特許 7196763 ターボ分子ポンプおよび質量分析装置

(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】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】ターボ分子ポンプおよび質量分析装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20221220BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20221220BHJP

   H01J 49/24 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 G

G01N27/62 B

H01J49/24

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019094807

(22)【出願日】2019-05-20

(65)【公開番号】P2020070803

(43)【公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-10-06

(31)【優先権主張番号】P 2018200823

(32)【優先日】2018-10-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(72)【発明者】

【氏名】眞鍋 雅嗣

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１４３１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２９９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６１９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５７７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０２８０９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００２－５１６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５８９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５０４４７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １９／０４

Ｇ０１Ｎ ２７／６２

Ｈ０１Ｊ ４９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フランジ部、第１ケーシング部および第２ケーシング部を有するポンプケーシングと、
前記フランジ部に並設された第１吸気口および第２吸気口と、
前記第１ケーシング部に設けられた第１収容空間であって、前記第１吸気口に対応する第１領域、および前記第２吸気口に対応する第２領域を含む第１収容空間と、
前記第２ケーシング部に設けられた第２収容空間と、
前記第１収容空間の前記第１領域において、前記第１吸気口に対向して設けられた第１ポンプステージと、
前記第２収容空間において、前記第１ポンプステージと同軸に、かつ、前記第１ポンプステージと所定の間隔を持って設けられた第２ポンプステージと、
前記第１収容空間において前記第１ポンプステージと前記第２ポンプステージとの間に形成され、前記第１ポンプステージで排気された前記第１吸気口からの気体と前記第２領域を通過する前記第２吸気口からの気体とが合流する排気合流部とを備え、
前記第１ポンプステージは、
複数のロータ翼段から成るポンプロータ部と、
複数のステータ翼段と複数のスペーサとを交互に積層して成るポンプステータ部とを備え、
前記フランジ部には前記第１吸気口と前記第２吸気口とを隔てる隔壁が形成され、
前記第１ケーシング部には前記隔壁が形成されておらず、前記第１ポンプステージの全てのロータ翼段および全てのステータ翼段の外周の領域であって、前記第２領域に対向する領域は前記第２領域に露出している、ターボ分子ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記第１ポンプステージは、
複数のロータ翼段から成るポンプロータ部と、
複数のステータ翼段と複数のスペーサとを交互に積層して成るポンプステータ部とを備え、
前記スペーサは、隣り合うスペーサと共に前記ステータ翼段を挟み込むように把持する把持部と、前記把持部の径方向外周から延設されて、前記ステータ翼段の径方向外周を覆う嵌合部とを有し、
前記スペーサの径方向外周面が前記第２領域に露出している、ターボ分子ポンプ。

【請求項3】

請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記第１ポンプステージは、
複数のロータ翼段から成るポンプロータ部と、
複数のステータ翼段と複数のスペーサとを交互に積層して成るポンプステータ部とを備え、
前記スペーサは、隣り合うスペーサと共に前記ステータ翼段を挟み込むように把持する把持部と、前記把持部の径方向外周から延設されて、前記ステータ翼段の径方向外周を覆う嵌合部とを有し、
前記スペーサの径方向外周面が前記第２領域に露出し、
前記嵌合部の径方向の厚みは、前記把持部の径方向の厚みよりも薄く形成されており、前記嵌合部の外径は、前記隔壁の外径よりも小さく設定されている、ターボ分子ポンプ。

【請求項4】

フランジ部、第１ケーシング部および第２ケーシング部を有するポンプケーシングと、
前記フランジ部に並設された第１吸気口および第２吸気口と、
前記第１ケーシング部に設けられた第１収容空間であって、前記第１吸気口に対応する第１領域、および前記第２吸気口に対応する第２領域を含む第１収容空間と、
前記第２ケーシング部に設けられた第２収容空間と、
前記第１収容空間の前記第１領域において、前記第１吸気口に対向して設けられた第１ポンプステージと、
前記第２収容空間において、前記第１ポンプステージと同軸に、かつ、前記第１ポンプステージと所定の間隔を持って設けられた第２ポンプステージと、
前記第１収容空間において前記第１ポンプステージと前記第２ポンプステージとの間に形成され、前記第１ポンプステージで排気された前記第１吸気口からの気体と前記第２領域を通過する前記第２吸気口からの気体とが合流する排気合流部とを備え、
前記フランジ部には前記第１吸気口と前記第２吸気口とを隔てる隔壁が形成され、
前記第１ケーシング部には前記隔壁が形成されておらず、前記第１ポンプステージの前記第２領域に対向する領域は前記第２領域に露出し、
前記第１ポンプステージは、
複数のロータ翼段から成るポンプロータ部と、
複数のステータ翼段と複数のスペーサとを交互に積層して成るポンプステータ部とを備え、
前記スペーサは、隣り合うスペーサと共に前記ステータ翼段を挟み込むように把持する把持部と、前記把持部の径方向外周から延設されて、前記ステータ翼段の径方向外周を覆う嵌合部とを有し、
前記スペーサの径方向外周面が前記第２領域に露出し、
前記ステータ翼段は、半割れの２つのステータ翼が結合されて構成されており、
前記半割れの２つのステータ翼の結合部以外の外周面が前記第２領域に面しており、前記半割れの２つのステータ翼の結合部は前記第２領域に面していない、ターボ分子ポンプ。

【請求項5】

請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記第１ポンプステージは、
複数のロータ翼段から成るポンプロータ部と、
複数のステータ翼段と複数のスペーサとを交互に積層して成るポンプステータ部と、
前記スペーサの径方向外周側に配置され、前記ステータ翼段の径方向外周側と前記スペーサの径方向外周側とを覆う遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材の外径は、前記隔壁の外径よりも小さく設定されている、ターボ分子ポンプ。

【請求項6】

請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記スペーサで把持された前記ステータ翼段の外周側から前記第１ポンプステージ内への気体の逆流に関するコンダクタンスをＣ、前記第１吸気口における排気速度をＳ、第１ポンプステージの圧縮比をＫｔとした場合、前記第１ポンプステージの各ステータ翼段においてＣ＜（１／Ｋｔ）Ｓが満足されている、ターボ分子ポンプ。

【請求項7】

請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記スペーサは、引張強度がアルミ系材料よりも大きな材料により形成されている、ターボ分子ポンプ。

【請求項8】

請求項５に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記遮蔽部材は、引張強度がアルミ系材料よりも大きな材料により形成されている、ターボ分子ポンプ。

【請求項9】

質量分析部が収容される第１差動排気室と、
イオン化された試料を前記質量分析部へ送出するイオン送出部が収容される第２差動排気室と、
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のターボ分子ポンプと、を備え、
前記ターボ分子ポンプの前記第１吸気口は前記第１差動排気室に接続され、前記第２吸気口は前記第２差動排気室に接続される、質量分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボ分子ポンプおよび質量分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスクロマトグラフ質量分析装置や誘導結合プラズマ質量分析装置などの質量分析装置では、イオン化された試料のイオンをイオン送出部から四重極型質量分析計とイオン検出器とが設けられた質量分析部に導入して分析を行っている（例えば、特許文献１参照）。質量分析部が設けられた第１チャンバとイオン送出部が設けられた第２チャンバとはイオン通過用の孔を介して連通している。二つのチャンバを有する分析装置において、第１チャンバおよび第２チャンバの真空排気は次の二つの形式が知られている。第１の例の分析装置では第１および第２のチャンバを個別の真空ポンプにより排気する。第２の例は、特許文献１に記載されているような分析装置であり、二つの吸気口を備える一つの真空ポンプの第１吸気口で第１チャンバを排気し、第２の吸気口によって第２チャンバを排気する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－９５５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のターボ分子ポンプは上記第２の例であり、第１チャンバに接続された第１吸気口と、第２チャンバに接続された第２吸気口を有する。このターボ分子ポンプは、第１吸気口と同軸に配置されている同一ロータ軸に２つのタービン段を備え、上流側の第１タービン段の直上に第１吸気口が設けられた縦型のターボ分子ポンプである。第２チャンバに接続される第２吸気口は第１吸気口と並列配置され、第１タービン段と第２タービン段との間のポンプハウジング側面に形成された開口と、配管部によって連通している。そのため、配管部のコンダクタンスの影響を受けて第２吸気口における排気速度が抑えられてしまうという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の好ましい態様によるターボ分子ポンプは、フランジ部、第１ケーシング部および第２ケーシング部を有するポンプケーシングと、前記フランジ部に並設された第１吸気口および第２吸気口と、前記第１ケーシング部に設けられた第１収容空間であって、前記第１吸気口に対応する第１領域、および前記第２吸気口に対応する第２領域を含む第１収容空間と、前記第２ケーシング部に設けられた第２収容空間と、前記第１収容空間の前記第１領域において、前記第１吸気口に対向して設けられた第１ポンプステージと、前記第２収容空間において、前記第１ポンプステージと同軸に、かつ、前記第１ポンプステージと所定の間隔を持って設けられた第２ポンプステージと、前記第１収容空間において前記第１ポンプステージと前記第２ポンプステージとの間に形成され、前記第１ポンプステージで排気された前記第１吸気口からの気体と前記第２領域を通過する前記第２吸気口からの気体とが合流する排気合流部とを備え、前記フランジ部には前記第１吸気口と前記第２吸気口とを隔てる隔壁が形成され、前記第１ケーシング部には前記隔壁が形成されておらず、前記第１ポンプステージの前記第２領域に対向する領域は前記第２領域に露出している。
さらに好ましい態様では、前記第１ポンプステージは、複数のロータ翼段から成るポンプロータ部と、複数のステータ翼段と複数のスペーサとを交互に積層して成るポンプステータ部とを備え、前記スペーサは、隣り合うスペーサと共に前記ステータ翼段を挟み込むように把持する把持部と、前記把持部の径方向外周から延設されて、前記ステータ翼段の径方向外周を覆う嵌合部とを有し、前記スペーサの径方向外周面が前記第２領域に露出している。
さらに好ましい態様では、前記嵌合部の径方向の厚みは、前記把持部の径方向の厚みよりも薄く形成されており、前記嵌合部の外径は、前記隔壁の外径よりも小さく設定されている。
さらに好ましい態様では、前記ステータ翼段は、半割れの２つのステータ翼が結合されて構成されており、前記半割れの２つのステータ翼の結合部以外の外周面が前記第２領域に面しており、前記半割れの２つのステータ翼の結合部は前記第２領域に面していない。
さらに好ましい態様では、前記第１ポンプステージは、複数のロータ翼段から成るポンプロータ部と、複数のステータ翼段と複数のスペーサとを交互に積層して成るポンプステータ部と、前記スペーサの径方向外周側に配置され、前記ステータ翼段の径方向外周側と前記スペーサの径方向外周側とを覆う遮蔽部材とを備え、前記遮蔽部材の外径は、前記隔壁の外径よりも小さく設定されている。
さらに好ましい態様では、前記スペーサで把持された前記ステータ翼段の外周側から前記第１ポンプステージ内への気体の逆流に関するコンダクタンスをＣ、前記第１吸気口における排気速度をＳ、第１ポンプステージの圧縮比をＫｔとした場合、前記第１ポンプステージの各ステータ翼段においてＣ＜（１／Ｋｔ）Ｓが満足されている。
さらに好ましい態様では、前記スペーサは、引張強度がアルミ系材料よりも大きな材料により形成されている。
さらに好ましい態様では、前記遮蔽部材は、引張強度がアルミ系材料よりも大きな材料により形成されている。
本発明の好ましい態様による質量分析装置は、質量分析部が収容される第１差動排気室と、イオン化された試料を前記質量分析部へ送出するイオン送出部が収容される第２差動排気室と、前記ターボ分子ポンプと、を備え、前記ターボ分子ポンプの前記第１吸気口は前記第１差動排気室に接続され、前記第２吸気口は前記第２差動排気室に接続される。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、二つの吸気口を有する縦型のターボ分子ポンプにおいて、第２吸気口の排気速度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明に係るターボ分子ポンプの一実施の形態を示す図である。

【図2】図２は、ポンプケーシングの断面図である。

【図3】図３（ａ）は図２のＡ矢視図、図３（ｂ）は図２のＢ－Ｂ断面図を示す図である。

【図4】図４は、図２のＣ－Ｃ断面図である。

【図5】図５は、比較例を示す図である。

【図6】図６は、第１ステータ部の構成とポンプケーシング内での配置とを説明する図である。

【図7】図７は、第１ポンプステージにおける逆流の影響を説明する図である。

【図8】図８は、ステータ翼とスペーサとの関係を説明する図である。

【図9】図９は、変形例１を示す図である。

【図10】図１０は、変形例２を示す図である。

【図11】図１１は、ガスクロマトグラフ質量分析装置の基本構成を示す模式図である。

【図12】図１２は、誘導結合プラズマ質量分析装置の基本構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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、本発明に係るターボ分子ポンプ１の一実施の形態を示す図である。ターボ分子ポンプ１は、第１チャンバを真空排気するための第１吸気口１０１と、第１チャンバとは異なる第２チャンバを真空排気するための第２吸気口１０２とを備える。第１吸気口１０１および第２吸気口１０２が形成されたポンプケーシング１０の内部には、ポンプロータＰＲが設けられている。ポンプロータＰＲは、回転軸２０と、回転軸２０に固定された第１ポンプロータ部２１、第２ポンプロータ部２２および第３ポンプロータ部２３を有する。

【0009】

また、ポンプケーシング１０の内部には、第１ポンプロータ部２１と共に第１ポンプステージＰＳ１を構成する第１ステータ部３１と、第２ポンプロータ部２２と共に第２ポンプステージＰＳ２を構成する第２ステータ部３２と、第３ポンプロータ部２３と共に第３ポンプステージＰＳ３を構成する第３ステータ部３３とが設けられている。

【0010】

第１ステータ部３１と第２ステータ部３２は、スペーサ３１２ｃによって回転軸２０の延在方向に所定の間隔をあけて配設されている。換言すると、第１ポンプロータ部２１と第２ポンプロータ部２２との間にはスペーサ３１２ｃが設けられている。このスペーサ３１２ｃの内側に形成される円柱形状の空間を排気通路部（排気合流部）３４と呼ぶ。排気通路部３４は、後で説明する第１収容空間１０１ｓの第１領域１０４Ｓ１である。

【0011】

第１吸気口１０１に接続される第１チャンバは、第１～第３ポンプステージＰＳ１～ＰＳ３により排気される。第２吸気口１０２に接続される第２チャンバは、第２および第３ポンプステージＰＳ２，ＰＳ３により排気される。第２チャンバから排気されて第２吸気口１０２に流入した気体は、排気通路部３４において、第１ポンプロータ部２１から排気される第１吸気口１０１からの気流と合流するように構成されている。この点については後で詳細に説明する。

【0012】

第１ポンプロータ部２１には、タービン翼が形成されたロータ翼段２１１が軸方向に複数段設けられている。第１ステータ部３１は、タービン翼が形成された複数のステータ翼段３１１とスペーサ３１２ａ，３１２ｂとを交互に積層したものであり、各ステータ翼段３１１はスペーサ３１２ａ，３１２ｂおよび３１２ｃによって把持されている。複数段のステータ翼段３１１は、ロータ翼段２１１に対して軸方向に交互に配置されている。

【0013】

第２ポンプロータ部２２には、タービン翼が形成されたロータ翼段２２１が軸方向に複数段設けられている。第２ステータ部３２は、タービン翼が形成された複数のステータ翼段３２１とスペーサ３１２ｄとを交互に積層したものであり、各ステータ翼段３２１は、スペーサ３１２ｃ，３１２ｄおよびステータ３３１によって把持されている。

【0014】

第３ポンプロータ部２３には、同心円状に配置された２つの円筒部２３１，２３２が設けられている。第３ステータ部３３には、同心円状に配置された２つのステータ３３１，３３２が設けられている。ステータ３３１は円筒部２３１の外周側に配置され、ステータ３３２は円筒部２３１と円筒部２３２との間に配置されている。例えば、第３ポンプロータ部２３はネジ溝ポンプを構成し、ステータ３３１，３３２または円筒部２３１，２３２の対向面にネジ溝が形成されている。

【0015】

ポンプロータＰＲの回転軸２０は、その上端側は永久磁石４１，４２を用いた磁気軸受４０によって、下端側はボールベアリング５０によって支持されている。永久磁石４１は回転軸２０に固定され、永久磁石４２はホルダ１２に固定されている。ホルダ１２は支持部材１３を介してポンプケーシング１０に固定されている。ホルダ１２には、回転軸２０の上端部分の振れ回りを制限するボールベアリング５１が設けられている。回転軸２０はモータ６０によって回転駆動される。モータ６０のモータロータ６１は回転軸２０に設けられ、モータ６０のモータステータ６２はベース１１に設けられている。回転軸２０を支持するボールベアリング５０は、ベース１１に固定されるホルダ１４によって保持されている。

【0016】

第１吸気口１０１から流入した気体は、第１ポンプステージＰＳ１、第２ポンプステージＰＳ２および第３ポンプステージＰＳ３により順に排気され、排気ポート１５から排出される。また、第２吸気口１０２から流入した気体は、排気通路部３４の開口３１２０、すなわち、スペーサ３１２ｃに形成された開口３１２０を通って排気通路部３４に流入し、第２ポンプステージＰＳ２および第３ポンプステージＰＳ３により順に排気され、排気ポート１５から排出される。

【0017】

図２～４はポンプケーシング１０の形状を説明する図である。図２はポンプケーシング１０の断面図である。図３は図２のＡ矢視図およびＢ－Ｂ断面図を示す。図４は、図２のＣ－Ｃ断面図である。

【0018】

図２に示すように、ポンプケーシング１０は、一体構造物であるが、便宜上、フランジ部１０３、第１ケーシング部１０４および第２ケーシング部１０５の３つの部分を有するものとして説明する。フランジ部１０３には、第１吸気口１０１および第２吸気口１０２が並設されている。第１吸気口１０１と第２吸気口１０２との間の領域ＦＰは、図２に示すように、ポンプケーシング１０の内部の所定位置まで延在して第１吸気口１０１と第２吸気口１０２とを隔てる隔壁１０３Ｋを形成している。フランジ部１０３は、第１および第２吸気口１０１，１０２が形成されている軸方向に所定の厚さを有する領域であり、隔壁１０３Ｋもその厚さを有する。

【0019】

フランジ部１０３には、第１吸気口１０１に対するシール溝１０６と、第２吸気口１０２に対するシール溝１０７とが形成されている。フランジ部１０３の周辺部には、図３（ａ）のＡ矢視図に示すように、フランジ部１０３を排気対象のチャンバにボルト固定するための孔１０８が形成されている。

【0020】

第１ケーシング部１０４の内部には、第１吸気口１０１および第２吸気口１０２に連通する第１収容空間１０４Ｓが形成されている。第１収容空間１０４Ｓは、ポンプケーシング１０の内部において第１吸気口１０１と第２吸気口１０２の下方に広がる空間であり、図３（ｂ）に示すような横断面形状である。第１収容空間１０４Ｓは、第１吸気口１０１に接する領域１０４Ｓ１と、第２吸気口１０２に接する領域１０４Ｓ２とから成る。図３（ｂ）に示すように、領域１０４Ｓ１と領域１０４Ｓ２との間には、フランジ部１０３に設けられている隔壁１０３Ｋが存在していない。領域１０４Ｓ１には、第１ポンプステージＰＳ１と排気通路部３４とが第１吸気口１０１と同軸に配設される（図１参照）。

【0021】

図２に示すように、第１収容空間１０４Ｓを構成する第１領域１０４Ｓ１の下方には第２収容空間１０５Ｓが設けられている。第２収容空間１０５Ｓは、図４のＣ－Ｃ断面図に示すように、第２ケーシング部１０５の内部に形成された円柱状の空間である。第２収容空間１０５Ｓには、図１に示すように、第２ポンプステージＰＳ２の全てと第３ポンプステージＰＳ３の一部分が配設される。

【0022】

（第２吸気口における排気速度の向上）
本実施の形態のターボ分子ポンプ１の特徴点について説明する。上述したように、第１収容空間１０４Ｓにおいて、第１吸気口１０１が対向する第１領域１０４Ｓ１と第２吸気口１０２が対向する第２領域１０４Ｓ２との間には、フランジ部１０３において第１吸気口１０１と第２吸気口１０２との間に形成されている隔壁１０３Ｋ壁部が形成されていない。上述したように、第２吸気口１０２に接続される第２チャンバ内の気体は第２ポンプステージＰＳ２と第３ポンプステータＰＳ３によって真空排気される。このとき、気体は、第２吸気口１０２から第２領域１０４Ｓ２、さらにスペーサ３１２ｃの側壁に設けられた開口３１２０を通過して排気通路部３４に流入する。上述したように、第１領域１０４Ｓ１と第２領域１０４Ｓ２との間には隔壁１０３Ｋが存在しない。したがって、第２吸気口１０２から排気通路部３４までのコンダクタンスが、可能な限り大きくなるように構成されている。その結果、第２吸気口１０２における排気速度の向上を図ることができる。

【0023】

特許文献１に記載のターボ分子ポンプでは、第１吸気口と第２吸気口との間に壁部が設けられており、図５はそのような壁部を設けた場合の例（比較例）を示す図である。図５（ａ）は、比較例の場合のフランジ部１０３と第１ケーシング部１１４の部分の断面の一部を示したものであり、第１ポンプステージＰＳ１を構成する要素の内、ステータ翼段３１１とスペーサ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃとの積層体のみを図示した。図５（ｂ）はＤ－Ｄ断面図であるが、ポンプケーシング１０およびスペーサ３１３ｃのみを示した。

【0024】

図５の比較例における第１ケーシング部１１４は本実施の形態の第１ケーシング部１０４と構成が異なる。フランジ部１０３から図示下方に壁部１１６が突出し、その先端はスペーサ３１３ｃの開口３１３０の上端まで達している。換言すると、第１ポンプステージＰＳ１を構成する複数のステータ翼段３１１は複数のスペーサ３１３ａ、３１３ｂ、３１３で挟持されているが、壁部１１６は、ポンプケーシング１０の内部において、フランジ部１０３から最下段のスペーサ３１３ｃの位置までに延在している。

【0025】

図５の比較例では、第２吸気口１０２から開口３１３０までの排気通路は、領域１１４Ｓ１と、壁部１１６を貫通して形成された領域１１４Ｓ２とで構成される。領域１１４Ｓ２は壁部１１６に形成された貫通孔である。フランジ部１０３の第２吸気口１０２から排気通路部３４までのコンダクタンスは、直径Ｄ１、高さＬｚの柱状の領域１１４Ｓ１のコンダクタンスＣ１と、領域１１４Ｓ１とスペーサ３１３ｃの開口３１３０とを繋ぐ領域１１４Ｓ２のコンダクタンスＣ２と、開口３１３０のコンダクタンスＣ３とを合成したコンダクタンスとなる。

【0026】

一方、本実施の形態では、図３（ｂ）のＢ－Ｂ断面図に示すように第１ケーシング部１０４には比較例のような壁部１１６が設けられていない。図６（ａ）は、本実施の形態における第２吸気口１０２から開口３１２０までの排気通路を説明する図である。図５（ａ）の場合と同様に第１ポンプステージＰＳ１の構成要素の内、ステータ側のステータ翼段３１１とスペーサ３１２ａ～３１２ｃのみを図示した。また、図６（ｂ）はスペーサ３１２ｂとステータ翼段３１１の積層部分の拡大図である。本実施の形態では、スペーサ３１２ｂを、ステータ翼段３１１を隣接するスペーサと共に挟み込むように把持する把持部３１２２と、隣接するスペーサ３１２ｂの把持部３１２２の外周側に嵌め合う嵌合部３１２１とで構成するようにした。

【0027】

把持部３１２２は、下側に配されているステータ翼の上面と、上側に配されているステータ翼の下面とに接触する円環形状を有している。嵌合部３１２１は、把持部３１２２の外周側の下端より回転軸方向下側に延設された円環形状を有しており、その内周面によってステータ翼段３１１の径方向外周側面および隣接するスペーサの把持部３１２２の径方向外周面を覆うように構成されている。嵌合部３１２１の径方向の厚みは、把持部３１２２の径方向の厚みよりも薄く形成されている。図６（ａ）に示すように、嵌合部３１２１の外周面は、隔壁１０３Ｋの内周面（図示右側の側面）から隔壁１０３Ｋの外周面（図示左側の側面）側に僅かしか突出していないので、すなわち、嵌合部３１２１の外径は、隔壁１０３Ｋの外径よりも小さく設定されているので、嵌合部３１２１の存在によるコンダクタンス低下はほとんどない。

【0028】

図６（ａ）の第２吸気口１０２から開口３１２０までの排気通路は第２吸気口１０２に接する領域１０４Ｓ２（図２参照）と一致している。図３のＢ－Ｂ断面図に一点鎖線で示す直径Ｄ１の円Ｃｒは、図５に示した領域１１４Ｓ１のｘｙ断面の形状を示しており、明らかに領域１０４Ｓ２のｘｙ断面積は図５の領域１１４Ｓ１のｘｙ断面積よりも大きい。また、ｚ方向の寸法は、図５に示した領域１１４Ｓ１と同じＬｚである。よって、領域１０４Ｓ２のコンダクタンスＣ４は領域１１４Ｓ１のコンダクタンスＣ１よりも大きい。

【0029】

さらに、排気通路である領域１０４Ｓ２には、フランジ部１０３の隔壁１１３Ｋは突出していない。そのため、領域１０４Ｓ２は、図５に示す領域１１４Ｓ２のような壁部１１６に穿かれた連通路１１４Ｓ２を介すことなくスペーサ３１２ｃの開口３１２０に接するとともに、第１ポンプステージＰＳ１の外周面にも接している。したがって、フランジ部１０３の第２吸気口１０２から排気通路部３４までのコンダクタンスは、領域１０４Ｓ２のコンダクタンスＣ４とスペーサ３１２ｃの開口３１２０のコンダクタンスＣ３とを合成したコンダクタンスとなり、図５に示す比較例の場合よりも大きいことが分かる。

【0030】

すなわち、本実施の形態では比較例(図５)に示すような壁部１１６を第１ケーシング部１０４の第１収容空間１０４Ｓに設けていないので、第２吸気口１０２から排気通路部３４までのコンダクタンスをより大きくすることができ、第２吸気口１０２における排気速度の向上を図ることができる。

【0031】

（第１吸気口の排気速度低下の防止）
ところで、図５（ａ）に示すように壁部１１６を設けた場合には、ステータ翼段３１１とスペーサ３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃとの積層体の外周面が領域１１４Ｓ１に晒されることがない。一方で、本実施の形態の図２，６のように第１収容空間１０４Ｓに壁部（内壁）がない場合には、ステータ翼段３１１とスペーサ３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃとの積層体の外周面が第２吸気口１０２側の領域１０４Ｓ２に晒されることになる。

【0032】

領域１０４Ｓ２は開口３１２０を通して排気通路部３４と連通しているので、領域１０４Ｓ２の圧力は排気通路部３４の圧力と同レベルであり、第１ポンプステージＰＳ１の圧力（すなわち、スペーサ３１２ｂの内側空間の圧力）よりも高い。そのため、第１ポンプステージＰＳ１の外周から内周側に通じる隙間があると、領域１０４Ｓ２から第１ポンプステージＰＳ１の内部へ気体の逆流が発生して第１吸気口１０１における排気速度が低下するという問題が生じる。

【0033】

図７は、本実施の形態において第１ポンプステージＰＳ１のスペーサの構成を図５（ａ）に示したスペーサ３１３ｂ、スペーサ３１３ｃと同様の構成とした場合の、領域１０４Ｓ２から第１ポンプステージＰＳ１への逆流の影響を説明する図である。第１吸気口１０１における排気速度をＳとし、第１吸気口１０１側の圧力をＰ１、第１ポンプステージＰＳ１の下流側の圧力をＰn+1とする。この場合、第１ポンプステージＰＳ１全体の圧縮比Ｋｔは「Ｋｔ＝Ｐn+1／Ｐ１」のように定義される。また、第１ポンプステージＰＳ１の排気流量Ｑは、Ｑ＝Ｐ１×Ｓである。

【0034】

また、ロータ翼段２１１とステータ翼段３１１との対（以下ではタービン翼段対と呼ぶ）が、第１ポンプステージＰＳ１にｎ組設けられていると仮定する。図７のように第ｍ組のタービン翼段対による圧縮比をＫｍのように表すと（ただし、ｍ＝１、２、・・・、ｎ）、第１ポンプステージＰＳ１全体の圧縮比Ｋｔ（＝Ｐn+1／Ｐ１）は次式（１）のように表される。圧縮比Ｋｍは、各タービン翼段対における圧力をＰ１～ＰｎとするとＫｍ＝Ｐm+1／Ｐｍのように定義される。
Ｋｔ＝Ｋｎ×Ｋn-1×・・・×Ｋ２×Ｋ１ …（１）

【0035】

図５のような壁部１１６が無い本実施の形態の第１ケーシング部１０４の場合には、ステータ翼段とスペーサとの積層体の外周面は圧力Ｐn+1の環境に晒され、積層部分の隙間を通した外周側から内周側（ロータ側）への気体の逆流が問題となる。図７において、ｑ２およびｑｎは第２組目および第ｎ組目のタービン翼段対における逆流の流量を表している。各タービン翼段対における積層部分の隙間のコンダクタンスをＣ(m)（ただし、ｍ＝１、２、・・・ｎ）とすると、第ｍ組目のタービン翼段対における逆流の流量ｑｍは次式（２）で表される。このように、逆流量ｑｍは差圧＝Ｐn+1－Ｐｍに依存するが、以下では説明が簡単になるように、式（３）のようにより大きく見積った逆流量ｑｍを用いて説明する。
ｑｍ＝（Ｐn+1－Ｐｍ）×Ｃ(m) …（２）
ｑｍ＝Ｐn+1×Ｃ(m) …（３）

【0036】

各タービン翼段対における排気流量Ｑｍ（ｍ＝１、２、・・・ｎ）は、各タービン翼段対における排気速度Ｓｍを用いてＱｍ＝Ｐｍ×Ｓｍのように表される。しかし、各タービン翼段対における排気流量Ｑｍは第１ポンプステージＰＳ１の排気流量Ｑと同一なので、Ｑｍ＝Ｐｍ×Ｓｍ＝Ｑである。また、第１組目（最上段）のタービン翼段対の排気速度Ｓ１は、第１ポンプステージＰＳ１の排気速度Ｓと同一値である。第ｍ組目のタービン翼段対における排気流量Ｑｍと逆流量ｑｍとのバランスを考えたとき、タービン翼段対が排気能力を有するためには、少なくともｑｍ＜Ｑｍが満足される必要がある。言い換えると、コンダクタンスＣ(m)は、次式（４）を満足する必要がある。
Ｃ(m)＜（Ｐｍ／Ｐn+1）×Ｓｍ …（４）

【0037】

ところで、上述したように各タービン翼段対における排気流量Ｑｍ（＝Ｓｍ×Ｐｍ）は全てＱ（＝Ｓ×Ｐ１）に等しいので、排気速度ＳｍはＳｍ＝（Ｐ１／Ｐｍ）×Ｓと表される。これを式（４）の右辺に適用すると、右辺＝（Ｐ１／Ｐn+1）×Ｓ＝（１／Ｋｔ）×Ｓと変形でき、式（４）は次式（５）のように書き換えることができる。すなわち、第１ポンプステージＰＳ１のいずれのスペーサについても、隙間のコンダクタンスＣ(m)が式（５）を満たすような構造とするのが好ましい。
Ｃ(m)＜（１／Ｋｔ）Ｓ …（５）

【0038】

図８はステータ翼段３１１とスペーサ３１２ｂとの関係を説明する図であり、（ａ）はステータ翼段３１１の平面図、（ｂ）はステータ翼段３１１をスペーサ３１２ｂで把持した状態を外周側からみた図であり、（ｃ）がＥ－Ｅ断面図である。一般的に、一つのステータ翼段３１１は、図８（ａ）に示すように半割れの２つのステータ翼３１１ａ，３１１ｂで構成される。ステータ翼３１１ａ，３１１ｂのそれぞれは、内周リング部３１１０と外周リング部３１１１とを備え、内周リング部３１１０と外周リング部３１１１との間に複数のタービン翼３１１２が設けられている。

【0039】

図８（ｂ）に示すように、ステータ翼段３１１を構成する一対のステータ翼３１１ａ，３１１ｂは、軸方向上下（図示上下）に配置された一対のスペーサ３１２ｂによって把持されている。図８（ｃ）に示すように、スペーサ３１２ｂによって把持されるステータ翼３１１ａの外周リング部３１１１は、上側のスペーサ３１２ｂの把持部３１２２の下面と下側のスペーサ３１２ｂの把持部３１２２の上面とに密着している。しかしながら、ステータ翼３１１ａ，３１１ｂ同士の合わせ目Ｆは対向面同士を密着させるのが難しく、上述した逆流の経路となりやすい。

【0040】

本実施の形態では、図６（ｂ）に示したように、スペーサ３１２ｂを、ステータ翼段３１１を把持する把持部３１２２と、排気下流側に隣接するスペーサ３１２ｂの把持部３１２２の外周側に嵌め合う嵌合部３１２１とで構成するようにした。嵌合部３１２１によって外周リング部３１１１の外周面が覆われるので、図８（ｂ）に示すステータ翼３１１ａ，３１１ｂの合わせ目Ｆの外周側も嵌合部３１２１によって覆われ、逆流に関係するコンダクタンスＣ(m)を小さくすることができる。すなわち、コンダクタンスＣ(m)を式（５）が満足される小さな値に抑えることで、第１吸気口１０１における排気特性の低下を防止することができる。なお、スペーサ３１２ａおよび３１２ｃに関しても、スペーサ３１２ｂと同様の把持部および嵌合部を備えている。

【0041】

また、上述したように、図８（ｂ）に示したステータ翼３１１ａ，３１１ｂ同士の合わせ目Ｆは対向面同士を密着させるのが難しく、上述した逆流の経路となりやすい。そこで、合わせ目Ｆの部分が図６（ｂ）の領域１０４Ｓ２の側に位置しないように、例えば、図８（ａ），（ｂ）のように図示左側が領域１０４Ｓ２となるように、ステータ翼３１１ａ，３１１ｂを配置することで、領域１０４Ｓ２からの気体の逆流を抑えることができる。

【0042】

（変形例１）
図９は上述した実施の形態の変形例１を示す図であり、スペーサ３１２ｂの断面図である。一般に、ターボ分子ポンプでは、高速回転するロータ翼段が破壊した場合、ステータ翼段、スペーサおよびポンプケーシングにより破壊エネルギを分散吸収することで、ポンプケーシングの破断を抑制するようにしている。しかし、図１～３に示す構成では、第１ポンプステージＰＳ１は、領域１０４Ｓ２に接する領域では外周側にポンプケーシングが存在しないので、その領域においては破壊エネルギをポンプケーシングで分散吸収することができない。そのため、外周側にポンプケーシングが存在しない領域では破壊エネルギを吸収する能力が小さくなり、他の領域に比べてステータ部３１が破壊しやすい。

【0043】

変形例１では、壁部を省略したことによる破壊エネルギに対する強度低下を補う目的で、スペーサ３１２ａ，３１２ｂの材料として従来のアルミ系材料よりも引張強度に優れた材料を用いることとした。具体的には、ステンレス鋼や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が用いられる。図９に示すスペーサ３１２ｂでは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が用いられている。スペーサ３１２ａも同様にＣＦＲＰで形成される。

【0044】

ＣＦＲＰは炭素繊維の束にプラスチック（エポキシ樹脂等）を含浸させた複合材料であり、炭素繊維の方向の引張強度が大きい。スペーサ３１２ｂでは、炭素繊維３１２３の延在方向は円周方向であってリング状に巻かれている。このように、ＣＦＲＰの炭素繊維３１２３の延在方向を周方向とすることで、スペーサ３１２ａ，３１２ｂの円周方向の引張り強さを大きくしている。

【0045】

ＣＦＲＰは炭素繊維の方向の引張りに強く、引張り強さは数千ＭＰａに達する。これは、スペーサの材料として一般的に用いられるアルミ系材料に比べてはるかに大きく、ステンレス鋼と比べても大きい。例えば、ＳＵＳ３０４の場合には引張り強さは５２０ＭＰａ程度である。このように、スペーサ３１２ａ，３１２ｂに従来のアルミ系材料よりも引張強度の高い材料を使用することにより、スペーサ３１２ａ，３１２ｂが変形もしくは破断した際の破壊エネルギの吸収量を増大させることができ、壁部を省略したことによる安全性の低下を防止することができる。

【0046】

（変形例２）
図１０は、上述した実施の形態の変形例２を示す図である。上述した実施の形態では、図６（ｂ）に示したように、スペーサ３１２ｂに設けられた嵌合部３１２１が隣接するスペーサ３１２ｂの把持部３１２２の外周側に嵌め合うことで、領域１０４Ｓ２から第１ポンプステージＰＳ１内への逆流を防止するようにした。一方、変形例２では、第１ポンプステージＰＳ１のステータ翼段３１１とスペーサとの積層体の外周側に円筒状の遮蔽部材３１５を配置することで、積層体の外周面が領域１０４Ｓ２の雰囲気に晒されないような構造とし、図７で説明した逆流を防止するようにした。

【0047】

スペーサ３１４ａ，３１４ｂは、図５（ａ）に示したスペーサ３１３ａのようにリング状をしているが、それらの内径および外径は図６（ｂ）に示したスペーサ３１２ｂの把持部３１２２の内径および外径と同一に設定されている。スペーサ３１４ｃは、図６に示したスペーサ３１２ｃと同一形状のスペーサであり、同一形状の開口３１２０が形成されている。遮蔽部材３１５の内径および外径は、図６（ｂ）に示したスペーサ３１２ｂの嵌合部３１２１の内径および外径と同一に設定されている。図６に記載の嵌合部３１２１の場合と同様に、遮蔽部材３１５の外径は、隔壁１０３Ｋの外径よりも小さく設定されており、すなわち、遮蔽部材３１５の厚みは、隔壁１０３Ｋの厚みよりもはるかに薄く設定されており、遮蔽部材３１５の存在によってコンダクタンスが低下することはほとんどない。

【0048】

遮蔽部材３１５やスペーサ３１４ａ～３１４ｃには、従来のスペーサと同様のアルミ系材料を用いてもよいし、変形例１に記載したＣＦＲＰやステンレス鋼を用いてもよい。ＣＦＲＰやステンレス鋼を用いることで、変形例１の場合と同様に破壊エネルギに対する強度向上を図ることができる。また、スペーサ３１４ａ～３１４ｃに図６に示すスペーサ３１２ａ～３１２ｃのような嵌め合い構造を持たせて逆流を防止し、外周側の遮蔽部材３１５を強度向上専用の部材としてもよい。

【0049】

（ＧＣ質量分析装置）
図１１は、本実施の形態のターボ分子ポンプ１が使用される質量分析装置の一例を示す図であり、ガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ質量分析装置）７０の基本構成を示す模式図である。ガスクロマトグラフ質量分析装置７０は、ガスクロマトグラフ部７１と、イオン送出部７２と、質量分析部７３と、ターボ分子ポンプ１とを備えている。

【0050】

ガスクロマトグラフ部７１には、カラムオーブン７１１、カラム（キャピラリカラム）７１２およびインジェクタ７１３が設けられている。図示していないが、インジェクタ７１３は液体試料を加熱して気化するための試料気化室を有し、試料気化室には所定流量のキャリアガス（Ｈｅガス）が供給される。マイクロシリンジ等により試料気化室に注入された液体試料は試料気化室で気化し、キャリアガス流に乗ってカラム７１２内に送られる。カラム７１２はカラムオーブン７１１により適度の温度に加熱されている。

【0051】

気化した試料（すなわち試料ガス）はキャリアガスとともにカラム７１２内を移動する。試料ガスには複数の成分が含まれるが、カラム７１２内を進む速度は成分ごとに異なるので、カラム７１２の出口にそれぞれの成分が到着する時間に差が生じる。その結果、各成分が時間的に分離されてカラム７１２の出口に到着し、試料導入管７１４からイオン送出部７２に導かれる。

【0052】

イオン送出部７２は試料ガスをイオン化してそれを質量分析部７３へ送出するものであり、イオン化室７２１およびイオン輸送光学系７２２を備えている。試料導入管７１４からイオン送出部７２に導かれガス成分の分子は、イオン化室７２１に導入される。イオン化室７２１に導入されたガス成分の分子は、イオン化室７２１に設けられたフィラメント７２５から放出される熱電子によってイオン化される。生成されたイオンは、正の電圧が印加された押し出し電極７２６によりイオン化室７２１から出射される。

【0053】

イオン化室７２１から出射されたイオンは、直線状光軸を有するイオン輸送光学系７２２により収束されて質量分析部７３へ導かれる。質量分析部７３は、四重極型質量分析計７３１、イオンレンズ７３２および検出器７３３を備えている。イオン輸送光学系７２２により収束されたイオンは四重極型質量分析計７３１に導かれる。四重極型質量分析計７３１には直流電圧と高周波電圧（ＲＦ電圧）とを重畳した電圧が印加され、その印加電圧に応じた質量を有するイオンのみが四重極型質量分析計７３１を通過する。四重極型質量分析計７３１を通過したイオンはイオンレンズ７３２で収束され、検出器７３３により検出される。

【0054】

四重極型質量分析計７３１、イオンレンズ７３２および検出器７３３が設けられている差動排気室７４１と、イオン化室７２１およびイオン輸送光学系７２２が設けられている差動排気室７４２とは、イオン通過用の孔７４０ａが形成された壁部７４０によって仕切られている。ターボ分子ポンプ１の高真空側の第１吸気口１０１は差動排気室７４１に接続され、第２吸気口は差動排気室７４２に接続される。

【0055】

四重極型質量分析計７３１や検出器７３３の検出精度を上げるためには、差動排気室７４１は高真空とするのが好ましい。そのため、差動排気室７４１と差動排気室７４２との間に孔７４０ａが形成された壁部７４０を設け、差動排気室７４１と差動排気室７４２とをターボ分子ポンプ１の第１吸気口１０１および第２吸気口１０２により個別に排気する差動排気系としている。壁部７４０を設けたことにより差動排気室７４２から差動排気室７４１へのガスの流入が抑えられ、差動排気室７４１をより高真空とすることができる。

【0056】

その場合、差動排気室７４２の圧力を低くするほど差動排気室７４２から差動排気室７４１へのガスの流入が減って、差動排気室７４１側をより高真空とすることができる。そのため、ターボ分子ポンプ１には、第１吸気口１０１の排気性能を維持しつつ、第２吸気口１０２の排気速度をより大きくすることが望まれる。本実施の形態のターボ分子ポンプ１は、上述したようにポンプケーシング１０内に従来のような壁部を設けないことによって、第２吸気口１０２の排気速度の向上を図っているので、ガスクロマトグラフ質量分析装置の真空ポンプとして適している。

【0057】

また、第２吸気口１０２に流入したガスが第１ポンプステージＰＳ１に逆流すると、第１吸気口１０１側の排気性能が悪化して四重極型質量分析計７３１および検出器７３３の性能に悪影響を及ぼす。本実施の形態では、スペーサ３１２ｂ，３１２ｂを図６，８に示すような構成とすることで上記逆流を防止しているので、四重極型質量分析計７３１の分離制度および検出器７３３の検出精度の向上を図ることができる。

【0058】

（ＩＣＰ質量分析装置）
図１２は、本実施の形態のターボ分子ポンプ１が使用される質量分析装置の他の例を示す図であり、誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ質量分析装置）８０の基本構成を示す模式図である。本実施の形態のターボ分子ポンプ１は、上述したＧＣ質量分析装置７０に限らずＩＣＰ質量分析装置８０の真空排気系にも使用することができる。

【0059】

ＩＣＰ質量分析装置８０は、プラズマトーチ８１で発生したイオンをインタフェース部８２およびイオン収束部８３を通すことで、特定のイオンを質量分析部８４に導いて検出する装置である。インタフェース部８２は、イオン通過軸の方向に沿って前後に配置されたサンプリングコーン８２１とスキマーコーン８２２とを備えている。サンプリングコーン８２１とスキマーコーン８２２との間の差動排気室８２３は、不図示の粗引きポンプによって真空排気される。

【0060】

サンプリングコーン８２１の先端にはオリフィス８２１ａが形成されており、プラズマトーチ８１で発生したプラズマＰの一部がそのオリフィス８２１ａを通して差動排気室８２３に入り込む。差動排気室８２３に入り込んだプラズマの一部は、スキマーコーン８２２の先端に形成されたオリフィス８２２ａを通過してイオンビームの形でさらに後段へと導かれる。オリフィス８２２ａを通過したイオンビームはイオン収束部８３のイオンレンズ８３１によって収束され、差動排気室８３２と差動排気室８４３との間に設けられた壁部８５０の孔８５０ａを通して質量分析部８４の四重極型質量分析計８４１に導かれる。四重極型質量分析計８４１はイオンビームから特定のイオンを質量分離し、その分離されたイオンはイオン検出器８４２によって検出する。

【0061】

上述したように、インタフェース部８２の差動排気室８２３は粗引きポンプによって真空排気されるが、イオン収束部８３の差動排気室８３２はターボ分子ポンプ１の第２吸気口１０２によって真空排気され、質量分析部８４の差動排気室８４３はターボ分子ポンプ１の第１吸気口１０１によって真空排気される。ＩＣＰ質量分析装置８０の場合も、質量分析部８４の検出精度向上を図るためには差動排気室８４３に隣接する差動排気室８３２をより低圧とするのが好ましい。

【0062】

以上説明した実施の形態、実施例のターボ分子ポンプ１の作用効果をまとめると次の通りである。
（１）ターボ分子ポンプ１は、図６（ａ）に示すように、図５の比較例のような壁部１１６が第１ポンプステージＰＳ１の外周側に設けられておらず、第２吸気口１０２から開口３１２０までの排気通路を形成する第２領域１０４Ｓ２は、第１ポンプステージＰＳ１の外周面、第２吸気口１０２および排気通路部３４の開口３１２０に接している。そのため、第２吸気口１０２から排気通路部３４の開口３１２０までの排気通路として機能する領域１０４Ｓ２の断面積を大きくすることができ、第２吸気口１０２から排気通路部３４までのコンダクタンスが向上する。その結果、第２吸気口１０２における排気速度の向上を図ることができる。

【0063】

（２）第１ポンプステージＰＳ１は、複数のロータ翼段２１１から成る第１ポンプロータ部２１と、複数のステータ翼段３１１と複数のスペーサとを交互に積層して成る第１ステータ部３１と、スペーサで把持されたステータ翼段３１１の外周側に覆いかぶさるように配置される遮蔽部材とを備える。例えば、図６（ｂ）に示す例では、スペーサは把持部３１２２であって遮蔽部材は嵌合部３１２１である。また、図１０に示す例では、スペーサはスペーサ３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃであり、それらの外周側に円筒状の遮蔽部材３１５が配置される。

【0064】

嵌合部３１２１や遮蔽部材３１５を設けたことにより、領域１０４Ｓ２から第１ポンプステージＰＳ１内への気体の逆流を抑えることができ、逆流に起因する第１吸気口１０１における排気速度の低下を防止することができる。その場合、第１ポンプステージＰＳ１の各ステータ翼段３１１において、Ｃ＜（１／Ｋｔ）Ｓのように設定される。ただし、Ｃはスペーサで把持されたステータ翼段３１１の遮蔽部材の外周側から第１ポンプステージＰＳ１内への気体の逆流に関するコンダクタンスで、Ｓは第１吸気口１０１における排気速度で、Ｋｔは第１ポンプステージＰＳ１の圧縮比である。

【0065】

（３）また、図１０の遮蔽部材３１５およびスペーサ３１４ａ～３１４ｃや、図６（ｂ）のように遮蔽部材である嵌合部３１２１が一体に形成されたスペーサ３１２ｂを、引張強度がアルミ系材料よりも大きな材料（例えば、ＣＦＲＰ）で形成することにより、ロータ破壊時における破壊エネルギのスペーサ３１２ｂによる吸収量を増大させることができ、ポンプケーシング１０の破断を抑制して安全性の向上を図ることができる。

【0066】

（４）ＧＣ質量分析装置７０やＩＣＰ質量分析装置８０では、質量分析部が収容される第１差動排気室（図１１の差動排気室７４１や図１２の差動排気室８４３）と、イオン化された試料を質量分析部へ送出するイオン送出部が収容される第２差動排気室（図１１の差動排気室７４２や図１２の差動排気室８３２）とを備えているが、第１差動排気室にターボ分子ポンプ１の第１吸気口１０１を接続して排気し、第２差動排気室に第２吸気口１０２を接続して排気する。第１差動排気室は第２差動排気室よりも高真空に保たれるが、ターボ分子ポンプ１の第２吸気口１０２における排気速度の向上を図ることで第２差動排気室の圧力をより低くできる。その結果、第２差動排気室からの気体やイオンの流入が抑えられ、第１差動排気室をより高真空とすることができ、質量分析部の分析精度の向上を図ることができる。

【0067】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。例えば、タービン翼段によるポンプステージが３段であって、３段目のポンプステージに流入する第３の吸気口を有する、すなわち、３つの吸気口を有するターボ分子ポンプにも本発明は適用することができる。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0068】

１…ターボ分子ポンプ、１０…ポンプケーシング、２１…第１ポンプロータ部、３１…第１ステータ部、３４…排気通路部、７０…ガスクロマトグラフ質量分析装置、７２…イオン送出部、７３，８４…質量分析部、８０…誘導結合プラズマ質量分析装置、１０１…第１吸気口、１０２…第２吸気口、１０３…フランジ部、１０３Ｋ…隔壁、１０４…第１ケーシング部、１０４Ｓ…第１収容空間、１０４Ｓ１，１０４Ｓ２，１１４Ｓ１，１１４Ｓ２…領域、１０５…第２ケーシング部、１０５Ｓ…第２収容空間、２１１…ロータ翼段、３１１…ステータ翼段、３１２ａ～３１２ｄ，３１３ａ～３１３ｃ，３１４ａ～３１４ｃ…スペーサ、３１５…遮蔽部材、７４１，７４２，８２３，８３２，８４３…差動排気室、３１２１…嵌合部、３１２２…把持部、ＰＳ１…第１ポンプステージ、ＰＳ２…第２ポンプステージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】