態では、約０．１５〜約０．２５インチの直径、約２．０〜約２．４インチの長さ、外径約０．６９インチのベースリングの開口リムを有する。
【００１３】
別の好ましい実施形態では、少なくとも１つのクライオパネルが真空チャンバ内の軸心方向に延び、クライオパネルの軸に垂直に延びている極低温冷凍機に熱的に結合している。さらに、排出管を逃がし管の端部に接続している。
【００１４】
本発明の方法では、冷凍工程中にクライオポンプのポンプチャンバから放出されるガスに含まれる粒子を濾過する。第１に、ポンプチャンバ内のクライオパネルを加熱して、クライオパネルから凝縮ガスを昇華させる。昇華されたガスはポンプチャンバから排出管に排出される。昇華されたガスは、排出管から逃がし管に排出される。ガスが排出管から逃がし管に流れると同時に、昇華されたガス内に含まれる粒子は、逃がし管内に組込まれかつ排出管内に延びているフィルタパイプ搭によって濾過される。最後に、昇華されたガスは逃がし弁を通して逃がし管内から排出される。
【００１５】
本発明の別の方法はクライオポンプ内にフィルタパイプ搭を取付ける方法である。真空容器は前述通りの構成である。フィルタパイプ搭は逃がし管の端部の取付部から逃がし弁を外して取付ける。その後フィルタパイプ搭を前記取付部を通して逃がし管内に挿入し、フィルタパイプ搭が排出管内に入り込むようにする。ついで、逃がし弁を前記取付部に再装着する。
【００１６】
本発明により、排出管および逃がし管の接続位置の目的とする空間に導入可能な、高効率粒子フィルタを提供できる。さらに、本発明のフィルタパイプ搭は、以前のクライオポンプ設計に使用した機種に比べて、取付けが容易である。また、本発明のフィルタパイプ搭は、既存の機種のクライオポンプに容易に後付けできる。さらに、フィルタパイプ搭の寸法を、かなりの粒子堆積後でも、フィルタ両端の低い圧力差を維持するとともに、高効率の粒子除去性能を持つように選択している。最後に、本発明のフィルタパイプ搭により、逃がし弁のＯ−リングシールを定期的に清掃して再生後の真空を再度確立する必要を実質的に減少または無くすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の前記目的および他の目的、構成および利点を、添付図面に示した本発明の好ましい実施形態の説明から明らかとなるであろう。異なる図面においても、同一参照番号は同一部分を示す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を明示することに重点を置いている。
【００１８】
図２は本発明のクライオポンプを示す。クライオポンプはハウジングを備え、そこに真空チャンバの主要部品を収納している。ハウジング１２は第１段シェル２０と外側シリンダ２１を備えている。外側シリンダ２１は閉止端１５を備え、クライオパネル３４と４４を収納している。一方、第１段シェル２０は、少なくとも第１段ヒートシンク２８に加えて極低温冷凍機の第１段２９を収納している。フランジ１４は外側シリンダ２１に取付けられ、それによってクライオポンプをワークチャンバの出入り口に結合できる。クライオポンプを垂直軸心方向にワークチャンバに取付けることが多い、この場合、外側シリンダ２１は第１段シェル２０と共に上部にあり、モーター２２は下部に配置される。この配置方向は、図２を時計方向に９０度回転させたものとしてもよい。真空チャンバは前面開口１６を通してワークチャンバに流体を通すように結合（流体結合）している。
【００１９】
ガスを凝縮させる１対のクライオパネルが真空チャンバ内に配置されている。クライオパネルは放射シールド４４と主ポンプパネル３４を備える。放射シールド４４の前面アレイ４８は前面開口１６内に配置され、ワークチャンバから入って来る高沸点ガスを凝縮する。放射シールド４４の残りの部分は前面開口１６から離れる方向に延びており、凝縮の容積部(volume)３６を形成する。この容積部３６内で、主ポンプパネル３４はバッフルアレイの形態となっており、その上にガスを凝縮することができる。主ポンプパネル３４は、２段ギフォード−マクマホン極低温冷凍機１８の第２段３２に取付けられている。第２段ヒートシンクは、第２段３２と主ポンプパネル３４間の密接な熱接触を提供する。一方、放射シールド４４は、２段ギフォード−マクマホン極低温冷凍機１８の第１段２９に取付けられている。第１段ヒートシンク２８は、第１段２９と放射シールド４４間の密接な熱接触を提供する。
【００２０】
冷凍機１８内では、ヘリウムなどの圧縮ガスを冷凍シリンダを通して循環させる工程により冷却を達成する。圧縮ガス源（つまり、圧縮機）は通常、入口弁を通してシリンダの第１端に連結されている。排出ラインの排出弁はシリンダの第１端から圧縮機の低圧側に通じている。最初、再生式熱交換マトリックス（再生器）を備えるディスプレーサはシリンダの第２端にある。排出弁が閉じ、入口弁が開くと、シリンダが圧縮ガスで満たされる。入口弁が開いた状態で、ディスプレーサは第１端方向に移動して、圧縮ガスを再生器を通して第２端に押しやり、ガスが再生器を通過するときに冷却される。入口弁が閉じ、排出弁が開くときに、ガスは膨張して低圧排出ライン中に入り、さらに冷却する。その結果発生する第２端のシリンダ壁を横切る温度勾配により、熱を負荷（つまり、クライオパネル）からシリンダ内のガスに流す。その後、排出弁が開き、入口弁が閉じた状態で、ディスプレーサは第２端に戻る。これにより、ガスは再生器を通って移動して戻り、熱を冷却ガスに戻す。これでサイクルは完了する。
【００２１】
窒素、酸素、アルゴンなどの低沸点ガスを凝縮するのに十分な低温を達成するために、冷凍機１８に第２段３２を追加する。第２段３２は、第１段２９ですでに冷却されているヘリウムガスを吸入し、さらに通常４〜２５Ｋの温度にまで冷却する。
【００２２】
冷凍機１８は、放射シールドがほぼ対称的になる軸心に垂直な軸心方向に延びている。冷凍機１８の第１段２９は、第１段シェル２０を通って第２段３２に連結される位置まで延出している。第２段３２は第１段２９から、外側シリンダ２１で形成されているポンプ領域内に突出している。
【００２３】
Ｔ字管５０の排出管５８は第1 段シェル２０に連結されており、クライオパネル３４と４４からは離れている。図３にＴ字管５０の詳細を示す。排出管５８は真空チャンバの主要部でない残部と流体的に結合する流路５９を形成し、それによってハウジング１２内の高圧力を排出管５８を通して排出できる。次に説明するように、クライオパネルを再生するときに高圧力が発生することが多い。ハウジングから離れた、排出管５８の端部に、粗引きポンプ６６があり、真空チャンバ内を予備的に低レベルの真空にする。
【００２４】
逃がし管６８の一端部は排出管５８に取付けられている。逃がし管６８は逃がし流路６９を形成し、排出流路５９の軸心に垂直な軸心方向に向けられている。逃がし管６８は他端部にある、着脱式の逃がし弁６０用の取付部７０で終端している。フィルタパイプ搭６２を取付部７０内にはめ込み、着脱式逃がし弁６０を取付部７０にねじ込み、逃がし流路６９および排出流路５９内にフィルタパイプ搭６２を収納する。逃がし弁６０はキャップ７２を備えており、弁が閉じているときには、キャップはスプリング７６によってＯ−リングシール７４に押し付けられている。スプリング７６は、穴の開いた端板８０を持つねじ部分７８によって逃がし流路６９方向にばね力を持つようになっている。流路内の圧力が１．５ポンド／平方インチを越えると、スプリング７６の力を越えて、キャップはＯ−リングシール７４から離れる方向に押され、排気ガスはシール７４を通過して流れ出す。
【００２５】
図４にフィルタパイプ搭６２を示す。このフィルタパイプ搭は、８０×８０メッシュの平織形状で、０．００５５インチの直径を有する金属線の円錐型スクリーン７２から構成されている。ベース８４の開口の直径は０．６２インチで、細い方の端部の開口リム８６の直径は０．１５〜０．２５インチが望ましい。Ｔ字管を通して液体寒剤を通過させるには、最低限０．１５インチの直径が必要である。特に好ましい実施形態では、開口リム８６の直径は０．１８〜０．２２インチである。
【００２６】
図３に示すように、Ｔ字管５０の長さ、つまり、逃がし管６８の軸に沿って、取付部７０の遠端７１から排出管５８の遠い方の内側面６１までの長さは、２．３０〜２．４６インチである。この長さの範囲は製造公差によるものである。フィルタパイプ搭６２のベース８４の遠端は取付部７０の端部７１と面一である。したがって、パイプ搭６２の開口リム８６と排出管５８の遠い方の内側面６１間の空隙は、Ｔ字管５０の長さとパイプ搭６２の長さとの差になる。
【００２７】
開口ベース８４の端部から開口リム８６までの対称軸心に沿って測定したフィルタパイプ搭６２の長さは、約２．０〜約２．３インチが望ましく、前述のようにフィルタ６２をＴ字管内に取付けたときに、排出流路５９内に開口リム８６を位置させる。さらに好ましくは、フィルタパイプ搭６２の長さが、Ｔ字管長さよりも約０．２１インチ短く、開口リム８６と排出管５８の対向壁面との間に０．２１インチの対応する空隙を備える。特に好ましい実施形態では、フィルタパイプ搭６２の長さは２．１４〜２．２０インチである。フィルタパイプ搭寸法の製造公差より、フィルタパイプ搭は０．０３インチの許容差を有すると予測され、前の実施例における目標長さ２．１７インチから０．０３インチの変動になる。フィルタパイプ搭６２の２．１７インチ長さは、２．３８インチ長さを有する平均的Ｔ字管において０．２１インチの所望の空隙を提供する。
【００２８】
排出間から逃がし管への流体および粒子の流れの軌道は、金属メッシュスクリーン６２にほぼ垂直であり、約２．１７インチの好ましい長さを有するフィルタパイプ搭６２と、約０．１８インチの好ましい直径を有する開口リム８６により、前述の標準的Ｔ字管で捕獲されない粒子は（例えあるとしても）ほんの僅かである。さらに、０．２２インチの開口リム直径と、開口リム８６とＴ字管の内側面６１間に０．３２インチの空隙を備える長さを有するフィルタパイプ搭６２であっても、入ってくる粒子の９０％以上を捕獲する。
【００２９】
一方、前記空隙または開口リム８６の寸法が減少するのに伴って、フィルタパイプ搭６２両端の圧力差は増加する。さらに、捕集した粒子でスクリーン７２がほぼ詰まってしまうときにも、圧力差は増加する。開口リム８６で形成される開口の存在自体が、その寸法および位置と共に重要である、なぜなら、金属スクリーン７２の全表面が粒子で詰まっているときでも、その開口を通りガスが流れるからである。スクリーン７２全体が、開口リム８６で提供されるような十分な出口が無くて詰まっている場合は、圧力が真空チャンバ内で上昇し、装置が損傷を受けるレベルにまで達する可能性がある。チャンバ内の過大圧力の結果クライオポンプの前面開口にあるゲート弁が最初に故障すると思われる。前述の範囲内の寸法を有する実施形態では、スクリーン７２が粒子でほぼ詰まっているときにも、許容限界を超える圧力差（つまり、２５ポンド／平方インチより大きい圧力差）を発生しない。
【００３０】
同様に重要なことは、開口リム８６で形成される開口が、ポンプ領域から排出する液体寒剤の出口として役立つことである。前述のように、図２に示すクライオポンプは、垂直軸心の上部に外側シリンダ１２を、底部にモーター２２を備えて取付けられている。クライオパネルが温度上昇すると、凝縮ガスの一部は昇華せずに液化する可能性がある。通常このような液体は、外側シリンダ１２で形成されているポンプ領域から第１段シェル２０で形成されている容積部内に排出される。ハウジング１２の寸法を厳しく制限して、真空チャンバ内の開き空間を最小にしているため、第１段シェル２０は急速に液体寒剤で満たされる。したがって、図３に示すように、液体寒剤は第１段シェル２０からＴ字管５０を通して排出される。
【００３１】
真空チャンバ内の圧力が十分大きくなり、逃がし弁６０を作動させる場合は、液体寒剤は排出流路５９から逃がし流路６９内に向かう。しかし通常は、液体寒剤は金属スクリーンを通過できない。したがって、開口リム６８で形成された開口は液体寒剤の非常に重要な流路を提供し、液体寒剤がＴ字管５０を詰まらせ、その結果ハウジング１２から外への液体とガスの両方の流れが阻止されるのを防止する。フィルタパイプ搭６２の開口リム８６を通過後、液体寒剤は逃がし弁６０を通って流れて別の管内に入り、そこで収集および排除される。
【００３２】
フィルタパイプ搭６２は、排出管５８から延びる逃がし管に取付けている着脱式逃がし弁６０を含む既存のクライオポンプに容易に後付けできる。逃がし弁６０を逃がし管６８から取外す（通常、ねじってゆるめる）ことだけが必要である。その後、最初に開口リム８６を入れて、フィルタパイプ搭６２を逃がし流路６９内に挿入する。全体を挿入すると、ベースリング８４が逃がし管６８の内側壁を押し、それによってフィルタパイプ搭６２を所定の位置に固定する。逃がし弁６０を再度取付けて装着を完了する、これにより真空チャンバ内にフィルタパイプ搭６２が収納される。
【００３３】
前述のように、真空チャンバ内の圧力上昇と粒子放出の主要な原因は、再生工程である。再生工程を実行するときは、クライオパネルは温められ、凝縮ガスがクライオパネルから昇華する。ガスが放出されると共に、真空チャンバ内の圧力が上昇し、逃がし弁を押し開けてチャンバからの放出ガスを排出する。再生が終了に近づくと、チャンバ内の圧力は１ポンド／平方インチ以下に低下し、逃がし弁が閉じる。その後、排出管に取付けられている粗引きポンプを起動して、チャンバ内の圧力をさらに減少させた後に、クライオパネルを再冷却する。
【００３４】
【実験】
予備的テストにおいて、粒子を含んだガス流を排出管を通し、さらにフィルタ無しの逃がし管を通すことにより、比較の基準となる流れを確立した。平均４２６粒子が逃がし流路を通過した。この後、長さ２．３９４インチを有するＴ字管内で、直径０．２２０２インチの開口と長さ２．０７４インチを有するフィルタパイプ搭６２を使用してテストを繰返した。前記基準流れの粒子の平均２．３％がフィルタ６２を通過した。再度、長さ２．３５７インチを有するＴ字管内で、直径０．１８０インチの開口と長さ２．０３７インチを有するフィルタパイプ搭６２を使用してテストを繰返した。このフィルタを使用すると、基準流れの粒子の平均１．０％がフィルタ６２を通過した。このテストに使用したフィルタパイプ搭の長さは、０．３２インチの空隙を持つように設定したが、この値は、本実施形態で許容できる空隙寸法範囲（０．１０〜０．３２インチ）内の最大値である。フィルタを長くすると、空隙は小さくなり、排出流路から入りこむ粒子をさらに多く（全部ではないが）捕獲すると予測される。
【００３５】
本発明を、特に好ましい実施形態を引用して示し、説明してきたが、特許請求の範囲に規定する本発明の範囲から逸脱することなく、形態および細部の各種変更が可能なことは、当業者には理解できるところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術のクライオポンプの縦断面図である。
【図２】  本発明のクライオポンプの縦断面図である。
【図３】  フィルタパイプ搭を含むＴ字管を部分的に模式図で図示する縦断面図である。
【図４】  フィルタパイプ搭の側面図である。
【図５】  フィルタパイプ搭のワイヤーメッシュの側面図である。
【図６】  フィルタパイプ搭のベースリングの側面図である。
【符号の説明】
１２…ハウジング、１４…フランジ、２０…第１段シェル、２１…外側シリンダ、２９，３２…極低温冷凍機の第１段および第２段、３４…主ポンプパネル（クライオパネル）、４４…放射シールドパネル（クライオパネル）、５８…排出管、５９…排出流路、６０…逃がし弁、６２…フィルタパイプ搭、６６…粗引きポンプ、６８…逃がし管、６９…逃がし流路、７０…取付部、８４…開口ベース、８６…開口リム
【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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