JPS583591B2 - Method and apparatus for moving objects from gas to vacuum and vice versa - Google Patents
Method and apparatus for moving objects from gas to vacuum and vice versaInfo
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- JPS583591B2 JPS583591B2 JP53065633A JP6563378A JPS583591B2 JP S583591 B2 JPS583591 B2 JP S583591B2 JP 53065633 A JP53065633 A JP 53065633A JP 6563378 A JP6563378 A JP 6563378A JP S583591 B2 JPS583591 B2 JP S583591B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は物体乃至物質を気体中から真空中にもしくはそ
の逆に移動させる方法およびその装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for moving an object or substance from a gas to a vacuum or vice versa.
物体乃至物質を大気圧中から真空中に移動させなければ
ならない場合がある。There are times when it is necessary to move an object or substance from atmospheric pressure into a vacuum.
例えばイオンを分析するために質量分析装置を使用する
場合にはその分析すべきイオンをその分析装置の作動に
必要な真空中に送り込まなければならない。For example, when using a mass spectrometer to analyze ions, the ions to be analyzed must be introduced into a vacuum necessary for the operation of the analyzer.
また、金属の薄膜を材料に蒸着する等のある種の材料処
理工程は真空中で行なうのが望ましい。Additionally, certain material processing steps, such as depositing thin films of metal onto materials, are desirably performed in a vacuum.
上述のような作業において処理すべき材料や分析すべき
イオン等を真空室内に導入する際に種々の問題がある。There are various problems when introducing materials to be processed, ions to be analyzed, etc. into a vacuum chamber in the above-mentioned operations.
例えばイオンの分析の場合には従来使用されているポン
プの能力が限られているため、真空室の入口を極めて小
さくする必要があった。For example, in the case of ion analysis, the capacity of conventionally used pumps is limited, so it is necessary to make the inlet of the vacuum chamber extremely small.
また、材料の真空中での処理には通常バッチ方式が用い
られていた。Additionally, a batch method was usually used to process materials in a vacuum.
すなわち材料をバッチ毎に真空室内に入れ、その真空室
を真空にし、処理が終った後、その真空室に再び気体を
満たして真空室を開けて材料を取り出すという工程が必
要であった。That is, it was necessary to put materials into a vacuum chamber batch by batch, evacuate the vacuum chamber, and after processing, fill the vacuum chamber again with gas, open the vacuum chamber, and take out the materials.
このような方法は時間がかかるとともにコスト的に高く
つく。Such methods are time consuming and costly.
このような事情に鑑みて本発明は物体乃至物質を気体中
と真空中の間を連続的に移動させる方法およびその方法
を実施する装置を提供することを目的とするものである
。In view of these circumstances, it is an object of the present invention to provide a method for continuously moving an object or substance between gas and vacuum, and an apparatus for carrying out the method.
本発明の装置は、
物質乃至物体を出し入れするための開口を備えるととも
に、その物質乃至物体を通す所定のパスをほぼ取り巻く
面を内部に備えた真空室、前記開口を通ってその物質乃
至物体を移動させる手段、
前記真空室内で前記所定のパスに沿って物質乃至物体を
案内する手段、
前記真空室内の面を所定の温度まで冷却する冷却手段お
よび、
前記真空室を前記開口に隣接した第1の領域とその第1
の領域の下流の第2の領域に分割する仕切手段からなっ
ており、
前記開口が、その開口を前記物質乃至物体が通過すると
きに外部の気体が真空室内に浸入することができるよう
な寸法になっており、前記真空室内の面が前記第1、第
2の領域の両方に亘って延びており、前記仕切手段がそ
の内面に少なくとも接近する位置まで延びており、前記
面が所定の温度に冷却されると前記開口から浸入した気
体が固相に変化し、それによって前記第2の領域内の圧
力が第1の領域内の圧力より低くなるとともに、前記物
質乃至物体が前記第1、第2の領域間を前記所定のパス
を通って移動できるようになっていることを特徴とする
ものである。The apparatus of the present invention comprises a vacuum chamber having an opening for introducing and removing a substance or object, and a vacuum chamber having a surface that substantially surrounds a predetermined path through which the substance or object passes through the opening; means for moving the substance or object along the predetermined path within the vacuum chamber; cooling means for cooling a surface within the vacuum chamber to a predetermined temperature; area and its first
partitioning means dividing the region downstream of the region into a second region, the opening having dimensions such that external gas can enter the vacuum chamber when the substance or object passes through the opening. a surface within the vacuum chamber extends across both the first and second regions, the partition means extends at least to a position approaching the inner surface thereof, and the surface is heated to a predetermined temperature. When the gas infiltrated through the opening changes to a solid phase, the pressure in the second region becomes lower than the pressure in the first region, and the substance or object becomes The device is characterized in that it can move between the second areas through the predetermined path.
また本発明の一実施例においては前記物質乃至物体とと
もに真空室内に入る気体を使用してその物質乃至物体を
真空室内に送る前に予備処理するようになっている。In one embodiment of the invention, the gas that enters the vacuum chamber along with the substance or object is used to pre-process the substance or object before sending it into the vacuum chamber.
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の装置を使用した質量分析装
置を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a mass spectrometer using an apparatus according to an embodiment of the present invention.
第1図において、本実施例の装置2は内側シエル4、中
間シエル6、および外側シエル8を備えている。In FIG. 1, the device 2 of this embodiment includes an inner shell 4, an intermediate shell 6, and an outer shell 8.
質量分析装置10がその外側シェル8内に配されている
。A mass spectrometer 10 is arranged within its outer shell 8.
前記内側シエル4は両端の開口した円筒状乃至管状をな
している。The inner shell 4 has a cylindrical or tubular shape with both ends open.
その内側シエル4の内面に複数の現状の冷却フイン14
が互いに間隔を置いて配されている。A plurality of current cooling fins 14 are provided on the inner surface of the inner shell 4.
are spaced apart from each other.
各冷却フイン14は内側シエル4にその半径方向内側に
延びるように固定されており、それによって内側シエル
4内の実効冷却領域が拡げられ、内側シエル4の実効捕
獲率が増大されている。Each cooling fin 14 is fixed to the inner shell 4 so as to extend radially inward thereof, thereby expanding the effective cooling area within the inner shell 4 and increasing the effective capture rate of the inner shell 4.
内側シエル4は冷却機構16の第1の冷却部15に両者
間の熱伝達が良好に行なわれるようにして取り付けられ
ている。The inner shell 4 is attached to the first cooling part 15 of the cooling mechanism 16 in such a manner that heat transfer between the two is good.
冷却機構16は20゜Kの温度で冷却部15から3ワッ
トの熱を奪うことができるような性能を有している。The cooling mechanism 16 has a performance capable of removing 3 watts of heat from the cooling section 15 at a temperature of 20°K.
前記中間シエル6はほぼ円筒状をしており、その後端は
開口しているか、その前端部18は円錐状をなしている
。The intermediate shell 6 has a substantially cylindrical shape, and its rear end is open or its front end 18 is conical.
その円錐状の前端部18の先端には開口20が設けられ
ている。An opening 20 is provided at the tip of the conical front end 18 .
その中間シエル6にはその後端付近において2個の半径
方向内側に延びる環状の冷却フイン22が互いに長さ方
向に間隔をおいて配されている。Near the rear end of the intermediate shell 6, two annular cooling fins 22 extending radially inward are disposed at a distance from each other in the length direction.
この冷却フイン22は20°Kの前記内側シエル4に向
かう放射熱を捕穫する。The cooling fins 22 capture the radiant heat directed towards the inner shell 4 at 20°K.
その中間シエル6の外面には例えば放射率を低下させる
ようにアルミニウム処理されたマイラー(Mylar)
の商標で知られるプラスチック等で形成された複数の断
熱層24が被せられており、中間シエル6への熱放射が
小さくなるようになっている。The outer surface of the intermediate shell 6 is made of Mylar, which is aluminized to reduce emissivity.
The intermediate shell 6 is covered with a plurality of heat insulating layers 24 made of plastic or the like known under the trade name 6, so that heat radiation to the intermediate shell 6 is reduced.
その中間シエル6は冷却機構16の第2の冷却部26に
取り付けられている。The intermediate shell 6 is attached to the second cooling part 26 of the cooling mechanism 16.
この第2の冷却部26は管状をしていて前記第1の冷却
部15を取り巻き、その第1の冷却部15が環境温度か
ら保護している。This second cooling section 26 has a tubular shape and surrounds the first cooling section 15, which protects it from the ambient temperature.
冷却機構16はこの第2の冷却部26から温度80゜K
で7ワットの熱を奪うことができる。The cooling mechanism 16 receives a temperature of 80°K from this second cooling section 26.
can remove 7 watts of heat.
またその第2の冷却部26の外側はアルミニウム処理さ
れたプラスチックフイルム28で断熱されている。The outside of the second cooling section 26 is insulated with an aluminum-treated plastic film 28.
前記外側シエル8はほぼ円筒状の側壁30、前壁32お
よび後壁33からなっている。The outer shell 8 consists of a generally cylindrical side wall 30, a front wall 32 and a rear wall 33.
その後壁33は閉じているが、前壁32は前記中間シエ
ル6の前端の開口20と同心の小径の(通常0.002
〜0.01インチ)開口35を有している。The rear wall 33 is closed, but the front wall 32 has a small diameter (usually 0.002
~0.01 inch) opening 35.
外側シエル8はその開口35以外の部分においては前記
内側シエル4および中間シエル6を気密に取り囲んでい
る。The outer shell 8 hermetically surrounds the inner shell 4 and the intermediate shell 6 except for the opening 35 thereof.
その外側シエル8の前壁32に気体力−テン室36が結
合されている。A gas pressure chamber 36 is connected to the front wall 32 of the outer shell 8.
この気体力−テン室36はその端壁に設けられたカーテ
ン用の気体の入口38および後壁および前壁にそれぞれ
設けられた中央開口40.42以外においては閉鎖され
た空間である。The gas chamber 36 is a closed space except for the gas inlet 38 for the curtain provided in the end wall and the central openings 40, 42 provided in the rear and front walls, respectively.
その中央開口40.42は前記外側シエル8の開口35
と軸上に整列しており、物質乃至物体をその3つの開口
35,40,42を通って真空室内に入れることができ
るようになっている。Its central opening 40.42 is the opening 35 of said outer shell 8.
The three openings 35, 40, and 42 allow substances or objects to enter the vacuum chamber.
質量分析装置10が外側シエル8の後壁33の内側に取
り付けられている。A mass spectrometer 10 is mounted inside the rear wall 33 of the outer shell 8.
その質量分析装置10の前部は円筒状の保護壁44内に
突出している。The front part of the mass spectrometer 10 projects into a cylindrical protective wall 44 .
この保護壁44はその後端部からほぼ半径方向外側に延
びる前方に傾斜したフランジ46を備えている。The protective wall 44 includes a forwardly sloping flange 46 extending generally radially outwardly from its rear end.
その保護壁44の内面および後部はアルミニウム処理さ
れたプラスチックフイルム48によって断熱されており
、質量分析装置10から前記内側シエル4および外側シ
エル6に伝達される熱の量を減少させるとともにその質
量分析装置10の内部が冷え過ぎるのを防止している。The inner surface and rear portion of the protective wall 44 are insulated by an aluminized plastic film 48 to reduce the amount of heat transferred from the mass spectrometer 10 to the inner shell 4 and outer shell 6 and to This prevents the inside of 10 from getting too cold.
また保護壁44は前記中間シエル6に結合された数本の
伝熱性の帯状部材50によって支持されており、温度8
0゜Kにおいてその保護壁44から熱が奪われるように
なっている。Further, the protective wall 44 is supported by several heat conductive strip members 50 connected to the intermediate shell 6, and is maintained at a temperature of 8
At 0°K, heat is removed from the protective wall 44.
外側シェル8内の真空室は第1、第2、第3の領域54
,55.56に分割されている。The vacuum chamber within the outer shell 8 has first, second and third regions 54.
, 55.56.
第1の領域54と第2の領域55は質量分析装置10の
前部に取り付けられた円錐状の金属性仕切部材57によ
って仕切られている。The first region 54 and the second region 55 are separated by a conical metal partition member 57 attached to the front of the mass spectrometer 10.
その仕切部材57は前部57aおよび後部57bからな
っている。The partition member 57 consists of a front part 57a and a rear part 57b.
その前部57aは、質量分析装置10の室温に保たれて
いる前面60から突出する銅製のロツド59に取り付け
られている銅製のリング58に固定されている。Its front portion 57a is fixed to a copper ring 58 that is attached to a copper rod 59 that projects from the front surface 60 of the mass spectrometer 10, which is kept at room temperature.
これによってその前部57aはほぼ室温に保たれる。This keeps the front portion 57a at approximately room temperature.
この構成はイオンに使用するときに有利であり、また仕
切部材57の前部57aに気体が凝結して付着するのを
防止するのに効果がある。This configuration is advantageous when used for ions, and is also effective in preventing gas from condensing and adhering to the front portion 57a of the partition member 57.
仕切部材57の後部57bは前記保護壁44から前方に
突出する伝達性のストラツプ61に固定されており、8
0゜Kにおいてその後部57bから熱が奪われるように
なっている。The rear part 57b of the partition member 57 is fixed to a transmissive strap 61 that projects forward from the protective wall 44,
At 0°K, heat is removed from the rear portion 57b.
イオンは円錐状の仕切部材57内にその前部57aの前
端の開口62を通って入ることができる。Ions can enter the conical partition member 57 through an opening 62 at the front end of its front portion 57a.
その円錐状仕切部材57内に入ったイオンはエレメント
63a,63bおよび仕切部材57の前部57aからな
る3エレメント構成のアインツエルレンズによって案内
される。Ions entering the conical partition member 57 are guided by an Einzel lens having a three-element configuration consisting of elements 63a, 63b and a front portion 57a of the partition member 57.
通常はエレメント63aおよび前部57aは接地され、
エレメント63bには所定の電圧がかけられる。Normally the element 63a and the front part 57a are grounded,
A predetermined voltage is applied to the element 63b.
真空室の第2、第3の領域55.56は前記保護壁44
の後端部の傾斜したフランジ46によって仕切られてい
る。The second and third regions 55 and 56 of the vacuum chamber are connected to the protective wall 44.
It is separated by an inclined flange 46 at the rear end.
こめフランジ46は第3の領域56から第2の領域55
へ気体が流れるのを許すが、第3の領域56から第1お
よび第2の領域54.55への熱放射を減ずる。The temple flange 46 extends from the third region 56 to the second region 55.
54, but reduces heat radiation from the third region 56 to the first and second regions 54,55.
通常の作動においては、分析されるべきイオン64は前
記各開口42,40.35を通って真空室内に導入され
る。In normal operation, ions 64 to be analyzed are introduced into the vacuum chamber through each of said openings 42, 40.35.
このイオンの導入は1975年3月3日出願の米国特許
出願555,202号に説明されている方法の1つで行
なうことができる。Introduction of this ion can be accomplished by one of the methods described in US patent application Ser. No. 555,202, filed March 3, 1975.
あるいは第1図に示すように分析すべきトレーサーを含
む資料気体を前記気体力−テン室36の前部に配された
取入室66にダクト65から導入してもよい。Alternatively, as shown in FIG. 1, a sample gas containing a tracer to be analyzed may be introduced from a duct 65 into an intake chamber 66 disposed at the front of the gas temperature chamber 36.
この取入室66はその取入室66と電気的に絶縁され、
■1で示す電圧に保持されている電用針電極67を備え
ている。This intake chamber 66 is electrically insulated from the intake chamber 66,
(2) A power needle electrode 67 is provided which is maintained at the voltage indicated by 1.
前記トレーサーは針電極67からの放電によって直接イ
オン化してもよいし、化学的イオン化によって間接にイ
オン化してもよい。The tracer may be ionized directly by discharge from the needle electrode 67 or indirectly by chemical ionization.
後者においては試料気体と混合しても差し支えない1種
乃至数種の化学的試薬気体を針電極67からの放電によ
ってイオン化し、それをトレーサー分子と反応させてト
レーサーイオンを形成する。In the latter, one or more chemical reagent gases that may be mixed with the sample gas are ionized by discharge from needle electrode 67 and reacted with tracer molecules to form tracer ions.
例えばプラズマ放電等の他のイオン化方法を使用しても
よい。Other ionization methods may also be used, such as plasma discharge.
このようにして形成されたトレーサーイオンは前記開口
42.40が形成されているプレートに印加された適当
な電圧V2,V3によってそれらの開口42.40から
真空室内に導入される。The tracer ions thus formed are introduced into the vacuum chamber through the openings 42.40 by appropriate voltages V2, V3 applied to the plates in which said openings 42.40 are formed.
試料気体自体は前記気体力−テン室36内に導入される
気体によって真空室内に入るのを阻止される。The sample gas itself is prevented from entering the vacuum chamber by the gas introduced into the gas force chamber 36.
このカーテン用の気体はその一部が気体力−テン室36
の前壁に設けられた開口42から外に流出するような圧
力で入口38から気体力−テン室36内に導入され、取
入室66内の気体が真空室内に入るのを阻止する。A part of the gas for this curtain is gas power - ten chamber 36
Gas is introduced into the vacuum chamber 36 through the inlet 38 at such pressure that it flows out through the opening 42 in the front wall of the chamber 66, thereby preventing the gas in the intake chamber 66 from entering the vacuum chamber.
この取入室66内の気体は開口42から取入室66内に
流入したカーテン用気体とともにダクト68から排気さ
れる。The gas in the intake chamber 66 is exhausted from the duct 68 together with the curtain gas that has flowed into the intake chamber 66 from the opening 42 .
力一テン用気体としてはアルゴン等のクライオポンプ可
能な不活性ガスを用いるのが望ましい。It is desirable to use a cryopumpable inert gas such as argon as the force-strengthening gas.
またカーテン用気体の一部は分析すべきイオンとともに
真空室内に入る。A portion of the curtain gas also enters the vacuum chamber along with the ions to be analyzed.
資料気体が冷却機構16によって得られる温度でクライ
オポンピングすることのできるような気体であり、かつ
清浄である場合には気体力−テン室36を省略してイオ
ン64が直接真空室内に入るようにしてもよい。If the sample gas is a gas that can be cryopumped at the temperature obtained by the cooling mechanism 16 and is clean, the gas force-temperature chamber 36 is omitted so that the ions 64 enter the vacuum chamber directly. It's okay.
真空室内に入ったイオン64は前述したアインツエルレ
ンズ(他の静電レンズでもよい。The ions 64 entering the vacuum chamber pass through the aforementioned Einzel lens (another electrostatic lens may also be used).
)にパス69に沿って案内され、質量分析装置10に送
られて分析される。) along a path 69 and sent to the mass spectrometer 10 for analysis.
前記開口35を通って真空室内に入ったカーテン用気体
の大部分は矢印70で示すように自由ジェットとなって
外側シェル8内で拡がる。Most of the curtain gas entering the vacuum chamber through the opening 35 becomes a free jet and spreads out within the outer shell 8, as indicated by arrow 70.
この気体の相当量が第1の領域54内で前記冷却フイン
14上で凝結せしめられることによってポンピングされ
る。A substantial amount of this gas is pumped in the first region 54 by being condensed on the cooling fins 14 .
第1の領域54内の圧力は大体において約10−3トー
ルであり、比較的低圧でその気体がポンピングされる。The pressure within the first region 54 is generally about 10-3 Torr, and the gas is pumped at a relatively low pressure.
前記円錐状仕切部材57は前記矢印70方向に第1の領
域54内に入って来る気体の大部分の方向を変えてその
気体が第2の領域55内に入るのを防止するが、イオン
がその前部の開口62から入るのは許す。The conical partition member 57 redirects most of the gas entering the first region 54 in the direction of the arrow 70 and prevents the gas from entering the second region 55, but prevents ions from entering the second region 55. Entry is allowed through the opening 62 in its front part.
その仕切部材57の後部57bが前記第2の冷却部26
に熱伝導可能に連結されており、したがって80°Kに
冷却されており、その後部57bに衝突する気体は第1
の領域54内の冷却フイン54に接触する前に予備冷却
される。The rear part 57b of the partition member 57 is connected to the second cooling part 26.
is thermally conductively connected to the first
It is pre-cooled before contacting the cooling fins 54 in the region 54 of.
これによって内側シエル4にかかる負荷が軽減されるこ
とになり、熱ポンプの低温部の能力が限られているとき
には特に望ましい。This reduces the load on the inner shell 4, which is particularly desirable when the cold section of the heat pump has limited capacity.
円錐状仕切部材57の前部57aは冷却されていないた
め(例え冷却されていたとしても真空室内に入って来る
気体の液化温度より高いため)、仕切部材57の前部に
「霜」が溜まることはない。Since the front part 57a of the conical partition member 57 is not cooled (even if it is cooled, it is higher than the liquefaction temperature of the gas entering the vacuum chamber), "frost" accumulates on the front part of the partition member 57. Never.
前記自由ジェット70内の気体が殆ど障害物なしに第1
の領域54の冷却フイン4に到達するため、第1の領域
54におけるポンピング速度が速くなる。The gas in the free jet 70 flows through the first
, the pumping speed in the first region 54 becomes faster.
この自由ジェット70内の気体流はもし障害物が全くな
ければ超音速で冷却フイン4に到達するような指向性を
持った気体負荷である。The gas flow within this free jet 70 is a directional gas load that would reach the cooling fins 4 at supersonic speed if there were no obstructions.
そのような指向性を持った超音速流で冷却フイン4に達
する気体はランダムな自由分子の気体流に比べてはるか
に速い速度で冷却フイン4に達し、したがって極めて高
効率で第1の領域54から除去される。The gas that reaches the cooling fin 4 in such a directional supersonic flow reaches the cooling fin 4 at a much higher velocity than the gas flow of random free molecules, and therefore reaches the cooling fin 4 with extremely high efficiency. removed from
ある表面に当ってそこで液化されなかった気体がランダ
ムな自由分子流より遅い速度で冷却フイン4に達する場
合もある。Gas that hits a surface and is not liquefied there may reach the cooling fins 4 at a slower rate than the random free molecular flow.
第3図に示すように前記開口35からの自由ジエットは
次に説明するような理由でその開口35を取り巻く円錐
面73aによって規制されている。As shown in FIG. 3, the free jet from the opening 35 is restricted by a conical surface 73a surrounding the opening 35 for the reason explained below.
その自由ジェットの立体角X1は約90゜に抑えられて
いる。The solid angle X1 of the free jet is suppressed to about 90°.
本発明の典型的な一実施例においては、前記仕切部材5
7の前端に対する立体角X2は約15゜であり、その仕
切部材57の後端に対する立体角X3は約45゜である
。In a typical embodiment of the present invention, the partition member 5
The solid angle X2 with respect to the front end of partition member 7 is approximately 15°, and the solid angle X3 with respect to the rear end of partition member 57 is approximately 45°.
したがって、真空室内に開口35から入って来る指向性
を持った気体流が直接あるいは唯一度の反射だけで冷却
フイン4に達することのできる領域の面積が極めて大き
くなる。Therefore, the area in which the directional gas flow entering the vacuum chamber from the opening 35 can reach the cooling fins 4 directly or by only one reflection becomes extremely large.
すなわち第3図の弧73bによって示される球面(球面
の一部)の面積は2r2・(x1−x2)で表される。That is, the area of the spherical surface (part of the spherical surface) indicated by the arc 73b in FIG. 3 is expressed as 2r2.(x1-x2).
但しrは開口35と円錐状仕切部材57の前端との距離
であり、X1,X2はラジアンで示した値である。However, r is the distance between the opening 35 and the front end of the conical partition member 57, and X1 and X2 are values expressed in radians.
立体角X1(90゜)が立体角X2(約l5゜)に比べ
て極めて大きいため、例えば気体密度が自由ジェット7
0の軸に沿って最大であり、余弦自乗法則に従って低下
したとしても自由ジェット70内の指向性を持った気体
負荷の半分以上が殆ど障害物なしに冷却フィンに達する
ことができる。Since the solid angle X1 (90°) is extremely large compared to the solid angle X2 (approximately 15°), for example, the gas density is
Even with a maximum along the 0 axis and a drop according to the cosine square law, more than half of the directional gas load in the free jet 70 can reach the cooling fins with little obstruction.
なお、殆ど障害物なしにということは気体が全くどこに
も衝突しないか、あるいは唯一度の反射だけで冷却フィ
ンに達することを言うものとする。Note that "almost without obstacles" means that the gas does not collide with anything at all, or that the gas reaches the cooling fins by only one reflection.
気体の一部が第2の領域55内に入ることもある。Some of the gas may also enter the second region 55.
その一部は開口35からの自由ジェット内の指向性を有
する気体であり、円錐状仕切部材57の前端の開口62
から第2の領域55内に入る。A part of it is directional gas in the free jet from the opening 35 and the opening 62 at the front end of the conical partition member 57.
It enters the second area 55 from there.
他の一部は第1の領域54から戻って来た気体であり、
開口62あるいは仕切部材57の後端の隙間71から第
2の領域55内に入る。The other part is the gas returned from the first region 54,
It enters the second region 55 through the opening 62 or the gap 71 at the rear end of the partition member 57.
また装置の各壁部から抜けて来る気体もある。There is also gas that escapes from each wall of the device.
第2の領域55内の全ての気体は冷却フイン14aによ
ってポンピングされ、この第2の領域55の圧力は約1
0−4トールまで減圧されている。All the gas in the second region 55 is pumped by the cooling fins 14a, and the pressure in this second region 55 is approximately 1
The pressure is reduced to 0-4 torr.
第3の領域56には質量分析装置10のケーシングにあ
けられた孔72を通って(質量分析装置10から)、お
よび中間シエル6と外側シエル8の間の間隙73を通っ
て気体が入る。Gas enters the third region 56 (from the mass spectrometer 10 ) through a hole 72 in the casing of the mass spectrometer 10 and through the gap 73 between the intermediate shell 6 and the outer shell 8 .
しかしながらその間隙13に入る気体負荷は次のような
理由で比較的小さい。However, the gas load entering the gap 13 is relatively small for the following reasons.
第1図に示すように中間シエル6の円錐状の前端部18
は開口35を取り巻く前記円錐面73aの後端を越えて
延びている。The conical front end 18 of the intermediate shell 6 as shown in FIG.
extends beyond the rear end of the conical surface 73a surrounding the opening 35.
この円錐面73aは前記自由ジェットγ0との干渉を小
さくするために少なくとも90゜の角度を持っているが
、前記間隙73がその円錐面73aの陰になるため指向
性を持った気体が直接間隙73に入ることはなく、逆流
した気体のみが間隙73に入るようになっている。This conical surface 73a has an angle of at least 90 degrees in order to reduce interference with the free jet γ0, but since the gap 73 is in the shadow of the conical surface 73a, the directional gas can directly flow into the gap. The gas does not enter the gap 73, and only the gas that flows backwards enters the gap 73.
第3の領域56内に入った気体は矢印74方向に移動し
、冷却フイン22および中間シエル6に接触して予備冷
却されさらに内側シエル4の外面上で凝結されることに
よってポンピングされる。The gas entering the third region 56 moves in the direction of the arrow 74, contacts the cooling fins 22 and the intermediate shell 6, is precooled, and is further condensed on the outer surface of the inner shell 4, thereby being pumped.
また一部は前記保護壁44のフランジ46のところから
内側シエル4内に入り、その内側シエル4の内面上で凝
結される。A portion also enters the inner shell 4 at the flange 46 of the protective wall 44 and condenses on the inner surface of the inner shell 4.
第3の領域56内には極めて少量の気体しか存在せず、
第3の領域56内の圧力は通常約10−5ト−ルであり
、質量分析装置10が良好に作動するのに充分な低圧に
なっている。Only a very small amount of gas is present in the third region 56;
The pressure within the third region 56 is typically about 10@-5 Torr, which is low enough for the mass spectrometer 10 to operate well.
以上説明したような構成によって多段式の真空装置が形
成されている。A multistage vacuum device is formed by the configuration described above.
この多段式の真空装置においては物体乃至物質は気体ジ
ェットとともに装置内に導入され、装置内の真空度の最
も高い操作部(質量分析装置10)に導かれる。In this multi-stage vacuum apparatus, an object or substance is introduced into the apparatus along with a gas jet, and guided to the operating section (mass spectrometer 10) with the highest degree of vacuum within the apparatus.
またその気体ジェットは入口と操作部の間で偏向され、
段階的に低圧にポンピングされるが、物体乃至物質の通
路を取り巻く表面は全て単一の冷却機構によって冷却さ
れる。The gas jet is also deflected between the inlet and the operating section,
Although pumped to a lower pressure in stages, all surfaces surrounding the object or material passage are cooled by a single cooling mechanism.
またアルゴンやチッ素等のカーテン用気体を使用するの
が望ましいが、本実施例の真空装置は空気自体をポンピ
ングするのにも使用することができる。Although it is preferable to use a curtain gas such as argon or nitrogen, the vacuum device of this embodiment can also be used to pump air itself.
その場合には空気中の或る微量気体、例えば水素やヘリ
ウムは20゜Kではポンピングできないので、粒状活性
炭のリング76を内側シエル4の後端の外面に取り付け
る。In that case, since certain trace gases in the air, such as hydrogen and helium, cannot be pumped at 20 DEG K., a ring 76 of granular activated carbon is attached to the outer surface of the rear end of the inner shell 4.
活性炭は20゜Kにおいて水素やヘリウムを吸着する装
置が停止され、内側シエル4に凝結されている気体を定
期的に(例えば1週間に1回)除去するために暖められ
るときに、その活性炭に吸着されている水素やヘリウム
も蒸発する。Activated carbon is heated at 20°K when the device for adsorbing hydrogen and helium is stopped and warmed up periodically (e.g. once a week) to remove the gases condensed in the inner shell 4. Adsorbed hydrogen and helium also evaporate.
市販されている気体の純度では微量のクライオポンピン
グすることのできない気体が混入しているためその気体
を除去するために、活性炭は通常気体力−テンが設けら
れているときにも使用される。Activated carbon is also commonly used when gas pressure is provided to remove trace amounts of gas that cannot be cryopumped with the purity of commercially available gases.
第1図および第2図に示す実施例においては、円錐状仕
切部材57の後部57bは80゜Kに冷却されており、
前部57aはほぼ室温に保たれている。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the rear portion 57b of the conical partition member 57 is cooled to 80°K;
The front portion 57a is kept at approximately room temperature.
必要に応じて仕切部材57全体を室温に保ってもよい。If necessary, the entire partition member 57 may be kept at room temperature.
しかしながら、仕切部材57に当たる気体を予備冷却す
るために一般には仕切部材57の少なくとも一部は冷却
するのが望ましい。However, in order to pre-cool the gas impinging on the partition member 57, it is generally desirable to cool at least a portion of the partition member 57.
仕切部材が一体に形成されている場合(イオン以外の物
質を送るときには一体で差し支えない。If the partition member is integrally formed (it may be integral when sending substances other than ions).
)には、仕切部材全体を冷却してもよいが、気体が仕切
部材上で凝結する程は低温しないのが望ましい。), the entire partition member may be cooled, but preferably the temperature is not so low that the gas condenses on the partition member.
またボンピングする気体の凝結温度に応じてより能力の
大きい冷却機構を使用してもよいし、液体チッソ、液体
ヘリウム等の他の冷却手段を使用してもよい。Further, depending on the condensation temperature of the gas to be pumped, a cooling mechanism with a larger capacity may be used, or other cooling means such as liquid nitrogen or liquid helium may be used.
液化ガスを使用した本発明の実施例を第4図に示す。An embodiment of the invention using liquefied gas is shown in FIG.
なお、第4図においては第1、2図の装置に対応した部
分は番号にダッシュを付けて示した。In FIG. 4, parts corresponding to the devices in FIGS. 1 and 2 are indicated by adding a dash to the number.
第4図に示した実施例においては中間シエル6の替りに
、例えば液体チッソを収用した円筒状クンク77が設け
られている。In the embodiment shown in FIG. 4, instead of the intermediate shell 6, a cylindrical cylinder 77 containing, for example, liquid nitrogen is provided.
そのクンク77の内面が内側シェル4′を形成しており
、さらにその外面は断熱層78によって外側シエル8か
ら断熱されている。The inner surface of the kunk 77 forms the inner shell 4', and its outer surface is further insulated from the outer shell 8 by a heat insulating layer 78.
またタンク77は開口79から液化ガスを充填されるよ
うになっており、図示してない公知の方法で支持されて
いる。The tank 77 is filled with liquefied gas through an opening 79, and is supported by a known method (not shown).
仕切部材57′を冷却すると気体が予備冷却されてしま
って望ましくないため、仕切部材57′の後部57b′
は支持部材80によって外側シエル8に直接取り付けて
もよい。If the partition member 57' is cooled, the gas will be pre-cooled, which is not desirable, so the rear part 57b' of the partition member 57'
may be attached directly to the outer shell 8 by a support member 80.
次に第5図を参照して本発明の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第5図に示す実施例の装置102は薄板材料100を処
理するのに適している。The embodiment of apparatus 102 shown in FIG. 5 is suitable for processing sheet material 100. As shown in FIG.
その薄板材料100は金属を真空蒸着すべき金属材料や
プラスチック材料であってもよいし、真空中で処理すべ
き他の材料でもよい。The thin plate material 100 may be a metal material or a plastic material to which a metal is vacuum-deposited, or may be another material to be processed in a vacuum.
またワイヤーでもよい。本実施例の装置102は材料導
入域104、作業域106および材料送出域108から
なっている。It may also be a wire. The apparatus 102 of this embodiment consists of a material introduction area 104, a working area 106, and a material delivery area 108.
材料送出域108は材料導入域104の鏡像をなしてお
り、材料送出域108の各部分は材料導入域104の対
応する部分の参照番号にダッシュを付けて示した。The material delivery zone 108 is a mirror image of the material introduction zone 104, and each portion of the material delivery zone 108 is designated by the reference numeral of the corresponding portion of the material introduction zone 104 with a prime added.
材料導入域104は互いに同心の内側シエル110、中
間シエル112および外側シエル114を備えている。The material introduction zone 104 includes an inner shell 110, a middle shell 112, and an outer shell 114 that are concentric with each other.
それらのシェル110,112,114の断面形状は適
当でよく例えば第6図に示すように長方形で差し支えな
い。The cross-sectional shape of the shells 110, 112, 114 may be any suitable shape, for example rectangular as shown in FIG.
内側シエル110は冷却装置120の第1の冷却部11
8に結合され、例えば20゜Kに冷却されており、その
内側シエル110の内面には半径方向内側に延びる複数
の環状の冷却フイン116が長さ方向に間隔をおいて配
されている。The inner shell 110 is the first cooling part 11 of the cooling device 120
The inner shell 110 has a plurality of annular cooling fins 116 extending radially inward and spaced apart from each other along its length.
内側シェル110が長いために、熱伝達性の高い材料で
形成されたプレート122が第1の冷却部118と内側
シェル110の間に挿入されており、内側シエル110
から熱を奪い易いようになっている。Because the inner shell 110 is long, a plate 122 made of a material with high heat transfer is inserted between the first cooling part 118 and the inner shell 110, and the inner shell 110
This makes it easier to absorb heat from the body.
中間シエル112は前記第1の冷却部118と同心の管
状の第2の冷却部124に結合されている。The intermediate shell 112 is coupled to a tubular second cooling section 124 concentric with the first cooling section 118 .
第2の冷却部124は第1の冷却部118より高い温度
、例えば80゜Kに冷却されている。The second cooling section 124 is cooled to a higher temperature than the first cooling section 118, for example, 80°K.
外側シエル114はその両端以外においては気密に内側
シエル110および中間シエル112を取り囲んでいる
。The outer shell 114 hermetically surrounds the inner shell 110 and the intermediate shell 112 except at both ends thereof.
また外側シエル114は材料導入域104、作業域10
6および材料送出域108に共通になっている。In addition, the outer shell 114 includes a material introduction area 104 and a work area 10.
6 and material delivery area 108.
内側シェル110は仕切部材126によって3つの領域
128,130,132に分割されている。Inner shell 110 is divided into three regions 128, 130, 132 by partition member 126.
その仕切部材126は内側シエル110から薄板材料1
00に近い位置までその薄板材料を通過させるためのス
リット136を残して延びている。The partition member 126 extends from the inner shell 110 to the sheet material 1.
00, leaving a slit 136 for the thin plate material to pass through.
材料導入域104の前端において薄板材料100を真空
室内に案内するための一対のワイパ一部材142が外側
シエル114の端壁に固定されている。A pair of wiper members 142 are fixed to the end wall of the outer shell 114 for guiding the sheet material 100 into the vacuum chamber at the front end of the material introduction region 104 .
そのワイパ一部材142真空室内への気体の洩れを減少
させるとともに、そのワイパ一部材142の間から真空
室内に入って来る指向性を持った気体負荷に対して前壁
112の前端がその陰になるようにしている。The wiper member 142 reduces gas leakage into the vacuum chamber, and the front end of the front wall 112 is protected against the directional gas load that enters the vacuum chamber from between the wiper members 142. I'm trying to make it happen.
もし必要があれば薄板材料100を案内するためのワイ
パ一部材やローラーを更に設けてもよい。If necessary, a wiper member or a roller for guiding the sheet material 100 may be further provided.
材料導入域104の前方にはさらに気体力−テン室14
4が設けられている。Further, in front of the material introduction area 104, there is a gas force-temperature chamber 14.
4 is provided.
気体力−テン室144は適当なカーテン用気体をその内
部に導入するためのダクトを上下の端部に備えている。The gas chamber 144 is provided with ducts at its upper and lower ends for introducing a suitable curtain gas into its interior.
さらにその気体力−テン室144の前端部には薄板材料
100を真空室内に挿入するための細長い入口通路14
8が設けられている。Furthermore, at the front end of the gas force-tensile chamber 144 there is an elongated inlet passage 14 for inserting the sheet material 100 into the vacuum chamber.
8 is provided.
薄板材料100はその入口通路148内をローラー15
0に案内されて矢印151方向に進む。Sheet material 100 passes through rollers 15 within its entrance passageway 148.
0 and proceed in the direction of arrow 151.
その薄板材料100が真空室内に達するとその材料中に
吸収されている種々の気体が順次遊離する。When the thin plate material 100 reaches the vacuum chamber, various gases absorbed in the material are successively liberated.
遊離するのが最も遅い気体の1つは水蒸気であり、薄板
材料100中の水蒸気を完全にもしくはほぼ完全に除く
ためには薄板材料100を真空中に相当長い間放置する
必要がある。One of the slowest gases to liberate is water vapor, and in order to completely or nearly completely remove the water vapor in the sheet material 100, the sheet material 100 must be left in a vacuum for a considerable period of time.
作業域106へ薄板材料100を持ち来たす前にその薄
板材料100を真空中に放置しなければならない時間を
短縮するために、本実施例ではその薄板材料を、真空室
中でクライオポンピングされる気体を使用して予備処理
するようになっている。In order to reduce the amount of time the sheet material 100 must be left in a vacuum before being brought to the work area 106, in this embodiment the sheet material is placed in a cryopumped gas in the vacuum chamber. It is designed to be pre-processed using .
すなわち、カーテン用気体が矢印152で示すように気
体力−テン室144内に供給される。That is, curtain gas is supplied into the gas tension chamber 144 as shown by arrow 152.
そのカーテン用気体としては通常熱乾燥されたアルゴン
あるいは空気が使用される。Heat-dried argon or air is usually used as the curtain gas.
カーテン用気体の殆どは前記入口通路148に入るが、
その際ヒーター153によって熱せられる。Most of the curtain gas enters the inlet passage 148;
At that time, it is heated by a heater 153.
この熱せられて乾燥したカーテン用気体は矢印154で
示すように薄板材料100の移動方向と反対方向に流れ
、その薄板材料100を予備乾燥する。The heated and dried curtain gas flows in a direction opposite to the direction of movement of the sheet material 100, as shown by arrow 154, to pre-dry the sheet material 100.
これによって薄板材料100内の殆どの水蒸気が除去さ
れる。This removes most of the water vapor within the sheet material 100.
したがって真空装置の負荷が相当小さくなるとともに、
真空装置内での薄板材料の移送スピードを上げることが
できる。Therefore, the load on the vacuum equipment is considerably reduced, and
It is possible to increase the transfer speed of sheet material within the vacuum device.
もし、上述のような予備処理をしなければ真空装置内で
薄板材料をもつともゆっくり移送しなければならない。If the pretreatment described above is not performed, the sheet material must be transported slowly within the vacuum apparatus.
薄板材料100が前記ワイパ一部材142の間を通って
真空室内に入るときカーテン用気体の一部も真空室内に
流れ込む。When the sheet material 100 passes between the wiper members 142 and enters the vacuum chamber, a portion of the curtain gas also flows into the vacuum chamber.
その真空室内に流れ込んだ気体は内側シェル内の前記3
つの領域128,130,132においてポンピングさ
れ、次第に低圧にされる。The gas that has flowed into the vacuum chamber is
The three regions 128, 130, 132 are pumped to progressively lower pressures.
前記仕切部材126のスリット136から洩れて来るカ
ーテン用気体は各領域内で拡がりその領域内の冷却フイ
ン116上で凝結する。The curtain gas leaking from the slits 136 of the partition member 126 spreads within each region and condenses on the cooling fins 116 in that region.
水素等の凝結しない微量気体は活性炭(図示せず)や他
のポンプで除去することができる。Non-condensing trace gases such as hydrogen can be removed with activated carbon (not shown) or other pumps.
第5図に示す実施例においては、仕切部材126は内側
シエル110に直接結合されている。In the embodiment shown in FIG. 5, the partition member 126 is coupled directly to the inner shell 110.
これによって、スリット136に凝された気体が付着し
てしまう程仕切部材126の温度が下がってしまう可能
性がある。As a result, the temperature of the partition member 126 may drop to such an extent that the condensed gas adheres to the slit 136.
これは薄板材料100の強度が大きい場合には問題とな
らないが、その凝結した気体によって薄板材料100が
傷つけられたり、あるいは薄板材料100の搬送が妨げ
られるような場合には仕切部材126の全体または一部
を内側シエル110から断熱してもよい。This is not a problem if the strength of the thin plate material 100 is high, but if the condensed gas damages the thin plate material 100 or prevents the conveyance of the thin plate material 100, the entire partition member 126 or A portion may be insulated from the inner shell 110.
薄板材料100は前記スリット136を通って材料導入
域104を通過する。The sheet material 100 passes through the slit 136 and into the material introduction region 104 .
そのスリット136の端部は薄板材料を通過させ易くす
るために低摩擦材料で形成してもよい。The ends of the slit 136 may be formed of a low friction material to facilitate passage of the sheet material.
また、もし必要ならば真空室内の種々の位置に更にガイ
ドローラーを設けてもよい。Further, guide rollers may be provided at various positions within the vacuum chamber if necessary.
薄板材料100は作業域106において金属膜蒸着等の
所望の処理を施される。The sheet material 100 is subjected to a desired treatment such as metal film deposition in a working area 106.
第5図においてはこの作業域106はフィラメント16
0によって象徴的に示されている。In FIG. 5, this working area 106 is the filament 16
Symbolically indicated by 0.
作業域106における熱負荷が極めて高くなる可能性が
あるため、材料導入域104の内側シエル110および
材料送出域108の内側シェル110′はその作業域1
06の放射熱からバツフル156,156’によって保
護されている。Since the heat load in the working area 106 can be extremely high, the inner shell 110 of the material introduction area 104 and the inner shell 110' of the material delivery area 108 are
It is protected from the radiant heat of 06 by buffs 156, 156'.
そのバツフル156,156’はそれぞれ中間シェル1
12,112’の延長部を構成している。The full 156 and 156' are respectively intermediate shell 1
12 and 112'.
作業域106内の気体はバツフル156,156’およ
びスリツ}136,136’を通って隣接する前記領域
132,132’内に吸い込まれ、それによって、作業
域106内がそこで行なわれる処理に応じた良好な真空
度に保たれる。The gas within the working area 106 is drawn through the buffers 156, 156' and the slots 136, 136' into the adjacent areas 132, 132', thereby making the working area 106 responsive to the process being carried out therein. A good degree of vacuum is maintained.
またもし必要があれば、作業域106での処理による副
産物(例えば吸収されていた気体)を吸収するために作
業域106内に別のポンプを配してもよい。If desired, another pump may also be placed within the work area 106 to absorb by-products (eg, absorbed gases) from the processing in the work area 106.
さらに冷却機構を2つ(120,120’)使用せずに
単一の冷却機構によって材料導入域104と材料送出域
108の両方を冷却するようにしてもよい0
薄板材料100は作業域106内で処理された後、材料
送出域108、ワイパ一部材142′を通って真空室の
外部に送り出される。Furthermore, both the material introduction zone 104 and the material delivery zone 108 may be cooled by a single cooling mechanism instead of using two cooling mechanisms (120, 120'). After being processed, the material is delivered to the outside of the vacuum chamber through the material delivery area 108 and the wiper member 142'.
その材料送出域108の後端にも気体力−テン室162
が配されている。Also at the rear end of the material delivery area 108 is a gas force-ten chamber 162.
are arranged.
この気体力−テン室162にはダクト164を通ってカ
ーテン用気体が供給される。Curtain gas is supplied to this gas tension chamber 162 through a duct 164.
このカーテン用気体の一部がワイパ一部材142′の周
囲の間隙を通って材料送出域108内に入るが、この気
体は前述と同様にして段々低圧にポンピングされ、作業
域106内およびその周囲が望ましい低圧に維持される
。A portion of this curtain gas enters the material delivery area 108 through the gap around the wiper member 142', but this gas is pumped to progressively lower pressures in the same manner as described above, in and around the work area 106. is maintained at the desired low pressure.
なお、この材料送出側の気体力−テン室164は必ずし
も必要でないが、前記材料導入側の気体力−テン室14
4は前記予備処理のために使用するのが普通である。Note that this gas force-tens chamber 164 on the material delivery side is not necessarily required, but the gas force-tens chamber 164 on the material introduction side
4 is usually used for the pretreatment.
また、薄板材料100が作業域106を離れるときには
通常脱気負荷がないから、材料送出域108の領域の数
を材料導入域104の領域の数より少なくしてもよい。Also, since there is usually no degassing load when the sheet material 100 leaves the work area 106, the number of areas in the material delivery area 108 may be less than the number of areas in the material introduction area 104.
本発明の装置は圧力下から真空中に物体乃至物質を移動
する場合にも使用できるし、逆に真空室から圧力下に移
動する(例えば第5図の左側)場合にも使用することが
できる。The apparatus of the present invention can be used to move objects or substances from pressure to vacuum, and conversely, from a vacuum chamber to pressure (for example, on the left side of Figure 5). .
例えば本発明の装置は真空中でエレクトロン等のビーム
を発生させ、そのビームをその真空領域の外へ送り出す
ときにも使用することができる。For example, the device of the present invention can be used to generate a beam of electrons or the like in a vacuum and send that beam out of the vacuum region.
本発明装置においてクライオポンピングされる気体は装
置の使用条件によって異なる。The gas cryopumped in the apparatus of the present invention varies depending on the conditions of use of the apparatus.
その使用条件によっては比較的蒸気圧が高く(それでも
大気圧よりは相当低い)、比較的高い温度で凝結する気
体、例えば水蒸気でもよい。Depending on the conditions of use, it may be a gas that has a relatively high vapor pressure (though still significantly lower than atmospheric pressure) and condenses at a relatively high temperature, such as water vapor.
第1図は本発明の一実施例の装置を使用した質量分析装
置の断面図、第2図はその■一■線断面図)第3図は第
1図の装置における気体の流れを説明するための図、第
4図は本発明の他の実施例の装置を用いた質量分析装置
の断面図、第5図は本発明の他の実施例の装置の断面図
、第6図は第5図の■−■線断面図、第7図は第5図の
■−■線断面図である。
4・・・・・・内側シェル、6・・・・・・中間シェル
、8・・・・・・外側シェル、10・・・・・・質量分
析装置、14,22・・・・・・冷却フィン、36・・
・・・・気体力−テン室、54,55.56・・・・・
・第1、第2、第3の領域、57・・・・・・仕切部材
。(Figure 1 is a cross-sectional view of a mass spectrometer using an apparatus according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a cross-sectional view of the mass spectrometer along the line.) Figure 3 explains the flow of gas in the apparatus of Figure 1. FIG. 4 is a cross-sectional view of a mass spectrometer using a device according to another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of a device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line ■--■ in FIG. 5. FIG. 4... Inner shell, 6... Middle shell, 8... Outer shell, 10... Mass spectrometer, 14, 22... Cooling fin, 36...
...Gas force - Ten chamber, 54, 55.56...
- First, second, and third regions, 57... partition members.
Claims (1)
圧が大気圧に比べて極めて低い気体中から真空中に、も
しくはその逆に物体乃至物質を移動させる装置において
、 物体乃至物質を出し入れするための開口を備えていると
ともに、その物体乃至物質を通す所定のパスとそのパス
を取り巻く面を備えた真空室、前記開口を通って前記物
体乃至物質を移動させる手段、 前記真空室内で前記所定のパスに沿って前記物体乃至物
質を案内する案内手段、 前記真空室の面を前記所定の温度まで冷却する冷却手段
および、 前記真空室を前記開口に隣接した第1の領域とその第1
の領域の下流の第2の領域に分割する少なくとも1個の
仕切手段からなり、 前記開口が、その開口を前記物体乃至物質が通過すると
きに前記気体が真空室内に浸入することができるような
寸法になっており、前記仕切手段が前記所定のパスに開
口する開口を有しており、その開口を通って前記物体乃
至物質が移動できるようになっており、さらに前記面が
前記第1、第2の領域の両方に亘って延びており、前記
仕切手段がその面に少なくとも接近する位置まで延びて
おり、前記面が所定の温度まで冷却されると前記開口か
ら浸入した気体が前記面上に凝結し、それによって前記
第2の領域内の圧力が第1の領域内の圧力より低くなる
ようになっており、かつ前記物体乃至物質が前記第11
第2の領域間を前記所定のパスを通って移動できるよう
になっていることを特徴とする装置。 2 前記真空室が複数個の仕切部材によって複数の領域
に分割されており、それによって複数の圧カステージが
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の装置。 3 前記仕切部材が頂部の開口した円錐台状をしており
、その円錐台状の仕切部材の底部がその頂部より下流に
位置せしめられており、その頂部の開口が、前記真空室
の開口に対してその真空室を通って真空室内に流れ込む
前記気体の自由ジェットのなす立体角より相当小さい立
体角を形成していることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の装置。 4 前記真空室が外側シェルとその外側シェルの内側の
中間シェルを備えており、その外側シェルと中間シェル
の間に環状の空間が形成されるようになっており、前記
面がその中間シェルの内部にあり、その真空室の前記開
口が円錐面によって取り巻かれており、その開口を通っ
て真空室内に入つた気体が拡がる際の立体角がその円錐
面によって制限されるようになっており、さらに前記中
間シェルが半径方向内側に延びる前端部を有し、その前
端部の先端と前記外側シェルの間に前記環状空間への入
口が形成されており、かつその入口が前記円錐面の陰に
なっており、それによってその環状空間内に前記気体が
直接浸入することのないようになっていることを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の装置。 5 前記面に半径方向内側に延びる環状の複数の冷却フ
ィンがその面の長さ方向に間隔をおいて配されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の装置。 6 前記真空室が外側シェル、中間シェルおよび内側シ
ェルを備えており、その内側シェルの内面が前記面を構
成しており、前記冷却手段がその内側シェルを前記所定
の温度に冷却する手段と、その中間シェルをその所定の
温度より高く環境温度より低い第2の温度に冷却する手
段とを備えており、前記外側シェルが内側シェルおよび
中間シェル内への空気の浸入を防止するようになってい
ることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の装置。 7 前記仕切部材が前記所定の温度より高い温度に保た
れるようになっていることを特徴とする特許請求の範囲
第5項記載の装置。 8 前記案内手段が前記仕切部材に取り付けられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 9 前記物体乃至物質が帯状の材料であり、前記真空室
の前部にその前記開口を介して真空室内と連通ずる気体
力−テン室が設けられており、その気体力−テン室が入
口を有しており、その入口および真空室の前記開口を通
って前記帯状材料が真空室内に入れられるようになって
おり、さらにその気体力−テン室がその内部に前記気体
を供給する手段とその気体を熱する手段を備えており、
さらにその気体力−テン室の前記入口に前記帯状部材が
挿入されたときにその帯状部材の一部を取り巻く管状部
材が取り付けられており、前記気体がその帯状部材の移
動方向と反対方向にその管状部材内に流され、それによ
ってその帯状部材が前記真空室内に入る前に予備処理さ
れるようになっていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の装置。 10 前記真空室が材料導入域、作業域および材料送出
域からなっており、その材料導入域および材料送出域が
複数の仕切部材によって複数の領域に分割されており、
その材料送出域が出口を有しており、前記帯状材料が前
記気体力−テン室、材料導入域、作業域および材料送出
域を通って案内され、作業域において所望の処理を施さ
れるようになっていることを特徴とする特許請求の範囲
第9項記載の装置。 11 前記物体乃至物質がトレーサーイオンであり、前
記物体乃至物質を移動させる手段がそのトレーサーイオ
ンを真空室内に送り込む電界であり、前記案内手段が静
電レンズ手段であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の装置。 12 気体中から真空中にもしくはその逆に物体乃至物
質を移動させる方法において、 物体乃至物質を通すパスをほぼ取り巻く面を備えている
とともに、仕切手段によって気体領域に隣接した第1の
領域とその第1の領域に隣接した第2の領域とに分割さ
れた内部空間を有し、前記面がその仕切手段の両側に延
びており、かつその仕切手度に設けられた開口を通って
前記パスが延びている真空室と気体領域の間を物体乃至
物質を連続的に移動させ、 所定の温度において固相に変化し、そのときの蒸気圧が
大気圧に比べて極めて低い気体を前記気体領域中に連続
的に満たし、その気体の一部を前記パスが前記真空室に
入る位置において前記第1の領域に連続的に浸入させ、 前記面を前記所定の温度に冷却することによって前記第
1の領域の圧力を大気圧より低い第1の圧力にし、第2
の領域の圧力をその第1の圧力より低い第2の圧力とす
ることを特徴とする方法。 13 前記物体乃至物質が分析すべきトレーサー成分か
ら発生したトレーサーイオンであることを特徴とする特
許請求の範囲第12項記載の方法。 14 気体中から真空中にもしくはその逆に物体を移動
させる方法において、 物体を入口用導管を通って真空室の入口に案内し、 所定の温度において固相に変化し、そのときの蒸気圧が
大気圧に比べて極めて低い気体からなるカーテン用気体
を供給し、 そのカーテン用気体を前記真空室の入口および入口用導
管を通して、その真空室の入口から他の気体が殆ど入る
ことのできないような圧力で流し、その入口用導管を流
れる気体を熱し、その気体中を前記物体が通るときにそ
の物体が乾燥されるようにし、 前記真空室の内面を前記所定の温度以下に冷却し、その
真空室内の気体を凝結させることを特徴とする方法。 15 前記物体が連続した帯状材料であり、その帯状材
料を前記真空室の出口から外に引き出すとともに、その
際その出口から前記気体をその真空室内に入れ、前記真
空室の内面を前記所定の温度以下に冷却してその気体を
凝結させる過程を含むことを特徴とする特許請求の範囲
第14項記載の方法。[Scope of Claims] 1. In a device for moving an object or substance from a gas that changes to a solid phase at a predetermined temperature and whose vapor pressure is extremely low compared to atmospheric pressure into a vacuum, or vice versa, a vacuum chamber comprising an opening for introducing and removing an object or substance, a predetermined path through which the object or substance passes, and a surface surrounding the path; means for moving the object or substance through the opening; guiding means for guiding the object or substance along the predetermined path within the vacuum chamber; cooling means for cooling the surface of the vacuum chamber to the predetermined temperature; Area and its first
at least one partitioning means dividing the region downstream of the region into a second region, the opening being such that the gas can enter the vacuum chamber when the object or substance passes through the opening. the partitioning means has an opening opening in the predetermined path, through which the object or substance can move; the partitioning means extends at least close to the second region, and when the surface is cooled to a predetermined temperature, the gas that has entered through the opening is directed onto the surface. the object or substance condenses into the eleventh region such that the pressure in the second region is lower than the pressure in the first region;
An apparatus characterized in that it is capable of moving between second regions along the predetermined path. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the vacuum chamber is divided into a plurality of regions by a plurality of partition members, thereby forming a plurality of pressure stages. 3. The partition member has a truncated cone shape with an open top, and the bottom of the truncated cone-shaped partition member is located downstream from the top, and the opening at the top is connected to the opening of the vacuum chamber. 2. The apparatus of claim 1, wherein the apparatus forms a solid angle substantially smaller than the solid angle formed by the free jet of gas flowing through the vacuum chamber and into the vacuum chamber. 4. The vacuum chamber comprises an outer shell and an intermediate shell inside the outer shell, such that an annular space is formed between the outer shell and the intermediate shell, and the surface is formed on the intermediate shell. located inside the vacuum chamber, the opening of the vacuum chamber being surrounded by a conical surface such that the solid angle at which gas entering the vacuum chamber through the opening expands is limited by the conical surface; Further, the intermediate shell has a front end extending radially inward, and an entrance to the annular space is formed between a tip of the front end and the outer shell, and the entrance is located behind the conical surface. 4. The device according to claim 3, wherein the annular space is such that the gas does not directly enter the annular space. 5. The apparatus of claim 3, wherein a plurality of annular cooling fins extending radially inwardly on the surface are spaced apart along the length of the surface. 6. the vacuum chamber comprises an outer shell, an intermediate shell and an inner shell, the inner surface of the inner shell forming the surface, and means for the cooling means to cool the inner shell to the predetermined temperature; means for cooling the intermediate shell to a second temperature above the predetermined temperature and below the ambient temperature, the outer shell being adapted to prevent air ingress into the inner shell and the intermediate shell. 6. The device according to claim 5, characterized in that: 7. The device according to claim 5, wherein the partition member is maintained at a temperature higher than the predetermined temperature. 8. The device according to claim 1, wherein the guide means is attached to the partition member. 9. The object or substance is a strip-shaped material, and a gas force-ten chamber is provided at the front part of the vacuum chamber and communicates with the vacuum chamber through the opening, and the gas force-ten chamber has an inlet. the strip of material is introduced into the vacuum chamber through the inlet and the opening of the vacuum chamber; It is equipped with a means to heat the gas,
Furthermore, the gas force--a tubular member is attached that surrounds a portion of the strip when the strip is inserted into the inlet of the ten chamber, and the gas flows in a direction opposite to the direction of movement of the strip. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it is flowed into a tubular member so that the strip is pretreated before entering the vacuum chamber. 10. The vacuum chamber is composed of a material introduction area, a work area, and a material delivery area, and the material introduction area and the material delivery area are divided into a plurality of regions by a plurality of partition members,
The material delivery zone has an outlet so that the strip of material is guided through the gas pressure chamber, the material introduction zone, the working zone and the material delivery zone to be subjected to the desired treatment in the working zone. 10. The device according to claim 9, characterized in that: 11 The object or substance is a tracer ion, the means for moving the object or substance is an electric field that sends the tracer ion into a vacuum chamber, and the guide means is an electrostatic lens means. The device according to scope 1. 12 A method for moving an object or substance from a gas into a vacuum or vice versa, which includes a surface that substantially surrounds the path through which the object or substance passes, and a first area adjacent to the gas area and the first area adjacent to the gas area by a partitioning means. a first region and a second region adjacent to the first region; An object or substance is continuously moved between a vacuum chamber and a gas region in which a gas is extended, and a gas that changes to a solid phase at a predetermined temperature and whose vapor pressure at that time is extremely low compared to atmospheric pressure is transferred to the gas region. the first region by continuously filling the first region with a gas, continuously injecting a portion of the gas into the first region at the point where the pass enters the vacuum chamber, and cooling the surface to the predetermined temperature. The pressure in the region is set to the first pressure lower than atmospheric pressure, and the pressure in the second region is set to
A method characterized in that the pressure in the region is set to a second pressure lower than the first pressure. 13. The method according to claim 12, wherein the object or substance is a tracer ion generated from a tracer component to be analyzed. 14 In a method of transferring an object from a gas to a vacuum or vice versa, the object is guided through an inlet conduit to the entrance of a vacuum chamber, and at a predetermined temperature it changes to a solid phase, and the vapor pressure at that time is A curtain gas consisting of a gas extremely low in pressure compared to atmospheric pressure is supplied, and the curtain gas is passed through the inlet of the vacuum chamber and the inlet conduit so that almost no other gas can enter from the inlet of the vacuum chamber. heating the gas flowing through the inlet conduit so that the object is dried as it passes through the gas; cooling the inner surface of the vacuum chamber to below the predetermined temperature; A method characterized by condensing a gas in a room. 15 The object is a continuous strip-shaped material, and the strip-shaped material is pulled out from an outlet of the vacuum chamber, and at the same time, the gas is introduced into the vacuum chamber from the outlet, and the inner surface of the vacuum chamber is brought to the predetermined temperature. 15. The method according to claim 14, further comprising the step of cooling and condensing the gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53065633A JPS583591B2 (en) | 1978-05-31 | 1978-05-31 | Method and apparatus for moving objects from gas to vacuum and vice versa |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53065633A JPS583591B2 (en) | 1978-05-31 | 1978-05-31 | Method and apparatus for moving objects from gas to vacuum and vice versa |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54158989A JPS54158989A (en) | 1979-12-15 |
| JPS583591B2 true JPS583591B2 (en) | 1983-01-21 |
Family
ID=13292611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53065633A Expired JPS583591B2 (en) | 1978-05-31 | 1978-05-31 | Method and apparatus for moving objects from gas to vacuum and vice versa |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS583591B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0746594B2 (en) * | 1983-12-21 | 1995-05-17 | 株式会社島津製作所 | Mass spectrometer using inductively coupled plasma as ion source |
| JP2012140694A (en) * | 2011-01-06 | 2012-07-26 | Choshu Industry Co Ltd | Vacuum consistent film forming apparatus |
-
1978
- 1978-05-31 JP JP53065633A patent/JPS583591B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54158989A (en) | 1979-12-15 |
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