JP6413926B2 - 真空ポンプおよび質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプおよび質量分析装置に関する。

ターボ分子ポンプ等の真空ポンプは、清浄な高真空環境を生成できるポンプとして種々の装置に用いられている。例えば、質量分析器においては、四重極ロッドや検出器における真空度は、イオン源における真空度よりも５倍から１０倍程度高く設定される。そのため、そのような装置に対して一台の真空ポンプで対応できるように、複数の排気口を備える真空ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の真空ポンプでは、第１および第２のターボ分子ステージとホルベック（Holweck）ステージとを備え、第１ターボ分子ステージに流入可能な第１吸気口と、第１ターボ分子ステージと第２ターボ分子ステージとの間に流入可能な第２吸気口と、ホルベックステージに流入可能な第３吸気口とを備えている。ホルベックステージのステータ側には、前記第３吸気口と連通する貫通孔が形成されている。

特開２００３−１２９９９０号公報

ところで、ホルベックステージのステータには複数の螺旋溝が形成されており、それらは同一の形状を有している。しかしながら、特許文献１に記載の真空ポンプでは、前記貫通孔は複数の螺旋溝の内の一部の螺旋溝のみに貫通しているので、螺旋溝毎に気体の流量が異なることになる。その結果、ホルベックステージの吸気側圧力が高くなり、ポンプ全体の排気性能の悪化を招くことになる。

本発明の好ましい実施形態による真空ポンプは、第１ポンプステージと、前記第１ポンプステージよりもポンプ下流側に設けられ、ネジ溝とネジ山とが内周面周方向に交互に複数形成された円筒状ステータ、および、前記円筒状ステータの内周側に設けられた円筒状ロータを有する第２ポンプステージと、前記第１ポンプステージよりも上流側に設けられた第１吸気口と、前記第１ポンプステージよりも下流側に設けられ、前記第２ポンプステージに連通する第２吸気口と、を備える真空ポンプであって、前記円筒状ステータには、前記第２吸気口と一以上の前記ネジ溝とを連通する貫通孔が、前記円筒状ステータの外周面から内周面に貫通するように形成され、前記貫通孔が形成された第１のネジ溝の溝形状は、貫通孔が形成されていない第２のネジ溝の溝形状と異なり、より大流量に適した溝形状に設定されている。
さらに好ましい実施形態では、前記溝形状を表すパラメータはネジ溝の溝幅、溝角度および溝深さであって、前記第１のネジ溝の溝幅、溝角度および溝深さの少なくとも一つは、前記第１のネジ溝が前記第２のネジ溝よりも大流量に適するように設定されている。
さらに好ましい実施形態では、前記第２のネジ溝の溝形状は、前記第１のネジ溝に対して周方向により近くに配置されている第２のネジ溝ほど流量が大きくなるように設定されている。
さらに好ましい実施形態では、前記円筒状ステータは、ステータ軸方向の前記貫通孔よりも上流側の領域では、前記第１のネジ溝の溝形状と前記第２のネジ溝の溝形状とは同一であり、ステータ軸方向の前記貫通孔よりも下流側の領域では、前記第１のネジ溝の溝形状と前記第２のネジ溝の溝形状とが異なっている。
本発明の好ましい実施形態による真空ポンプは、第１ポンプステージと、前記第１ポンプステージよりもポンプ下流側に設けられ、ネジ溝とネジ山とが内周面周方向に交互に複数形成された円筒状ステータ、および、前記円筒状ステータの内周側に設けられた円筒状ロータを有する第２ポンプステージと、前記第１ポンプステージよりも上流側に設けられた第１吸気口と、前記第１ポンプステージよりも下流側に設けられ、前記第２ポンプステージに連通する第２吸気口と、を備える真空ポンプであって、前記円筒状ステータには、前記第２吸気口と複数の前記ネジ溝とを連通する貫通孔が、前記円筒状ステータの外周面から内周面に貫通するように形成され、前記貫通孔が形成された第１のネジ溝が、貫通孔が形成されていない第２のネジ溝よりも大流量に適するように前記第１および第２のネジ溝のネジ条数が設定されている。
さらに好ましい実施形態では、前記第１のネジ溝のネジ条数は前記第２のネジ溝のネジ条数よりも少なく設定されている。
本発明の好ましい実施形態による質量分析装置は、上記の真空ポンプと、第１の分析ユニットと、前記第１の分析ユニットよりも高い圧力領域で動作する第２の分析ユニットと、前記第１の分析ユニットが収納され、前記真空ポンプの第１吸気口が接続される第１排気口を有する第１チャンバと、前記第２の分析ユニットが収納され、前記真空ポンプの第２吸気口が接続される第２排気口を有する第２チャンバと、を備える。

本発明によれば、複数の吸気口を有する真空ポンプの排気性能の向上を図ることができる。

図１は、本発明に係る真空ポンプの一実施の形態を示す外観斜視図である。 図２は、真空ポンプの断面図である。 図３は、図２のＡ１−Ａ１断面図である。 図４は、第１ネジステータの内周面側の構造を示す展開図である。 図５は、図４のＡ２−Ａ２断面を示す図である。 図６は、質量分析装置の一例を示す図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明に係る真空ポンプの一実施の形態を示す外観斜視図である。真空ポンプ１は、第１ハウジング７０と第２ハウジング８０とを備えている。第１ハウジング７０には、第１吸気口７１、第２吸気口７２および第３吸気口７３が形成されたフランジ部７５が設けられている。各吸気口７１，７２，７３には、それぞれシールリングが装着されるシールリング溝７１ａ，７２ａ，７３ａが形成されている。第２ハウジング８０には後述するようにモータが設けられ、第２ハウジング８０の表面（真空ポンプ１の底面）には放熱フィン８６が形成されている。

図２は、真空ポンプ１を軸方向に沿って断面した断面図である。また、図３は、図２のＡ１−Ａ１断面図である。第１ハウジング７０の内部には、第１タービンロータ２０，第２タービンロータ３０およびモータロータ９０が固定されたシャフト１０が設けられている。シャフト１０は、永久磁石４３，４４を用いた磁気軸受とボールベアリング８４とによって支持されている。モータロータ９０の外周側に設けられたモータステータ９１は、第２ハウジング８０に保持されている。ボールベアリング８４は、第２ハウジング８０に固定されるベアリングホルダ８３に保持されている。

永久磁石４４は、シャフト１０の図示右端部に形成された凹部内に固定されている。永久磁石４４の内側に配置された永久磁石４３は、磁石ホルダ４０に保持されている。磁石ホルダ４０はホルダ支持部４１に固定され、そのホルダ支持部４１は第１ハウジング７０に固定されている。磁石ホルダ４０には、ボールベアリング４２が設けられている。ボールベアリング４２は、永久磁石４４と永久磁石４３とが接触しないようにシャフト１０の振れ回りを規制する規制部材として機能する。

第１タービンロータ２０には、複数のタービン翼を備えた第１タービン翼段２１が軸方向に複数段形成されている。複数の第１タービン翼段２１に対して、複数のタービン翼を備えた第１固定翼段２２が軸方向に交互に配置されている。これらの第１タービン翼段２１と第１固定翼段２２とにより、第１ターボ分子ポンプステージＴＰ１が構成される。

第２タービンロータ３０には、複数のタービン翼を備えた第２タービン翼段３１が軸方向に複数段形成されている。複数の第２タービン翼段３１に対して、複数のタービン翼を備えた第２固定翼段３２が軸方向に交互に配置されている。これらの第２タービン翼段３１と第２固定翼段３２とにより、第２ターボ分子ポンプステージＴＰ２が構成される。第１固定翼段２２および第２固定翼段３２の軸方向（図示左右方向）の位置決めは、スペーサ２３，３３，５０によって行われる。

第２タービンロータ３０の第２タービン翼段３１よりもポンプ下流側（図示左側）には、円板部３４が形成されている。円板部３４には、第１円筒ロータ６２と第２円筒ロータ６３が固定されている。第２円筒ロータ６３は、第１円筒ロータ６２の内周側に配置される。第１円筒ロータ６２の外周側には第１ネジステータ６０が設けられ、第１円筒ロータ６２と第２円筒ロータ６３との間には第２ネジステータ６１が設けられている。第１ネジステータ６０には、第１ハウジング７０の第３吸気口７３と対向する位置に、貫通孔６０ａが形成されている。

図３に示すように、第１ネジステータ６０の内周面、第２ネジステータ６１の外周面と内周面、および、第２円筒ロータ６３の内周面が対向する第２ハウジング８０の対向面には、ネジ溝およびネジ山がそれぞれ形成されている。第１および第２円筒ロータ６２，６３と第１および第２ネジステータ６０，６１と、第２ハウジング８０の対向面に形成されたネジ溝およびネジ山とにより、ホルベック（Holweck）ポンプステージＨＰが構成される。

図２の第１吸気口７１から流入した気体は、第１ターボ分子ポンプステージＴＰ１によって第１ターボ分子ポンプステージＴＰ１の下流側に排気される。また、第２吸気口７２から流入した気体、および、第１ターボ分子ポンプステージＴＰ１により排気された気体は、第２ターボ分子ポンプステージＴＰ２によって第２ターボ分子ポンプステージＴＰ２の下流側に排気される。第２ターボ分子ポンプステージＴＰ２により排気された気体、および、第３吸気口７３から流入した気体は、ホルベックポンプステージＨＰによって排気される。ホルベックポンプステージＨＰにより排気された気体は、第２ハウジング８０に形成された排気通路８１，８２を通過して、排気ポート８５から排出される。吸気口７１，７２，７３の圧力Ｐは、Ｐ（７１）＜Ｐ（７２）＜Ｐ（７３）のように下流側ほど高くなる。

図４は、第１ネジステータ６０の内周面側の構造を示す展開図である。また、図５（ａ）は、図４のＡ２−Ａ２断面図を示したものである。図４の図示上側が吸気側（ポンプ上流側）で、図示下側が排気側（ポンプ下流側）である。第１ネジステータ６０の内周面側には、ネジ溝とネジ山とが、周方向に交互に複数形成されている。図４に示す例では、８つのネジ溝６０１ａ〜６０１ｈと８つのネジ山６０２ａ〜６０２ｈとが交互に形成されている。貫通孔６０ａは、３つのネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅに亘って形成されている。なお、図４に示す例では、貫通孔６０ａはネジ山６０２ｄ，６０２ｅを貫通していないが、貫通するような構成としても良い。

第１ネジステータ６０の内周側に設けられた第１円筒ロータ６２が矢印方向に回転することにより、ネジ溝６０１ａ〜６０１ｈに流入した気体は、ポンプ下流側（排気側）に排気される。ところで、貫通孔６０ａが形成されていないネジステータの場合には、吸気側から流入した気体は、各ネジ溝６０１ａ〜６０１ｈのそれぞれに対してほぼ均一に流入することになる。そのため、吸気側の圧力状態は、ネジ溝６０１ａ〜６０１ｈのいずれにおいてもほぼ同一となる。

一方、第１ネジステータ６０のように貫通孔６０ａが形成され、第３吸気口７３からの気体が貫通孔６０ａからも流入する構成の場合、ネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅの流量Ｒ１は、他のネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの流量Ｒ２よりも大きくなる。一般的に第３吸気口７３の圧力Ｐ（７３）は第２吸気口７２の圧力Ｐ（７２）の１０倍以上である。そのため、ホルベックポンプステージＨＰの吸気側圧力はネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅの吸気側圧力によって支配され、貫通孔６０ａが形成されていない場合に比べて、ホルベックポンプステージＨＰの吸気側圧力が高くなる。

そこで、本実施の形態では、以下に説明するように、貫通孔６０ａが形成されたネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅの溝形状を、貫通孔６０ａが形成されてないネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの溝形状と異ならせ、より大流量に適した溝形状に設定するようにした。ところで、排気側の圧力は排気側の真空系によってほぼ決定され、いずれのネジ溝も排気側の圧力はほぼ同一となる。そして、より大流量に適した溝形状とは、排気する気体の流量についてはネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈに比べてネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅの方が大きいが、吸気側圧力についてはほぼ同程度となるように設定された溝形状を意味する。その結果、ホルベックポンプステージＨＰの吸気側圧力、すなわち、第３吸気口７３の圧力Ｐ（７３）の上昇を防止することができる。

図４のネジ溝６０１ａ〜６０１ｈについて説明する。各ネジ溝６０１ａ〜６０１ｈは、一点鎖線Ｌ１よりも吸気側（ポンプ上流側）のネジ溝部６０１ａａ〜６０１ｈａと、一点鎖線Ｌ１よりも排気側（ポンプ下流側）のネジ溝部６０１ａｂ〜６０１ｈｂとで構成されている。一点鎖線Ｌ１は、貫通孔６０ａのポンプ下流側端部を通り、第１ネジステータ６０の軸方向と直交する方向に延在する直線である。

貫通孔６０ａからネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅに流入した気体は、一部は吸気側へと逆流するが、殆どはネジ溝内を排気側へと排気される。そのため、流入した気体に対する排気性能は貫通孔６０ａよりも下流側のネジ溝の形状によって殆ど決まってくる。また、本実施の形態では、上述したようにネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅの溝形状を大流量に適した形状としているので、貫通孔６０ａよりもポンプ上流側への逆流が抑えられる。その結果、貫通孔６０ａよりも上流側においては、ネジ溝６０１ａ〜６０１ｈにおける排気条件はほぼ同一となる。そのため、貫通孔６０ａよりも上流側においては、ネジ溝６０１ａ〜６０１ｈの設定（溝形状）をほぼ同一とすることができる。

図４に示す例では、ネジ溝６０１ａ〜６０１ｈは、溝角度および溝深さが一定な螺旋溝としている。そして、一点鎖線Ｌ１よりも吸気側のネジ溝部６０１ａａ〜６０１ｈａの溝形状を同一に設定している。すなわち、溝幅Ｗａ、溝深さｈ（図５参照）、溝角度θaが同一とされている。一方、一点鎖線Ｌ１よりも排気側のネジ溝部６０１ａｂ〜６０１ｈｂについては、流量に応じて溝形状を異ならせている。

貫通孔６０ａの各ネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅにおける開口面積は、ネジ溝６０１ｄが最も大きく、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｅはほぼ同一面積でネジ溝６０１ｄよりも小面積となっている。そのため、一点鎖線Ｌ１よりも排気側においては、ネジ溝部６０１ｄｂの流量Ｑｄが最も大きく、次いで、ネジ溝部６０１ｃｂ，６００１ｅｂの流量Ｑｃ，Ｑｅ（Ｑｃ≒Ｑｅ）が大きい。一方、ネジ溝内の気体は、ネジ山の部分の微少隙間（ネジ山と第１円筒ロータ６２との隙間）を介して隣接するネジ溝に漏れる。そのため、ネジ溝部６０１ａｂ，６０１ｂｂ，６０１ｆｂ〜６０１ｈｂの流量Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｆ〜Ｑｈは、ネジ溝部６０１ｃｂ，６０１ｅｂに近いネジ溝部ほど大きくなるものと考えられる。すなわち、Ｑｂ≒Ｑｆ＞Ｑａ≒Ｑｇ＞Ｑｈとなっている。

そこで、本実施形態では、一例として、ネジ溝部６０１ａｂ〜６０１ｈｂの溝角度を図４に示すように設定した。図４に示す溝角度θ１〜θ５は、各ネジ溝部の流量に応じてθ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５のように設定されている。溝幅Ｗｂおよび溝深さについては、全てのネジ溝部６０１ａｂ〜６０１ｈｂで同一とした。ここでは、溝角度が小さいほど流量が大きく、かつ、圧縮比が大きくなるという考え方に基づいて、溝角度θ１〜θ５を設定している。このように設定することで、ネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅは大流量に適した溝形状となり、ホルベックポンプステージＨＰの吸気側圧力の改善を図ることができる。

図４に示す例では、貫通孔６０ａが貫通しているネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅと貫通していないネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈとの間で、ネジ溝部の溝角度を異ならせて、ネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅを大流量に適した溝形状とした。しかしながら、溝角度に限らず、溝幅、溝深さ、ネジ条数のいずれか一つを調整することで、ネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅを大流量に適した溝形状とすることが可能である。例えば、溝幅または溝深さを大きくする、ネジ条数を減らすことで大流量化になるが、実際にはこれらの各条件の組み合わせが適宜に設定され得る。また、軸方向に沿ってネジ溝の形状（溝角度、溝幅、溝深さの少なくとも一つ）が変化する可変溝についても、上述した場合と同様の考え方を適用することができる。

また、貫通孔６０ａが貫通していないネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈについて、Ｑｂ≒Ｑｆ＞Ｑａ≒Ｑｇ＞Ｑｈのように、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｅに近いネジ溝ほど流量が大きくなるように溝形状を設定したが、同一の溝形状に設定しても良い。さらに、ネジ溝６０１ｃ〜６０１ｅについても、同一の溝形状に設定しても構わない。

なお、図４に示す例では、ネジ溝部６０１ａｂ〜６０１ｈｂの軸方向領域を貫通孔６０ａの下端部までとしたが、貫通孔６０ａの上端部までとしても良い。いずれの場合も、貫通孔６０ａよりも上流側の領域では、ネジ溝部６０１ａａ〜６０１ｈａの溝形状は同一であり、貫通孔６０ａよりも下流側の領域では、ネジ溝部６０１ｃｂ〜６０１ｅｂの溝形状とネジ溝部６０１ａｂ，６０１ｂｂ，６０１ｆｂ〜６０１ｈｂの溝形状とが異なっている。

図４に示す例では、一点鎖線Ｌ１の上下で溝形状が不連続に変化している。そのため、製作しやすさを考慮して、第１ネジステータ６０を、一点鎖線Ｌ１よりも上流側の部分と、一点鎖線Ｌ１よりも下流側の部分とに２分割して構成しても良い。

図６は、３つの吸気口７１〜７３を備える真空ポンプ１が搭載される質量分析装置１００の一例を示す図である。図６は、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置の概略構成を示す模式図である。質量分析装置１００は、イオン化室１５０と質量分析部１１０とを備えている。質量分析部１１０には、イオン化室１５０に隣接する第１中間室１１３と、第１中間室に隣接する第２中間室１１４と、第２中間室１１４に隣接する分析室１１５とがそれぞれ隔壁を介して設けられている。

真空ポンプ１の第１吸気口７１は、分析室１１５の排気口１３１に接続される。真空ポンプ１の第２吸気口７２は、第２中間室１１４の排気口１３２に接続される。真空ポンプ１の第３吸気口７３は、第１中間室１１３の排気口１３３に接続される。このように、圧力領域の異なる３つの空間（第１中間室１１３、第２中間室１１４および分析室１１５）を一つの真空ポンプ１で排気する。

イオン化室１５０にはイオン化用スプレー１５１が設けられている。液体クロマトグラフ部ＬＣで成分分離された液体試料は、配管１５２によりイオン化用スプレー１５１に供給される。図示していないがイオン化用スプレー１５１にはネブライズガスが供給され、液体試料はイオン化用スプレー１５１により噴霧される。イオン化用スプレー１５１の先端には高電圧が印加されており、噴霧の際にイオン化される。第１中間室１１３とイオン化室１５０との間にはヒータブロック１１２が設けられており、ヒータブロック１１２にはイオン化室１５０と第１中間室１１３とを連通する脱溶媒管１２０が設けられている。脱溶媒管１２０は、イオン化室１５０で生成されたイオンや試料の液滴が通過する際に、脱溶媒化およびイオン化を促進する機能を有している。

第１中間室１１３には、第１イオンレンズ１２１が設けられている。第２中間室１１４には、オクタポール１２３とフォーカスレンズ１２４とが設けられている。第２中間室１１４と分析室１１５との間の隔壁には、細孔を有する入口レンズ１２５が設けられている。分析室１１５には、第１四重極ロッド１２６と、第２四重極ロッド１２７と、検出器１２８とが設けられている。

イオン化室１５０で生成されたイオンは、脱溶媒管１２０、第１中間室１１３の第１イオンレンズ１２１、スキマー１２２、第２中間室１１４のオクタポール１２３及びフォーカスレンズ１２４、入口レンズ１２５を順に経て分析室１１５に送られ、四重極ロッド１２６、１２７により不要イオンが排出され、検出器１２８に到達した特定イオンのみが検出されることになる。

（１）以上説明したように、真空ポンプ１は、図２に示すように、複数の吸気口（第１吸気口７１，第２吸気口７２および第３吸気口７３）を備え、円筒状の第１ネジステータ６０には、第２吸気口７２と３つのネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅと連通する貫通孔６０ａが、第１ネジステータ６０の外周面から内周面に貫通するように形成され、貫通孔６０ａが形成されたネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの溝形状は、貫通孔６０ａが形成されていない他のネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの溝形状と異なり、より大流量に適した溝形状に設定されている。

このように、貫通孔６０ａが形成されたネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの流量は、貫通孔６０ａが形成されていないネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの流量よりも大きいので、貫通孔６０ａからネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅに気体が流入しても、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの上流側の圧力への影響を抑えることができる。その結果、第３吸気口７３における圧力低下を図ることができる。

（２）また、溝形状を表すパラメータはネジ溝の溝幅、溝角度、溝深さおよびネジ条数であって、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの溝幅、溝角度、溝深さおよびネジ条数の少なくとも一つは、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの流量がネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの流量よりも大きくなるように設定されている。

例えば、図４に示す第１ネジステータ６０の場合には、溝形状のパラメータである溝角度が異なっている。すなわち、一点鎖線Ｌ１よりも下流側では、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの溝角度θ１，θ２は、ネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの溝角度θ３〜θ５よりも小さく設定されている。そのため、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの流量は、ネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの流量よりも大きくなる。

（３）さらに、図４に示すように、ネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈの溝形状に関して、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅに対して周方向により近くに配置されているネジ溝ほど流量が大きくなるように設定するのが好ましい。上述したように、ネジ溝内の気体は、ネジ山の部分の微少隙間を介して隣接するネジ溝に漏れるので、流量の大きなネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅに近いネジ溝ほど、流量が大きくなる。そのため、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅに対して周方向により近くに配置されているネジ溝ほど流量が大きくなるように設定することで、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅだけでなく、ネジ溝６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈに関しても溝形状の最適化が図れる。その結果、第３吸気口７３のさらなる圧力低下を図ることができる。

（４）また、図４に示すように、貫通孔６０ａよりも下流側の領域において、上述のようにネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの溝形状を大流量に適した溝形状に設定することで、上流側への逆流が抑えられる。そのため、貫通孔６０ａよりも上流側の領域では、ネジ溝６０１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅの溝形状とネジ溝の溝形状６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｆ〜６０１ｈとを同一としても良い。

（５）本実施の形態の質量分析装置では、例えば、図６に示すように、第１の分析ユニットであるオクタポール１２３およびフォーカスレンズ１２４が収納される第２中間室１１４の排気口１３２に、真空ポンプ１の第２吸気口７２が接続され、第１の分析ユニットよりも高い圧力領域で動作する第１イオンレンズ１２１が収納される第１中間室１１３の排気口１３３に、真空ポンプ１の第３吸気口が接続される。そのため、複数のチャンバを１台の真空ポンプ１で排気することができ、質量分析装置１００のコストダウンを図ることができる。

なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、実施形態では３つの吸気口を有する真空ポンプを例に説明したが、本発明は、第２ターボ分子ポンプステージＴＰ２および第２吸気口７２が無く、第１吸気口７１と第３吸気口７３のみを備える真空ポンプにも適用することができる。

１…真空ポンプ、１０…シャフト、２０…第１タービンロータ、２１…第１タービン翼段、２２…第１固定翼段、６０ａ…貫通孔、３０…第２タービンロータ、３１…第２タービン翼段、３２…第２固定翼段、６０…第１ネジステータ、６１…第２ネジステータ、６２…第１円筒ロータ、６３…第２円筒ロータ、７０…第１ハウジング、７１…第１吸気口、７２…第２吸気口、７３…第３吸気口、７５…フランジ部、８０…第２ハウジング、８１，８２…排気通路、６０１ａ〜６０１ｈ…ネジ溝、６０２ａ〜６０２ｈ…ネジ山、１００…質量分析装置、１１０…質量分析部、１１３…第１中間室、１１４…第２中間室、１１５…分析室、１２１…第１イオンレンズ、１２３…オクタポール、１２４…フォーカスレンズ、１３１，１３２，１３３…排気口、１５０…イオン化室、ＨＰ…ホルベック（Holweck）ポンプステージ、ＴＰ１…第１ターボ分子ポンプステージ、ＴＰ２…第２ターボ分子ポンプステージ

Claims (7)

1. 第１ポンプステージと、
   前記第１ポンプステージよりもポンプ下流側に設けられ、ネジ溝とネジ山とが内周面周方向に交互に複数形成された円筒状ステータ、および、前記円筒状ステータの内周側に設けられた円筒状ロータを有する第２ポンプステージと、
   前記第１ポンプステージよりも上流側に設けられた第１吸気口と、
   前記第１ポンプステージよりも下流側に設けられ、前記第２ポンプステージに連通する第２吸気口と、を備える真空ポンプであって、
   前記円筒状ステータには、前記第２吸気口と一以上の前記ネジ溝とを連通する貫通孔が、前記円筒状ステータの外周面から内周面に貫通するように形成され、
   前記貫通孔が形成された第１のネジ溝の溝形状は、貫通孔が形成されていない第２のネジ溝の溝形状と異なり、より大流量に適した溝形状に設定されている、真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記溝形状を表すパラメータはネジ溝の溝幅、溝角度および溝深さであって、
   前記第１のネジ溝の溝幅、溝角度および溝深さの少なくとも一つは、前記第１のネジ溝が前記第２のネジ溝よりも大流量に適するように設定されている、真空ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
   前記第２のネジ溝の溝形状は、前記第１のネジ溝に対して周方向により近くに配置されている第２のネジ溝ほど流量が大きくなるように設定されている、真空ポンプ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
   前記円筒状ステータは、
   ステータ軸方向の前記貫通孔よりも上流側の領域では、前記第１のネジ溝の溝形状と前記第２のネジ溝の溝形状とは同一であり、
   ステータ軸方向の前記貫通孔よりも下流側の領域では、前記第１のネジ溝の溝形状と前記第２のネジ溝の溝形状とが異なっている、真空ポンプ。
5. 第１ポンプステージと、
   前記第１ポンプステージよりもポンプ下流側に設けられ、ネジ溝とネジ山とが内周面周方向に交互に複数形成された円筒状ステータ、および、前記円筒状ステータの内周側に設けられた円筒状ロータを有する第２ポンプステージと、
   前記第１ポンプステージよりも上流側に設けられた第１吸気口と、
   前記第１ポンプステージよりも下流側に設けられ、前記第２ポンプステージに連通する第２吸気口と、を備える真空ポンプであって、
   前記円筒状ステータには、前記第２吸気口と複数の前記ネジ溝とを連通する貫通孔が、前記円筒状ステータの外周面から内周面に貫通するように形成され、
   前記貫通孔が形成された第１のネジ溝が、貫通孔が形成されていない第２のネジ溝よりも大流量に適するように前記第１および第２のネジ溝のネジ条数が設定されている、真空ポンプ。
6. 請求項５に記載の真空ポンプにおいて、
   前記第１のネジ溝のネジ条数は前記第２のネジ溝のネジ条数よりも少なく設定されている、真空ポンプ。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の真空ポンプと、
   第１の分析ユニットと、
   前記第１の分析ユニットよりも高い圧力領域で動作する第２の分析ユニットと、
   前記第１の分析ユニットが収納され、前記真空ポンプの第１吸気口が接続される第１排気口を有する第１チャンバと、
   前記第２の分析ユニットが収納され、前記真空ポンプの第２吸気口が接続される第２排気口を有する第２チャンバと、を備える質量分析装置。

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