JPS583591B2 - 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および装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

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。

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。

質量分析装置１０がその外側シェル８内に配されている
。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

その仕切部材５７は前部５７ａおよび後部５７ｂからな
っている。

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。

これによってその前部５７ａはほぼ室温に保たれる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

その自由ジェットの立体角Ｘ１は約９０゜に抑えられて
いる。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

気体の一部が第２の領域５５内に入ることもある。

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。

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。

また装置の各壁部から抜けて来る気体もある。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

必要に応じて仕切部材５７全体を室温に保ってもよい。

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。

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。

）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。

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。

液化ガスを使用した本発明の実施例を第４図に示す。

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。

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。

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。

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。

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。

次に第５図を参照して本発明の他の実施例を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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。