DE68907565T2

DE68907565T2 - Vorrichtung mit Hochvakuumkammer.

Info

Publication number: DE68907565T2
Application number: DE89311911T
Authority: DE
Inventors: Loren Neil Pfeiffer; Kenneth William West
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1988-11-23
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2009-11-17
Also published as: EP0370702B1; DE68907565D1; EP0370702A1; JPH02245232A; JPH0714472B2; US4873833A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die ein Hochvakuumsystem umfaßt und im speziellen auf eine Vorrichtung, mit einem ausheizbaren Hochvakuumsystemin unter Verwendung einer Kryopumpe.

Hintergrund der Erfindung

Viele technologisch wichtige Prozesse müssen in einem Hochvakuum durchgeführt werden. Zu solchen Prozessen gehören Halbleiterherstellungsverfahren, wie die Molekularstrahlepitaxie (MBE). Häufig hängt die Qualität des Endproduktes stark vom Restdruck in der Vakuumherstellungskammer ab. Dies ist beispielsweise der Fall auf dem Gebiet der III-V Halbleiter, bei denen herausgefunden wurde, daß die Ladungsträgerbeweglichkeit zumindest in einigen Materialien stark vom Vakuumkammerdruck während des molekurlarstrahl-epitaktischen Wachstums abhängt. Es gibt folglich starke Anreize dafür, derartige Prozesse im bestmöglichen Vakuum (d.h. unter dem niedrigsten Druck), das unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten erreicht werden kann, durchzuführen.
Jedes Vakuumsystem umfaßt eine evakuierbare Kammer und Einrichtungen zur Entfernung von Gasen aus der Kammer, wobei es sich üblicherweise um eine oder mehrere Vakuumpumpen handelt. Die Pumpe ist auf eine Art und Weise an die Kammer angeschlossen, die einen relativ niedrigen Widerstand für den Gastransport zwischen der Kammer und der Pumpe ergibt.
Viele verschiedene Arten an Vakuumpumpen sind bekannt. Zu den Pumpen, die in der Lage sind, ein Hochvakuum herzustellen, zählen Kryopumpen, Ionensputterpumpen, Getterpumpen und Turbomolekurlarpumpen. Darunter besitzen Kryopumpen die erstrebenswerteste Eigenschaftskombination; zu diesen Eigenschaften zählen Reinheit und hohe Pumpgeschwindigkeit pro investierter Mark. Es ist daher wünschenswert, Kryopumpen ab jetzt verstärkt in Hochvakuumeinrichtungen zu benutzen.
Eine Kryopumpe arbeitet durch Adsorbsion von gasförmigen Molekülen auf gekühlten Oberflächen, die auf Kryotemperaturen, beispielsweise durch eine Kältemaschine mit gasförmigem Helium im geschlossenen Kreislauf gehalten werden. Die Pumpoberflächen sind typischerweise in einem zylindrischen Behälter aus nichtrostendem Stahl eingeschlossen, der an dem offenen Ende geflanscht ist, um einen Pumpanschluß einer Vakuumkammer aufzunehmen. Der Betrieb von Kryopumpen ist beispielsweise im Buch: J.F. O'Hanlon "A User's Guide to Vacuum Technology", John Wiley and Sons, New York, 1980, beschrieben.
Wenn das Vakuumsystem sonst leckfrei ist, tritt Gas in das offene Volumen der Vakuumkammer durch Oberflächendesorption von den Kammerwänden oder Permeation durch die Wände ein. Das bestmögliche, erreichbare Vakuum wird durch die Konkurrenz zwischen den Pumpen und solchen Ausgasen oder Durchdringen bestimmt. Die Ausgasrate bei Zimmertemperatur kann durch vorhergehendes Ausheizen der Wände des Vakuumsystems, typischerweise bei einer Temperatur zwischen 200ºC und 300ºC unter Abpumpen, um das Vakuum innerhalb des Systems aufrechtzuerhalten, drastisch reduziert werden.
Die Fernen-Ultrahochvakuum(UHV)-Gebiete umfassen die Druckbereiche unterhalb von 10&supmin;&sup9; Pa. (1 Torr entspricht ungefähr 133 Pa). Basisdrücke in diesem Bereich sind beispielsweise beim Wachstum von Materialien fortgeschrittener Technologien, sogenannten "advanced materials", mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie wichtig. Während des molekularstrahlepitaktischen Wachstums können Restgase in der Vakuumkammer wesentliche Verschmutzungsquellen für das Produkt sein. Es werden daher Ferne-UHV-Bedingungen benötigt, um die erwünschte hohe Materialreinheit und strukturelle Perfektion zu erreichen.
Um den Fernen-UHV-Bereich zu erreichen, muß ein Vakuumsystem im größtmöglichsten Umfang ausheizbar sein. Mit anderen Worten, der größte Teil der inneren Oberfläche des Systems muß durch Heizen desorbiert werden, um das Ausgasen während des nach dem Ausheizen folgenden Betriebes praktisch vollständig zu eliminieren. Ausgenommen sind Oberflächen, die während des Betriebes auf Kryogentemperaturen gehalten werden.
Das folgende Beispiel zeigt die Bedeutung maximaler Ausheizbarkeit. Ferne-UHV-Systeme sind vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl hergestellt. Die Ausgasrate von nicht ausgeheiztem nichtrostendem Stahl bei 22ºC fällt von 10&supmin;&sup7; Pa-m/s auf 10&supmin;¹¹ Pa-m/s nach Ausheizen über 100 Stunden im UHV bei 200ºC. Wenn daher lediglich 1% der nichtrostenden Stahloberfläche eines UHV-Systems bei 22º unausgeheizt geblieben ist, wird diese mit Sicherheit die dominierende Ausgasquelle für das gesamte System werden und das erreichbare Vakuum begrenzen. Wie bereits bemerkt, gibt es jedoch keine Notwendigkeit dafür, die Kryogenoberflächen innerhalb der Pumpe auszuheizen, da ihre Ausgasrate während des Betriebes mit nur 10&supmin;¹² Pa vernachläßigbar sein wird.
Kryopumpen mit gasförmigem Helium als Arbeitsmittel im geschlossenen Kreislauf bieten potentiell bestimmte Vorteile als Ferne-UHV-Pumpen: sie sind ölfrei, können so hergestellt werden, daß sie alle Gase pumpen, sie leiden nicht unter unbeabsichtigtem Rückfluß und bieten zehnmal mehr Pumpgeschwindigkeit pro investierter Mark als andere Typen von UHV-Pumpen. Jedoch können im Handel erhältliche Kryopumpen nicht UHV ausgeheizt werden. Die thermische Last, die von der Kryopumpe gesehen würde, wenn ihre Wände aus nichtrostendem Stahl ausgeheizt werden, müßte durch das Schild der ersten Kühlungsstufe (die erste Pumpsstufe) die nominell bei 77º K gehalten wird, absorbiert werden. Diese thermische Last während des Ausheizens kann typischerweise nicht durch das Kühlungssystem von Pumpen nach dem Stand der Technik gehandhabt werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt wird, dem eine typische, kommerziell erhältlichen Kryopumpe zugrunde liegt. Die beispielhafte Kryopumpe besitzt eine Kühlkapazität von 50 Watt in der ersten Stufe, wenn wahlweise der größte Kompressor benutzt wird, der vom Hersteller zur Verfügung gestellt wird. Das ist weniger als 25% der thermischen Leistung, die von den Wänden der Kryopumpen an die Pumpe abgegeben wird, wenn diese bei 200ºC ausgeheizt worden ist.
Trotz des Problems des Ausgasens des Gehäuses wurden viele nicht ausheizbare Kryopumpen an vielen ausheizbaren Vakuumsystemen angebracht. Eine Lösungsversuch für das Ausgasproblem bestand darin, den Pumpweg zwischen der Kryopumpe und der Vakuumkammer mit Prallflächen auszustatten, um die thermische Last zur Kryopumpe während des Ausgasens der Vakuumkammer zu verringern. Diese Maßnahme ist nicht sehr befriedigend, da sie die Pumpgeschwindigkeit reduziert und das Ausgasen der Prallflächen oder Pumpwände nicht vorgesehen ist.
Ein Weg, Kryopumpen ausheizbar zu machen, besteht darin, die hitzempfindlichen mechanischen Teile zeitweise zu entfernen. Beispielsweise beschreibt ein veröffentlichter Bericht (siehe hierzu M. Michaud und L. Sanche "Characteristicsof a Bakeable Ion-Cyropumped UHV System", J. Vac. Sci. Technol., 17(1), Jan./Febr. 1980, S. 274-276) ein ausheizbares UHV-System, das eine modifizierte Kryopumpe und eine Hilfsionenpumpe umfaßt, die beide mit der UHV-Kammer in Verbindung stehen. Um die Kryopumpe ausheizbar zu machen, wurden hitzempfindliche Materialien gegen hitzebeständige Materialien innerhalb der Pumpe ausgetauscht. Jedoch war es vor einem Ausheizen der Pumpe immer noch notwendig, die mechanischen Komponenten des Pumpenkühlungssystems zu entfernen. Während des Ausheizens wurde die Kryopumpe nicht betrieben und das Auspumpen des Vakuums wurde nur durch die Hilfsionenpumpe durchgeführt. Ein Gleichgewichtsvakuumkammerdruck von 1,3 x 10&supmin;&sup8; Pa wurde mit dieser Vorkehrung erreicht und der Druck konnte für eine begrenzte Zeit bis 8,0 x 10&supmin;&sup9; Pa gebracht werden.
Die Entfernung der hitzeempfindlichsten mechanischen Komponenten lehrt auf ähnliche Art und Weise das US-Patent 4 514 204 . Die dort offenbarte Kryopumpe umfaßt eine Kryogenkältemaschine, deren Verdränger aus dem Kryopumpengehäuse ohne Vakuumverlust entfernt werden kann. Während des Ausheizens können die entfernten Einrichtungen der Kältemaschine an einem nicht geheizten Anschluß für ein fortgesetztes Pumpen verwendet werden. Damit erübrigt sich die Notwendigkeit für eine separate Ionenpumpe zur Aufrechterhaltung des Vakuums während des Ausheizens.
Obwohl ausheizbare Kryopumpen nach dem Stand der Technik mit entfernbaren Kältemaschinen Vorteile gegenüber nicht ausheizbaren Kryopumpen bieten, sind sie schwierig zu bedienen und benötigen während des Ausheizens eine teure Hilfspumpenausrüstung, die für sich genommen wiederum nachteilhaft sein kann. Beispielsweise leiden Ionenpumpen unter der Reemission von zuvor gepumpten Gasen und die Verwendung eines nicht beheizten Hilfsanschlusses zur Fortsetzung des Kryopumpens hebt das mit einer ausheizbaren Pumpe verfolgte Ziel teilweise auf. Es besteht daher ein Bedürfnis für ein ausheizbares Vakuumsystem, das eine ausheizbare Kryopumpe umfaßt und bei dem die Kryopumpe während des Ausheizens betrieben werden kann. Diese Anmeldung offenbart ein solches System.
Die US-Patentschrift 4 212 170 offenbart ein Mehrfachstufen- Kryogenerator mit einem Kryopumpensystem. Darin wird ein ringförmiger Behälter offenbart, der speziell für diese besondere Pumpe entworfen worden war.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Offenbart ist eine Vorrichtung, die eine evakuierbare Kammer und eine Kryopumpe sowie darüberhinaus Hilfskühleinrichtungen umfaßt, die zur Entfernung der Wärme aus der ersten Pumpenstufe der Kryopumpe angepaßt sind, so daß ein großer Teil des relevanten Oberflächenbereichs des Vakuumssystems ausgeheizt werden kann, während die Kryopumpe betrieben wird.
Typischerweise umfaßt die Vorrichtung eine evakuierbare, ausheizbare Kammer, Hilfskühleinrichtungen und eine Kryopumpe, die in Verbindung mit der Kammer steht, derart, daß Gase von der Kammer entfernt werden können. Die Kryopumpe umfaßt eine erste Pumpsstufe, die während des Normalbetriebes der Kryopumpe auf einer Temperatur Tp gehalten wird, die wesentlich unter Raumtemperatur liegt. Die Hilfskühleinrichtungen umfaßen Einrichtungen zum Leiten einer Kryogenflüßigkeit, benachbart der ersten Pumpstufe der Kryopumpe. Die Leitungseinrichtungen besitzen eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit. Die thermischen Leitungsverbindungseinrichtungen verbinden die erste Pumpstufe der Kryopumpe Leitungseinrichtung, so daß während des Ausheizens der Kammer die erste Pumpestufe auf einer Temperatur, die nicht wesentlich höher als Tp ist, gehalten werden kann.
In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform umfaßen die Hilfskühleinrichtungen ein äußeres Bauteil (das oft als Flanschmontagering bezeichnet wird), das in die äußere Wand des Vakuumsystems einbezogen werden kann. Die Hilfskühleinrichtungen umfaßen weiterhin ein Rohr, das aus Kupfer oder einem anderen Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit hergestellt ist, um eine Kryogenflüßigkeit (beispielsweise flüßigen Stickstoff) in thermisch wirksamen Kontakt mit der ersten Pumpstufe der Kryopumpe zu bringen. Eine Leitung ist durch den Flanschmontagering vorgesehen, um die Kryogenflüßigkeit von außerhalb des Vakuumssystems in ein Ende des Rohres einführen zu können und kann vom anderen Ende des Rohres nach außerhalb des Systems gelangen. Die Montageblocks sind vorgesehen, um das Rohr an die erste Pumpstufe in thermisch leitender Weise anzuschließen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kryopumpe mit beispielhaften Hilfskühleinrichtungen gemäß Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht beispielhafter Hilfskühleinrichtungen gemäß Erfindung. Die Kühleinrichtungen werden zur Verdeutlichung auf dem Kopf stehend gezeigt;
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine beispielhafte Vorrichtung gemäß Erfindung, insbesondere ein System für die Molekularstrahlepitaxie, das Hilfskühleinrichtungen umfaßt.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 stellt schematisch eine Kryopumpe mit beispielhaften Hilfskühleinrichtungen dar. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die beispielhafte Hilfskühleinrichtungen detaillierter zeigen (zur Verdeutlichung auf dem Kopf stehend dargestellt).
Die nachfolgende Diskussion wird mit Bezug auf diese beiden Zeichnungen geführt.
Die Kryopumpe umfaßt einen Behälter (10), der an einem Ende geschlossen ist und am offenen Ende in einem Montageflansch (11) endigt. Innerhalb des Behälters (10) befindet sich das thermische Schild (22) oder Abschirmung der ersten Stufe. Außerdem befindet sich im Behälter die erste Kondensoranordnung, die eine Vielzahl von Winkeln (12), die von einer Vielzahl von Befestigungsrippen (13) gehalten werden, umfaßt. Die beispielhaften Hilfskühleinrichtungen umfaßen einen Flanschmontagering (14), der dicht amMontageflansch (11) der Kryopumpe auf einer Seite anliegt und typischerweise auf der anderen Seite an einem Anschluß einer evakuierbaren Vakuumkammer (nicht gezeigt) paßt. Innerhalb des Flanschmontageringes (14) und im wesentlichen koaxial hierzu wird ein grundsätzlich ringförmiges Rohr (16) zur Leitung des Kryogenfluids zur Verfügung gestellt. Dieses ringförmige Rohr wird hierin sehr häufig auch als Kryoring bezeichnet.
Der Kryoring (16) ist vorteilhafterweise aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer, hergestellt. Die Enden des Kryoprings sind vorteilhafterweise mit Rohrabschnitten (17,18) fortgesetzt, die aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit, vorzugsweise nichtrostendem Stahl, hergestellt sind. Die Abschnitte (17,18) aus nichtrostendem Stahl sind nach außen gebogen und treten in bekannter Art und Weise durch Hochvakuumdurchführungen (19), die sich durch den Flanschmontagering (14) von der Innenseite zur Außenseite des Vakuumsystems hin erstrecken, hindurch.
Eine Kryogenfluid (vorzugsweise flüßiger Stickstoff), wobei Kryogengas aber nicht ausgeschlossen sein sollte, kann in ein Ende des Kryorings durch eine der niedrigleitenden Abschnitte (beispielsweise Abschnitt 17) eingeführt im Kryoring herumgeleitet und vom anderen Ende des Kryorings (möglicherweise nachdem eine Phasenumwandlung stattgefunden hatte) durch den anderen Abschnitt (beispielsweise 18) abgezogen werden. Ein Niedertemperaturventil (nicht gezeigt) kann dafür verwendet werden, den Strom des flüßigen Stickstoffs in den Kryoring zu steuern. Nach Nutzung des Kryoringes, kann ein Reinigungsgas, beispielsweise Stickstoff, durch den Kryoring gepreßt werden, um den restlichen flüßigen Stickstoff auszutreiben. Ein Gasventil (nicht gezeigt) kann dazu benutzt werden, den Strom des Reinigungsgases in den Kryoring zu steuern.
Einrichtungen zur thermischen Kopplung des Kryorings und der ersten Kondensoranordnung werden zur Verfügung gestellt. Diese können eine Vielzahl von Kupfermontageblöcken (20) umfaßen, die einen thermischen Kontakt zwischen dem Kryoring und der Kondensoranordnung herstellen. Beispielsweise besitzt jeder Befestigungsblock (20) ein Rundloch, das im wesentlichen gleich dem äußeren Rohrdurchmesser des Kryorings (16) ist. Der Kryoring tritt durch die Löcher in den Montageblöcken hindurch. Die Frontoberflächen des Kryoringes und des Montageblockes sind in einer Wasserstoffatmosphäre und ohne Flußmittel hart gelötet, wodurch ein guter thermischer Kontakt zwischen dem Kryoring und den Montageblöcken hergestellt wird. Die Montageblöcke (20) sind thermisch mit der ersten Kondensoranordnung gekoppelt; beispielsweise sind sie auf den Befestigungsrippen (13) der ersten Kondensoranordnung mit Schraubbolzen (21) und Dichtungen aus Indiumfolie (nicht gezeigt) befestigt. Die Schraubbolzen sind aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer hergestellt.
Obwohl die hier beschriebene, bevorzugte Ausführungsform einen Flanschmontagering zur Montage des Kryorings besitzt, sind auch andere Ausführungsformen vorstellbar. Z.B. kann man sich eine Ausführungsform vorstellen, in der der Kryoring ein integraler Bestandteil der Kryopumpe ist und die Abschnitte aus nichtrostendem Stahl (17,18) durch die Behälterwand der Kryopumpen hindurchtreten.
Eine beispielhafte Vorrichtung gemäß der Erfindung wird in Fig. 3 dargestellt, die schematisch ein kryogepumptes MBE-System zeigt. Das MBE-System umfaßt eine Vakuumkammer (30), Pumpen für das Vor- oder Grob-Vakuum (31 und 31'), eine Kryopumpe (32), einen Kryoring (33), einen Vorratsbehälter mit flüßigem Stickstoff (34), ein Niedertemperaturventil (35) zur Steuerung des flüßigen Stickstoffstromes in den Kryoring, ein Niedrigtemperaturventil (35') zum dichten Abschluß des Auslaßendes des Kryoringes nach einer Benutzung, eine Quelle (36) für Stickstoffreinigungsgas, ein Ventil (37) zur Steuerung des Reinigungsgasstromes, ein Stickstoffauslaß (38), eine mit Flüßigstickstoff füllbare Ummantelungen (39) innerhalb der Vakuumkammer, eine Titansublimationspume (40), um in erster Linie den Restwasserstoff aus der Kammer zu entfernen, Öfen (41) als Quellen für die Molekularstrahlepitaxie, ein Ionenmeßgerät (42), um den Kammerdruck im Hochvakuum zu messen, Hochvakuumsperrventile (43) zur Isolation der Kryopumpe, eine Quelle für reines Argonspülgas (44) und einen Substrathalter (45) für die Molekularstrahlepitaxie (MBE).
Ein beispielhaftes Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung (dargestellt an der Ausführungsform des MBE- Systems gemäß Fig. 3) wird weiter unten beschrieben. Viele Schritte des Verfahrens sind für den Fachmann bekannt und bedürfen keiner Erwähnung oder detaillierten Erörterung. Die Vakuumkammer wird bis zum oberen Ende des Einsatzdruckbereiches der Kryopumpe grob abgepumpt. Dieser Druckbereich ist variabel und hängt vom Hersteller und dem Model der Kryopumpe sowie den Betriebsbedingungen ab, liegt aber typischerweise ungefähr unter 100 Pa. Die Kryopumpe wird nachfolgend dafür verwendet, den Druck in der Vakuumkammer auf einen Druck im Bereich von 10&supmin;&sup6; Pa zu reduzieren. Ein Flüßigstickstoffstrom wird in den Kryoring eingeleitet. Der Druck von ungefähr 10&supmin;&sup6; Pa wird durch die Kryopumpe mittels Hilfskühlung durch den Kryoring aufrechterhalten, während die Temperatur der Wände der Vakuumkammer (einschließlich der der Kryopumpe) gleichmäßig und langsam auf ungefähr 220ºC erhöht wird. Die Dauer des Heizschrittes wird typischerweise vom niedrigsten Druck, der gewünscht wird, abhängen und kann bis zu 5 Wochen betragen. Nach Abschluß des "Ausheizens", läßt man das System auf Zimmertemperatur abkühlen, die Versorgung des Kryorings mit flüßigem Stickstoff wird abgeschaltet, und der Kryoring wird gereinigt und abgedichtet. Dann werden die internen Ummantelungen mit flüßigem Stickstoff gefüllt, eine gegebenenfalls vorhandene Titansublimationspumpe wird gestartet und die Öfen als MBE-Quellen im Leerlauf angeschaltet. Vorbereitend für die Herstellung epitaktischer Strukturen werden die Öfen oder Quellen auf ihre Betriebstemperatur aufgeheizt. Ein Eich- oder Kalibrierungslauf wird durchgeführt, um die Depositionsrate jeder Quelle in der Einheit deponierte Monoschichten pro Sekunde zu messen. Das reine Substrat, typischerweise Galliumarsenid, wird innerhalb der Vakuumkammer geheizt, um die Oberflächen-Galliumoxidschicht durch Voltalisation zu entfernen. Das Substrat wird dann im Substrathalter angeordnet und den Materialstrahlen der Quellen ausgesetzt. Die Materialstrahlen der Quellen werden durch Flügelblenden moduliert. Die Flügelblenden werden typischerweise durch einen programmierten Satz von Anweisung gesteuert.
In einem beispielhaften Lauf, der ein 5 wöchiges Ausheizen einschloß, wurde zwei Tage nach Beendigung des Ausheizprozesses von einer Leybold-IM-520-Absaugionenröhre, deren Anzeige nicht wie bei konventionellen Bayard-Alpert-Röhren durch interne Röntgenstrahlen eingeschränkt ist, ein Systemdruck von 2,0 x 10&supmin;¹&sup0; Pa angezeigt.
In einem beispielhaften Durchlauf unter Verwendung einer Vorrichtung und entsprechenden Bedingungen wie oben, jedoch ohne Kryoring, weswegen der Kryopumpenbehälter nicht ausgeheizt wurde, wurde als niedrigster Systemdruck ungefähr 1,6 x 10&supmin;&sup9; Pa erreicht.
Die Grundsätze dieser Erfindung können in einer Vielzahl von Kryopumpenentwürfen und deren Ausführung aufgenommen werden. Beispielsweise kann eine alternative Ausführungsform einen Kryoring umfaßen, der in thermischem Kontakt mit dem thermischen Schild (Abschirmnung) der ersten Stufe der Kryopumpe anstatt mit der ersten Kondensoranordnung steht. In einem weiteren Beispiel kann der Kryoring in einer anderen Gestalt als einem Ring ausgebildet sein, beispielsweise als Spirale. Andere beispielhafte Anwendungen der Erfindung sind die Erzeugung hoher Vakua in Teilchenbeschleunigern und Raumfahrtsimulationskammern.

Claims

1. Vorrichtung mit Hochvakuumkammer und mindestens einer Kryopumpe zum Entfernen des Gases aus der Kammer, wobei die Kryopumpe einen Montageflansch, eine erste Pumpenstufe und eine Einrichtung zur Leitung eines Kryogen-Fluids benachbart der ersten Pumpenstufe umfaß, die eine erste Kondensoranordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Leitungseinrichtung ein Kupferrohr zur Leitung flüssigen Stickstoffs benachbart zu der ersten Kondensoranordnung aufweist, daß das Kupferrohr erste und zweite Enden besitzt und im wesentlichen in der Gestalt eines Rings konfiguriert ist, und daß die Vorrichtung folgende weitere Merkmale aufweist:

a) ein Montagering besitzt erste und zweite Flächen, wobei die erste Fläche zur abdichtenden Befestigung an dem Montageflansch der Kryopumpe ausgebildet ist und die zweite Fläche zur abdichtenden Befestigung an der evakuierbaren Kammer ausgebildet ist;

b) mindestens ein Niedertemperatur-Ventil zur Steuerung des Stroms des flüssigen Stickstoffs durch das Kupferrohr;

c) mindestens ein Reinigungsventil zur Steuerung des Flusses von Reinigungsgas zum Austreiben restlichen flüssigen Stickstoffs aus dem Kupferrohr;

d) mindestens ein Kupfermontageblock, der an dem Kupferrohr und an der primären Kondensoranordnung angebracht ist, um das Kupferrohr an die primäre Kondensoranordnung thermisch leitend zu befestigen;

e) eine Leitung zum Leiten flüssigen Stickstoffs von dem Niedertemperatur-Ventil und von Reinigungsgas von dem Reinigungsventil durch den Montagering zum ersten Ende des Kupferrohrs; und

f) eine Leitung zum Leiten flüssigen Stickstoffs und Reinigungsgas von dem zweiten Ende des Kupferrohrs durch den Montagering.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinrichtung zum Empfang von Kryogen-Fluid von einer extern zur Kryopumpe und extern zum Vakuumsystem angeordneten Quelle ausgebildet ist.