真空泵的制作方法

专利名称：真空泵的制作方法
真空泵本发明涉及一种真空泵，特别是一种适用于多室差动泵吸的带有 多个口的复合式真空泵。在一个差动泵吸的质谱计系统中， 一个试样和栽气被引入质量分 析器进行分析.

图1中给出这样一个例子。参照图1，在这样一个系统 中有一紧随在笫一 (取决于系统的类型)、第二和第三抽真空的接口室11、 12、 14之后的高真空室10。第一接口室是该抽真空的质谱计 系统中压力最高的室并可包含一孔或毛细管，离子通过该孔从离子源 抽入第一接口室11中。该任选的第二接口室12可以包括一种离子光 学，用于将从第一接口室ll来的离子导入第三接口室14，而第三接口 室14可以包括附加的离子光学，用于将离子从第二接口室导入高真空 室10。在该例子中，使用时，该第一接口室的压力为约1~10 mbar， 该第二接口室(使用时)的压力为约10—'~1迈bar，该笫三接口室的 压力为约10—2~10—3 mbar，而高真空室的压力为约10 5 ~ 10—6 mbar。高真空室10、第二接口室12和第三接口室14可以利用一复合式 真空泵16来抽真空。在该例子中，该真空泵有两个两组涡轮分子 (turbo-molecular )泵吸级18、 20形式的泵吸区和一个Holweck牵 引(drag)机构22形式的第三泵吸区；也可以替代使用另一种牵引机 构如Sieybahn或Gaede机构。每一组涡轮分子泵吸级包括多对(图1 中示出三对，虽然可提供任何合适的数目)已知角度结构的转子19a、 21a和定子19b、 21b。 Holweck机构22以本质上已知的方式包括多个 (图l中示出两个，虽然可提供任何合适的数目)转动的圆筒23a和 相应的环状定子23b及螺旋状通道。在该例子中，第一泵的入口 24连接在高压真空室10上，而通过 入口 24泵吸的流体顺序流过两组涡轮分子泵吸级18、 20和Holweck 机构22并经过出口 30而流出该泵。第二泵的入口 26连接在第三接口 室14上，而通过入口 26泵吸的流体流过涡轮分子泵吸级20和Holweck 机构22并经过出口 30而流出该泵。在该例子中，泵16还包括一个第 三口 27，该口 27可以选择地打开和关闭，并可以(例如)利用一个内 挡板将流体从任选的第二接口室12导入泵16.当第三口打开时，通过
第三口 27泵入的流体仅通过Holweck机构并经过出口 30而流出该 泵.在该例子中，第一接口室11连接在级前泵(backing pump) 32 上，后者也从复合式真空泵16的出口 30泵吸流体。该前级泵通常从 第一室11直接泵吸比从次级真空泵的出口 30泵吸的更多的质量流。 当进入每个泵的流体在从该泵流出之前通过各自的不同数目的级时， 泵16能够在室10、 12、 14中提供所需的真空度，而前级泵32则在室 11中提供所需的真空度。前级泵通常是一种相当大的立式泵.取决于所用的前级泵的类 型，由前级泵在第一接口室11中产生的效能可以受操作频率的显著影 响。例如， 一台以50Hz运转的直接在线的前级泵在第一室11中产生 的效能比由同一泵在60 Hz操作时产生的效能小20X之多。当其它室 10、 12、 14均连接在第一室11上时，第一室11中的效能的变化将对 其它室中的效能产生显著影响。至少在其优选实施例中，本发明寻找解决这些和其它问题的办法。在第一方面，本发明提供一种差动泵吸的真空系统，该系统包括一套至少有第一室和第二室的设备如质谱计与一真空泵，该真空泵用 于从这些室差动地泵吸流体，从而在第一室中产生大于0. lmbar最好 大于1 mbar的笫一压力和在第二室中产生小于笫一压力的第二压力， 该泵包括每个用于接受从一相应的压力室来的流体的至少是第一和第 二泵入口与多个相对于这些入口安置的泵吸级，使得从第一室接受的流体通过的泵吸级少于从第二室接受的流体所通过的泵吸级，这些入 口附接在该设备上，使得至少99%的从该设备泵吸的流体质量通过该泵 的至少一个泵吸级。该差动地泵吸的真空泵可以有附加的压力小于上述室的压力室， 它们可以用同一泵吸装置或用一独立的泵吸装置泵吸。但是，在任一 情况下，通过这些附加的压力较小的压力室泵吸的流体质量通常比总 系统质量流的1%要小得多。每个泵吸级通常包括一个干泵吸级，也即一个其操作不需要液体 或润滑油的泵吸级。在一个实施例中，该设备包括一个第三室，而该泵包括一个笫三 入口，用于接受从第三室来的流体，以便在该第三室中产生一个小于 第二压力的第三压力，这些泵吸级这样设置，使得从第三室进入该泵 的流体所通过的泵吸级数目大于从第二室进入该泵的流体所通过的泵 吸级数目。换句话说，在该实施例中，该泵至少包括三个泵入口、 一 个连接在第一泵入口上的从压力相当大的第一室来的出口、 一个连接 在第二泵入口上的用于压力中等的第二室的出口和一个连接在第三泵 入口上的压力相当小的第三室的出口。最好是，该泵包括至少三个泵吸区，每个区包括至少一个泵吸级， 用于差动地泵吸该第一室至第三室.该泵最好包括一个第一泵吸区、 一个在第一泵吸区下游的第二泵吸区和一个在第二泵吸区下游的第三 泵吸区，这些区相对于这些入口这样安置，使得从第三室进入该泵的 流体通过笫一、第二和笫三泵吸区，从第二室进入该泵的流体只通过 所述各区中的第二和第三泵吸区，而从第一室进入该泵的流体只通过 所述各区中的第三泵吸区的至少一部分。最好是，第一和第二泵吸区中的至少一个包括至少一个涡轮分子 泵吸级。第一和第二泵吸区两者均可包括至少一个涡轮分子泵吸级。 笫一泵吸区的泵吸级的尺寸可以与第二泵吸区的泵吸级的尺寸不同。 例如，第二泵吸区的泵吸级可以大于第一泵吸区的泵吸级，以提供选 择的泵吸性能。任选地，该笫三泵吸区这样设置，使得从笫二泵入口通过第三泵 吸区的流体遵循一条与从第一泵入口通过第三泵吸区的流体不同的路 径。例如，第三泵吸区可以这样设置，使得从第一泵入口逋过第三泵 吸区的流体只遵循从第二泵入口通过第三泵吸区的流体的路径的一部 分。或者是，该第三泵吸区可以这样设置，使得从第一泵入口通过第 三泵吸区的流体遵循一条与从第二泵入口通过第三泵吸区的流体隔开的路径。例如，该第三泵吸区可以包括多个通道，其中的一个或多个 通道与第二泵入口连通，而其余通道与第一泵入口连通。该第三泵吸区最好包括至少一个分子牵引泵吸级。在这些优选实施例中，该第三区包括一个带有多个设置成多根螺线的通道的多级Holweck机构。该Holweck机构可以相对于第一和笫二泵入口这样安 置，使得从第一泵入口通过该Holweck机构的流体只遵循从第二泵入 口通过该Holweck机构的流体的路径的一部分。在一个实施例中，该第三泵吸区包括至少一个Gaede泵吸级和/或 至少一个空气动力泵吸级，用于接受从每个第一室、第二室和第三室进入该泵的流体。该Holweck机构可以安置在所述至少一个Gaede泵 吸级和/或至少一个空气动力泵吸级的上游，从而使得从第一泵入口进 入该泵的流体不会通过该Holweck机构。该空气动力泵吸级可以是一个再生级。其它类型的空气动力机构 可以是侧流、側通道和周边流机构。最好是，在使用中，从该泵出口 排出的流体的压力等于或大于10 mbar。该设备可以包括一个置于第一室和第二室之间的第四室，在这种 情况下，该真空泵最好包括一个任选的第四入口，用于接受从该第四 室来的流体，该第四入口这样安置，使得从第四室进入该泵的流体在 所述各区中朝该泵出口的方向只通过第三泵吸区，而从第四室进入该 泵的流体通过第三泵吸区的泵吸级的数目大于从第一室进入该泵的流 体通过第三泵吸区的泵吸级的数目。该泵最好包括一根驱动轴，轴上已安装至少一个用于每个泵吸级 的转子元件。至少两个泵吸区的转子元件可以安置在一个安置于该驱 动轴上的共用叶轮上，最好与其成为一体。例如，用于第一和第二泵 吸区的转子元件可以与该叶轮形成一体。在该第三泵吸区包括一个分 子牵引泵吸级的场合， 一个用于该分子牵引泵吸级的叶轮可以安置在 一个与该叶轮形成一体的转于上。例如，该转子可以包括一个基本上 与该叶轮正交而最好与叶轮形成一体的圆盘。在第三泵吸区包括一个 再生的泵吸级的场合，用于该再生的泵吸级的转子元件最好与叶轮形 成一体。该系统最好包括一个连接在该泵出口上的前级泵，使得在使用 中，至少99 i的从该设备泵吸的流体质量通过该真空泵和前级泵两者，在第二方面，本发明提供一种对一设备的多个室差动地抽真空的 方法，该方法包括如下步骤提供一个真空泵，该泵至少包括每个用 于接受从一相应的室来的流体的第一和第二泵入口与多个相对于这些 入口这样安置的泵吸级，使得从第一入口进入该泵的流体通过的泵吸 级少于从第二入口进入该泵的流体所通过的泵吸级；将该泵的各入口 附接到各室上，使得在使用中，至少99%的从该设备泵吸的流体质量通 过该泵的至少一个泵吸级，以及操作该泵而在笫一室中产生一个大于 0.1 mbar的第一压力和在第二室中产生一个小于笫一压力的第二压
在第三方面，本发明提供一种差动地泵吸的真空系统，该系统包 括多个压力室和一附接于其上的真空泵，该泵包括多个每个用于接受 从一相应的压力室来的流体的泵入口和多个用于差动地泵吸这些室的泵吸级；其中， 一个设置成从待产生最高压力的压力室泵吸流体的泵 吸级包括一个Gaede泵吸级或一个空气动力泵吸级.该系统可以是一 个质谱计系统、 一个涂层系统或包括多个差动泵吸室的其它形式的系 统。本发明的上述与第一方面有关的特点同样适用于本发明的该第三 方向。在第四方面，本发明提供一种对多个室差动地抽真空的方法，该 方法包括下列步骤提供一个真空泵，该泵包括多个每个用于接受从 一相应的压力室来的流体的泵入口和多个用于差动地泵吸这些室的泵 吸级；以及将该泵附接在这些室上，使得一个用于泵吸从待产生最高 压力的压力室的流体的泵吸级包括一个Gaede泵吸级或一个空气动力 泵吸级。在第五方面，本发明提供一种复合式多口真空泵，该泵包括笫一、 第二、笫三泵吸区、 一个第一泵入口、 一个第二泵入口、一个任选的 笫三泵入口和一个第四泵入口，通过第一泵入口的流体能够进入该泵 而向着一泵出口通过每个泵吸区，通过笫二泵入口的流体能够进入该 泵而朝该泵出口的方向只通过第二和第三泵吸区，通过任选的第三泵 入口的流体能够进入该泵而朝该泵出口的方向只通过第三泵吸区，通 过第四泵入口的流体能够进入该泵而朝该泵出口的方向只通过第三泵 吸区的一部分。本发明也提供一种差动地泵吸的真空系统，该系统包括多个室和 一个前述用于对每个室抽真空的泵.该系统最好包括一个有一入口连 接到该真空泵的出口上的前级泵，用以接受从该真空泵排出的流体。上述与本发明的系统或泵的各方面有关的特点同样适用于本发明 的方法的各方面，反之亦然.现在参照附图仅作为例子描述本发明的优选特点，附图中图1是通过一种已知的适用于对一差动泵吸的质谱计系统抽真空 的多口真空泵的简化截面图；图2是通过一种适用于对图1的差动泵吸的质谱计系统抽真空的
多口真空泵的第一实施例的简化截面图3是通过一种适用于对图1的差动泵吸的质谱计系统抽真空的 多口真空泵的第二实施例的简化截面图4是通过适用于图3中所示的泵的叶轮的简化截面图；以及
图5是通过一种适用于对图1的差动泵吸的质谱计系统抽真空的 多口真空泵的第三实施例的简化截面图，
图2例示一种适用于对参照图1的上述差动泵吸的质谱计系统抽 去总质量流的99%以上的复合式多口真空泵100的第一实施例。这是通 过除了通常的第二和第三最高压力室以外还将真空泵100设置成能够 直接泵吸该最高压力室而达到的.该复合式多口真空泵100包括一个 多部件主体102，其内安装一个驱动轴104。轴104的转动是通过一台 置于轴104周闺的电动机(未示出)如无刷直流电动机而实现的。轴 104安装在对置的轴承(未示出)上。例如，驱动轴104可以由一个混 合的永久磁体轴承和油润滑的轴承系统支承。
该泵包括至少三个泵吸区106、 108、 112。第一泵吸区106包括 一组涡轮分子泵吸级。在图2所示的实施例中，该组涡轮分子泵吸级 106包括已知角度结构的四个转子叶片和三个定子叶片。转子叶片用 107a表示，而定子叶片用107b表示。在该例子中，转子叶片107a安 装在驱动轴104上。第二泵吸区108类似于第一泵吸区106，也包括一组涡轮分子泵吸 级。在图2所示的实施例中，该组涡轮分子泵吸级108也包括已知角 度结构的四个转子叶片和三个定子叶片。转子叶片用109a表示，而定 子叶片用109b表示。在该例子中，转子叶片109a也安装在驱动轴104 上。
在第一和笫二泵吸区的下游是分子牵引机构形式的第三泵吸区 112，例如是一个Holweck牵引机构.在该实施例中，该Holweck机构 包括两个转动的圃筒113a、 113b和相应的环状定子114a、 114b，其 中以本质上已知的方式形成螺旋形通道。转动的圆筒113a、 113b最好 用一种碳纤维材料制成，并安装在圃盘115上，后者安置在驱动轴104 上。在该例子中，该圃盘115也安装在驱动轴104上。
Holweck机构112的下游是泵的出口 116。前级泵150通过出口 116而位于泵100的后面。
如图2中所示，泵120有三个入口 120、 122、 124;虽然该实施 例中仅使用三个入口，但该泵可以有一个用126表示的任选的补充入 口，该入口 126可以选择地打开和关闭，并例如可以^使用内挡板来将 不同的流体流引向一机构的特定部位。低流体压力入口 120置于所有 泵吸区的上游，中流体压力入口 122置于第一泵吸区106和第二泵吸 区108的中间级处。高流体压力入口 124可以置于Holweck机构112 的各级的上游或如图2中所示地置于机构112的各级之间，使得 Holweck机构的所有各级均与其它入口 120、 122成流体连通，而在图 2所示的配置中，这些级仅有一部分(一级或更多)与第三入口 124 成流体连通。任选的入口 126置于第二泵吸区108和Holweck机构112 的中间级处，使得Holweck机构112的所有各级均与任选的入口 126 成流体连通。在使用中，每个入口连接在差动泵吸的质谱计系统的一个相应的 室上。因此，入口 120连接在低压室10上，入口 122连接在中压室14 上，而入口 124连接在高压室11上。当另一室12如虚线140所示地 存在于高压室11和中压室14之间时，任选的入口 126打开而连接在 该室12上。附加的低压室可以加在该系统上，并可由独立机构泵吸， 但是，这些附加室的质量流通常大大小于该质谱计系统的总质量流的从寸氐压室10通过入口 120的流体通过第一泵吸区106、第二泵吸 区108、 Holweck机构112的所有通道而经泵出口 116流出泵100。从 中压室14流过入口 122的流体进入泵100，通过第二泵吸区108、 Holweck机构112的所有通道而经泵出口 116流出泵100。从高压室 ll流过入口 124的流体进入泵100，通过Holweck机构的各通道中的 至少一部分而经泵出口 116流出该泵。如果打开，从室12流过入口 126 的流体进入泵100，通过Holweck机构112的所有通道而经泵出口 116 流出泵100。在该例子中，在使用中，与参照图1描述的系统相似，第一接口 室11处于0. 1 mbar以上的压力，最好为约1 ~ 10 mbar，第二接口室 12 (当使用时)处于约10-1~1 mbar的压力，第三接口室14处于约 1(T2~1(T3 mbar的压力，而高压室IO处于约10—5~10—6 mbar的压力，上述实施例的一个特定优点是，通过使该差动泵吸的质谱计系统
的高压室被泵吸第二和第三高压室的同一复合式多口真空泵ioo直接泵吸而非由前级泵150泵吸，该复合式多口真空泵能够处理该质谱计 系统的总流体质量流的99%以上。因此，能够提高该第一室和内连接的 质谱计系统的其余部分的性能而不会增大前级泵的体积。图3是适用于从一个差动泵吸的质谱计系统抽去总质量流的99% 以上的类似于第一实施例的真空泵200的第二实施例，不同的是第三 泵吸区还包括至少一个空气动力泵吸级210,在该例子中为置于 Holweck机构212下游的再生的空气动力泵吸级形式。再生的泵吸级210包括多个环状阵列凸环形式的转子211，它们安 装在Holweck机构212的圆盘215上或与圆盘215整体形成。如图4 中所示，在该实施例中，涡轮分子泵吸区106、 108的转子107、 109， Holweck机构212的转动圆盘215和再生级210的转子211a可以安置 在一个共用的叶轮245上，后者安装在驱动轴204上，而Holweck机 构212的碳纤维转动圆筒213a在机加工这些整体的转动元件之后安装 在转动圓盘215上。但是，这些转动元件中仅仅一个或几个可以与叶 轮245整体制造，而其它元件如第一实施例中那样安装在驱动轴204 上，或者按照需要安置在另一叶轮上。叶轮245的右端(如图示)可 以用一磁轴承支承，而该轴承的永久磁体安置在该叶轮上，驱动轴204 的左端(如图示)可以用一润滑轴承支承。Holweck机构212的定子214b也可以形成再生级210的定子，并 在其中形成一环状通道211b，而转子211a在该通道内转动。如已知 的，通道211b的截面积大于单个转子211a的截面积，只有该通道的 称作"剥离器"的一小部分具有一个缩小的截面，为转子产生一个紧 密的余隙。在泵200的使用中，从该差动泵吸的质谱计系统的每个室 泵出的流体经过安置在该剥离器一端附近的一个入口而流入环状通道 211b，而该流体受到转动盘215上的转子211a沿通道211b的推动， 直到它撞击该剥离器的另一端，然后该流体受推动而通过位于该剥离 器另一端上的出口 216.在使用中，真空泵200能像第一实施例中的真空泵100 —样地在 该差动泵吸的质谱计系统的各室中产生相似的性能优点。除了第一实 施例提供的可能的性能优点外，该第二实施例也能提供另两个显著的 优点。第一个优点是当用不同性能水平的泵如50或60 Hz的直接在线
操作的前级泵返回时系统性能的一致性。在该第二实施例的情况下可以预言，在参照图3所述的系统中，如果前级泵250的操作频率在50 Hz~60 Hz之间变化，那么系统性能的变化将小到1%，从而给用户提 供一种系统性能稳定的灵活的泵吸装置。该第二实施例的第二附加优 点是，通过在Holweck区下游设置一个附加的泵吸级，该真空泵装置 能使前级泵250的容量因而其体积比第一实施例显著减小。这是因为， 利用附加的泵吸区210，真空泵200可以在大于10 mbar的压力下排 放流体.相反，第一实施例的真空泵100通常在约l-10mbar的压力 下排放流体，因此与第一实施例的前级泵150相比，前级泵250的体 积可以大大缩小。可以预言，在某些质谦计系统中，该体积的缩小可 以高达十分之一而不会对系统性能产生坏影响。如图3和图4中所示， 再生级210的转子211a受Holweck区212的转动圆筒213a的包围。 因此，再生级210可以方便地包括于笫一实施例的真空泵100中而很 少或不会增加真空泵的总长度。因此，第二实施例的包括真空泵200 和前级泵250两者的整个泵吸系统可以缩小体积而方便地安置在安装 于长柜顶部的机箱中。图5是适用于从一个差动泵吸的质谱计系统抽去总质量流的99% 以上的类似于第一实施例的真空泵260的第三实施例，不同的是从高 压室ll通过入口 124的流体进入泵250，通过空气动力泵吸级210而 不通过Holweck机构212，并经过泵出口 216而流出该泵 其次，如 图5中所示，至少空气动力泵吸级210的一部分可用一Gaede机构或 其它分子牵引机构300代替。空气动力泵吸级210用Gaede机构300 代替的程度取决于所需的真空泵的泵吸性能。例如，再生级210或者 可以全部代替，或者如图所示地仅一部分用Gaded机构代替。总起来说， 一个差动泵吸质谱计系统包括一个具有多个压力室的 质谱计和一个附接于其上的真空泵，后者包括多个每个用于接受从一 相应的压力室来的流体的泵入口和多个用于从这些压力室差动地泵吸 流体的泵吸级；由此，在使用中，从该质谱计泵吸的流体质量的至少 99 4流过该真空泵的一个或多个泵吸级，
权利要求
1. 一种差动泵吸的真空系统，包括具有至少第一和第二室的设备 和一个真空泵，该真空泵用于从这些室差动地泵吸流体，从而在第一室中产生大于0. lmbar的压力和在第二室中产生比第一压力低的第二 压力，该泵包括各自用于接受来自一相应的压力室的流体的至少第一 和第二泵入口和多个相对于这些入口安置的泵吸级，使得从该第一室 接受的流体通过比来自第二室的流体更少的泵吸级，这些入口被附接 在该设备上，使得从该设备泵吸的流体质量的至少99%通过该泵的至少 一个泵吸级。
2. —种按照权利要求1的系统，其特征在于，该第一压力高于l mbar,
3. —种按照权利要求1或2的系统，其特征在于，每个泵吸级包 括一个干泵吸级。
4. 一种按照任何上述权利要求的系统，其特征在于，该设备包括 一个第三室，而该泵包括一个用于接受来自第三室的流体的第三入 口，以便在该第三室中产生比该第二压力低的第三压力，这些泵吸级 被这样设置，使得从该第三室流入该泵的流体通过的泵吸级的数目大 于从该第二室流入该泵的流体所通过的泵吸级的数目。
5. —种按照权利要求4的系统，其特征在于，该泵包括至少三个 泵吸区，每个区包括至少一个泵吸级，用于差动地泵吸该第一至笫三 室。
6. —种按照权利要求5的系统，其特征在于，该泵包括一个第一 泵吸区、 一个在该第一泵吸区下游的笫二泵吸区和一个在该第二泵吸 区下游的第三泵吸区，这些泵吸区相对于这些入口被这样安置，使得 从该笫三室流入该泵的流体通过第一、第二和第三泵吸区，从该笫二 室流入该泵的流体只通过该第二和第三泵吸区，而从该第一室流入该 泵的流体只通过该第三泵吸区的至少 一部分。
7. —种按照权利要求6的系统，其特征在于，该第一和第二泵吸 区中的至少一个包括至少一个涡轮分子泵吸级。
8. —种按照权利要求6或7的系统，其特征在于，第一和第二泵 吸区两者包括至少一个涡轮分子泵吸级。
9. 一种按照权利要求6-8中任何一项的系统，其特征在于，该 第三泵吸区相对于该第一和第二泵入口被这样安置，使得从该笫二泵 入口通过该第三泵吸区的流体所遵循的路径不同于从该第一泵入口通 过该第三泵吸区的流体所遵循的路径。
10. —种按照权利要求9的系统，其特征在于，该第三泵吸区相 对于该第一和第二泵入口被这样安置，使得从该第一泵入口通过该第 三泵吸区的流体只遵循从该笫二泵入口通过该第三泵吸区的流体路径 的一部分。
11. 一种按照权利要求6~10中任何一项的系统，其特征在于， 该第三泵吸区包括至少一个分子泵吸级。
12. —种按照权利要求ll的系统，其特征在于，该第三泵吸区包 据一个带有多个被设置成多根螺线的通道的多级Holweck机构。
13. —种按照权利要求12的系统，其特征在于，该Holweck机构 相对于该第一和笫二泵入口被这样安置，使得从该第一泵入口通过该 Holweck机构的流体只遵循从该第二泵入口通过该Holweck机构的流 体的路径的一部分。
14. 一种按照权利要求6~13中任何一项的系统，其特征在于， 该第三泵吸区包括至少一个Gaede泵吸级和/或至少一个空气动力泵 吸级，用于接受从该第一、第二和第三室中每一个进入该泵的流体。
15. —种当从属于权利要求12时按照权利要求14的系统，其特 征在于，该Holweck机构被安置在所述至少一个Gaede泵吸级和/或至 少一个空气动力泵吸级的上游.
16. —种按照权利要求15的系统，其特征在于，该Holweck机构 相对于该第 一和第二入口被这样安置，使得从该第 一泵入口进入该泵 的流体不通过该Holweck机构。
17. —种按照权利要求14 ~ 16中任钶一项的系统，其特征在于， 所述至少 一个空气动力泵吸级包括至少 一个再生级。
18. —种按照权利要求14-17中任何一项的系统，其特征在于， 该第三泵吸区包括至少一个空气动力泵吸级，而且其中，在使用中， 自该泵出口排出的流体的压力等于或大于10 rabar。
19. 一种按照权利要求4~18中任何一项的系统，其特征在于， 该设备包括一个被配置于该第一室和第二室之间的第四室，而该真空 泵包括一个第四入口，用于接受来自该第四室的流体。
20. —种按照权利要求19的系统，其特征在于，该第四入口被这 样安置，使得从该第四室进入该泵的流体在所述各区中，朝该泵出口 的方向只通过该第三泵吸区.
21. —种按照权利要求20的系统，其特征在于，从该第四室进入 该泵的流体通过该第三泵吸区的级数比从该第一室进入该泵的流体通 过该第三泵吸区的级数更多。
22. —种按照任何上述权利要求的系统，其特征在于，该泵包括 一个驱动轴，在该轴上装有至少一个用于各泵吸级的转子元件。
23. —种按照任何上述权利要求的系统，其特征在于，包括一个 被连接在该泵出口上的前级泵，使得在使用中，至少99X的从该设备泵 吸的流体质量通过该真空泵和该前级泵两者。
24. —种按照任何上述权利要求的系统，其特征在于，该设备包 括一台质谱计.
25. —种对一台设备的多个室差动地抽真空的方法，该方法包括 以下步骤提供一个真空泵，该泵至少包括各自用于接受来自一相应 室的流体的第一和笫二泵入口与多个相对于这些入口安置的泵吸级， 使得从该第 一入口进入该泵的流体通过的泵吸级少于从该第二入口进 入该泵的流体所通过的泵吸级；将该泵的这些入口附接在这些室上， 使得在使用中，至少9M的从该设备泵吸的流体质量通过该泵的至少一 个泵吸级；以及操作该泵，从而在第一室中产生一个高于0. l姐bar的 第一压力，而在第二室中产生一个比该第一压力低的第二压力.
26. —种差动泵吸的真空系统，包括多个压力室和一附接于其上 的真空泵，该真空泵包括多个各自用于接受来自一相应压力室的流体 的泵入口和多个用于差动地泵吸这些室的泵吸级；其中， 一个被设置 成泵吸来自要产生最高压力的压力室的流体的泵吸级包括一个Gaede 泵吸级或一个空气动力泵吸级。
27. —种按照权利要求26的系统，其特征在于，所述泵吸级包括 一个再生级。
28. —种按照权利要求26或27的系统，其特征在于，所述泵吸 级包括一个空气动力泵吸级，而且其中，在使用中，从该泵出口排出 的流体的压力等于或大于10 mbar。
29. —种按照权利要求26~28的系统，其特征在于，该多个压力 室包括一个在其中要产生最高压力的第一室和一个在其中要产生一较 低压力的笫二室，而该多个入口包括一个用于接受来自该第一室的流 体的第一入口和一个用于接受来自该第二室的流体的第二入口，该多 个泵吸级相对于这些入口被这样安置，使得从该笫 一室接受的流体所 通过的泵吸级数少于从该第二室接受的流体所通过的泵吸级数，
30. —种按照权利要求29的系统，其特征在于，该第一室中的压 力高于O. 1 mbar，最好高于1 mbar。
31. —种按照权利要求29或30的系统，其特征在于，该泵包括 至少两个泵吸区，每个泵吸区包括至少一个泵吸级，用于差动地泵吸该第一室和第二室。
32. —种按照权利要求31的系统，其特征在于，该泵包括一第一 泵吸区和一在该第一泵吸区下游并包括所述泵吸级的第二泵吸区，这 些区相对于这些入口被这样安置，使得从该第二室进入该泵的流体通 过该笫一和第二泵吸区，而从该第一室进入该泵的流体至少通过该第 二区的所述泵吸级。
33. —种按照权利要求32的系统，其特征在于，该第一泵吸区包 括至少一个涡轮分子泵吸级.
34. —种按照权利要求32或33的系统，其特征在于，该第二泵 吸区相对于该第一和第二泵入口被这样安置，4吏得从该第二泵入口通 过该第二泵吸区的流体遵循一条与从该第一泵入口通过该第二泵吸区 的流体不同的路径。
35. —种按照权利要求34的系统，其特征在于，该第二泵吸区相 对于该第一和第二泵入口被这样安置，使得从该第一泵入口通过该第 二泵吸区的流体只遵循从该第二泵入口通过该笫二泵吸区的流体的路 径的仅一部分。
36. —种按照权利要求32 ~ 35中任何一项的系统，其特征在于， 该第二泵吸区还包括至少一个被安置在所述泵吸级上游的分子牵引泵 吸级。
37. —种按照权利要求36的系统，其特征在于，该笫三泵吸区在 所述泵吸级的上游包括一个带有多个被设置成多根螺线的通道的多级 Holweck机构。
38. —种按照权利要求37的系统，其特征在于，该Holweck机构 相对于该第一和第二泵入口被这样安置，使得从该第一泵入口通过Holweck机构的流体只遵循从该第二泵入口通过Holweck机构的流体 的路径的一部分。
39. —种按照权利要求37的系统，其特征在于，该Holweck机构 相对于该第一和第二入口被这样安置，使得从该第一泵入口进入该泵 的流体不通过Holweck机构。
40. —种按照权利要求32~39中任何一项的系统，其特征在于， 包括一第三压力室，而且其中，该泵包括一个第三入口，用于接受来 自该第三室的流体，从而在该第三室中产生一个比该第二压力低的第 三压力，这些泵吸级被这样设置，使得从该第三室进入该泵的流体通 过的泵吸级数多于从该第二室进入该泵的流体通过的泵吸级数。
41. 一种按照权利要求40的系统，其特征在于，该泵包括一个在 该第二泵吸区上游的第三泵吸区，该第三区相对于第三入口被这样安 置，使得从被第三室进入该泵的流体通过该第一、笫二和第三泵吸区。
42. —种按照权利要求41的系统，其特征在于，该第三区包括至 少一个涡轮分子泵吸级。
43. —种按照权利要求40-42中任何一项的系统，其特征在于， 包括一个被安置于该第一室和第二室之间的第四室，而且其中，该真 空泵包括一个第四入口，用于接受来自该第四室的流体。
44. 一种按照权利要求43的系统，其特征在于，该笫四入口被这 样安置，使得从该第四室进入该泵的流体在所述各区中朝该泵出口的 方向只通过第一泵吸区。
45. —种按照权利要求44的系统，其特征在于，从该笫四室进入 该泵的流体通过该笫一泵吸区的泵吸级数多于从该第一室进入该泵的 流体所通过的泵吸级数。
46. —种按照权利要求26~45中任何一项的系统，其特征在于， 该泵包括一根驱动轴，其上安装有至少一个用于各泵吸级的转子元 件。
47. —种对多个室差动地抽真空的方法，该方法包括下列步骤 提供一个真空泵，该真空泵包括多个各自用于来自一相应的压力室的 流体的泵入口和多个用于差动地泵吸这些室的泵吸级；以及将该泵附 接在这些室上，使得一个用于泵吸来自要产生最高压力的压力室的流体的泵吸级包括一个Gaede泵吸级或一个空气动力泵吸级.
48. —种复合式多口真空泵，包括第一、第二、第三泵吸区、一 个第一泵入口、 一个第二泵入口、 一个任选的第三泵入口和一个第四 泵入口，通过该第一泵入口的流体可以进入该泵，并朝泵出口的方向 通过各泵吸区，通过该第二泵入口的流体可以进入该泵，并朝该出口 的方向只通过该笫二和第三泵吸区，通过该任选的第三泵出口的流体 可以进入该泵，并朝该出口的方向只通过该第三泵吸区，通过该第四 泵入口的流体可以进入该泵，并朝该出口的方向只通过该第三泵吸区 的一部分。
49. 一种按照权利要求48的泵，其特征在于，该第一和第二泵吸 区中的至少一个包括至少一个涡轮分子泵吸级。
50. —种按照权利要求48或49的泵，其特征在于，该第一和第 二泵吸区两者包括至少一个涡轮分子泵吸级，
51. —种按照权利要求48~50中任何一项的泵，其特征在于，该 第三泵吸区相对于该笫二和第四泵入口被这样安置，使得从该第二泵 入口通过该第三泵吸区的流体遵循一条不同于从该第四泵入口通过该 第三泵吸区的流体所遵循的路径。
52. —种按照权利要求51的泵，其特征在于，该第三泵吸区相对 于该笫二和第四泵入口被这样安置，使得从该第四泵入口通过该笫三泵吸区的流体只遵循从该第二泵入口通过该第三泵吸区的流体的路径 的一部分。
53. —种按照权利要求48~52中任何一项的泵，其特征在于，该 第三泵吸区包括至少一个分子牵引泵吸级。
54. —种按照权利要求53的泵，其特征在于，该第三泵吸区包括 一个带有多个被设置成多根螺线的通道的多级Holweck机构。
55. —种按照权利要求54的泵，其特征在于，该Holweck机构相 对于该第二和第四泵入口被这样安置，使得从该第四泵入口通过该 Holweck机构的流体只遵循从该笫二泵入口通过该Holweck机构的流 体的路径的一部分。
56. —种按照权利要求48~55中任何一项的泵，其特征在于，该 第三泵吸区包括至少一个Gaede泵吸级和/或至少一个空气动力泵吸 级.
57. —种当从属于权利要求54时按照权利要求56的泵，其特征 在于，该Holweck机构被安置在所述至少一个Gaede泵吸级和/或至少一个空气动力泵吸级的上游.
58. —种按照权利要求57的泵，其特征在于，该Holweck机构相 对于该第二和第四泵入口被这样安置，使得从该第四泵入口进入该泵 的^虎体不通过该Holweck机构.
59. —种按照权利要求56~58中任何一项的泵，其特征在于，所 述至少一个空气动力泵吸级包括至少一个再生级。
60. —种按照权利要求57~59中任何一项的泵，其特征在于，该 第三泵吸区包括至少一个空气动力泵吸级，而且其中，在使用中，从 该泵出口排出的流体的压力等于或高于10 mbar.
61. —种按照权利要求60的泵，其特征在于，该第三入口被这样 安置，使得经该第三入口进入该泵的流体，在所述各区中朝该泵出口 的方向只通过该第三泵吸区。
62. —种按照权利要求61的泵，其特征在于，经该第三入口进入 该泵的流体通过该第三泵吸区的级数多于经该第四入口进入该泵的流 体所通过的级数。
63. —种按照权利要求48~62中任何一项的泵，其特征在于，包 括一根驱动轴，其上装有至少一个用于各泵吸区的转子元件。
64. —种差动地泵吸的真空系统，包括多个室和一个按照权利要 求48 ~ 63中任何一项而用于对每个室抽真空的泵。
全文摘要
一种差动地泵吸的质谱计系统，包括一台有多个压力室的质谱计、一个附接于其上的真空泵和一个连接于该泵出口的前级泵；该真空泵包括至少三个泵入口、一第一泵吸区、一在第一泵吸区下游的第二泵吸区、一在第二泵吸区下游的第三泵吸区、一个从一压力相当小的第一压力室来的出口、一个用于该质谱计的压力中等的第二压力室的出口和一个用于该质谱计的压力最高的第三压力室的出口；该第一压力室连接在第一泵入口上，通过该第一泵入口的流体能从第一室进入该泵而向着一个泵出口通过第一、第二、第三泵吸区，该第二压力室连接在第二泵入口上，通过该第二泵入口的流体能进入该泵而在所述各区中只朝该泵出口的方向只通过第二和第三泵吸区，该第三压力室连接在第三泵入口上，通过该第三泵入口的流体能进入该泵而在所述各区中朝该泵出口的方向只通过第三泵吸区的至少一部分；该前级泵使得在使用中从质谱计泵吸的流体质量的至少99％通过该真空泵和前级泵而抽走。
文档编号F04D23/00GK101124409SQ200480026896
公开日2008年2月13日 申请日期2004年9月23日 优先权日2003年9月30日
发明者I·D·斯通斯, M·N·斯图尔特, N·P·肖菲尔德 申请人:英国氧气集团有限公司