吸气剂泵送系统的制作方法

本发明涉及对线性加速器或者更一般地对要被抽成真空的大空间环境特别有用的改进的吸气剂泵送系统，其中，所述要被抽成真空的大空间环境比如是用于进行如溅射的薄膜沉积处理或真空处理、用于以干燥蚀刻、离子注入进行半导体制造、或者用于使大型检测器保持真空的大型超高真空(uhv)/高真空(hv)机器。另一应用是对在核能系统、特别是基于聚变的系统的特定室中的残余气体压力例如h2及其同位素的控制。

背景技术：

一般而言，基于吸气剂对大空间环境中的真空控制的解决方案分为两种主要类型。

第一种类型的解决方案例如在ep0964741和ep0906635中进行了描述，并且第一种类型的解决方案在于对金属室的基本上整个金属表面进行薄膜涂敷。

而广泛普及的第二种解决方案在于：使用沿着加速器的周边分布的并且借助于适当的开口连接至加速器的多个吸气剂泵。很多参考文献中都描述了这种解决方案，参见例如ieeetransactiononnuclearscience(核科学学报)1981年6月的第28卷第3期中ferrario(费拉里奥)等人的论文“distributedpumpingbynon-evaporablegettersinparticleaccelerators(通过粒子加速器中的非蒸散型吸气剂进行分布式泵送)”。

吸气剂泵是设想使用吸气剂盒的独立系统，并且吸气剂泵可以作为独立的系统使用，如在以本申请人的名义的美国专利号6149392中所描述的，该美国专利示出了具有有限的且较少的数目的吸气剂盒的标准泵送系统。在该已知的系统中，吸气剂盒容纳在真空密封的封闭壳体中，而在本发明中，吸气剂盒在没有任何另外的保持壳/容纳壳的情况下安装在壁室上。

替代性地，吸气剂泵可以与其他真空泵结合使用，参见例如均是以本申请人的名义的针对关于这些泵送系统的最新研究的示例ep2409034和wo2014/060879。

us5911560中已经描述了另一替代性解决方案，该us5911560示出了独立的吸气剂泵在真空沉积室内的使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过提供更高的总容量和/或泵送速度来改善现有技术的吸气剂泵送系统的性能，更具体地，根据本发明的泵送系统实现了针对h2高于10⁵l/s的泵送速度以及针对残余气体比如co、h2o高于10⁵毫巴升的容量。

在本发明的第一方面中，本发明包括一种吸气剂泵送系统，该吸气剂泵送系统包括：壁部；多个具有连接至所述壁部的线性支承件的吸气剂盒；以及多个线性加热器，其中，所述壁部具有至少0.5m²的表面面积，吸气剂盒的密度在每平方米20个盒与每平方米2500个盒之间，并且线性加热器的密度在每平方米20个加热器与每平方米5000个加热器之间。

吸气剂盒和加热器的数目方面的这种大范围变化考虑到了吸气剂盒实施方式的不同可能性，其中，每个盒均包括一个或更多个吸气剂元件。这种变化与吸气剂元件的几何形状(最常见的构型是盘、方形和折起来的平坦带)和吸气剂盒的上部面积相关联，吸气剂盒的上部面积被定义为吸气剂盒的最上部吸气剂元件在垂直于吸气剂盒线性支承件的平面上的投影，吸气剂盒的上部面积通常在从1.5cm²至15cm²的范围内。

该变化还与不同的盒相对于彼此的间距有关。在优选实施方式中，每平方米的吸气剂盒的数目与以平方米表示的平均吸气剂盒上部面积之积在0.04与0.7之间。优选地，所有吸气剂盒是相同的，即，所有吸气剂盒中的每个盒具有相同数目的吸气剂元件、相同的吸气剂元件几何形状和相同的面积。由于实际产品的不可避免的变化和公差，因此，在对优选的吸气剂盒密度的以上考虑中，使用的是平均吸气剂盒上部面积。

附图说明

将借助于附图进一步说明本发明，在附图中：

·图1示出了根据本发明的吸气剂泵送系统的一部分的俯视图；

·图2示出了关于根据本发明的吸气剂泵送系统的另一优选实施方式的侧视图；以及

·图3示出了关于根据本发明的吸气剂泵送系统的替代性优选实施方式。

具体实施方式

在先前的附图中，所描绘的元件的尺寸和尺寸比可能未必是正确的，并且其在一些情况下已被改变以便提高图的可读性，此外，对于本发明的理解而言非必要的元件——比如电源及其连接电缆——未被示出。

重要的是要强调：在本发明的背景下，术语“吸气剂盒”意指容纳或保持至少1.5克的吸气剂材料的任何长形元件。优选地，每个盒的吸气剂材料的量等于或小于500克。

就吸气剂盒背景下的“长形元件”而言，我们考虑到将吸气剂材料结合到线性支承件上，其中，吸气剂材料距线性支承件的最大距离与线性支承件的长度之间的比率小于1.4。特别地，通常通过将间隔开的经烧结的吸气剂粉末盘附接至中央元件来获得这种保持构型，并且这种构型例如在以上提到的以本申请人的名义的us6149392中被示出，该us6149392的教示通过参引并入本文中。

用于根据本发明的吸气剂盒的另一替代性构型设想使用容纳在包括金属网状结构的封闭件中的吸气剂材料丸，该金属网状结构的目的在于保持丸和所释放的颗粒(如果存在的话)。此外，可以对网状结构的孔隙度进行设计以结合诸如低温泵或溅射离子泵之类的其他泵来调节所吸收气体的量。以此方式，可以以适当的方式控制瞬间峰值压力。例如在us5154582中描述了这种吸气剂盒结构，然而，这种吸气剂盒结构的构型较笨重。

因此，在吸气剂盘的情况下，该盘的直径设定为吸气剂材料距线性支承件的最大距离，而在离散吸气剂元件(吸气剂丸)的情况下，所述距离由最外的元件确定。应当注意的是，这两种构型是两种最令人感兴趣且最常见的构型，尤其是设想使用安装在中央支承件上的吸气剂盘的这种构型，但是用于吸气剂盒的其他构型也是可以的并且被本发明涵盖。例如，书“capturepumpingtechnology(捕获泵送技术)”(1991)中的第228页描述了另一类型的吸气剂盒，在该吸气剂盒中，吸气剂材料被支承在平坦的基板上；该泵能够在市场上购得并且由申请人以商品名sorb-ac出售。另外，在所述另一类型的吸气剂盒的情况下，被涂敷的吸气剂带的最外边缘决定了如上限定的关于线性吸气剂盒的最大距离。

根据本发明的吸气剂泵送系统设想设置加热器以使吸气剂盒重新激活。这些加热器可以以两种主要的形式结合到根据本发明的吸气剂泵送系统中。在第一种形式中，加热器是与吸气剂盒分开且不同的线性元件，在第二种形式中，加热器嵌置在吸气剂盒自身中。

例如，在由堆叠的且间隔开的吸气剂盘构成的盒的情况下，加热器可以是安装所述吸气剂盘的线性金属支承件。

在被制造成具有高热容的吸气剂材料的吸气剂盒中嵌置加热器可能不足以在适当的时间段内实现激活条件和操作条件，尤其是对较大的或扩展的系统而言，更是如此，因此在这些情况下，设想还使用(位于吸气剂盒)外部的且单独的加热器。

还可以设想下述两种情形：混合情形，在所述混合情形下，吸气剂盒中的一些吸气剂盒具有用作用于所支承的吸气剂元件以及用于附近的吸气剂盒的加热器的线性支承件，由此，并非所有的吸气剂盒都由加热器支承；或者除具有嵌置在盒中的加热器以外还具有其他加热器的情形。

还应当指出的是，本发明不限于特定的吸气剂材料，而是可以采用能够借助于热处理吸收气体的任何适当的材料，并且这些适当的材料均落入在本发明的范围和目的内对吸气剂材料的定义。这些材料的知识和特性是本领域的技术人员能够获得的，并且可以从诸如ep0742370之类的各种来源容易地检索到。特别有利的是包括至少30％的钛、锆、钇中的一者或更多者的吸气剂金属或合金。甚至更优选的材料是如在以本申请人的名义的wo2013/175340中描述的锆-钛-钒合金或者如在也是以本申请人的名义的未公布的意大利专利申请号mi2013a001921中描述的锆-钛-钒-铝合金。

根据本发明的吸气剂泵送系统提供了吸气剂盒的数目与加热器的数目之间的最佳比率，具体地，所述比率优选地在0.66与4之间。

构造根据本发明的吸气剂泵送系统的线性元件——所述线性元件自身是吸气剂盒或线性加热器——的优选取向使得相邻的线性元件所形成的平均角度优选地等于或小于30°、优选地等于或小于15°。

在优选实施方式中，根据本发明的吸气剂泵送系统的元件——所述元件自身是加热器、吸气剂盒或具有一体式加热器的吸气剂盒——能够单独地更换(即，单独地连接至壁)。

优选的连接借助于螺钉、接合腔(junctionpocket)、互锁件来实现，但也可以采用诸如焊接和铆接之类的不可单独更换的连接。

在替代性的优选实施方式中，吸气剂泵送系统由多个平台子组件构成，所述多个平台子组件各自包括2个与10个之间的线性盒以及1个与11个之间的线性加热器。

图1示出了根据本发明的吸气剂泵送系统的一部分10的俯视图，该吸气剂泵送系统由n个如图1中示出的部分那样的部分构成而形成“蜂窝”型结构，该“蜂窝”型结构是最受欢迎的结构中的一种结构。在该优选的构型中，中央吸气剂盒100被其他吸气剂盒100’、100”、…100ⁿ和线性加热器120、120’、120”、…120ⁿ包围，上述这些均安装在壁11上，其中，每个吸气剂盒由安装在中央线性元件110、110’、110”、…110ⁿ上的多个吸气剂盘(俯视图中仅顶部的吸气剂盘可见)构成。所述构型设想由盘和分开的且不同的线性加热器构成的吸气剂盒，但如先前提及的，这种构型可以替代性地被制造成具有吸气剂材料呈丸的形式的吸气剂盒或者中央线性支承元件还用作加热器的吸气剂盒。

图2示出了根据本发明的吸气剂泵送系统20的侧视图，其中，多个吸气剂盒210、210’、210”、…210ⁿ安装在壁部段21上，并且其中，中央线性支承元件还用作加热器。如可以从图2观察到的，壁部段21——吸气剂盒(以及可选的额外的外部加热器)安装在该壁部段21上——可以是弯曲的，比如在粒子加速器的情况下就是如此。

图3中示出了根据本发明的吸气剂泵送系统30的替代性实施方式的侧视图。在这种情况下，设置有线性竖向壁31，在该线性竖向壁31的左表面31’上承载有多个吸气剂盒310、310’、…310ⁿ，并且在该线性竖向壁31的右表面31”上承载有多个吸气剂盒320、320’、…320ⁿ，其中，中央线性支承元件还用作加热器。

与图1中示出的实施方式类似地，图2和图3中示出的这两个实施方式可以包括：比如使用了吸气剂丸这种类型的其他类型的吸气剂盒；以及位于吸气剂盒外部的线性加热器。

另外，根据本发明的吸气剂泵送系统可以与诸如低温泵、钛升华泵和溅射离子泵之类的标准真空泵或者吸气剂泵——这些泵均连接至包括根据本发明的吸气剂泵送系统的室/空间——结合地使用，或者根据本发明的吸气剂泵送系统可以用作室/空间自身内的辅助元件。

在本发明的第二方面中，本发明包括一种用于通过将多个具有线性支承件的吸气剂盒和多个线性加热器在具有至少10m²的内部公称表面的室中安装到壁上而对该室进行抽真空的方法，其中，所述壁具有至少0.5m²的表面面积，吸气剂盒的密度在每平方米20个盒与每平方米2500个盒之间，并且线性加热器的密度在每平方米20个加热器与每平方米5000个加热器之间。