真空泵的制作方法

專利名稱：真空泵的制作方法
真空泵本發明涉及一種真空泵，特別是一種適用于多室差動泵吸的帶有 多個口的復合式真空泵。在一個差動泵吸的質譜計系統中， 一個試樣和栽氣被引入質量分 析器進行分析.

圖1中給出這樣一個例子。參照圖1，在這樣一個系統 中有一緊隨在笫一 (取決于系統的類型)、第二和第三抽真空的接口室11、 12、 14之后的高真空室10。第一接口室是該抽真空的質譜計 系統中壓力最高的室并可包含一孔或毛細管，離子通過該孔從離子源 抽入第一接口室11中。該任選的第二接口室12可以包括一種離子光 學，用于將從第一接口室ll來的離子導入第三接口室14，而第三接口 室14可以包括附加的離子光學，用于將離子從第二接口室導入高真空 室10。在該例子中，使用時，該第一接口室的壓力為約1~10 mbar， 該第二接口室(使用時)的壓力為約10—'~1邁bar，該笫三接口室的 壓力為約10—2~10—3 mbar，而高真空室的壓力為約10 5 ~ 10—6 mbar。高真空室10、第二接口室12和第三接口室14可以利用一復合式 真空泵16來抽真空。在該例子中，該真空泵有兩個兩組渦輪分子 (turbo-molecular )泵吸級18、 20形式的泵吸區和一個Holweck牽 引(drag)機構22形式的第三泵吸區；也可以替代使用另一種牽引機 構如Sieybahn或Gaede機構。每一組渦輪分子泵吸級包括多對(圖1 中示出三對，雖然可提供任何合適的數目)已知角度結構的轉子19a、 21a和定子19b、 21b。 Holweck機構22以本質上已知的方式包括多個 (圖l中示出兩個，雖然可提供任何合適的數目)轉動的圓筒23a和 相應的環狀定子23b及螺旋狀通道。在該例子中，第一泵的入口 24連接在高壓真空室10上，而通過 入口 24泵吸的流體順序流過兩組渦輪分子泵吸級18、 20和Holweck 機構22并經過出口 30而流出該泵。第二泵的入口 26連接在第三接口 室14上，而通過入口 26泵吸的流體流過渦輪分子泵吸級20和Holweck 機構22并經過出口 30而流出該泵。在該例子中，泵16還包括一個第 三口 27，該口 27可以選擇地打開和關閉，并可以(例如)利用一個內 擋板將流體從任選的第二接口室12導入泵16.當第三口打開時，通過
第三口 27泵入的流體僅通過Holweck機構并經過出口 30而流出該 泵.在該例子中，第一接口室11連接在級前泵(backing pump) 32 上，后者也從復合式真空泵16的出口 30泵吸流體。該前級泵通常從 第一室11直接泵吸比從次級真空泵的出口 30泵吸的更多的質量流。 當進入每個泵的流體在從該泵流出之前通過各自的不同數目的級時， 泵16能夠在室10、 12、 14中提供所需的真空度，而前級泵32則在室 11中提供所需的真空度。前級泵通常是一種相當大的立式泵.取決于所用的前級泵的類 型，由前級泵在第一接口室11中產生的效能可以受操作頻率的顯著影 響。例如， 一臺以50Hz運轉的直接在線的前級泵在第一室11中產生 的效能比由同一泵在60 Hz操作時產生的效能小20X之多。當其它室 10、 12、 14均連接在第一室11上時，第一室11中的效能的變化將對 其它室中的效能產生顯著影響。至少在其優選實施例中，本發明尋找解決這些和其它問題的辦法。在第一方面，本發明提供一種差動泵吸的真空系統，該系統包括一套至少有第一室和第二室的設備如質譜計與一真空泵，該真空泵用 于從這些室差動地泵吸流體，從而在第一室中產生大于0. lmbar最好 大于1 mbar的笫一壓力和在第二室中產生小于笫一壓力的第二壓力， 該泵包括每個用于接受從一相應的壓力室來的流體的至少是第一和第 二泵入口與多個相對于這些入口安置的泵吸級，使得從第一室接受的流體通過的泵吸級少于從第二室接受的流體所通過的泵吸級，這些入 口附接在該設備上，使得至少99%的從該設備泵吸的流體質量通過該泵 的至少一個泵吸級。該差動地泵吸的真空泵可以有附加的壓力小于上述室的壓力室， 它們可以用同一泵吸裝置或用一獨立的泵吸裝置泵吸。但是，在任一 情況下，通過這些附加的壓力較小的壓力室泵吸的流體質量通常比總 系統質量流的1%要小得多。每個泵吸級通常包括一個干泵吸級，也即一個其操作不需要液體 或潤滑油的泵吸級。在一個實施例中，該設備包括一個第三室，而該泵包括一個笫三 入口，用于接受從第三室來的流體，以便在該第三室中產生一個小于 第二壓力的第三壓力，這些泵吸級這樣設置，使得從第三室進入該泵 的流體所通過的泵吸級數目大于從第二室進入該泵的流體所通過的泵 吸級數目。換句話說，在該實施例中，該泵至少包括三個泵入口、 一 個連接在第一泵入口上的從壓力相當大的第一室來的出口、 一個連接 在第二泵入口上的用于壓力中等的第二室的出口和一個連接在第三泵 入口上的壓力相當小的第三室的出口。最好是，該泵包括至少三個泵吸區，每個區包括至少一個泵吸級， 用于差動地泵吸該第一室至第三室.該泵最好包括一個第一泵吸區、 一個在第一泵吸區下游的第二泵吸區和一個在第二泵吸區下游的第三 泵吸區，這些區相對于這些入口這樣安置，使得從第三室進入該泵的 流體通過笫一、第二和笫三泵吸區，從第二室進入該泵的流體只通過 所述各區中的第二和第三泵吸區，而從第一室進入該泵的流體只通過 所述各區中的第三泵吸區的至少一部分。最好是，第一和第二泵吸區中的至少一個包括至少一個渦輪分子 泵吸級。第一和第二泵吸區兩者均可包括至少一個渦輪分子泵吸級。 笫一泵吸區的泵吸級的尺寸可以與第二泵吸區的泵吸級的尺寸不同。 例如，第二泵吸區的泵吸級可以大于第一泵吸區的泵吸級，以提供選 擇的泵吸性能。任選地，該笫三泵吸區這樣設置，使得從笫二泵入口通過第三泵 吸區的流體遵循一條與從第一泵入口通過第三泵吸區的流體不同的路 徑。例如，第三泵吸區可以這樣設置，使得從第一泵入口逋過第三泵 吸區的流體只遵循從第二泵入口通過第三泵吸區的流體的路徑的一部 分。或者是，該第三泵吸區可以這樣設置，使得從第一泵入口通過第 三泵吸區的流體遵循一條與從第二泵入口通過第三泵吸區的流體隔開的路徑。例如，該第三泵吸區可以包括多個通道，其中的一個或多個 通道與第二泵入口連通，而其余通道與第一泵入口連通。該第三泵吸區最好包括至少一個分子牽引泵吸級。在這些優選實施例中，該第三區包括一個帶有多個設置成多根螺線的通道的多級Holweck機構。該Holweck機構可以相對于第一和笫二泵入口這樣安 置，使得從第一泵入口通過該Holweck機構的流體只遵循從第二泵入 口通過該Holweck機構的流體的路徑的一部分。在一個實施例中，該第三泵吸區包括至少一個Gaede泵吸級和/或 至少一個空氣動力泵吸級，用于接受從每個第一室、第二室和第三室進入該泵的流體。該Holweck機構可以安置在所述至少一個Gaede泵 吸級和/或至少一個空氣動力泵吸級的上游，從而使得從第一泵入口進 入該泵的流體不會通過該Holweck機構。該空氣動力泵吸級可以是一個再生級。其它類型的空氣動力機構 可以是側流、側通道和周邊流機構。最好是，在使用中，從該泵出口 排出的流體的壓力等于或大于10 mbar。該設備可以包括一個置于第一室和第二室之間的第四室，在這種 情況下，該真空泵最好包括一個任選的第四入口，用于接受從該第四 室來的流體，該第四入口這樣安置，使得從第四室進入該泵的流體在 所述各區中朝該泵出口的方向只通過第三泵吸區，而從第四室進入該 泵的流體通過第三泵吸區的泵吸級的數目大于從第一室進入該泵的流 體通過第三泵吸區的泵吸級的數目。該泵最好包括一根驅動軸，軸上已安裝至少一個用于每個泵吸級 的轉子元件。至少兩個泵吸區的轉子元件可以安置在一個安置于該驅 動軸上的共用葉輪上，最好與其成為一體。例如，用于第一和第二泵 吸區的轉子元件可以與該葉輪形成一體。在該第三泵吸區包括一個分 子牽引泵吸級的場合， 一個用于該分子牽引泵吸級的葉輪可以安置在 一個與該葉輪形成一體的轉于上。例如，該轉子可以包括一個基本上 與該葉輪正交而最好與葉輪形成一體的圓盤。在第三泵吸區包括一個 再生的泵吸級的場合，用于該再生的泵吸級的轉子元件最好與葉輪形 成一體。該系統最好包括一個連接在該泵出口上的前級泵，使得在使用 中，至少99 i的從該設備泵吸的流體質量通過該真空泵和前級泵兩者，在第二方面，本發明提供一種對一設備的多個室差動地抽真空的 方法，該方法包括如下步驟提供一個真空泵，該泵至少包括每個用 于接受從一相應的室來的流體的第一和第二泵入口與多個相對于這些 入口這樣安置的泵吸級，使得從第一入口進入該泵的流體通過的泵吸 級少于從第二入口進入該泵的流體所通過的泵吸級；將該泵的各入口 附接到各室上，使得在使用中，至少99%的從該設備泵吸的流體質量通 過該泵的至少一個泵吸級，以及操作該泵而在笫一室中產生一個大于 0.1 mbar的第一壓力和在第二室中產生一個小于笫一壓力的第二壓
在第三方面，本發明提供一種差動地泵吸的真空系統，該系統包 括多個壓力室和一附接于其上的真空泵，該泵包括多個每個用于接受 從一相應的壓力室來的流體的泵入口和多個用于差動地泵吸這些室的泵吸級；其中， 一個設置成從待產生最高壓力的壓力室泵吸流體的泵 吸級包括一個Gaede泵吸級或一個空氣動力泵吸級.該系統可以是一 個質譜計系統、 一個涂層系統或包括多個差動泵吸室的其它形式的系 統。本發明的上述與第一方面有關的特點同樣適用于本發明的該第三 方向。在第四方面，本發明提供一種對多個室差動地抽真空的方法，該 方法包括下列步驟提供一個真空泵，該泵包括多個每個用于接受從 一相應的壓力室來的流體的泵入口和多個用于差動地泵吸這些室的泵 吸級；以及將該泵附接在這些室上，使得一個用于泵吸從待產生最高 壓力的壓力室的流體的泵吸級包括一個Gaede泵吸級或一個空氣動力 泵吸級。在第五方面，本發明提供一種復合式多口真空泵，該泵包括笫一、 第二、笫三泵吸區、 一個第一泵入口、 一個第二泵入口、一個任選的 笫三泵入口和一個第四泵入口，通過第一泵入口的流體能夠進入該泵 而向著一泵出口通過每個泵吸區，通過笫二泵入口的流體能夠進入該 泵而朝該泵出口的方向只通過第二和第三泵吸區，通過任選的第三泵 入口的流體能夠進入該泵而朝該泵出口的方向只通過第三泵吸區，通 過第四泵入口的流體能夠進入該泵而朝該泵出口的方向只通過第三泵 吸區的一部分。本發明也提供一種差動地泵吸的真空系統，該系統包括多個室和 一個前述用于對每個室抽真空的泵.該系統最好包括一個有一入口連 接到該真空泵的出口上的前級泵，用以接受從該真空泵排出的流體。上述與本發明的系統或泵的各方面有關的特點同樣適用于本發明 的方法的各方面，反之亦然.現在參照附圖僅作為例子描述本發明的優選特點，附圖中圖1是通過一種已知的適用于對一差動泵吸的質譜計系統抽真空 的多口真空泵的簡化截面圖；圖2是通過一種適用于對圖1的差動泵吸的質譜計系統抽真空的
多口真空泵的第一實施例的簡化截面圖3是通過一種適用于對圖1的差動泵吸的質譜計系統抽真空的 多口真空泵的第二實施例的簡化截面圖4是通過適用于圖3中所示的泵的葉輪的簡化截面圖；以及
圖5是通過一種適用于對圖1的差動泵吸的質譜計系統抽真空的 多口真空泵的第三實施例的簡化截面圖，
圖2例示一種適用于對參照圖1的上述差動泵吸的質譜計系統抽 去總質量流的99%以上的復合式多口真空泵100的第一實施例。這是通 過除了通常的第二和第三最高壓力室以外還將真空泵100設置成能夠 直接泵吸該最高壓力室而達到的.該復合式多口真空泵100包括一個 多部件主體102，其內安裝一個驅動軸104。軸104的轉動是通過一臺 置于軸104周閨的電動機(未示出)如無刷直流電動機而實現的。軸 104安裝在對置的軸承(未示出)上。例如，驅動軸104可以由一個混 合的永久磁體軸承和油潤滑的軸承系統支承。
該泵包括至少三個泵吸區106、 108、 112。第一泵吸區106包括 一組渦輪分子泵吸級。在圖2所示的實施例中，該組渦輪分子泵吸級 106包括已知角度結構的四個轉子葉片和三個定子葉片。轉子葉片用 107a表示，而定子葉片用107b表示。在該例子中，轉子葉片107a安 裝在驅動軸104上。第二泵吸區108類似于第一泵吸區106，也包括一組渦輪分子泵吸 級。在圖2所示的實施例中，該組渦輪分子泵吸級108也包括已知角 度結構的四個轉子葉片和三個定子葉片。轉子葉片用109a表示，而定 子葉片用109b表示。在該例子中，轉子葉片109a也安裝在驅動軸104 上。
在第一和笫二泵吸區的下游是分子牽引機構形式的第三泵吸區 112，例如是一個Holweck牽引機構.在該實施例中，該Holweck機構 包括兩個轉動的圃筒113a、 113b和相應的環狀定子114a、 114b，其 中以本質上已知的方式形成螺旋形通道。轉動的圓筒113a、 113b最好 用一種碳纖維材料制成，并安裝在圃盤115上，后者安置在驅動軸104 上。在該例子中，該圃盤115也安裝在驅動軸104上。
Holweck機構112的下游是泵的出口 116。前級泵150通過出口 116而位于泵100的后面。
如圖2中所示，泵120有三個入口 120、 122、 124;雖然該實施 例中僅使用三個入口，但該泵可以有一個用126表示的任選的補充入 口，該入口 126可以選擇地打開和關閉，并例如可以^使用內擋板來將 不同的流體流引向一機構的特定部位。低流體壓力入口 120置于所有 泵吸區的上游，中流體壓力入口 122置于第一泵吸區106和第二泵吸 區108的中間級處。高流體壓力入口 124可以置于Holweck機構112 的各級的上游或如圖2中所示地置于機構112的各級之間，使得 Holweck機構的所有各級均與其它入口 120、 122成流體連通，而在圖 2所示的配置中，這些級僅有一部分(一級或更多)與第三入口 124 成流體連通。任選的入口 126置于第二泵吸區108和Holweck機構112 的中間級處，使得Holweck機構112的所有各級均與任選的入口 126 成流體連通。在使用中，每個入口連接在差動泵吸的質譜計系統的一個相應的 室上。因此，入口 120連接在低壓室10上，入口 122連接在中壓室14 上，而入口 124連接在高壓室11上。當另一室12如虛線140所示地 存在于高壓室11和中壓室14之間時，任選的入口 126打開而連接在 該室12上。附加的低壓室可以加在該系統上，并可由獨立機構泵吸， 但是，這些附加室的質量流通常大大小于該質譜計系統的總質量流的從寸氐壓室10通過入口 120的流體通過第一泵吸區106、第二泵吸 區108、 Holweck機構112的所有通道而經泵出口 116流出泵100。從 中壓室14流過入口 122的流體進入泵100，通過第二泵吸區108、 Holweck機構112的所有通道而經泵出口 116流出泵100。從高壓室 ll流過入口 124的流體進入泵100，通過Holweck機構的各通道中的 至少一部分而經泵出口 116流出該泵。如果打開，從室12流過入口 126 的流體進入泵100，通過Holweck機構112的所有通道而經泵出口 116 流出泵100。在該例子中，在使用中，與參照圖1描述的系統相似，第一接口 室11處于0. 1 mbar以上的壓力，最好為約1 ~ 10 mbar，第二接口室 12 (當使用時)處于約10-1~1 mbar的壓力，第三接口室14處于約 1(T2~1(T3 mbar的壓力，而高壓室IO處于約10—5~10—6 mbar的壓力，上述實施例的一個特定優點是，通過使該差動泵吸的質譜計系統
的高壓室被泵吸第二和第三高壓室的同一復合式多口真空泵ioo直接泵吸而非由前級泵150泵吸，該復合式多口真空泵能夠處理該質譜計 系統的總流體質量流的99%以上。因此，能夠提高該第一室和內連接的 質譜計系統的其余部分的性能而不會增大前級泵的體積。圖3是適用于從一個差動泵吸的質譜計系統抽去總質量流的99% 以上的類似于第一實施例的真空泵200的第二實施例，不同的是第三 泵吸區還包括至少一個空氣動力泵吸級210,在該例子中為置于 Holweck機構212下游的再生的空氣動力泵吸級形式。再生的泵吸級210包括多個環狀陣列凸環形式的轉子211，它們安 裝在Holweck機構212的圓盤215上或與圓盤215整體形成。如圖4 中所示，在該實施例中，渦輪分子泵吸區106、 108的轉子107、 109， Holweck機構212的轉動圓盤215和再生級210的轉子211a可以安置 在一個共用的葉輪245上，后者安裝在驅動軸204上，而Holweck機 構212的碳纖維轉動圓筒213a在機加工這些整體的轉動元件之后安裝 在轉動圓盤215上。但是，這些轉動元件中僅僅一個或幾個可以與葉 輪245整體制造，而其它元件如第一實施例中那樣安裝在驅動軸204 上，或者按照需要安置在另一葉輪上。葉輪245的右端(如圖示)可 以用一磁軸承支承，而該軸承的永久磁體安置在該葉輪上，驅動軸204 的左端(如圖示)可以用一潤滑軸承支承。Holweck機構212的定子214b也可以形成再生級210的定子，并 在其中形成一環狀通道211b，而轉子211a在該通道內轉動。如已知 的，通道211b的截面積大于單個轉子211a的截面積，只有該通道的 稱作"剝離器"的一小部分具有一個縮小的截面，為轉子產生一個緊 密的余隙。在泵200的使用中，從該差動泵吸的質譜計系統的每個室 泵出的流體經過安置在該剝離器一端附近的一個入口而流入環狀通道 211b，而該流體受到轉動盤215上的轉子211a沿通道211b的推動， 直到它撞擊該剝離器的另一端，然后該流體受推動而通過位于該剝離 器另一端上的出口 216.在使用中，真空泵200能像第一實施例中的真空泵100 —樣地在 該差動泵吸的質譜計系統的各室中產生相似的性能優點。除了第一實 施例提供的可能的性能優點外，該第二實施例也能提供另兩個顯著的 優點。第一個優點是當用不同性能水平的泵如50或60 Hz的直接在線
操作的前級泵返回時系統性能的一致性。在該第二實施例的情況下可以預言，在參照圖3所述的系統中，如果前級泵250的操作頻率在50 Hz~60 Hz之間變化，那么系統性能的變化將小到1%，從而給用戶提 供一種系統性能穩定的靈活的泵吸裝置。該第二實施例的第二附加優 點是，通過在Holweck區下游設置一個附加的泵吸級，該真空泵裝置 能使前級泵250的容量因而其體積比第一實施例顯著減小。這是因為， 利用附加的泵吸區210，真空泵200可以在大于10 mbar的壓力下排 放流體.相反，第一實施例的真空泵100通常在約l-10mbar的壓力 下排放流體，因此與第一實施例的前級泵150相比，前級泵250的體 積可以大大縮小。可以預言，在某些質謙計系統中，該體積的縮小可 以高達十分之一而不會對系統性能產生壞影響。如圖3和圖4中所示， 再生級210的轉子211a受Holweck區212的轉動圓筒213a的包圍。 因此，再生級210可以方便地包括于笫一實施例的真空泵100中而很 少或不會增加真空泵的總長度。因此，第二實施例的包括真空泵200 和前級泵250兩者的整個泵吸系統可以縮小體積而方便地安置在安裝 于長柜頂部的機箱中。圖5是適用于從一個差動泵吸的質譜計系統抽去總質量流的99% 以上的類似于第一實施例的真空泵260的第三實施例，不同的是從高 壓室ll通過入口 124的流體進入泵250，通過空氣動力泵吸級210而 不通過Holweck機構212，并經過泵出口 216而流出該泵 其次，如 圖5中所示，至少空氣動力泵吸級210的一部分可用一Gaede機構或 其它分子牽引機構300代替。空氣動力泵吸級210用Gaede機構300 代替的程度取決于所需的真空泵的泵吸性能。例如，再生級210或者 可以全部代替，或者如圖所示地僅一部分用Gaded機構代替。總起來說， 一個差動泵吸質譜計系統包括一個具有多個壓力室的 質譜計和一個附接于其上的真空泵，后者包括多個每個用于接受從一 相應的壓力室來的流體的泵入口和多個用于從這些壓力室差動地泵吸 流體的泵吸級；由此，在使用中，從該質譜計泵吸的流體質量的至少 99 4流過該真空泵的一個或多個泵吸級，
權利要求
1. 一種差動泵吸的真空系統，包括具有至少第一和第二室的設備 和一個真空泵，該真空泵用于從這些室差動地泵吸流體，從而在第一室中產生大于0. lmbar的壓力和在第二室中產生比第一壓力低的第二 壓力，該泵包括各自用于接受來自一相應的壓力室的流體的至少第一 和第二泵入口和多個相對于這些入口安置的泵吸級，使得從該第一室 接受的流體通過比來自第二室的流體更少的泵吸級，這些入口被附接 在該設備上，使得從該設備泵吸的流體質量的至少99%通過該泵的至少 一個泵吸級。
2. —種按照權利要求1的系統，其特征在于，該第一壓力高于l mbar,
3. —種按照權利要求1或2的系統，其特征在于，每個泵吸級包 括一個干泵吸級。
4. 一種按照任何上述權利要求的系統，其特征在于，該設備包括 一個第三室，而該泵包括一個用于接受來自第三室的流體的第三入 口，以便在該第三室中產生比該第二壓力低的第三壓力，這些泵吸級 被這樣設置，使得從該第三室流入該泵的流體通過的泵吸級的數目大 于從該第二室流入該泵的流體所通過的泵吸級的數目。
5. —種按照權利要求4的系統，其特征在于，該泵包括至少三個 泵吸區，每個區包括至少一個泵吸級，用于差動地泵吸該第一至笫三 室。
6. —種按照權利要求5的系統，其特征在于，該泵包括一個第一 泵吸區、 一個在該第一泵吸區下游的笫二泵吸區和一個在該第二泵吸 區下游的第三泵吸區，這些泵吸區相對于這些入口被這樣安置，使得 從該笫三室流入該泵的流體通過第一、第二和第三泵吸區，從該笫二 室流入該泵的流體只通過該第二和第三泵吸區，而從該第一室流入該 泵的流體只通過該第三泵吸區的至少 一部分。
7. —種按照權利要求6的系統，其特征在于，該第一和第二泵吸 區中的至少一個包括至少一個渦輪分子泵吸級。
8. —種按照權利要求6或7的系統，其特征在于，第一和第二泵 吸區兩者包括至少一個渦輪分子泵吸級。
9. 一種按照權利要求6-8中任何一項的系統，其特征在于，該 第三泵吸區相對于該第一和第二泵入口被這樣安置，使得從該笫二泵 入口通過該第三泵吸區的流體所遵循的路徑不同于從該第一泵入口通 過該第三泵吸區的流體所遵循的路徑。
10. —種按照權利要求9的系統，其特征在于，該第三泵吸區相 對于該第一和第二泵入口被這樣安置，使得從該第一泵入口通過該第 三泵吸區的流體只遵循從該笫二泵入口通過該第三泵吸區的流體路徑 的一部分。
11. 一種按照權利要求6~10中任何一項的系統，其特征在于， 該第三泵吸區包括至少一個分子泵吸級。
12. —種按照權利要求ll的系統，其特征在于，該第三泵吸區包 據一個帶有多個被設置成多根螺線的通道的多級Holweck機構。
13. —種按照權利要求12的系統，其特征在于，該Holweck機構 相對于該第一和笫二泵入口被這樣安置，使得從該第一泵入口通過該 Holweck機構的流體只遵循從該第二泵入口通過該Holweck機構的流 體的路徑的一部分。
14. 一種按照權利要求6~13中任何一項的系統，其特征在于， 該第三泵吸區包括至少一個Gaede泵吸級和/或至少一個空氣動力泵 吸級，用于接受從該第一、第二和第三室中每一個進入該泵的流體。
15. —種當從屬于權利要求12時按照權利要求14的系統，其特 征在于，該Holweck機構被安置在所述至少一個Gaede泵吸級和/或至 少一個空氣動力泵吸級的上游.
16. —種按照權利要求15的系統，其特征在于，該Holweck機構 相對于該第 一和第二入口被這樣安置，使得從該第 一泵入口進入該泵 的流體不通過該Holweck機構。
17. —種按照權利要求14 ~ 16中任鈳一項的系統，其特征在于， 所述至少 一個空氣動力泵吸級包括至少 一個再生級。
18. —種按照權利要求14-17中任何一項的系統，其特征在于， 該第三泵吸區包括至少一個空氣動力泵吸級，而且其中，在使用中， 自該泵出口排出的流體的壓力等于或大于10 rabar。
19. 一種按照權利要求4~18中任何一項的系統，其特征在于， 該設備包括一個被配置于該第一室和第二室之間的第四室，而該真空 泵包括一個第四入口，用于接受來自該第四室的流體。
20. —種按照權利要求19的系統，其特征在于，該第四入口被這 樣安置，使得從該第四室進入該泵的流體在所述各區中，朝該泵出口 的方向只通過該第三泵吸區.
21. —種按照權利要求20的系統，其特征在于，從該第四室進入 該泵的流體通過該第三泵吸區的級數比從該第一室進入該泵的流體通 過該第三泵吸區的級數更多。
22. —種按照任何上述權利要求的系統，其特征在于，該泵包括 一個驅動軸，在該軸上裝有至少一個用于各泵吸級的轉子元件。
23. —種按照任何上述權利要求的系統，其特征在于，包括一個 被連接在該泵出口上的前級泵，使得在使用中，至少99X的從該設備泵 吸的流體質量通過該真空泵和該前級泵兩者。
24. —種按照任何上述權利要求的系統，其特征在于，該設備包 括一臺質譜計.
25. —種對一臺設備的多個室差動地抽真空的方法，該方法包括 以下步驟提供一個真空泵，該泵至少包括各自用于接受來自一相應 室的流體的第一和笫二泵入口與多個相對于這些入口安置的泵吸級， 使得從該第 一入口進入該泵的流體通過的泵吸級少于從該第二入口進 入該泵的流體所通過的泵吸級；將該泵的這些入口附接在這些室上， 使得在使用中，至少9M的從該設備泵吸的流體質量通過該泵的至少一 個泵吸級；以及操作該泵，從而在第一室中產生一個高于0. l姐bar的 第一壓力，而在第二室中產生一個比該第一壓力低的第二壓力.
26. —種差動泵吸的真空系統，包括多個壓力室和一附接于其上 的真空泵，該真空泵包括多個各自用于接受來自一相應壓力室的流體 的泵入口和多個用于差動地泵吸這些室的泵吸級；其中， 一個被設置 成泵吸來自要產生最高壓力的壓力室的流體的泵吸級包括一個Gaede 泵吸級或一個空氣動力泵吸級。
27. —種按照權利要求26的系統，其特征在于，所述泵吸級包括 一個再生級。
28. —種按照權利要求26或27的系統，其特征在于，所述泵吸 級包括一個空氣動力泵吸級，而且其中，在使用中，從該泵出口排出 的流體的壓力等于或大于10 mbar。
29. —種按照權利要求26~28的系統，其特征在于，該多個壓力 室包括一個在其中要產生最高壓力的第一室和一個在其中要產生一較 低壓力的笫二室，而該多個入口包括一個用于接受來自該第一室的流 體的第一入口和一個用于接受來自該第二室的流體的第二入口，該多 個泵吸級相對于這些入口被這樣安置，使得從該笫 一室接受的流體所 通過的泵吸級數少于從該第二室接受的流體所通過的泵吸級數，
30. —種按照權利要求29的系統，其特征在于，該第一室中的壓 力高于O. 1 mbar，最好高于1 mbar。
31. —種按照權利要求29或30的系統，其特征在于，該泵包括 至少兩個泵吸區，每個泵吸區包括至少一個泵吸級，用于差動地泵吸該第一室和第二室。
32. —種按照權利要求31的系統，其特征在于，該泵包括一第一 泵吸區和一在該第一泵吸區下游并包括所述泵吸級的第二泵吸區，這 些區相對于這些入口被這樣安置，使得從該第二室進入該泵的流體通 過該笫一和第二泵吸區，而從該第一室進入該泵的流體至少通過該第 二區的所述泵吸級。
33. —種按照權利要求32的系統，其特征在于，該第一泵吸區包 括至少一個渦輪分子泵吸級.
34. —種按照權利要求32或33的系統，其特征在于，該第二泵 吸區相對于該第一和第二泵入口被這樣安置，4吏得從該第二泵入口通 過該第二泵吸區的流體遵循一條與從該第一泵入口通過該第二泵吸區 的流體不同的路徑。
35. —種按照權利要求34的系統，其特征在于，該第二泵吸區相 對于該第一和第二泵入口被這樣安置，使得從該第一泵入口通過該第 二泵吸區的流體只遵循從該第二泵入口通過該笫二泵吸區的流體的路 徑的僅一部分。
36. —種按照權利要求32 ~ 35中任何一項的系統，其特征在于， 該第二泵吸區還包括至少一個被安置在所述泵吸級上游的分子牽引泵 吸級。
37. —種按照權利要求36的系統，其特征在于，該笫三泵吸區在 所述泵吸級的上游包括一個帶有多個被設置成多根螺線的通道的多級 Holweck機構。
38. —種按照權利要求37的系統，其特征在于，該Holweck機構 相對于該第一和第二泵入口被這樣安置，使得從該第一泵入口通過Holweck機構的流體只遵循從該第二泵入口通過Holweck機構的流體 的路徑的一部分。
39. —種按照權利要求37的系統，其特征在于，該Holweck機構 相對于該第一和第二入口被這樣安置，使得從該第一泵入口進入該泵 的流體不通過Holweck機構。
40. —種按照權利要求32~39中任何一項的系統，其特征在于， 包括一第三壓力室，而且其中，該泵包括一個第三入口，用于接受來 自該第三室的流體，從而在該第三室中產生一個比該第二壓力低的第 三壓力，這些泵吸級被這樣設置，使得從該第三室進入該泵的流體通 過的泵吸級數多于從該第二室進入該泵的流體通過的泵吸級數。
41. 一種按照權利要求40的系統，其特征在于，該泵包括一個在 該第二泵吸區上游的第三泵吸區，該第三區相對于第三入口被這樣安 置，使得從被第三室進入該泵的流體通過該第一、笫二和第三泵吸區。
42. —種按照權利要求41的系統，其特征在于，該第三區包括至 少一個渦輪分子泵吸級。
43. —種按照權利要求40-42中任何一項的系統，其特征在于， 包括一個被安置于該第一室和第二室之間的第四室，而且其中，該真 空泵包括一個第四入口，用于接受來自該第四室的流體。
44. 一種按照權利要求43的系統，其特征在于，該笫四入口被這 樣安置，使得從該第四室進入該泵的流體在所述各區中朝該泵出口的 方向只通過第一泵吸區。
45. —種按照權利要求44的系統，其特征在于，從該笫四室進入 該泵的流體通過該笫一泵吸區的泵吸級數多于從該第一室進入該泵的 流體所通過的泵吸級數。
46. —種按照權利要求26~45中任何一項的系統，其特征在于， 該泵包括一根驅動軸，其上安裝有至少一個用于各泵吸級的轉子元 件。
47. —種對多個室差動地抽真空的方法，該方法包括下列步驟 提供一個真空泵，該真空泵包括多個各自用于來自一相應的壓力室的 流體的泵入口和多個用于差動地泵吸這些室的泵吸級；以及將該泵附 接在這些室上，使得一個用于泵吸來自要產生最高壓力的壓力室的流體的泵吸級包括一個Gaede泵吸級或一個空氣動力泵吸級.
48. —種復合式多口真空泵，包括第一、第二、第三泵吸區、一 個第一泵入口、 一個第二泵入口、 一個任選的第三泵入口和一個第四 泵入口，通過該第一泵入口的流體可以進入該泵，并朝泵出口的方向 通過各泵吸區，通過該第二泵入口的流體可以進入該泵，并朝該出口 的方向只通過該笫二和第三泵吸區，通過該任選的第三泵出口的流體 可以進入該泵，并朝該出口的方向只通過該第三泵吸區，通過該第四 泵入口的流體可以進入該泵，并朝該出口的方向只通過該第三泵吸區 的一部分。
49. 一種按照權利要求48的泵，其特征在于，該第一和第二泵吸 區中的至少一個包括至少一個渦輪分子泵吸級。
50. —種按照權利要求48或49的泵，其特征在于，該第一和第 二泵吸區兩者包括至少一個渦輪分子泵吸級，
51. —種按照權利要求48~50中任何一項的泵，其特征在于，該 第三泵吸區相對于該笫二和第四泵入口被這樣安置，使得從該第二泵 入口通過該第三泵吸區的流體遵循一條不同于從該第四泵入口通過該 第三泵吸區的流體所遵循的路徑。
52. —種按照權利要求51的泵，其特征在于，該第三泵吸區相對 于該笫二和第四泵入口被這樣安置，使得從該第四泵入口通過該笫三泵吸區的流體只遵循從該第二泵入口通過該第三泵吸區的流體的路徑 的一部分。
53. —種按照權利要求48~52中任何一項的泵，其特征在于，該 第三泵吸區包括至少一個分子牽引泵吸級。
54. —種按照權利要求53的泵，其特征在于，該第三泵吸區包括 一個帶有多個被設置成多根螺線的通道的多級Holweck機構。
55. —種按照權利要求54的泵，其特征在于，該Holweck機構相 對于該第二和第四泵入口被這樣安置，使得從該第四泵入口通過該 Holweck機構的流體只遵循從該笫二泵入口通過該Holweck機構的流 體的路徑的一部分。
56. —種按照權利要求48~55中任何一項的泵，其特征在于，該 第三泵吸區包括至少一個Gaede泵吸級和/或至少一個空氣動力泵吸 級.
57. —種當從屬于權利要求54時按照權利要求56的泵，其特征 在于，該Holweck機構被安置在所述至少一個Gaede泵吸級和/或至少一個空氣動力泵吸級的上游.
58. —種按照權利要求57的泵，其特征在于，該Holweck機構相 對于該第二和第四泵入口被這樣安置，使得從該第四泵入口進入該泵 的^虎體不通過該Holweck機構.
59. —種按照權利要求56~58中任何一項的泵，其特征在于，所 述至少一個空氣動力泵吸級包括至少一個再生級。
60. —種按照權利要求57~59中任何一項的泵，其特征在于，該 第三泵吸區包括至少一個空氣動力泵吸級，而且其中，在使用中，從 該泵出口排出的流體的壓力等于或高于10 mbar.
61. —種按照權利要求60的泵，其特征在于，該第三入口被這樣 安置，使得經該第三入口進入該泵的流體，在所述各區中朝該泵出口 的方向只通過該第三泵吸區。
62. —種按照權利要求61的泵，其特征在于，經該第三入口進入 該泵的流體通過該第三泵吸區的級數多于經該第四入口進入該泵的流 體所通過的級數。
63. —種按照權利要求48~62中任何一項的泵，其特征在于，包 括一根驅動軸，其上裝有至少一個用于各泵吸區的轉子元件。
64. —種差動地泵吸的真空系統，包括多個室和一個按照權利要 求48 ~ 63中任何一項而用于對每個室抽真空的泵。
全文摘要
一種差動地泵吸的質譜計系統，包括一臺有多個壓力室的質譜計、一個附接于其上的真空泵和一個連接于該泵出口的前級泵；該真空泵包括至少三個泵入口、一第一泵吸區、一在第一泵吸區下游的第二泵吸區、一在第二泵吸區下游的第三泵吸區、一個從一壓力相當小的第一壓力室來的出口、一個用于該質譜計的壓力中等的第二壓力室的出口和一個用于該質譜計的壓力最高的第三壓力室的出口；該第一壓力室連接在第一泵入口上，通過該第一泵入口的流體能從第一室進入該泵而向著一個泵出口通過第一、第二、第三泵吸區，該第二壓力室連接在第二泵入口上，通過該第二泵入口的流體能進入該泵而在所述各區中只朝該泵出口的方向只通過第二和第三泵吸區，該第三壓力室連接在第三泵入口上，通過該第三泵入口的流體能進入該泵而在所述各區中朝該泵出口的方向只通過第三泵吸區的至少一部分；該前級泵使得在使用中從質譜計泵吸的流體質量的至少99％通過該真空泵和前級泵而抽走。
文檔編號F04D23/00GK101124409SQ200480026896
公開日2008年2月13日 申請日期2004年9月23日 優先權日2003年9月30日
發明者I·D·斯通斯, M·N·斯圖爾特, N·P·肖菲爾德 申請人:英國氧氣集團有限公司