特許 6466225 クライオポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6466225

(24)【登録日】2019年1月18日

(45)【発行日】2019年2月6日

(54)【発明の名称】クライオポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 37/08 20060101AFI20190128BHJP

   F04B 37/16 20060101ALI20190128BHJP

【ＦＩ】

   F04B37/08

   F04B37/16 C

【請求項の数】21

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2015-73196(P2015-73196)

(22)【出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2016-191374(P2016-191374A)

(43)【公開日】2016年11月10日

【審査請求日】2017年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】及川 健

【審査官】 岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１４０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４８１３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ３７／０８

Ｆ０４Ｂ ３７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルを含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットと、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットと、をさらに有し、
前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルをさらに含み、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広く、
前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向において前記第１下方クライオパネルと前記シールド底部との間に配設される第２下方クライオパネルをさらに含み、
前記シールド主スリットは主スリット幅を有し、前記シールド補助スリットは補助スリット幅を有し、前記主スリット幅は前記補助スリット幅より広く、
前記シールド主スリットから前記第２下方クライオパネルへの第２距離は、前記シールド補助スリットから前記第１下方クライオパネルへの第１距離より長いことを特徴とするクライオポンプ。

【請求項2】

前記シールド補助スリットは、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプ。

【請求項3】

前記放射シールドは、前記シールド空洞上部を包囲するシールド上部と、前記シールド空洞下部を包囲するシールド下部と、を備え、
前記シールド主スリットは、前記シールド上部の下端と前記シールド下部の上端との間に定められ、
前記シールド補助スリットは、前記シールド上部の下端に貫設されていることを特徴とする請求項２に記載のクライオポンプ。

【請求項4】

前記第１下方クライオパネル外周端は、前記シールド主開口から視認不能であるよう前記トップクライオパネルに覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項5】

前記第１下方クライオパネル外周端は、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項6】

前記補助スリット幅、前記第１距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１補助スリット吸蔵限界値と、前記主スリット幅、前記シールド主スリットから前記第１下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１主スリット吸蔵限界値との和である第１合計吸蔵限界値が、前記主スリット幅、前記第２距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２主スリット吸蔵限界値と、前記補助スリット幅、前記シールド補助スリットから前記第２下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２補助スリット吸蔵限界値との和である第２合計吸蔵限界値と等しいことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項7】

前記第１下方クライオパネルは第１径を有し、前記第２下方クライオパネルは第２径を有し、前記第２径は前記第１径より大きいことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項8】

前記第２下方クライオパネルは、前記シールド主スリットの法線に交差するよう配設されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項9】

クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルを含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットと、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットと、をさらに有し、
前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルをさらに含み、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広く、
前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向において前記第１下方クライオパネルと前記シールド底部との間に配設される第２下方クライオパネルをさらに含み、
前記第１下方クライオパネルは、第１下方クライオパネル側表面を有し、前記第２下方クライオパネルは、第２下方クライオパネル側表面を有し、
前記シールド主スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド主スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さく、
前記シールド補助スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド補助スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さいことを特徴とするクライオポンプ。

【請求項10】

クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルを含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットと、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットと、をさらに有し、
径方向に対する前記シールド補助スリットの法線の角度は、径方向に対する前記シールド主スリットの法線の角度より小さいことを特徴とするクライオポンプ。

【請求項11】

クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルと、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルと、を含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットをさらに有し、
前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広く、
前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットをさらに有し、
径方向に対する前記シールド補助スリットの法線の角度は、径方向に対する前記シールド主スリットの法線の角度より小さいことを特徴とするクライオポンプ。

【請求項12】

前記第１下方クライオパネル外周端は、前記シールド主開口から視認不能であるよう前記トップクライオパネルに覆われていることを特徴とする請求項１１に記載のクライオポンプ。

【請求項13】

前記第１下方クライオパネル外周端は、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に位置することを特徴とする請求項１１または１２に記載のクライオポンプ。

【請求項14】

前記シールド補助スリットは、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に形成されていることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項15】

前記放射シールドは、前記シールド空洞上部を包囲するシールド上部と、前記シールド空洞下部を包囲するシールド下部と、を備え、
前記シールド主スリットは、前記シールド上部の下端と前記シールド下部の上端との間に定められ、
前記シールド補助スリットは、前記シールド上部の下端に貫設されていることを特徴とする請求項１４に記載のクライオポンプ。

【請求項16】

前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向において前記第１下方クライオパネルと前記シールド底部との間に配設される第２下方クライオパネルをさらに含むことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項17】

クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルと、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルと、を含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットをさらに有し、
前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広く、
前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットをさらに有し、
前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向において前記第１下方クライオパネルと前記シールド底部との間に配設される第２下方クライオパネルをさらに含み、
前記シールド主スリットは主スリット幅を有し、前記シールド補助スリットは補助スリット幅を有し、前記主スリット幅は前記補助スリット幅より広く、
前記シールド主スリットから前記第２下方クライオパネルへの第２距離は、前記シールド補助スリットから前記第１下方クライオパネルへの第１距離より長いことを特徴とするクライオポンプ。

【請求項18】

前記補助スリット幅、前記第１距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１補助スリット吸蔵限界値と、前記主スリット幅、前記シールド主スリットから前記第１下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１主スリット吸蔵限界値との和である第１合計吸蔵限界値が、前記主スリット幅、前記第２距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２主スリット吸蔵限界値と、前記補助スリット幅、前記シールド補助スリットから前記第２下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２補助スリット吸蔵限界値との和である第２合計吸蔵限界値と等しいことを特徴とする請求項１７に記載のクライオポンプ。

【請求項19】

前記第１下方クライオパネルは第１径を有し、前記第２下方クライオパネルは第２径を有し、前記第２径は前記第１径より大きいことを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項20】

前記第２下方クライオパネルは、前記シールド主スリットの法線に交差するよう配設されることを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載のクライオポンプ。

【請求項21】

クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルと、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルと、を含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットをさらに有し、
前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広く、
前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットをさらに有し、
前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向において前記第１下方クライオパネルと前記シールド底部との間に配設される第２下方クライオパネルをさらに含み、
前記第１下方クライオパネルは、第１下方クライオパネル側表面を有し、前記第２下方クライオパネルは、第２下方クライオパネル側表面を有し、
前記シールド主スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド主スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さく、
前記シールド補助スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド補助スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さいことを特徴とするクライオポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クライオポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

クライオポンプは、極低温に冷却されたクライオパネルにガスを凝縮または吸着により捕捉する真空ポンプである。こうしてクライオポンプは、それが取り付けられた真空チャンバを排気する。

【0003】

クライオポンプは通例、ある温度に冷却される第１クライオパネルとそれより低い温度に冷却される第２クライオパネルを備える。第１クライオパネルには放射シールドが含まれる。クライオポンプの使用につれて第２クライオパネル上にガスの凝縮層が成長する。凝縮層は、放射シールドに、または第１クライオパネルのある部分に、いずれは接触しうる。そうすると、その接触部位でガスは再び気化され、クライオポンプ内部の圧力が上昇してしまう。それ以降クライオポンプは真空チャンバの排気という本来の役割を充分に果たすことができない。したがって、凝縮層が第１クライオパネルに接触する時点でのガス吸蔵量がクライオポンプの吸蔵限界を与える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２００５／０５００１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、クライオポンプの吸蔵限界を向上することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によると、クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルを含み、前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットと、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットと、をさらに有することを特徴とするクライオポンプが提供される。

【0007】

本発明のある態様によると、クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルと、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルと、を含み、前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットをさらに有し、前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広いことを特徴とするクライオポンプが提供される。

【0008】

なお、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、クライオポンプの吸蔵限界を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のある実施形態に係るクライオポンプの主要部分を概略的に示す上面図である。

【図2】図１に示されるクライオポンプのＡ−Ａ線断面を概略的に示す。

【図3】本発明のある実施形態に係るクライオポンプのある構造的特徴を概略的に示す部分断面図である。

【図4】本発明のある実施形態に係るクライオポンプのある構造的特徴を概略的に示す部分断面図である。

【図5】本発明のある実施形態に係るクライオポンプのある構造的特徴を概略的に示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

【0012】

まず、本発明のある実施形態に至った経緯とその概要を説明する。

【0013】

複数の第２クライオパネルを有するクライオポンプにおいては、個々の第２クライオパネルの配置場所に依存して、第２クライオパネルごとに凝縮層の成長の速さは異なる。ある第２クライオパネルがクライオポンプ吸気口などのガス入口に近ければ、ガス入口からその第２クライオパネルに多くのガスが到達しうるのでその第２クライオパネルに堆積する凝縮層は速く成長しうる。逆に、ガス入口から遠い別の第２クライオパネルに堆積する凝縮層は遅く成長しうる。

【0014】

複数の第２クライオパネルは、クライオポンプ吸気口に対面するトップクライオパネルを含んでもよい。トップクライオパネルは、放射シールド内の空洞をクライオポンプ吸気口側の空洞上部とその反対側の空洞下部に仕切るよう当該空洞に配設された大型の平板状部材であってもよい。ただし、トップクライオパネルは、とりわけトップクライオパネルの外周は、温度差を維持するために放射シールドに非接触である。空洞上部は吸気口からガスを直接受け入れるので、トップクライオパネルの前面には凝縮層が速く成長する。一方、空洞下部では凝縮層の成長が遅い。したがって、空洞上部に成長した凝縮層が放射シールドに接触するとき、空洞下部には凝縮層のまわりに空所がまだ残されているかもしれない。

【0015】

このように、ある場所に成長した凝縮物の塊が第１クライオパネルに接触するとき、他の場所には凝縮層と第１クライオパネルの間に空所が、つまり凝縮層を収容可能な容積が、まだ残されているかもしれない。これは、クライオポンプがその吸蔵限界において潜在的な余力をもつことを意味する。

【0016】

未利用の空所を減らし、クライオポンプ内部空間の利用率を高めることで、クライオポンプの吸蔵限界を向上することができる。理想的には、あらゆる場所で凝縮物が同時に第１クライオパネルに接触すれば、そのとき未利用の空所は皆無となり（すなわち、クライオポンプ内は完全に凝縮物で満たされ）、クライオポンプの吸蔵限界が最大化される。

【0017】

空所を減らすには、第２クライオパネルごとの凝縮層の成長の速さの違いを小さくすること、つまり凝縮層成長速さの均一化が望まれる。それとともに又はそれに代えて、第２クライオパネルごとに隣接する凝縮物収容容積をその第２クライオパネルへの凝縮層成長速さに応じて調整することが望まれる。

【0018】

ある第２クライオパネルへの凝縮層成長速さを決める主な因子には、その第２クライオパネルに対応するガス入口の開口面積がある。例えば、ガス入口が広ければ、凝縮層は速く成長する。また、凝縮層成長速さは、ガス入口と第２クライオパネルとの相対的な位置関係（例えば、ガス入口と第２クライオパネルとの距離、及び／または、ガス入口に対する第２クライオパネルの角度位置）にも影響される。例えば、第２クライオパネルがガス入口に近ければ、凝縮層は速く成長する。第２クライオパネルの角度位置がガス入口の法線に近ければ、凝縮層は速く成長する。

【0019】

そこで、本発明のある実施形態によると、クライオポンプは、ある第２クライオパネルと別の第２クライオパネルとにある実質的に均一化された速さで凝縮層が成長するよう設計されている。例えば、均一化された凝縮層成長速さがトップクライオパネルとシールド空洞下部に配置されたある第２クライオパネルとにもたらされる。あるいは、均一化された凝縮層成長速さがシールド空洞下部に配置されたある第２クライオパネルと別の第２クライオパネルとにもたらされる。例えば、ある実施形態においては、シールド空洞下部へのガス進入経路及び／またはシールド空洞下部におけるクライオパネル配置が凝縮層の成長を均一化するよう設計されている。

【0020】

また、ある第２クライオパネルへの凝縮層成長速さが大きければ、その第２クライオパネルの周囲に広い凝縮層収容容積が形成されてもよい。それを実現するように、その第２クライオパネルと他のクライオパネル（第１クライオパネル、及び／または、別の第２クライオパネル）との幾何学的な相対配置（例えば、クライオパネル間の距離、及び／または、クライオパネル間でなす角度）が決定されてもよい。

【0021】

このようにすれば、クライオポンプの未利用の余力を現実に使用し、クライオポンプ内部空間の利用率を高めることができる。したがって、クライオポンプの吸蔵限界を向上することができる。

【0022】

図１は、本発明のある実施形態に係るクライオポンプ１０の一部を概略的に示す上面図である。図２は、図１に示されるクライオポンプ１０のＡ−Ａ線断面を概略的に示す。

【0023】

クライオポンプ１０は、例えば、真空処理装置の真空チャンバに取り付けられて、真空チャンバ内部の真空度を所望のプロセスに要求されるレベルまで高めるために使用される。クライオポンプ１０が取り付けられる真空処理装置は、例えば、スパッタリング装置である。

【0024】

クライオポンプ１０は、ガスを受け入れるための吸気口１２を有する。クライオポンプ１０が取り付けられた真空チャンバから吸気口１２を通じて、排気されるべきガスがクライオポンプ１０の内部空間に進入する。

【0025】

なお以下では、クライオポンプ１０の構成要素の位置関係をわかりやすく表すために、「軸方向」、「径方向」との用語を使用することがある。軸方向は吸気口１２を通る方向（図２において中心軸Ｃを表す一点鎖線に沿う方向）を表し、径方向は吸気口１２に沿う方向（中心軸Ｃに垂直な方向）を表す。便宜上、軸方向に関して吸気口１２に相対的に近いことを「上」、相対的に遠いことを「下」と呼ぶことがある。つまり、クライオポンプ１０の底部から相対的に遠いことを「上」、相対的に近いことを「下」と呼ぶことがある。径方向に関しては、吸気口１２の中心（図２において中心軸Ｃ）に近いことを「内」、吸気口１２の周縁に近いことを「外」と呼ぶことがある。なお、こうした表現はクライオポンプ１０が真空チャンバに取り付けられたときの配置とは関係しない。例えば、クライオポンプ１０は鉛直方向に吸気口１２を下向きにして真空チャンバに取り付けられてもよい。

【0026】

また、軸方向を囲む方向を「周方向」と呼ぶことがある。周方向は、吸気口１２に沿う第２の方向であり、径方向に直交する接線方向である。

【0027】

クライオポンプ１０は、冷凍機１６と、少なくとも１つの第１クライオパネルと、少なくとも１つの第２クライオパネルと、クライオポンプ容器１８と、を備える。

【0028】

冷凍機１６は、例えばギフォード・マクマホン式冷凍機（いわゆるＧＭ冷凍機）などの極低温冷凍機である。冷凍機１６は、第１ステージ２２、第１シリンダ２３、第２ステージ２４、及び第２シリンダ２５を備える二段式の冷凍機である。第１シリンダ２３は、冷凍機１６の室温部を第１ステージ２２に接続する。第２シリンダ２５は、第１ステージ２２を第２ステージ２４に接続する接続部分である。

【0029】

図示されるクライオポンプ１０は、いわゆる横型のクライオポンプである。横型のクライオポンプとは一般に、冷凍機１６がクライオポンプ１０の中心軸Ｃに交差する（通常は直交する）よう配設されているクライオポンプである。冷凍機１６の第１シリンダ２３、第１ステージ２２、第２シリンダ２５、及び第２ステージ２４がこの順にクライオポンプ１０の径方向に沿って並ぶように冷凍機１６は配設されている。

【0030】

なお、本発明はいわゆる縦型のクライオポンプにも同様に適用することができる。縦型のクライオポンプとは、冷凍機がクライオポンプの軸方向に沿って配設されているクライオポンプである。

【0031】

冷凍機１６は、第１ステージ２２を第１冷却温度に冷却し、第２ステージ２４を第２冷却温度に冷却するよう構成されている。第２冷却温度は第１冷却温度より低い。よって、第１ステージ２２及び第２ステージ２４はそれぞれ、高温冷却ステージ及び低温冷却ステージとも称しうる。

【0032】

第１ステージ２２は、第１クライオパネルに熱的に結合されており、第１クライオパネルを第１冷却温度に冷却する。第２ステージ２４は、第２クライオパネルに熱的に結合されており、第２クライオパネルを第２冷却温度に冷却する。第１ステージ２２及び第１クライオパネルは例えば６５Ｋ〜１２０Ｋ程度、好ましくは８０Ｋ〜１００Ｋに冷却される。第２ステージ２４及び第２クライオパネルは例えば１０Ｋ〜２０Ｋ程度に冷却される。

【0033】

クライオポンプ容器１８は、第１クライオパネル及び第２クライオパネルを収容するクライオポンプ１０の筐体である。また、クライオポンプ容器１８は、冷凍機１６の低温部、すなわち、第１シリンダ２３、第１ステージ２２、第２シリンダ２５、及び第２ステージ２４を収容する。クライオポンプ容器１８は、その内部空間を気密に保持する真空容器である。クライオポンプ容器１８は、冷凍機１６の室温部に取り付けられる。

【0034】

クライオポンプ容器１８は、吸気口１２を画定する吸気口フランジ１９を備える。吸気口フランジ１９は、クライオポンプ容器１８の前端から全周にわたって径方向外側に延びている。吸気口フランジ１９を用いてクライオポンプ１０が真空チャンバに取り付けられる。

【0035】

第１クライオパネルは、放射シールド３０と、入口クライオパネル（例えばプレート部材３２）と、を備える。放射シールド３０はシールド主開口３１を有する。シールド主開口３１は、平面視にて吸気口１２に含まれる。放射シールド３０はその内部にシールド空洞３３を定める。シールド空洞３３は、シールド主開口３１から軸方向に連続する。放射シールド３０は、軸方向においてシールド主開口３１と反対側にシールド底部３４を備える。シールド空洞３３は、シールド底部３４で終端する。放射シールド３０の詳細は後述する。

【0036】

入口クライオパネルは、クライオポンプ１０の外部の熱源からの輻射熱から第２クライオパネルを保護するために、シールド主開口３１に配設されている。クライオポンプ１０の外部の熱源は、例えば、クライオポンプ１０が取り付けられる真空チャンバ内の熱源である。また、入口クライオパネルの表面には第１冷却温度で凝縮するガス（例えば水）が捕捉される。

【0037】

入口クライオパネルは、輻射熱だけではなくシールド空洞３３へのガス分子の進入も制限する。入口クライオパネルは、シールド主開口３１を通じたシールド空洞３３へのガス流入を所望量に制限するように吸気口１２の開口面積の一部（例えば大部分）を占有する。

【0038】

入口クライオパネルは、シールド主開口３１に入口開口部を形成する有孔部材を備える。入口開口部は、有孔部材に形成されている少なくとも１つの開口（例えば小孔３２ａ）である。有孔部材は、シールド主開口３１を覆う単一のプレート部材３２であってもよい。単一のプレート部材３２に代えて、入口クライオパネルは、例えば、複数の小プレートを備えてもよいし、あるいは、同心円状または格子状に形成されたルーバーまたはシェブロンを備えてもよい。

【0039】

放射シールド３０は、軸方向上方に吸気口フランジ１９を越えて延びており、従って入口クライオパネルは、軸方向に吸気口フランジ１９の上方に位置する。よって、放射シールド３０の前端及び入口クライオパネルは、クライオポンプ容器１８の外に位置する。このように、放射シールド３０は、クライオポンプ１０が取り付けられる真空チャンバに向けて延出している。放射シールド３０を上方に延ばすことにより、シールド空洞３３すなわち凝縮層の収容容積を軸方向に広くすることができる。ただし、この延出部分の軸方向長さは、真空チャンバ（または真空チャンバとクライオポンプ１０との間のゲートバルブ）に干渉しないように定められている。

【0040】

プレート部材３２は、シールド主開口３１を横断する一枚の平板（例えば円板）である。プレート部材３２の寸法（例えば直径）は、シールド主開口３１の寸法にほぼ等しい。放射シールド３０の前端とプレート部材３２との間には軸方向及び／または径方向にわずかな間隙があってもよい。

【0041】

プレート部材３２の前面がクライオポンプ１０の外部空間に露出されている。プレート部材３２にはクライオポンプ１０の外から中へのガス流れを許容する多数の小孔３２ａが貫通する。図示されるプレート部材３２はその中心部に小孔３２ａを有し外周部には小孔３２ａを有しない。しかし、小孔３２ａはプレート部材３２の外周部に形成されていてもよい。小孔３２ａは規則的に配列されている。小孔３２ａは、直交する二つの直線方向それぞれにおいて等間隔に設けられ、小孔３２ａの格子を形成する。代案として、小孔３２ａは、径方向及び周方向それぞれにおいて等間隔に設けられていてもよい。

【0042】

小孔３２ａの形状は例えば円形であるが、これに限られず、小孔３２ａは、矩形その他の形状を有する開口、直線状または曲線状に延びるスリット、または、プレート部材３２の外周部に形成された切り欠きであってもよい。小孔３２ａの大きさは明らかにシールド主開口３１より小さい。

【0043】

プレート部材３２はその外周部でジョイントブロック２９に取り付けられている。ジョイントブロック２９は、放射シールドの前端から径方向内側に突き出す凸部であり、周方向に等間隔（例えば９０°おき）に形成されている。プレート部材３２は適切な手法でジョイントブロック２９に固定される。例えば、ジョイントブロック２９及びプレート部材３２はそれぞれボルト孔（図示せず）を有し、プレート部材３２がジョイントブロック２９にボルト留めされる。

【0044】

プレート部材３２の裏面及び放射シールド３０の内面には、輻射率を高める表面処理例えば黒体処理がされていてもよい。これにより、プレート部材３２の裏面及び放射シールド３０の内面の輻射率はほぼ１に等しい。黒色表面は、例えば銅の基材の表面に黒色クロムめっきをすることにより形成されてもよいし、黒色塗装により形成されてもよい。こうした黒色表面は、クライオポンプ１０に進入した熱の吸収に役立つ。

【0045】

一方、プレート部材３２の前面及び第２クライオパネルには、外部からの輻射熱を反射するために、輻射率を低くする表面処理がなされていてもよい。こうした低輻射率の表面は、例えば、銅の基材の表面にニッケルめっきをすることにより形成されてもよい。

【0046】

第２クライオパネルは、詳細は後述するが、トップクライオパネル４１、第１下方クライオパネル４２、第２下方クライオパネル４３、ボトムクライオパネル４４、及び接続クライオパネル４５を備える。これら第２クライオパネルは、各々が第２ステージ２４に熱的に結合され、かつ放射シールド３０及びプレート部材３２と非接触にシールド空洞３３に配設される。トップクライオパネル４１は、シールド空洞３３をシールド空洞上部３３ａとシールド空洞下部３３ｂとに仕切る。

【0047】

冷凍機１６の第１ステージ２２は、放射シールド３０の側部外面に直接取り付けられている。こうして、放射シールド３０は、第１ステージ２２に熱的に結合され、故に第１冷却温度に冷却される。なお放射シールド３０は適宜の伝熱部材を介して第１ステージ２２に取り付けられてもよい。また、冷凍機１６の第２ステージ２４及び第２シリンダ２５が放射シールド３０の側部からシールド空洞３３に挿入されている。こうして、放射シールド３０は、第２ステージ２４をシールド空洞３３に受け入れる。

【0048】

放射シールド３０は、クライオポンプ容器１８の輻射熱から第２クライオパネルを保護するために設けられている。放射シールド３０は、クライオポンプ容器１８と第２クライオパネルとの間にあり、第２クライオパネルを内包する。放射シールド３０は、クライオポンプ容器１８より僅かに小さい直径を有する。よって、放射シールド３０とクライオポンプ容器１８との間にシールド外側隙間２０が形成され、放射シールド３０はクライオポンプ容器１８と接触していない。

【0049】

放射シールド３０はその側部に少なくとも１つの副開口を有する。副開口は、シールド外側隙間２０をシールド空洞３３に連通する。例えば、放射シールド３０は、シールド主スリット３６と、少なくとも１つのシールド補助スリット３７と、を有する。シールド補助スリット３７は、軸方向においてシールド主スリットと異なる位置に形成されている。シールド主スリット３６及びシールド補助スリット３７は、それぞれ個別的にシールド外側隙間２０をシールド空洞下部３３ｂに連通する。これら複数のガス流入口は、シールド空洞下部３３ｂにおける凝縮層成長速さの均一化を助ける。

【0050】

シールド主スリット３６は、放射シールド３０のある軸方向位置に形成された１以上の周方向細長開口であってもよい。複数の細長開口が周方向に離散的に形成されていてもよい。同様に、シールド補助スリット３７は、放射シールド３０のある軸方向位置に形成された１以上の周方向細長開口であってもよい。

【0051】

シールド補助スリット３７は、軸方向においてトップクライオパネル４１とシールド主スリット３６との間に形成されている。このような補助的なガス流入口は、トップクライオパネル４１の直下に形成される空きスペース（すなわち、シールド空洞下部３３ｂのうち上方領域）にシールド外側隙間２０からガスを案内する。シールド補助スリット３７は、シールド空洞下部３３ｂにおける凝縮層成長速さの均一化を助ける。

【0052】

放射シールド３０は、複数のパーツにより全体として筒状の形状をなす。放射シールド３０は、シールド上部３８及びシールド下部４０を備える。シールド上部３８は、両端が開放された円筒であり、シールド空洞上部３３ａを包囲する。シールド下部４０は、シールド底部３４をもつ有底円筒であり、シールド空洞下部３３ｂを包囲する。なお放射シールド３０は、シールド主スリット３６を有する単一の有底円筒部材であってもよい。

【0053】

シールド主スリット３６は、シールド上部３８の下端とシールド下部４０の上端との間に定められている。シールド主スリット３６は、軸方向中央部に位置し、冷凍機１６の第２ステージ２４を周方向に囲む。

【0054】

シールド主スリット３６は主スリット幅を有し、シールド補助スリット３７は補助スリット幅を有する。主スリット幅は補助スリット幅より広い。ここで、スリット幅とは、周方向に直交する方向におけるスリットの寸法（例えば、図２に両矢印で示されるスリット幅）である。例えば、主スリット幅は、シールド上部３８の下端とシールド下部４０の上端との距離であってもよい。補助スリット幅は、シールド補助スリット３７の軸方向の寸法であってもよい。

【0055】

シールド上部３８の径は、シールド下部４０の径よりいくらか小さい。また、シールド上部３８の下端は、シールド下部４０の上端より軸方向上方にある。このようにすれば、シールド主スリット３６が吸気口１２に露出される。そのため、吸気口１２からシールド外側隙間２０を通じてシールド主スリット３６に入るガスを増やすことができる。これは、シールド空洞下部３３ｂにおける凝縮層の成長を速くするので、シールド空洞下部３３ｂにおける凝縮層成長速さをシールド空洞上部３３ａでのそれに近づけることができる。

【0056】

なお、シールド上部３８はシールド下部４０と同径であってもよいし、シールド上部３８が大径であってもよい。また、シールド上部３８がシールド下部４０に入り込み、シールド上部３８の下端がシールド下部４０の上端より軸方向下方にあってもよい。シールド主スリット３６は、冷凍機１６に対し軸方向上方または下方に位置してもよい。

【0057】

シールド上部３８は、２つの部材、シールド上部本体３８ａとシールドリング部材３８ｂに分割されている。シールドリング部材３８ｂは、シールド上部本体３８ａの軸方向下端に取り付けられ、周方向に延在する。シールドリング部材３８ｂは、シールド上部本体３８ａをシールド下部４０に軸方向に接続する接続部材である。シールド補助スリット３７は、シールドリング部材３８ｂに貫設されている。このような分割構成は、製造上の利点を与えうる。例えば、シールド補助スリット３７を有しない放射シールドにシールドリング部材３８ｂを取り付けることによって、シールド補助スリット３７を追加することができる。

【0058】

なおシールド上部３８は単一の部材であってもよい。シールド補助スリット３７はシールド下部４０に形成されていてもよい。シールド上部３８及びシールド下部４０の少なくとも一方に複数のシールド補助スリット３７が設けられていてもよい。

【0059】

トップクライオパネル４１は、軸方向に垂直に配置された円板状の部材である。トップクライオパネル４１の前面がシールド空洞上部３３ａを挟んでプレート部材３２の裏面に対面する。トップクライオパネル４１の中心部は冷凍機１６の第２ステージ２４の上面に直に取り付けられている。第２ステージ２４はクライオポンプ１０のシールド空洞３３の中心部に位置する。こうして、シールド空洞上部３３ａは広い凝縮層収容容積を与える。トップクライオパネル４１の前面には活性炭等の吸着剤は設けられていない。なお、トップクライオパネル４１の裏面に吸着剤が設けられていてもよい。

【0060】

トップクライオパネル４１は比較的大きい。トップクライオパネル４１の中心からトップクライオパネル外周端４１ａへの径方向距離４６は、シールド主開口３１の中心から放射シールド３０の前端への径方向距離の７０％以上である。つまりトップクライオパネル４１の半径はシールド主開口３１の半径の７０％以上である。また、トップクライオパネル４１の径はシールド主開口３１の径の９８％以下である。こうして、トップクライオパネル４１が放射シールド３０に確実に非接触とすることができる。トップクライオパネル４１の軸方向投影面積は、シールド主開口３１の５０％から９５％までの面積、好ましくは７３％から９０％までの面積であってもよい。

【0061】

トップクライオパネル４１は、放射シールド３０との間に径方向隙間５０を形成する。径方向隙間５０は、トップクライオパネル外周端４１ａとシールド上部３８（例えばシールド上部本体３８ａ）との間に形成されている。トップクライオパネル外周端４１ａは、軸方向にシールド主スリット３６の上方に位置する。トップクライオパネル４１は軸方向に垂直な平板であるから、トップクライオパネル４１の全体が軸方向にシールド主スリット３６の上方にある。

【0062】

トップクライオパネル４１を除く他の第２クライオパネル、すなわち第１下方クライオパネル４２、第２下方クライオパネル４３、ボトムクライオパネル４４、及び接続クライオパネル４５は、シールド空洞下部３３ｂに配設されている。

【0063】

トップクライオパネル４１、第１下方クライオパネル４２、第２下方クライオパネル４３、及びボトムクライオパネル４４それぞれの中心は、クライオポンプ１０の中心軸Ｃ上にある。トップクライオパネル４１、第１下方クライオパネル４２、第２下方クライオパネル４３、及びボトムクライオパネル４４は同軸に配設されている。接続クライオパネル４５は、中心軸Ｃの両側で中心軸Ｃに沿って配設されている。

【0064】

第１下方クライオパネル４２及び第２下方クライオパネル４３がトップクライオパネル４１の下方に配列されている。第１下方クライオパネル４２は、軸方向にトップクライオパネル４１とボトムクライオパネル４４との間に配設されている。第２下方クライオパネル４３は、軸方向に第１下方クライオパネル４２とボトムクライオパネル４４（またはシールド底部３４）との間に配設されている。

【0065】

これら２つのクライオパネルはトップクライオパネル４１と形状が異なる。第１下方クライオパネル４２は円すい台の側面の形状、いわば傘状の形状を有する。第２下方クライオパネル４３も同様に傘状である。各下方クライオパネルには活性炭等の吸着剤が設けられている。吸着剤は例えば下方クライオパネルの裏面に接着されている。よって、下方クライオパネルの前面は凝縮面、裏面は吸着面として機能する。

【0066】

第１下方クライオパネル４２は第１径４７を有し、第２下方クライオパネル４３は第２径４８を有する。第２径４８は第１径４７より大きい。すなわち、第２下方クライオパネル４３は、第１下方クライオパネル４２より大型の傘状クライオパネルである。

【0067】

ただし、第１下方クライオパネル４２及び第２下方クライオパネル４３はともに、トップクライオパネル４１より小径である。第１下方クライオパネル４２は、トップクライオパネル外周端４１ａへの軸方向に平行な接線（軸方向に平行なトップクライオパネル４１への投影線）６６より径方向に内側に配設される（図４参照）。第２下方クライオパネル４３は、トップクライオパネル外周端４１ａへの軸方向に平行な接線６６より径方向に内側に配設される。同様に、第１下方クライオパネル４２及び第２下方クライオパネル４３はともに、ボトムクライオパネル４４より小径である。

【0068】

第１下方クライオパネル４２は、放射シールド３０との間に第１径方向間隔５２を形成する。第１径方向間隔５２は、第１下方クライオパネル外周端４２ａとシールド上部３８（例えばシールドリング部材３８ｂ）との間に形成されている。第１径方向間隔５２は径方向隙間５０より広い。こうして、比較的広い環状の凝縮層収容容積がトップクライオパネル４１の軸方向直下に形成される。この容積はシールド空洞下部３３ｂの一部である。

【0069】

この空きスペースはその上部で径方向隙間５０を通じてシールド空洞上部３３ａに連通し、当該スペースの軸方向中央部でシールド補助スリット３７を通じてシールド外側隙間２０に連通し、当該スペースの下部でシールド主スリット３６を通じてシールド外側隙間２０に連通する。また、このスペースは、軸方向上方でトップクライオパネル４１の裏面に隣接し、径方向外側でシールド上部３８に隣接し、径方向内側で第１下方クライオパネル側表面４２ｂに隣接する。

【0070】

第１下方クライオパネル側表面４２ｂは円すい状の傾斜面であり、第１下方クライオパネル側表面４２ｂの径方向に最も外側に第１下方クライオパネル外周端４２ａがある。第１下方クライオパネル外周端４２ａは、第１下方クライオパネル４２の軸方向下端でもある。なお第１下方クライオパネル側表面４２ｂは円筒面であってもよい。第１下方クライオパネル側表面４２ｂの軸方向上端から径方向内側には第１下方クライオパネル中心部４２ｃがある。第１下方クライオパネル中心部４２ｃは、冷凍機１６の第２ステージ２４の上面に直に取り付けられ、第２ステージ２４に熱的に結合される。

【0071】

第１下方クライオパネル外周端４２ａは、シールド主開口３１から視認不能であるようトップクライオパネル４１に覆われている。このように、第１下方クライオパネル外周端４２ａは、トップクライオパネル外周端４１ａに対し径方向にかなり内側に位置する。これにより、トップクライオパネル４１直下のスペースを広くすることができる。

【0072】

第１下方クライオパネル外周端４２ａは、軸方向においてトップクライオパネル４１とシールド主スリット３６との間に位置する。よって第１下方クライオパネル４２は、シールド補助スリット３７と同様に、シールド主スリット３６の上方に位置する。これにより、第１下方クライオパネル４２は、シールド補助スリット３７から入るガスを効率的に受けることができる。また、シールド主スリット３６からシールド空洞下部３３ｂへと斜め下向きに入るガスの大半が第１下方クライオパネル外周端４２ａの下側を通過する。よって、このガスを第２下方クライオパネル４３へと向けることができる。

【0073】

第２下方クライオパネル４３は、放射シールド３０との間に第２径方向間隔５４を形成する。第２径方向間隔５４は、第２下方クライオパネル外周端４３ａとシールド下部４０との間に形成されている。第２径方向間隔５４は径方向隙間５０より広い。こうして、比較的広い環状の凝縮層収容容積が形成される。この容積はシールド空洞下部３３ｂの一部であり、トップクライオパネル４１直下のスペースとともに環状空間部６０を形成する。

【0074】

この空きスペースはその上部で径方向外側にシールド主スリット３６を通じてシールド外側隙間２０に連通し、当該スペースの上部で径方向内側に中心空間部５６に連通し、当該スペースの下部で底部隙間５８に連通する。このスペースは、径方向外側でシールド下部４０に隣接し、径方向内側で第２下方クライオパネル側表面４３ｂ及び接続クライオパネル４５に隣接し、軸方向下方でボトムクライオパネル４４及びシールド底部３４に隣接する。

【0075】

第２下方クライオパネル側表面４３ｂは円すい状の傾斜面であり、第２下方クライオパネル側表面４３ｂの径方向に最も外側に第２下方クライオパネル外周端４３ａがある。第２下方クライオパネル側表面４３ｂの軸方向上端から径方向内側には第２下方クライオパネル中心部４３ｃがある。第２下方クライオパネル中心部４３ｃは、第２下方クライオパネル４３の軸方向上端でもある。第２下方クライオパネル中心部４３ｃは、接続クライオパネル４５に取り付けられている。第２下方クライオパネル４３は、接続クライオパネル４５を介して第２ステージ２４に熱的に結合される。

【0076】

ボトムクライオパネル４４は、軸方向に垂直に配置された円板状の部材である。ボトムクライオパネル４４はその両面に吸着剤を備えてもよい。ボトムクライオパネル４４は、シールド底部３４との間に底部隙間５８を形成する。

【0077】

ボトムクライオパネル４４は、軸方向にシールド主スリット３６の下方に位置するボトムクライオパネル外周端４４ａを備える。ボトムクライオパネル４４はシールド底部３４に近接する。ボトムクライオパネル外周端４４ａから放射シールド３０（例えばシールド底部３４）への距離６５は、シールド主スリット３６の幅と同程度（例えば、２倍以内）である。これにより、ある程度のガスを底部隙間５８に導くことができる。また、ボトムクライオパネル４４は、ボトムクライオパネル中心開口４４ｂを有する。

【0078】

接続クライオパネル４５は、第２ステージ２４からボトムクライオパネル４４へと延在しボトムクライオパネル４４を第２ステージ２４に熱的に結合する。接続クライオパネル４５の上端が第２ステージ２４に取り付けられ、下端がボトムクライオパネル４４に取り付けられている。

【0079】

接続クライオパネル４５は、第２ステージ２４の径方向両側を軸方向に延在する一組の細長板状部材である。それら板状部材の互いに向き合う内面の間に中心空間部５６が形成されている。中心空間部５６は、接続クライオパネル４５の内面に径方向に隣接しかつ第２ステージ２４の下方に軸方向に隣接する。中心空間部５６もまた、凝縮層収容容積として利用可能である。

【0080】

上述の説明に加えて、クライオポンプ１０は、更にいくつかの顕著な構造的特徴を実装している。これらの特徴もまた吸蔵限界の向上に寄与する。そうした特徴を図３ないし図５を参照して次に説明する。

【0081】

図３に示されるように、第１下方クライオパネル４２の軸方向下端と第２下方クライオパネル４３の軸方向上端との軸方向クライオパネル間隔６２は、トップクライオパネル４１の中心からトップクライオパネル外周端４１ａへの径方向距離の４０％以上である。つまり軸方向クライオパネル間隔６２は、トップクライオパネル４１の直径の２０％以上である。このように２つのクライオパネルを離間することにより、シールド空洞下部３３ｂにおいて軸方向に比較的広い凝縮層収容容積を提供することができる。

【0082】

環状空間部６０は、トップクライオパネル外周端４１ａとボトムクライオパネル外周端４４ａとの間に形成されている。トップクライオパネル外周端４１ａは、環状空間部６０を挟んでボトムクライオパネル外周端４４ａと直接向かい合う。トップクライオパネル４１はシールド主スリット３６の上方に位置するから、環状空間部６０はシールド主スリット３６の軸方向両側に広がる比較的広い凝縮層収容容積をもたらす。

【0083】

トップクライオパネル外周端４１ａからボトムクライオパネル外周端４４ａへの軸方向隙間６３は、トップクライオパネル４１の中心からトップクライオパネル外周端４１ａへの径方向距離（例えばトップクライオパネル４１の半径）以上である。これは、環状空間部６０を広くすることを助ける。また、軸方向隙間６３は、トップクライオパネル外周端４１ａからシールド底部３４への軸方向距離より短い。こうして、ボトムクライオパネル４４をシールド底部３４と非接触に配置することができる。

【0084】

中心空間部５６は、第１下方クライオパネル４２と第２下方クライオパネル４３との軸方向クライオパネル間隔６２を通じて環状空間部６０に連通する。中心空間部５６に環状空間部６０からガスを受け入れることができるので、中心空間部５６を凝縮層収容容積として有効に利用できる。

【0085】

また、中心空間部５６は、ボトムクライオパネル中心開口４４ｂを通じて底部隙間５８に連通する。これも、中心空間部５６へのガス流入に役立つ。

【0086】

図４に示されるように、環状空間部６０は、クライオパネル無配置領域（cryopanel-less zone）６４を含む。径方向については、クライオパネル無配置領域６４は、第２下方クライオパネル外周端４３ａへの軸方向に平行な接線６７とトップクライオパネル外周端４１ａへの軸方向に平行な接線６６との間に画定される。軸方向については、クライオパネル無配置領域６４は、トップクライオパネル４１と、ボトムクライオパネル４４（または第２下方クライオパネル４３）との間に画定される。クライオパネル無配置領域６４は、周方向に延在する環状の区域である。

【0087】

第１下方クライオパネル外周端４２ａはクライオパネル無配置領域６４より径方向に内側に位置し、従って第１下方クライオパネル４２はクライオパネル無配置領域６４より径方向に内側に位置する。接続クライオパネル４５もまた、クライオパネル無配置領域６４より径方向に内側に位置する。クライオポンプ１０においては、クライオパネル無配置領域６４に挿入されるクライオパネルは存在しない。

【0088】

典型的なクライオポンプは、ガス吸蔵量を増やすために、多数のクライオパネルが密に配列される。その場合、クライオパネルどうしの間隙はかなり狭くなる。凝縮層がクライオパネル上に成長するとき、クライオパネル間隙の入口に凝縮が集中しやすい。入口が凝縮層によって塞がれ、クライオパネル間隙の深部に空所が残される。したがって、多数のクライオパネルを密に配列するという常識的な設計に基づく限り、クライオポンプ内部空間の利用効率を充分に向上することはできない。

【0089】

これに対して、クライオポンプ１０においては、クライオパネル無配置領域６４を確保するように、少数の第２クライオパネルがクライオパネル無配置領域６４の外に配置されている。これにより、クライオポンプ内部空間の利用率を高め、クライオポンプ１０の吸蔵限界を向上することができる。

【0090】

なお、クライオパネル無配置領域６４は、第１下方クライオパネル外周端４２ａへの軸方向に平行な接線６８とトップクライオパネル外周端４１ａへの軸方向に平行な接線６６との間に画定されてもよい。第２下方クライオパネル外周端４３ａは、クライオパネル無配置領域６４より径方向に内側に位置してもよい。

【0091】

ある第２クライオパネルへの凝縮層成長速さは、その第２クライオパネルの近傍に位置するガス流入口の大きさ（例えばスリット幅）に相関する。例えば、スリット幅が大きければ、そのスリットに対面する第２クライオパネルに凝縮層は速く成長する。また、凝縮層成長速さは、ガス流入口と第２クライオパネルとの距離にも影響される。距離が小さければその第２クライオパネルにガス凝縮が集中し、凝縮層は速く成長する。

【0092】

したがって、あるガス流入口から第２クライオパネルまでの距離をそのガス流入口の大きさに応じて調整することによって、その第２クライオパネルへの凝縮層成長速さを調整することができる。例えば、広いガス流入口に対面する第２クライオパネルはその広いガス流入口から遠くに配置され、別の狭いガス流入口に対面する別の第２クライオパネルはその狭いガス流入口の近くに配置される。このようにすれば、ガス流入口の大きさの違いによる２つの第２クライオパネルの凝縮層成長速さ差が、距離による凝縮層成長速さ差と互いに打ち消し合う。こうして、２つの第２クライオパネルの凝縮層成長速さを均一化することができる。

【0093】

シールド主スリット３６から第２下方クライオパネル４３への第２距離（例えば、図３に示されるシールド主スリット３６の法線７０）は、シールド補助スリット３７から第１下方クライオパネル４２への第１距離（例えば、図２に示される第１径方向間隔５２）より長い。これに加えて、上述のように、シールド主スリット３６はシールド補助スリット３７より幅広である。このようにすれば、第１下方クライオパネル４２と第２下方クライオパネル４３とで凝縮層の成長速さの差を小さくすることができる。

【0094】

ガス流入口に対する第２クライオパネルの角度位置もまた、第２クライオパネルへの凝縮層成長速さに影響する。例えば、第２クライオパネルがスリットの法線上に位置すれば（つまりクライオパネルがスリットに対面すれば）、凝縮層は速く成長する。逆に、第２クライオパネルがスリットの法線から外れた場所に位置すれば、凝縮層は遅く成長する。

【0095】

図３に示されるように、第２下方クライオパネル４３は、シールド主スリット３６の法線７０に交差するよう配設されている。このようにして、第２下方クライオパネル４３は、シールド主スリット３６の正面に配置されている。これは、第２下方クライオパネル４３のガス凝縮を促進することに役立つ。なお第１下方クライオパネル４２がシールド補助スリット３７の法線に交差するよう配設されていてもよい。

【0096】

径方向に対するシールド補助スリット３７の法線の角度（図示の実施形態の場合、法線は径方向に一致し、角度はゼロ）は、径方向に対するシールド主スリット３６の法線７０の角度より小さい。このようにして、シールド補助スリット３７の法線は、径方向または径方向に近い方向に向けられ、シールド主スリット３６の法線７０は、径方向から離れる方向または軸方向に向けられている。これにより、シールド補助スリット３７から入るガスを第１下方クライオパネル４２に向け、シールド主スリット３６から入るガスを第２下方クライオパネル４３に向けることができる。

【0097】

また、シールド主スリット３６の法線７０と第２下方クライオパネル側表面４３ｂの法線との角度（図示の実施形態の場合、両者は一致し、角度はゼロ）は、シールド主スリット３６の法線７０と第１下方クライオパネル側表面４２ｂの法線との角度より小さくてもよい。また、シールド補助スリット３７の法線と第１下方クライオパネル側表面４２ｂの法線との角度は、シールド補助スリット３７の法線と第２下方クライオパネル側表面４３ｂの法線（図示の実施形態の場合、シールド主スリット３６の法線７０）との角度より小さくてもよい。このようにして、シールド補助スリット３７の正面に第１下方クライオパネル４２が配置され、シールド主スリット３６の正面に第２下方クライオパネル４３が配置されてもよい。

【0098】

「吸蔵限界値（gas capacity limit value）」なるパラメタが、クライオパネルどうしの凝縮層成長速さの均一化の設計のために用いられてもよい。吸蔵限界値は、スリット幅、スリットとクライオパネルとの距離、及び、スリットに対するクライオパネルの角度位置に基づき計算される。

【0099】

あるクライオパネルとあるガス流入口の組合せについての吸蔵限界値は、次式で計算されてもよい。
吸蔵限界値＝Ｌ／（Ｓ・ｃｏｓθ）
ここで、Ｌはスリット幅、Ｓはスリットとクライオパネルの代表点との距離、θはスリットに対するクライオパネルの代表点の角度位置を表す。

【0100】

この吸蔵限界値が大きければ、そのクライオパネルでの凝縮層成長速さは大きい。各クライオパネルについて吸蔵限界値が同程度であれば、各クライオパネルに凝縮層が一様に成長することになる。

【0101】

例として、シールド主スリット３６と第２下方クライオパネル４３の組合せについての第２主スリット吸蔵限界値は、図５を参照して次の手順で計算される。まずシールド主スリット３６の断面両端を線分Ｌでむすぶ。線分Ｌの中心（すなわちシールド主スリット３６の中心）から法線Ｒ（すなわちシールド主スリット３６の法線）を引く。中心が直線Ｒ上にあり、線分Ｌの両端を通り、第２下方クライオパネル４３に接する円Ｐを作る。第２下方クライオパネル４３と円Ｐとの接点を第２下方クライオパネル４３の「代表点」とする。線分Ｌの中心と第２下方クライオパネル４３の代表点を結ぶ線分Ｓを引く。

【0102】

このとき、第２主スリット吸蔵限界値は、次式で定義されてもよい。
第２主スリット吸蔵限界値＝ｌ／（ｓ・ｃｏｓθ）
ここで、ｌは線分Ｌの長さ（すなわち主スリット幅）、ｓは線分Ｓの長さ（すなわちシールド主スリット３６と第２下方クライオパネル４３の代表点との距離）、θは法線Ｒと線分Ｓとの角度（すなわちシールド主スリット３６に対する第２下方クライオパネル４３の代表点の角度位置）を表す。なお図５の場合、線分Ｓは法線Ｒに一致するので、θ＝９０°である。

【0103】

なお、あるクライオパネルの「代表点」は、そのクライオパネルの端点または中央点など、任意の位置であってもよい。

【0104】

シールド主スリット３６と第１下方クライオパネル４２の組合せについての第１主スリット吸蔵限界値も同様の方法で計算される。この場合、中心が直線Ｒ上にあり、線分Ｌの両端を通り、第１下方クライオパネル４２に接する円Ｐ’を作る。第１下方クライオパネル４２と円Ｐ’との接点を第１下方クライオパネル４２の「代表点」とする。線分Ｌの中心と第１下方クライオパネル４２の代表点を結ぶ線分Ｓ’を引く。図示の実施形態の場合、代表点は第１下方クライオパネル外周端４２ａに一致する。第１主スリット吸蔵限界値は、次式で定義されてもよい。
第１主スリット吸蔵限界値＝ｌ／（ｓ’・ｃｏｓθ’）
ここで、ｓ’は線分Ｓ’の長さ（すなわちシールド主スリット３６と第１下方クライオパネル４２の代表点との距離）、θ’は法線Ｒと線分Ｓ’との角度（すなわちシールド主スリット３６に対する第１下方クライオパネル４２の代表点の角度位置）を表す。なお、簡明化のため図５において、円Ｐ’及び線分Ｓ’の図示を省略する。

【0105】

同様にして、シールド補助スリット３７と第１下方クライオパネル４２の組合せについての第１補助スリット吸蔵限界値は、補助スリット幅、シールド補助スリット３７から第１下方クライオパネル４２への距離、及び、シールド補助スリット３７に対する第１下方クライオパネル４２の角度位置に基づき計算される。シールド補助スリット３７と第２下方クライオパネル４３の組合せについての第２補助スリット吸蔵限界値は、補助スリット幅、シールド補助スリット３７から第２下方クライオパネル４３への距離、及び、シールド補助スリット３７に対する第２下方クライオパネル４３の角度位置に基づき計算される。

【0106】

クライオポンプ１０においては、第１合計吸蔵限界値が第２合計吸蔵限界値と実質的に等しい。第１合計吸蔵限界値は、第１補助スリット吸蔵限界値と第１主スリット吸蔵限界値との和である。第２合計吸蔵限界値は、第２補助スリット吸蔵限界値と第２主スリット吸蔵限界値との和である。このように各クライオパネルの吸蔵限界値の和が等しくなるようクライオポンプを設計することにより、クライオパネル間で凝縮層成長速さを均一化することができる。

【0107】

第１合計吸蔵限界値と第２合計吸蔵限界値との差は、第１合計吸蔵限界値の例えば５％以内、３％以内、または１％以内であってもよい。

【0108】

上記の構成のクライオポンプ１０による動作を以下に説明する。クライオポンプ１０の作動に際しては、まずその作動前に他の適当な粗引きポンプで真空チャンバ内部を例えば１Ｐａ程度にまで粗引きする。その後クライオポンプ１０を作動させる。冷凍機１６の駆動により第１ステージ２２及び第２ステージ２４が冷却され、これらに熱的に結合されている第１クライオパネル及び第２クライオパネルも冷却される。第１クライオパネル及び第２クライオパネルはそれぞれ、第１冷却温度及び第２冷却温度に冷却される。

【0109】

真空チャンバからクライオポンプ１０に向かうガスの一部はプレート部材３２に衝突し、他の一部はプレート部材３２の小孔３２ａを通じてシールド空洞上部３３ａに進入する。また、ガスの他の一部は、プレート部材３２の周囲のシールド外側隙間２０からシールド主スリット３６またはシールド補助スリット３７を通じてシールド空洞下部３３ｂに進入する。

【0110】

第１冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる第１種ガス（例えば水）は第１クライオパネルの表面に凝縮する。第２冷却温度で蒸気圧が充分に低くなる第２種ガス（例えばアルゴン）は第２クライオパネルの表面に凝縮する。第２冷却温度でも蒸気圧が充分に低くならない第３種ガス（例えば水素）は第２クライオパネル上で冷却された吸着剤に吸着される。こうしてクライオポンプ１０は真空チャンバを排気し、所望の真空度を実現することができる。

【0111】

クライオポンプ１０においては、種々の構造的特徴を実装することによって、第２種ガスの凝縮層成長速さが均一化されている。したがって、特定のクライオパネル（例えばトップクライオパネル４１）のみに集中的に第２種ガスが凝縮することが回避される。それぞれのクライオパネルに一様に第２種ガスが凝縮し、クライオポンプ内部空間の利用率がきわめて高い。第２種ガスの凝縮層が成長して第１クライオパネルに接触するとき、シールド空洞３３に空所はほとんど残されていない。よって、クライオポンプ１０の吸蔵限界が向上される。

【0112】

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

【0113】

例えば、トップクライオパネルと入口クライオパネルとの間に少なくとも１つの追加の第２クライオパネルが設けられていてもよい。ボトムクライオパネルとシールド底部との間に少なくとも１つの追加の第２クライオパネルが設けられていてもよい。追加の第２クライオパネルは、トップクライオパネル及び／またはボトムクライオパネルより小型（例えば小径）であってもよい。

【0114】

トップクライオパネルとこれに隣接する少なくとも１つの第２クライオパネル（例えば第１下方クライオパネル）とが一体のクライオパネル部材を形成してもよい。ボトムクライオパネルとこれに隣接する少なくとも１つの第２クライオパネル（例えば第２下方クライオパネル）とが一体のクライオパネル部材を形成してもよい。

【0115】

ボトムクライオパネル及び第２下方クライオパネルのうち一方が設けられていなくてもよい。第２下方クライオパネルがボトムクライオパネルを兼ねてもよい。あるいは、ボトムクライオパネル及び第２下方クライオパネルの両方が設けられていなくてもよい。それとともに又はそれに代えて、第１下方クライオパネルが設けられていなくてもよい。

【0116】

放射シールド３０などの第１クライオパネル、及び／または、トップクライオパネル４１などの第２クライオパネルの軸方向に垂直な断面は、非円形であってもよく、例えば、矩形などの多角形または楕円であってもよい。

【0117】

本発明の実施形態は以下のように表現することもできる。

【0118】

１．クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルを含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットと、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットと、をさらに有することを特徴とするクライオポンプ。

【0119】

２．前記シールド補助スリットは、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に形成されていることを特徴とする実施形態１に記載のクライオポンプ。

【0120】

３．前記放射シールドは、前記シールド空洞上部を包囲するシールド上部と、前記シールド空洞下部を包囲するシールド下部と、を備え、
前記シールド主スリットは、前記シールド上部の下端と前記シールド下部の上端との間に定められ、
前記シールド補助スリットは、前記シールド上部の下端に貫設されていることを特徴とする実施形態２に記載のクライオポンプ。

【0121】

４．前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルをさらに含み、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広いことを特徴とする実施形態１から３のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0122】

５．前記第１下方クライオパネル外周端は、前記シールド主開口から視認不能であるよう前記トップクライオパネルに覆われていることを特徴とする実施形態４に記載のクライオポンプ。

【0123】

６．前記第１下方クライオパネル外周端は、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に位置することを特徴とする実施形態４または５に記載のクライオポンプ。

【0124】

７．前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向において前記第１下方クライオパネルと前記シールド底部との間に配設される第２下方クライオパネルをさらに含むことを特徴とする実施形態４から６のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0125】

８．前記シールド主スリットは主スリット幅を有し、前記シールド補助スリットは補助スリット幅を有し、前記主スリット幅は前記補助スリット幅より広く、
前記シールド主スリットから前記第２下方クライオパネルへの第２距離は、前記シールド補助スリットから前記第１下方クライオパネルへの第１距離より長いことを特徴とする実施形態７に記載のクライオポンプ。

【0126】

９．前記補助スリット幅、前記第１距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１補助スリット吸蔵限界値と、前記主スリット幅、前記シールド主スリットから前記第１下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１主スリット吸蔵限界値との和である第１合計吸蔵限界値が、前記主スリット幅、前記第２距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２主スリット吸蔵限界値と、前記補助スリット幅、前記シールド補助スリットから前記第２下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２補助スリット吸蔵限界値との和である第２合計吸蔵限界値と等しいことを特徴とする実施形態８に記載のクライオポンプ。

【0127】

１０．前記第１下方クライオパネルは第１径を有し、前記第２下方クライオパネルは第２径を有し、前記第２径は前記第１径より大きいことを特徴とする実施形態７から９のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0128】

１１．前記第２下方クライオパネルは、前記シールド主スリットの法線に交差するよう配設されることを特徴とする実施形態７から１０のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0129】

１２．前記第１下方クライオパネルは、第１下方クライオパネル側表面を有し、前記第２下方クライオパネルは、第２下方クライオパネル側表面を有し、
前記シールド主スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド主スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さく、
前記シールド補助スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド補助スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さいことを特徴とする実施形態７から１１のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0130】

１３．径方向に対する前記シールド補助スリットの法線の角度は、径方向に対する前記シールド主スリットの法線の角度より小さいことを特徴とする実施形態１から１２のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0131】

１４．クライオポンプ吸気口を有するクライオポンプ容器と、
前記クライオポンプ容器に収容される高温冷却ステージ及び低温冷却ステージを備える冷凍機と、
前記クライオポンプ吸気口にシールド主開口を有し前記シールド主開口から軸方向に連続するシールド空洞を定め、前記高温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記低温冷却ステージを前記シールド空洞に受け入れる放射シールドであって、前記クライオポンプ容器との間にシールド外側隙間を形成する放射シールドと、
各々が前記低温冷却ステージに熱的に結合されかつ前記放射シールドと非接触に前記シールド空洞に配設される複数のクライオパネルと、を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記シールド空洞をシールド空洞上部とシールド空洞下部とに仕切るトップクライオパネルと、前記シールド空洞下部に配設される第１下方クライオパネルと、を含み、
前記放射シールドは、前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド主スリットをさらに有し、
前記トップクライオパネルは、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第１径方向間隔は前記径方向隙間より広いことを特徴とするクライオポンプ。

【0132】

１５．前記第１下方クライオパネル外周端は、前記シールド主開口から視認不能であるよう前記トップクライオパネルに覆われていることを特徴とする実施形態１４に記載のクライオポンプ。

【0133】

１６．前記第１下方クライオパネル外周端は、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に位置することを特徴とする実施形態１４または１５に記載のクライオポンプ。

【0134】

１７．前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主スリットと異なる位置に形成され前記シールド外側隙間を前記シールド空洞下部に連通するシールド補助スリットをさらに有することを特徴とする実施形態１４から１６のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0135】

１８．前記シールド補助スリットは、前記軸方向において前記トップクライオパネルと前記シールド主スリットとの間に形成されていることを特徴とする実施形態１７に記載のクライオポンプ。

【0136】

１９．前記放射シールドは、前記シールド空洞上部を包囲するシールド上部と、前記シールド空洞下部を包囲するシールド下部と、を備え、
前記シールド主スリットは、前記シールド上部の下端と前記シールド下部の上端との間に定められ、
前記シールド補助スリットは、前記シールド上部の下端に貫設されていることを特徴とする実施形態１８に記載のクライオポンプ。

【0137】

２０．径方向に対する前記シールド補助スリットの法線の角度は、径方向に対する前記シールド主スリットの法線の角度より小さいことを特徴とする実施形態１７から１９のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0138】

２１．前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向において前記第１下方クライオパネルと前記シールド底部との間に配設される第２下方クライオパネルをさらに含むことを特徴とする実施形態１７から２０のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0139】

２２．前記シールド主スリットは主スリット幅を有し、前記シールド補助スリットは補助スリット幅を有し、前記主スリット幅は前記補助スリット幅より広く、
前記シールド主スリットから前記第２下方クライオパネルへの第２距離は、前記シールド補助スリットから前記第１下方クライオパネルへの第１距離より長いことを特徴とする実施形態２１に記載のクライオポンプ。

【0140】

２３．前記補助スリット幅、前記第１距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１補助スリット吸蔵限界値と、前記主スリット幅、前記シールド主スリットから前記第１下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第１下方クライオパネルの角度位置に基づく第１主スリット吸蔵限界値との和である第１合計吸蔵限界値が、前記主スリット幅、前記第２距離、及び、前記シールド主スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２主スリット吸蔵限界値と、前記補助スリット幅、前記シールド補助スリットから前記第２下方クライオパネルへの距離、及び、前記シールド補助スリットに対する前記第２下方クライオパネルの角度位置に基づく第２補助スリット吸蔵限界値との和である第２合計吸蔵限界値と等しいことを特徴とする実施形態２２に記載のクライオポンプ。

【0141】

２４．前記第１下方クライオパネルは第１径を有し、前記第２下方クライオパネルは第２径を有し、前記第２径は前記第１径より大きいことを特徴とする実施形態２１から２３のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0142】

２５．前記第２下方クライオパネルは、前記シールド主スリットの法線に交差するよう配設されることを特徴とする実施形態２１から２４のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0143】

２６．前記第１下方クライオパネルは、第１下方クライオパネル側表面を有し、前記第２下方クライオパネルは、第２下方クライオパネル側表面を有し、
前記シールド主スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド主スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さく、
前記シールド補助スリットの法線と前記第１下方クライオパネル側表面の法線との角度は、前記シールド補助スリットの法線と前記第２下方クライオパネル側表面の法線との角度より小さいことを特徴とする実施形態２１から２５のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0144】

２７．前記トップクライオパネルは、前記軸方向に前記シールド主スリットの上方に位置するトップクライオパネル外周端を備え、
前記複数のクライオパネルは、前記軸方向に前記シールド主スリットの下方に位置するボトムクライオパネル外周端を備えるボトムクライオパネルをさらに含み、
前記トップクライオパネル外周端は、前記ボトムクライオパネル外周端との間に環状空間部を形成し、前記環状空間部を挟んで前記ボトムクライオパネル外周端と直接向かい合うことを特徴とする実施形態１から２６のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0145】

２８．前記トップクライオパネル外周端から前記ボトムクライオパネル外周端への軸方向距離は、前記トップクライオパネルの中心から前記トップクライオパネル外周端への径方向距離以上であることを特徴とする実施形態２７に記載のクライオポンプ。

【0146】

２９．前記放射シールドは、前記シールド主開口を画定するシールド前端を備え、
前記トップクライオパネルの中心から前記トップクライオパネル外周端への径方向距離は、前記シールド主開口の中心から前記シールド前端への径方向距離の７０％以上であることを特徴とする実施形態２７または２８に記載のクライオポンプ。

【0147】

３０．前記ボトムクライオパネル外周端から前記放射シールドへの距離は、前記シールド主スリットの幅の２倍以内であることを特徴とする実施形態２７から２９のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0148】

３１．前記複数のクライオパネルは、前記軸方向に前記トップクライオパネルと前記ボトムクライオパネルとの間に配設される第１下方クライオパネルと、前記軸方向に前記第１下方クライオパネルと前記ボトムクライオパネルとの間に配設される第２下方クライオパネルと、をさらに含み、
前記第１下方クライオパネルの軸方向下端と前記第２下方クライオパネルの軸方向上端との軸方向クライオパネル間隔は、前記トップクライオパネルの中心から前記トップクライオパネル外周端への径方向距離の４０％以上であることを特徴とする実施形態２７から３０のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0149】

３２．前記第１下方クライオパネルは、前記シールド主開口から視認不能であるよう前記トップクライオパネルに覆われていることを特徴とする実施形態３１に記載のクライオポンプ。

【0150】

３３．前記第２下方クライオパネルは、前記トップクライオパネル外周端への軸方向に平行な接線より径方向に内側に配設されることを特徴とする実施形態３１または３２に記載のクライオポンプ。

【0151】

３４．前記冷凍機は、径方向に沿って配設され、
前記複数のクライオパネルは、前記低温冷却ステージから前記ボトムクライオパネルへと延在し前記ボトムクライオパネルを前記低温冷却ステージに熱的に結合する接続クライオパネルをさらに含み、
前記接続クライオパネルの内面に径方向に隣接しかつ前記低温冷却ステージの下方に前記軸方向に隣接する中心空間部が形成されることを特徴とする実施形態２７から３３のいずれかに記載のクライオポンプ。

【0152】

３５．前記複数のクライオパネルは、前記軸方向に前記トップクライオパネルと前記ボトムクライオパネルとの間に配設される第１下方クライオパネルと、前記軸方向に前記第１下方クライオパネルと前記ボトムクライオパネルとの間に配設される第２下方クライオパネルと、をさらに含み、
前記中心空間部は、前記第１下方クライオパネルの軸方向下端と前記第２下方クライオパネルの軸方向上端との軸方向クライオパネル間隔を通じて前記環状空間部に連通することを特徴とする実施形態３４に記載のクライオポンプ。

【0153】

３６．前記放射シールドは、前記軸方向において前記シールド主開口と反対側にシールド底部を備え、
前記ボトムクライオパネルは、ボトムクライオパネル中心開口を有し、
前記中心空間部は、前記ボトムクライオパネル中心開口を通じて前記シールド底部と前記ボトムクライオパネルとの底部隙間に連通することを特徴とする実施形態３４または３５に記載のクライオポンプ。

【0154】

３７．前記複数のクライオパネルは、前記軸方向に前記トップクライオパネルと前記ボトムクライオパネルとの間に配設される第１下方クライオパネルと、前記軸方向に前記第１下方クライオパネルと前記ボトムクライオパネルとの間に配設される第２下方クライオパネルと、をさらに含み、
前記トップクライオパネル外周端は、前記放射シールドとの間に径方向隙間を形成し、
前記第１下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に前記径方向隙間より広い第１径方向間隔を形成する第１下方クライオパネル外周端を備え、前記第２下方クライオパネルは、前記放射シールドとの間に前記径方向隙間より広い第２径方向間隔を形成する第２下方クライオパネル外周端を備え、
前記環状空間部は、前記第１下方クライオパネル外周端と前記第２下方クライオパネル外周端のうち一方への前記軸方向に平行な接線と前記トップクライオパネル外周端への前記軸方向に平行な接線との間に画定されるクライオパネル無配置領域を含み、
前記第１下方クライオパネル外周端と前記第２下方クライオパネル外周端のうち他方は、前記クライオパネル無配置領域より径方向に内側に位置することを特徴とする実施形態２７から３６のいずれかに記載のクライオポンプ。

【符号の説明】

【0155】

１０ クライオポンプ、 １２ 吸気口、 １６ 冷凍機、 １８ クライオポンプ容器、 ２０ シールド外側隙間、 ２２ 第１ステージ、 ２４ 第２ステージ、 ３０ 放射シールド、 ３１ シールド主開口、 ３２ プレート部材、 ３３ シールド空洞、 ３３ａ シールド空洞上部、 ３３ｂ シールド空洞下部、 ３４ シールド底部、 ３６ シールド主スリット、 ３７ シールド補助スリット、 ３８ シールド上部、 ４０ シールド下部、 ４１ トップクライオパネル、 ４１ａ トップクライオパネル外周端、 ４２ 第１下方クライオパネル、 ４２ａ 第１下方クライオパネル外周端、 ４２ｂ 第１下方クライオパネル側表面、 ４３ 第２下方クライオパネル、 ４３ａ 第２下方クライオパネル外周端、 ４３ｂ 第２下方クライオパネル側表面、 ４４ ボトムクライオパネル、 ４４ａ ボトムクライオパネル外周端、 ４４ｂ ボトムクライオパネル中心開口、 ４５ 接続クライオパネル、 ５０ 径方向隙間、 ５２ 第１径方向間隔、 ５４ 第２径方向間隔、 ５６ 中心空間部、 ５８ 底部隙間、 ６０ 環状空間部、 ６２ 軸方向クライオパネル間隔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】