特許 7534389 イオンポンプにおけるプラズマ形成の低減

(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】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】イオンポンプにおけるプラズマ形成の低減

(51)【国際特許分類】

   H01J 41/12 20060101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

H01J41/12

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022514996

(86)(22)【出願日】2020-09-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-16

(86)【国際出願番号】 IB2020058239

(87)【国際公開番号】W WO2021044353

(87)【国際公開日】2021-03-11

【審査請求日】2023-08-07

(31)【優先権主張番号】1912826.3

(32)【優先日】2019-09-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】517316096

【氏名又は名称】エドワーズ バキューム リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100196221

【弁理士】

【氏名又は名称】上潟口 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】プリヴェト エヴァン

(72)【発明者】

【氏名】ティエルリー マーカス ハンス ロバート

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開平１－８５５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－１０３４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンピングの開始中にイオンポンプの陽極と陰極との間の電位差の増加及び減少を交互に複数回行い、前記イオンポンプのポンピングチャンバにおけるプラズマの形成を制限しながら前記陽極付近のイオンを前記陰極に向けて移動させるように構成される、イオンポンプコントローラであって、
前記イオンポンプコントローラは、前記陽極と前記陰極との間の前記電位差の増加及び減少を条件が満たされるまで交互に行った後に、前記陽極と前記陰極との間の前記電位差を目標電位差に達するまで増加させるように構成され、
前記条件は、前記陽極と前記陰極との間の前記電位差が閾値よりも大きいかどうかである、イオンポンプコントローラ。

【請求項2】

前記陽極と前記陰極との間の前記電位差は、前記陽極と前記陰極との間の前記電位差が連続して増加する毎に前記電位差の以前の増加よりも大きくなる、
請求項１に記載のイオンポンプコントローラ。

【請求項3】

前記イオンポンプコントローラは、前記電位差の減少と増加との間に一時停止する、
請求項１に記載のイオンポンプコントローラ。

【請求項4】

前記イオンポンプコントローラは、スイッチを閉じるように制御することによって前記電位差を増加させ、前記スイッチを開くように制御することによって前記電位差を減少させる、
請求項１に記載のイオンポンプコントローラ。

【請求項5】

イオンポンプの動作方法であって、
前記イオンポンプの陽極と陰極との間の電位差を増減させるステップと、
前記イオンポンプの状態が変化したと判定するステップと、
前記状態の前記変化に応答して、前記陽極と前記陰極との間の前記電位差を目標電位差まで増加させるステップと、
を含み、
前記電位差を増減させる前記ステップは、前記イオンポンプにおけるプラズマの形成を制限するように前記陽極と前記陰極との間に電圧パルスを付与するステップを含み、
前記イオンポンプの状態が変化したと判定するステップは、電圧パルス中の前記陽極と前記陰極との間の前記電位差が閾値電圧を上回ると判定するステップを含む、方法。

【請求項6】

各電圧パルスは、スイッチを閉じた後に前記スイッチを開くことによって形成される、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

各電圧パルスは、以前の全ての電圧パルスよりも大きな電位差をもたらす、
請求項６に記載の方法。

【請求項8】

各電圧パルスは、前記イオンポンプ内でプラズマが形成されるのを防ぐ、
請求項５に記載の方法。

【請求項9】

前記電位差を減少させた後に、
一定時間にわたって一時停止するステップと、
一時停止後、前記陽極と前記陰極との間の前記電位差を増加させた後に前記陽極と前記陰極との間の前記電位差を減少させるステップと、
をさらに含む、請求項５に記載の方法。

【請求項10】

イオンポンプの始動中に、前記イオンポンプ内の陽極及び陰極の少なくとも一方に電力を供給することと電力を供給しないこととを自動的に交互に行い、前記イオンポンプにおけるプラズマの形成を制限するように構成されるイオンポンプコントローラであって、
前記イオンポンプコントローラは、前記イオンポンプの状態を判定し、前記判定された状態に応答して、電力を供給することと電力を供給しないこととを交互に行うことを停止し、代わりに継続的に電力を供給するように構成され、
前記イオンポンプコントローラは、電力を供給する際に前記陽極と前記陰極との間の電圧を判定することによって前記イオンポンプの前記状態を判定するように構成される、イオンポンプコントローラ。

【請求項11】

電力を供給しないことと電力を供給することとの間で２秒未満の時間にわたって一時停止するようにさらに構成される、
請求項１０に記載のイオンポンプコントローラ。

【請求項12】

閉じている時に前記イオンポンプに電力を供給し、開いている時に前記イオンポンプに電力を供給しない固体スイッチを備える、
請求項１０に記載のイオンポンプコントローラ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

超高真空とは、１０－７パスカル（１０－９ｍｂａｒ、約１０－９ｔｏｒ）未満の圧力を特徴とする真空領域（ｖａｃｕｕｍ ｒｅｇｉｍｅ）のことである。いくつかの状況では、超高真空を確立するためにイオンポンプが使用される。イオンポンプでは、２つの陰極板間に円筒形の陽極管が配置され、各陽極管の開口部が陰極板の１つに対向する。陽極と陰極との間には電位が付与される。同時に、陰極板の反対側の磁石が、陽極円筒の軸に整列する磁場を発生させる。

【0002】

イオンポンプは、ペニングセル装置（Ｐｅｎｎｉｎｇ ｃｅｌｌ ｓｅｔｕｐ）に匹敵する電位と磁場との組み合わせを通じて円筒形陽極内で電子を捕獲することによって動作する。陽極の１つにガス分子が流れ込むと、捕獲された電子が分子に衝突して分子をイオン化させる。結果として生じる正電荷イオンは、陽極と陰極との間の電位によって陰極板の１つに向かって加速され、円筒形陽極内に残る剥ぎ取られた電子は、他の気体分子のさらなるイオン化に使用される。正電荷のイオンは、最終的に陰極に捕獲されることによって真空空間から除去される。通常、正電荷イオンは、陰極からの物質が正電荷イオンによってポンプの真空チャンバ内にスパッタリングされるスパッタリングイベントを通じて捕獲される。このスパッタリングされた物質はポンプ内の表面を覆い、ポンプ内を移動するさらなる粒子を捕獲するように作用する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

上記の説明は一般的背景情報を提供するものにすぎず、特許請求する対象の範囲を決定する補助として使用されるように意図したものではない。特許請求する対象は、背景技術において言及した一部又は全部の不利点を解決する実装に限定されるものではない。

【0004】

イオンポンプコントローラが、ポンピングの開始中にイオンポンプの陽極と陰極との間の電位差の増加及び減少を交互に複数回行うように構成される。

【0005】

さらなる実施形態によれば、イオンポンプの動作方法が、イオンポンプの陽極と陰極との間の電位差を増減させた後に、イオンポンプの状態が変化したと判定するステップを含む。この状態の変化に応答して、陽極と陰極との間に定常状態電圧が付与される。

【0006】

さらなる実施形態によれば、イオンポンプコントローラが、始動中にイオンポンプ内の陽極及び陰極の少なくとも一方に電力を供給することと供給しないこととを自動的に交互に行うように構成される。

【0007】

この概要は、詳細な説明においてさらに後述する概念の一部を簡略化した形で紹介するために提供するものである。この概要は、特許請求する対象の重要な又は基本的な特徴を識別するように意図したものではなく、特許請求する対象の範囲を決定する補助として使用されるように意図したものでもない。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】イオンポンプの断面図である。

【図2】一実施形態によるコントローラアセンブリのブロック図である。

【図3】共通タイムラインに沿った制御信号、出力電圧及び陽極－陰極電圧のグラフである。

【図4】様々な実施形態による方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、一実施形態による、イオンポンプコントローラ１０１に取り付けられたイオンポンプ１００の断面図である。イオンポンプ１００は、真空排気すべきシステムに接続するための接続フランジ１０６に溶接されたチャンバ壁１０４によって定められる真空チャンバ１０２を含む。チャンバ壁１０４の外部には、２つのフェライト磁石１０８及び１１０が配置されてイオンポンプ１００の両側に取り付けられる。フェライト磁石１０８及び１１０の各々の外側には磁束ガイド１１２が配置され、矢印１３０及び１３２で示すようにフェライト磁石１０８及び１１０の各々の外部間に磁束を導くようにイオンポンプ１００の下方及び／又は側面に延びる。フェライト磁石１０８、１１０は、真空チャンバ１０２を通過する磁場Ｂを発生させる。

【0010】

真空チャンバ１０２内では、２つの陰極板１１６及び１１８間に円筒形陽極１１４のアレイが配置され、陽極円筒の開口部が陰極板に面する。

【0011】

円筒形陽極１１４及びチャンバ壁１０４は正電位に維持され、陰極板１１６及び１１８は接地電位に維持される。いくつかの実施形態によれば、陰極板１１６及び１１８と円筒形陽極１１４との間の電位差は３～７ｋＶである。

【0012】

動作時には、真空排気すべきシステムのフランジにフランジ１０６が接続される。フランジが接続されると、真空排気すべきシステム内の粒子が真空チャンバ１０２内に移動し、最終的に円筒形陽極１１４のうちの１つの内部を移動する。磁場Ｂと、陽極１１４と陰極板１１６及び１１８との間の電位との組み合わせによって、円筒形陽極１１４の各々の内部で電子が捕獲される。電子は、円筒形陽極１１４内で捕獲されても動いており、円筒形陽極１１４内に粒子が入り込むと、捕獲された電子がこれらに衝突して粒子をイオン化させる。この結果、陽極１１４と陰極板１１６、１１８との間の電位差によって正電荷イオンが加速し、円筒形陽極１１４の内部から陰極板１１６、１１８の１つに向かって移動するようになる。これらのイオンは、陰極板１１６／１１８に衝突して陰極板１１６／１１８からの物質を陰極板からスパッタ除去し、これらのイオンが陰極板１１６／１１８に埋め込まれるようになる。

【0013】

イオンポンプコントローラ１０１は、導体２１６及び２１８を通じて陽極１１４及び陰極板１１６／１１８に付与される電流及び電圧を供給してモニタする。イオンポンプコントローラ１０１は、陽極１１４と陰極板１１６／１１８との間の測定電流を使用して真空チャンバ１０２内の圧力を計算する。いくつかの実施形態によれば、イオンポンプコントローラ１０１は、制御命令を受け入れて、陽極１１４と陰極板１１６／１１８との間の電流及び電圧と真空チャンバ１０２内の圧力とを含むイオンポンプ１００の状態を表示するタッチ画面を含む。イオンポンプコントローラ１０１は、様々なコンピュータ装置と通信するためのネットワーク通信インターフェイスも含む。このようなコンピュータ装置は、ポンプ１００の動作を制御するためにイオンポンプコントローラ１０１にコマンド信号を送信するとともに、イオンポンプコントローラ１０１及びイオンポンプ１００の現在の状態を表す値をイオンポンプコントローラ１０１から受信することができる。

【0014】

先行技術のイオンポンプは、１０－５ｍｂａｒを上回る圧力での始動が困難である。このような圧力で高電圧が付与されると、陰極と陽極との間で電流を伝える強力なプラズマがポンプ内で発生する。これにより、陽極と陰極との間に生じ得る電位差の大きさが制限され、従って発生するスパッタリングの量も制限される。また、強力なプラズマの形成によってイオンポンプ内で熱が発生し、これによってさらに圧力が上昇する。この圧力の上昇によって、プラズマが伝えることができる電流が増加し、これによってポンプ内の陽極と陰極との間の電圧の大きさがさらに制限される。

【0015】

本明細書で説明する実施形態は、イオンポンプの始動中におけるプラズマの形成を制限することにより、ポンプに供給される電力が発熱時に浪費されるのを抑える。具体的には、これらの実施形態は、陽極と陰極との間に常に電力を付与するのではなく、陽極と陰極との間に供給電圧のパルスを付与する。各パルスは、ポンプ内でスパッタリングを誘発するのに十分である一方で、イオンポンプ内の強力なプラズマの形成を防止又は少なくとも制限する。ポンプは、陽極及び陰極にわたってパルス状の電力を付与しながら、ポンプに電力が供給されている時の陰極と陽極との間の電圧などのイオンポンプの状態をモニタする。モニタされた状態が閾値に達すると、陽極と陰極との間に継続的に電力が付与される。

【0016】

図２は、一実施形態によるイオンポンプコントローラ１０１の回路図である。イオンポンプコントローラ１０１は、電源２００から電力を受け取る。様々な実施形態によれば、この電力は１００～２４０ＶＡＣであるが、他の実施形態では１２又は２４ＶＤＣである。イオンポンプコントローラ１０１は、イオンポンプコントローラ１０１を電源２００に接続する同じプラグを介して接地にも接続される。

【0017】

電源２００からの電力は電圧調整ユニット２０２に供給され、電圧調整ユニット２０２は、イオンポンプコントローラ１０１の様々な回路に給電するように調節されたＤＣ電圧を供給する。電圧調整ユニット２０２は、調節されたＤＣ電圧出力２０４をスイッチ２０６にも供給する。スイッチ２０６は、スイッチコントローラ２１２からの制御信号２１０によって制御されるパワーＭＯＳＦＥＴなどの１又は２以上の固体スイッチから成る。スイッチ２０６の出力２０５は、調節されたＤＣ電圧出力２０４の電圧と接地とを制御信号２１０に基づいて交互に行うパルス信号である。

【0018】

パルス信号２０５は、電圧を高めて高電圧ＡＣ信号２０７を生成する昇圧器（ｓｔｅｐ－ｕｐ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）２０８に供給される。高電圧ＡＣ信号２０７は、高電圧ＡＣ信号２０７の大きさの倍数である無負荷電圧を有するＤＣ電力出力２０９を生成する高電圧増倍器２１４に供給される。

【0019】

ＤＣ電力出力２０９は、ＤＣ電力出力２０９の電圧及び電流を測定する電圧及び電流計（ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｅｒｉｎｇ）２２０に接続される。

【0020】

一実施形態によれば、昇圧器２０８によって供給される電圧の増加が、パルス信号２０５のパルスの周波数及び／又はパルス幅に部分的に基づく。この結果、スイッチコントローラ２１２は、パルス信号２０５の周波数及び／又はパルス幅を修正することにより、昇圧器２０８によって出力される電圧を変更することができる。一実施形態によれば、スイッチコントローラ２１２は、マイクロプロセッサ２２２によって供給されるＤＣ電力出力２０９の目標電圧２３１と、電圧及び電流計２２０によって供給されるＤＣ電力出力２０９の測定電圧２３３との間の差分２２９に基づいて周波数及び／又はパルス幅を修正する。図２では、この差分を別の加算器（ｓｕｍｍｅｒ）２２８によって生成されるように示しているが、他の実施形態では、この差分がスイッチコントローラ２１２内で決定される。差分２２９が、測定電圧２３３が目標電圧２３１よりも低いことを示す場合、スイッチコントローラ２１２は、ＤＣ電力出力２０９の電圧が上昇するように制御信号２１０を変更してスイッチ２０６の切り替えを調整する。差分２２９が、測定電圧２３３が目標電圧２３１よりも高いことを示す場合、スイッチコントローラ２１２は、ＤＣ電力出力２０９上の電圧が低下するように制御信号２１０を変更してスイッチ２０６の切り替えを調整する。

【0021】

さらに後述するように、ポンプ始動時などにポンプ内の圧力が何らかの閾値を上回っている場合には、ＤＣ電力出力２０９の電圧がパルス化される。このようなパルス化中、スイッチコントローラ２１２は、スイッチ２０６の切り替えの調整を中断し、或いはパルス化されたＤＣ電力出力２０９の各サイクル中に測定された最大電圧のみに基づいて切り替えを調整する。

【0022】

電圧及び電流計２２０は、測定されたＤＣ電力出力２０９の電流及び電圧を表すデジタル値を定期的にマイクロプロセッサ２２２に提供する。マイクロプロセッサ２２２は、この電流値を使用してポンプ室１０２内の圧力を計算し、電流、電圧及び圧力の値を表示するようにユーザインターフェイス２２４上のグラフィックを変更する。マイクロプロセッサ２２２は、ユーザインターフェイス２２４及び／又は通信ポート２２６を通じて、イオンポンプ１００を始動及び停止する命令も受け取る。

【0023】

マイクロプロセッサ２２２は、ＤＣ電力出力２０９の測定電圧を使用して、導体２１６に対するＤＣ電力出力２０９の接続及び切断を交互に行うパルススイッチ２４０を制御する。一実施形態によれば、パルススイッチ２４０が物理的リレーである一方で、他の実施形態では、スイッチ２０６が、パワーＭＯＳＦＥＴ及び高電圧絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの１又は２以上の固体スイッチから成る。一実施形態によれば、マイクロプロセッサ２２２は、ＤＣ電力出力２０９の電圧が閾値電圧未満に低下した時にパルススイッチ２４０に導体２１６からＤＣ電力出力２０９を切断させるように制御信号２４１を設定する。マイクロプロセッサ２２２は、一定時間後にパルススイッチ２４０にＤＣ電力出力２０９を導体２１６に再接続させるように制御信号２４１を変更する。これらの２つのステップが繰り返されることによって導体２１６に電圧パルスが発生し、ポンプ始動中などのポンプ室内の圧力が高い時に強力なプラズマが発生するのを防ぐのに役立つ。パルススイッチ２４０が閉じられた時にＤＣ電力出力２０９の電圧がもはや閾値電圧未満に低下しなくなると、マイクロプロセッサ２２２は制御信号２４１を一定値に設定してパルススイッチ２４０を閉位置に維持する。

【0024】

図３は、共通タイムライン３０８に沿った３つのグラフ３０２、３０４及び３０６である。グラフ３０２は制御信号２４１を表しており、開状態３１０と閉状態３１２との間で遷移することが分かる。開状態３１０は、パルススイッチ２４０を開いてＤＣ電力出力２０９を導体２１６に接続しないようにする制御信号２４１の値を表す。閉状態３１２は、パルススイッチ２４０を閉じてＤＣ電力出力２０９を導体２１６に接続させる制御信号２４１の値を表す。グラフ３０４は、ＤＣ電力出力２０９の電圧のグラフであり、グラフ３０６は、陽極１１４と陰極板１１６／１１８との間の電位差でもある導体２１６の電圧のグラフである。

【0025】

図４は、一実施形態によるイオンポンプの始動方法のフロー図である。図３の時点３１４などの図４の方法よりも前にはイオンポンプに電力が付与されておらず、イオンポンプはオフであると考えられる。ポンプは、図３の時点３１６及び図４のステップ４００において、ユーザインターフェイス２２４を通じて受け取られた入力及び／又は通信ポート２２６を通じて受け取られた命令に基づいて、マイクロプロセッサ２２２によってオンにされる。ステップ４０２において、ＤＣ電力出力２０９上に目標電圧が生成される一方で、マイクロプロセッサ２２２がパルススイッチ２４０を開くように制御信号２４１上で値を発行する。パルススイッチ２４０が開くので、ＤＣ電力出力２０９の電圧が上昇する一方で、導体２１６の電圧は接地／中立のままである。

【0026】

ＤＣ電力出力２０９が目標電圧に達すると、時点３１８、ステップ４０４において、マイクロプロセッサ２２２がパルススイッチ２４０を閉じる値を制御信号２４１上で送信する。これによってＤＣ電力出力２０９が導体２１６に接続される結果、ＤＣ電力出力２０９及び導体２１６が電圧３１９に達するまでＤＣ電力出力２０９の電圧が低下して導体２１６の電圧が上昇する。電圧３１９の大きさは、チャンバ１０２内のガスを通じて陽極１１４と陰極板１１６／１１８との間にどれほどの電流が流れるかによって制御される。一般に、チャンバ１０２内のガス圧が高いほど電流も高くなる。電流は、陰極板におけるイオンの捕獲及び／又はチャンバ１０２内の他の粒子を捕獲するスパッタリングをもたらす、陰極板に向かう正イオンの流れに関連する。この結果、導体２１６の電圧の上昇によってチャンバ１０２内の圧力が減少する。

【0027】

ステップ４０６において、マイクロプロセッサ２２２は、ＤＣ電力出力２０９の電圧３１９が閾値電圧３２１未満であることを検出し、これに応答して、ステップ４０８においてパルススイッチ２４０を開く値を制御信号２４１上で送信する。これによってＤＣ電力出力２０９と導体２１６との間の接続が切断される結果、ＤＣ電力出力２０９の電圧が目標電圧に戻って導体３１６の電圧が接地／中立に戻る。

【0028】

ステップ４１０において、マイクロプロセッサ２２２は０．５秒などの時間にわたって待機し、その後にステップ４０４に戻って再びパルススイッチ２４０を閉じる。再びパルススイッチ２４０が閉じると、ＤＣ電力出力２０９が導体２１６に再接続される結果、ＤＣ電力出力２０９及び導体２１６が電圧３２３に達するまでＤＣ電力出力２０９の電圧が低下して導体２１６の電圧が上昇する。導体２１６の電圧パルスによってチャンバ１０２内の圧力が低下し、これによって陽極１１４と陰極板１１６／１１８との間の電流が減少しているため、電圧３２３は電圧３１９よりも高い。

【0029】

ステップ４０６において、マイクロプロセッサ２２２は、再びＤＣ電力出力２０９の電圧３２３が閾値電圧３２１未満であることを検出し、これに応答して、ステップ４０８においてパルススイッチ２４０を開く値を制御信号２４１上で送信する。これによってＤＣ電力出力２０９と導体２１６との間の接続が途切れる結果、ＤＣ電力出力２０９の電圧が目標電圧に戻って導体２１６の電圧が接地／中立に戻る。ステップ４１０において、マイクロプロセッサ２２２は再び０．５秒などの時間にわたって待機し、その後にステップ４０４に戻って再びパルススイッチ２４０を閉じる。

【0030】

マイクロプロセッサ２２２は、ステップ４０４、４０６、４０８及び４１０を繰り返し続け、これによって時間周期３２５中に制御信号２４１に一連のパルスが生じるとともに、ＤＣ電力出力２０９及び導体２１６に対応する一連の電圧パルスが生じるようになる。従って、マイクロプロセッサ２２２は、陽極１１４に電力を供給することと供給しないこととを交互に行うことによって、イオンポンプの始動時における陽極と陰極との間の電位差の増加及び減少を交互に行う。また、導体２１６における一連の電圧パルスの各連続パルスは、チャンバ１０２内の圧力が低下するにつれてわずかに大きな電圧を有するようになる。

【0031】

最終的には、時点３２１においてパルススイッチ２４０が閉じられても、ＤＣ電力出力２０９の電圧は閾値電圧３２１未満に低下しなくなる。この結果、マイクロプロセッサ２２２は、ステップ４０６の後に再びパルススイッチ２４０を開かずに、ステップ４１２においてパルススイッチ２４０を閉じたままにする。この結果、ＤＣ電力出力２０９及び導線２１６の電圧は、時点３２６において目標電圧に到達するまでゆっくりと上昇する。

【0032】

いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサ２２２が、パルススイッチ２４０が閉じている時間の長さとパルススイッチ２４０が開いている時間の長さとが等しい状態で一定間隔でスイッチ２０６を開閉させる。他の実施形態では、パルススイッチ２４０が開いている時間が閉じている時間と異なる。さらなる実施形態では、各パルス中にパルススイッチ２４０が閉じている時間量が時間と共に変化する。様々な実施形態によれば、パルススイッチ２４０が０．００５秒～２秒にわたって閉じ、０．５秒～２秒にわたって開く。

【0033】

本実施形態は、イオンポンプの始動時に電圧パルスを付与することによってイオンポンプ内のプラズマの形成を制限又は完全に防止し、これによってイオンポンプの始動時に熱に対して失われるエネルギー量を低減することができる。このことは、より効率的であるだけでなく、過度の熱によるイオンポンプの損傷を抑えるのに役立つこともできる。上記実施形態では、ポンプ始動中に電圧パルスを付与することについて説明したが、他の実施形態では、ＤＣ電力出力２０９の電圧が閾値電圧３２１未満である時には常に電圧パルスを付与することもできる。

【0034】

上記説明では、高電圧増倍器２１４と導体２１６との間にパルススイッチ２４０が配置されていた。別の実施形態では、昇圧器２０８と高電圧増倍器２１４との間にパルススイッチ２４０が配置される。パルススイッチ２４０を高電圧増倍器２１４の手前の位置に移動させると、パルススイッチ２４０が低電圧で動作することによってパルススイッチ２４０のコストが減少するようになる。しかしながら、パルススイッチ２４０を高電圧増倍器２１４の手前に配置すると、パルススイッチ２４０の切り替えと結果としての導体２１６の電圧の変化との間の遅延も増加する。他の実施形態では、パルススイッチ２４０がスイッチ２０６と昇圧器２０８との間に配置される。この場合も、これによってパルススイッチ２４０の電圧要件がさらに低下することによってパルススイッチ２４０のコストが減少する一方で、切り替えと導体２１６の電圧の変化との間の遅延がさらに増加する。

【0035】

上記説明では、陰極板１１６／１１８が接地であり、陽極１１４が正電圧であると説明した。他の実施形態では、各パルスで陰極板１１６／１１８に負電位が付与されている間、陽極１１４が接地に維持される。陰極板１１６／１１８に負電圧を付与するか、それとも陽極１１４に正電圧を付与するかの選択は、設計上の好みの問題である。従って、陰極板１１６／１１８又は陽極１１４のいずれかに電力を付与することができる。ここでは、陽極１１４及び陰極板１１６／１１８の極性にかかわらず、陽極１１４と陰極板１１６／１１８との間の電圧の大きさを陽極１１４と陰極板１１６／１１８との間の電位差と呼ぶ。

【0036】

上記では要素を別の実施形態として図示し又は説明したが、各実施形態の一部を上述した他の実施形態の全部又は一部と組み合わせることもできる。

【0037】

構造的特徴及び／又は方法論的行為に特有の言語で主題を説明したが、添付の特許請求の範囲に定める主題は、必ずしも上述した特定の特徴又は行為に限定されるものではないと理解されたい。むしろ、上述した特定の特徴及び行為は、請求項を実施する形態例として開示したものである。

【符号の説明】

【0038】

１００ イオンポンプ
１０１ イオンポンプコントローラ
１０２ 真空チャンバ
１０４ チャンバ壁
１０６ 接続フランジ
１０８ フェライト磁石
１１０ フェライト磁石
１１２ 磁束ガイド
１１４ 円筒形陽極
１１６ 陰極板
１１８ 陰極板
１３０ 矢印
１３２ 矢印
２１６ 導体
２１８ 導体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】