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CN117716127A - 混合吸气扩散泵 - Google Patents

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CN117716127A
CN117716127A CN202280053111.1A CN202280053111A CN117716127A CN 117716127 A CN117716127 A CN 117716127A CN 202280053111 A CN202280053111 A CN 202280053111A CN 117716127 A CN117716127 A CN 117716127A
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CN
China
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getter
pump
vacuum
chamber
liquefied
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Application number
CN202280053111.1A
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English (en)
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D·基特利
A·潘科蒂
C·J·皮尔
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Helium Nuclear Energy Co ltd
Original Assignee
Helium Nuclear Energy Co ltd
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Publication date
Application filed by Helium Nuclear Energy Co ltd filed Critical Helium Nuclear Energy Co ltd
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Abstract

一种真空泵包含喷洒到泵室中的液体吸气剂。所喷洒的液体吸气剂可以与所述泵室中的气态物质化学结合，以在所述泵室和所附接的真空室中产生超低压。液化吸气剂可以在所述真空泵中循环和回收。

Description

混合吸气扩散泵
相关申请交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2021年6月11日提交的标题为“混合吸气扩散泵”的美国临时申请序列号63/209,808的优先权益，所述申请通过引用以其整体并入本文。
背景技术
存在用于在真空室中产生亚大气压以用于研究和工业应用的各种真空泵。不同类型的真空泵包括正排量机械真空泵、扩散泵、涡轮分子泵和吸气泵。正排量泵(如旋转叶片泵和隔膜泵)通过压缩一定体积的气体并将压缩的气体排出到大气来操作。这些类型的泵通常是每泵送体积成本最低的，可以具有高泵送速度，并且可以用于大真空室。然而，正排量泵局限于大约10-3Torr的最低压力。扩散泵部分地以及涡轮分子泵通过向气态分子赋予动能以将其从真空环境中驱逐出来操作。扩散泵还使用热蒸气来捕获气体分子并将其输送到可以抽空分子的泵中的前级管线端口。扩散泵和涡轮分子泵可以实现显著较低的压力(低至10-7Torr或更低)，但是以较低的泵送速度，并且可能难以去除一些气体，如氢气。
吸气泵或捕集泵可以更适合于去除特定气体并实现超低压(低于10-10Torr)，但通常泵送速度低并局限于小体积。吸气泵通过将如固定钛电极等化学活性组分暴露于真空环境、在真空中电离气体并施加偏置以将经电离的气体抽吸到电极来操作，所述经电离的气体在电极中与钛结合并被捕获。另一种方法是将如钛等吸气剂材料升高到泵或室的壁上，所述吸气剂材料可以在壁上与气态物质反应并捕获气态物质。通常在已用扩散泵或涡轮分子泵建立极低压力后启动吸气泵。另一种类型的捕集泵是低温泵，所述低温泵通过将气体吸附到低温冷却表面来操作。吸气泵/捕集泵通常需要定期更换消耗品(如吸气剂材料或液态气体冷却剂)，这增加了操作此类泵的成本和复杂性。
发明内容
所描述的实施方案涉及一种混合吸气扩散泵，其中液化吸气剂被喷洒到室中以与至少一种气态物质化学结合并且在真空室中实现超低压。混合泵可以通过气态物质的捕集和转移来执行真空泵送，并且可以不具有移动部件。液化吸气剂可以在操作期间在混合泵内循环(再使用)，并且也可以回收，使得泵操作可以是在吸气剂需要维修或更换之前100小时或更久。可以在不使吸气剂液体或气态物质电离的情况下获得吸气动作。
一些实施方案涉及一种真空泵，所述真空泵包括：泵室；泵壁，所述泵壁环绕所述泵室；以及吸气剂区域，所述吸气剂区域用于容纳吸气剂。所述吸气剂区域可以联接到所述泵室。所述真空泵可以进一步包含：加热器，所述加热器热联接到所述吸气剂区域，所述加热器用于使所述吸气剂区域中的所述吸气剂液化；以及至少一个喷射器，所述至少一个喷射器流体地联接到所述吸气剂区域并且被布置成将液化吸气剂从所述吸气剂区域喷洒到所述泵室中。
一些实施例涉及一种操作真空泵的方法。所述方法可以包含以下动作：使吸气剂液化以在所述真空泵的吸气剂区域中形成液化吸气剂；将所述真空泵的泵室中的压力降低到低于阈值；将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中以与所述泵室中的气态物质化学结合并从所述泵室中去除所结合的气态物质，其中所述化学结合形成吸气剂产物；以及在所述吸气剂区域中接收喷洒到所述泵室中的所述液化吸气剂和所述吸气剂产物。
前述概念和下文更详细论述的另外的概念的所有组合(前提是这些概念不互相不一致)被设想为是本文所公开的发明主题的一部分。具体地，在本公开的结尾处出现的所要求保护的主题的所有组合都考虑作为本文中所公开的发明主题的一部分。本文明确采用的也可能出现在通过引用并入的任何公开中的术语应被赋予与本文所公开的特定概念最一致的含义。
附图说明
技术人员将理解，附图主要出于说明性目的而并非旨在限制本文中描述的本发明主题的范围。所述附图不一定是按比例绘制的；在一些情况下，本文中公开的本发明主题的各个方面可以被夸大或被放大地示出在附图中以便于理解不同的特征。在附图中，相同的附图标记通常是指相同的特征(例如，功能上类似和/或结构上类似的部件)。
图1描绘了真空泵送系统，其包含混合吸气扩散泵。
图2描绘了混合吸气扩散泵的实例。
图3描绘了包含吸气剂处理的混合吸气扩散泵的实例。
图4描绘了可用于泵送导电吸气剂液体的电磁感应泵的实例。
图5展示了与混合吸气扩散泵的操作相关联的动作的流程图。
图6描绘了可以包含混合吸气扩散泵的系统的实例。
具体实施方式
图1描绘了真空泵送系统100，其可用于在可以执行过程的真空室101中产生真空环境。真空泵送系统可用于需要低基本压力(例如，小于10-6Torr)、高泵送速度和连续泵送的应用。可以在真空室101中执行的一些示例过程包含但不限于：产生等离子体、等离子体处理、聚变、产生X射线或极紫外辐射、产生电子或离子束、空间内推进系统测试、空间环境模拟系统和低压化学或核反应。在一些情况下，真空室101可用于容纳科学仪器(或可以是科学仪器的一部分)，所述科学仪器如但不限于离子光谱仪、离子束或电子束光刻或显微镜工具、极紫外(EUV)或软X射线源、EUV或软X射线诊断或成像设备、回旋加速器、反应器、粒子加速器等应用。真空室101可以至少部分地由不锈钢、另一种金属、玻璃、陶瓷或其某种组合形成。真空泵送系统100可以连接到真空室101的真空端口105(例如，经由一个或多个凸缘和/或一个或多个真空联接件)。
真空泵送系统100可以包含至少一个混合吸气扩散泵110(其实例在下文进一步详细描述)和至少一个前级泵120。前级泵120可以是机械正排量泵，如旋转叶片泵或隔膜泵。然而，一个或多个泵可以用作前级泵120。例如，扩散泵或涡轮分子泵可以用作第一前级泵，所述第一前级泵又可以由机械泵(第二前级泵)背衬。前级泵120可以经由前级管线115联接到混合泵110，所述前级管线可以包括一个或多个CF凸缘(凸缘)和/或一个或多个真空联接件。
在一些情况下，一个或多个净化器130可以连接到真空泵送系统100中使用的前级泵120的排气端口115。净化器可以是催化转换器、洗涤器、吸附器、静电除尘器等或其某种组合。净化器130可以从前级泵120的排气口中去除潜在有害的气体组分。例如，净化器130可以采用热和/或催化转化来从前级泵120的排气口去除有害气体组分。在一些情况下，净化器130可以连接到前级泵120的排气端口125或并入所述排气端口中。洗涤器或转换器的出口135可以排放到局部大气环境。如果不使用净化器130，则前级泵120的排气端口125可以排气到局部大气环境。
尽管图1描绘了连接到真空室的一个真空泵送系统100，但真空泵送系统不限于此。可存在并联连接到共同真空室101的一个或多个真空泵送系统100。另外或替代地，可存在并联连接到一个或多个混合吸气扩散泵110的一个或多个前级泵120。取决于吸气剂材料的选择，在操作泵送系统100时可能需要特殊考虑。例如，如果锂被用作吸气剂，则必须注意防止锂在混合泵110处以及在混合泵的上游或下游暴露于水或水蒸气。
图2描绘了混合吸气扩散泵110的实例。图示旨在大致表示描绘泵110内部和外部的设备的横截面正视图。混合吸气扩散泵110可以包含泵壁202，所述泵壁至少部分地环绕泵室205。泵壁202和泵室205可以是圆柱形形状，但其它形状是可能的(正方形、矩形、六边形、多边形等)。混合泵110可以包含真空端口联接器274、前级管线联接器272，并且可以进一步包含喷射护罩240，以将吸气剂液体260喷洒到泵室205中，从而产生吸气剂喷雾247。吸气剂喷雾247可以含有液化吸气剂260的微米大小和亚微米大小的液滴。在一些情况下，吸气剂液体260可以被加热或过热成蒸气形式，并且作为吸气剂喷雾247喷洒到室中。在一些情况下，可以使用电弧放电来完成加热。混合泵110可以进一步包含吸气剂区域207，吸气剂液体260和吸气剂产物262可收集到所述吸气剂区域中。在一些情况下，吸气剂区域207可以是泵室205的区域，并且在其它情况下，包括可通过壁和一个或多个阀与泵室205隔离的二次室。吸气剂产物262可以通过吸气剂喷雾247与泵室205中的气态物质(如氢气或氧气)的化学反应来产生。
混合泵110还可以包含加热器210，所述加热器用于液化吸气剂260以产生吸气剂液体，使得所述吸气剂液体可以在混合泵内循环并从喷射护罩240喷洒。在一些实施方案中，流体管线230可以与泵壁202热接触，以帮助冷却或加热撞击泵壁的吸气剂喷雾247。流体管线230可以携载冷却剂流体或加热流体以冷却或加热泵壁202，这取决于环境温度和混合泵110中使用的吸气剂。术语“吸气剂”在本文中可用作对“吸气剂材料”的简写引用。
加热器210可以与当加热时含有吸气剂液体260的吸气剂区域207热接触。在一些实施方案中，加热器210可以与泵壁202的一部分热接触，所述部分延伸超出吸气剂区域，例如，延伸到吸气剂喷雾247撞击泵壁202的区域。在一些情况下，流体管线230可以不存在，而是由加热元件210进行的加热可用于使吸气剂在泵室205中维持为至少液态，并且防止吸气剂在泵壁202的内部上固化。围绕泵室使用加热或冷却可以取决于吸气剂的选择和引入泵室205中的吸气剂的相位和温度，并且可以进一步取决于围绕泵的环境温度。
可用于混合吸气扩散泵110中的示例吸气剂是锂，其可用于从真空室101有效地去除空气分子、氢气和氘。锂可以在超过180.5℃的温度下液化以在混合泵中操作。在一些情况下，可以将锂的微米和/或亚微米液滴喷洒到泵室205中，以与氢气和氘(如果存在的话)化学结合，从而形成化学化合物，如氢化锂(LiH)。液化吸气剂的微液滴可以在多种操作条件下(包含在真空中和在室温下)具有化学反应性。在一些实施方案中，反应不需要混合泵110中的电离设备来电离吸气剂或气态物质。吸气剂产物262可以是固体或液体，其可以下落或被液化吸气剂捕获并输送到吸气剂区域207。在一些情况下，吸气剂产物262形成为来自吸气剂喷雾247的颗粒。在吸气剂区域207中，吸气剂产物262可以从吸气剂液体260中沉淀和/或沉降出以用于后续去除。
另外，吸气剂的微液滴可以部分地与已从真空室101漫游到泵室205中的一些空气分子碰撞并且赋予其动能。赋予的动能可以使空气分子朝向前级管线联接器272移动。此分子流可以升高前级管线联接器272附近的压力，在前级管线联接器中空气分子可由前级泵120抽空。一个或多个前级管线挡板208可以存在于前级管线联接器272附近，以帮助防止吸气剂微液滴流入前级管线以及流向前级泵120。在一些实施方案中，前级管线挡板208可以包含冷却(例如，冷却到液氮温度或者甚至冷却到低温)，并且充当颗粒和/或污染物的捕集器。在一些情况下，前级管线挡板可以是雪佛龙(Chevron)或威尼斯(venetian)盲型挡板。然而，在一些实施方案中，可以不包含前级管线挡板208。因此，混合泵110可以通过化学(反应形成化学化合物)和物理能量转移(通过碰撞引起分子流动)过程两者来抽空气体。混合吸气扩散泵110可以实现并超过具有相同物理尺寸的常规扩散泵的泵送速度，并且实现降低至多两个数量级或更多的压力。
在一些情况下，吸气扩散泵110可以不包含前级管线联接器272。相反，前级泵120可以在其它地方连接到真空室101，以减小真空室101中的和泵室205中的压力。在此类情况下，由吸气剂喷雾247捕集的气态物质被转移并取出到吸气剂液体260中。在这种情况下，泵110可以通过捕集而不是通过前级泵120从泵室205扩散和排空来去除气态物质。
在一些情况下，吸气剂材料可以微液滴的液体喷雾以外的形式部署。例如，吸气剂可以作为被引入泵室205中的催化剂或吸气床的形式的固体(例如，灰尘、粉末、丸粒、纳米结构或杆)部署。在液体形式下，吸气剂可以部署为液滴、蒸气、淋浴或流以形成吸气剂喷雾247。在一些实施方案中，液滴可以被充电。
吸气剂的另一个实例可以是钠或其它碱金属。在一些情况下，可以使用其它原子元件、化学化合物或合金来靶向特定的气态物质。在一些情况下，钡、钴、铝、镁、钙、锶、磷、锆、钒或其某种组合可以用作吸气剂材料。在一些实施方案中，Pb-Li、钡合金、Ti-Sn-Al、Zr-Cu-Al、UF6、铀合金、镓合金和FLiBe/FLiNaBe/FLiNaK可用作吸气剂材料。可由这些材料中的一种或多种泵送的示例气体包含H、CO、CO2、N2O2、N、O、有机蒸气和烃。
吸气剂液体260可以通过一个或多个流体端口220被引入到吸气剂区域207中并从吸气剂区域去除。流体端口可以包含流体管线(例如，金属、陶瓷或玻璃管)和/或流体阀。吸气剂产物262可以通过一个或多个流体端口220(例如，通过冲洗吸气剂区域或使用下文描述的另一过程)去除。
在一些实施方案中，当混合泵110不使用并且从真空室101和前级泵120关阀时，可以去除吸气剂产物262。混合泵110可以置于吸气剂交换状态，其中混合泵可以不产生吸气剂喷雾247。加热器210可以将吸气剂液体260和吸气剂产物262加热到液化吸气剂和吸气剂产物262两者的温度。例如，如果使用锂作为吸气剂并且产生氢化锂，则可以将吸气剂和吸气剂产物262加热到超过692℃的温度以液化吸气剂和吸气剂产物两者。一旦液化，吸气剂液体260和液化的产物262两者就可以从吸气剂区域207吹扫并且引入新的吸气剂液体。为了在这种吸气剂交换期间维持真空室101上的真空，可以将两个或更多个混合泵110并联连接到真空室。混合泵中的一个可以关阀并隔离以用于吸气剂交换，而剩余的混合泵继续在真空室101上泵送。
喷射护罩240可以至少部分地由金属、陶瓷、玻璃、耐火材料或其某种组合形成，并且可以包含进给管241，所述进给管可以从吸气剂区域207抽吸吸气剂液体260并且将吸气剂液体260朝向一个或多个喷射器245输送。喷射器245可以形成为喷射护罩240的一部分(例如，作为在护罩中形成的小孔)，或者可以附接到护罩(例如，作为一个或多个喷射或喷雾喷嘴)。喷射器245可以环形图案布置，具有沿着用于圆柱形泵室的泵室205内部的环延伸的多个孔。其它图案和形状可以用于非圆柱形的泵室205。在一些实施方案中，喷射器245可以包括沿着围绕泵室205的内部的环分布的多个离散喷嘴。喷射器245可以高速将吸气剂喷雾247弹射到泵室205中并且大体朝向前级管线联接器272，如图2中所描绘的。
在泵室205内可以存在提供泵送阶段的一层、两层或更多层喷嘴245。在所展示的实例中，第一层喷射器245提供第一泵送级242。第二层喷射器245提供第二泵送级244。
混合泵110可以包含室挡板248，所述室挡板可以有助于升高前级管线联接器272附近的压力(例如，通过将微液滴和气态物质的流动挤压到室挡板248与前级管线挡板208之间的狭窄空间中)。在一些情况下，室挡板248还可以有助于使吸气剂液化。例如，室挡板248可以与泵壁202热连通(通过一个或多个导热片)，并且在接触时液化吸气剂喷雾的温度下操作。室挡板248可以或可以不实际接触喷射护罩240。
混合吸气扩散泵110可以进一步包含液体泵250以将吸气剂液体260在压力下迫使到喷射器245。喷射器两端的高压差可以有助于将吸气剂液体雾化成微液滴和亚微液滴的吸气剂喷雾247。可以使用的示例泵250是电磁感应泵，其可以泵送导电液体。下文描述了泵250的另外的细节。在一些实施方案中，喷射器245可以超声(例如，用压电换能器)振动，以进一步有助于将吸气剂液体260分散到微液滴和亚微液滴的吸气剂喷雾247中。
在一些情况下，可以沿着进给管241包含辅助加热器255，以在从喷射器245弹射之前将吸气剂液体260的温度(和可能的压力)进一步升高。加热器255可以包括电阻元件，电流流动通过所述电阻元件并产生欧姆热。在一些情况下，磁感应加热器可以另外或可以替代地用作加热器255。
对于一些实施方案，加热器255可以另外或可以替代地用于泵250。例如，加热器255可以在使吸气剂液体260蒸发的温度下操作，从而在从喷射器245弹射的喷射护罩240内产生加压气态吸气剂蒸气。例如，当锂被用作吸气剂时，加热器255可以将液体锂的温度增加到超过1342℃。
图3描绘了包含吸气剂处理的混合吸气扩散泵111的实例。通常，混合吸气扩散泵的形状和架构可以不同于图2和图3中所示的形状。在图3中，混合泵111可以具有圆柱形壁202(但是如上所述，其它形状是可能的)，所述圆柱形壁渐缩到前级管线联接器272附近的变窄部分204。泵壁202的变窄可以有助于升高前级管线联接器272附近的压力，并且可以有助于在吸气剂喷雾247到达前级管线端口和联接器272之前收集和液化所述吸气剂喷雾。前级管线挡板208可以或可以不被包含在图3的实施方案中。混合吸气扩散泵111可以或可以不包含室挡板209。当被包含时，室挡板209可以有助于收集和液化吸气剂喷雾247，如上文针对室挡板248所述。室挡板209可以与泵壁202热连通(例如，经由在泵壁202与室挡板209之间连接的一个或多个导热片)。
图2和图3中描绘的混合泵中的任一个可以或可以不包含真空端口挡板275(如雪佛龙或威尼斯盲型挡板)。真空端口挡板275可以有助于防止吸气剂喷雾247粒子和/或气态物质穿过真空端口联接器274回流并进入真空室101。当操作时，真空端口联接器274附近的泵室中的压力将低于混合吸气扩散泵111所连接到的真空室101中的压力。吸气剂喷雾247被引导远离真空端口联接器274或大致或正好垂直于所述真空端口联接器，使得喷雾不会直接进入并穿过真空端口联接器274。例如，吸气剂喷雾的平均方向可以与真空端口联接器274的轴线277成90度，如图3中所描绘，直到180度(与真空端口联接器274的轴线对齐并且被引导远离真空端口联接器274)，如图2中所描绘。由于压差，气态物质通常将从真空室101朝向泵111流动，并且然后由吸气剂喷雾247朝向前级管线联接器捕获和/或扫掠。然而，由于原子碰撞，来自喷雾的一些原子或粒子可能被重新导向并且回流或朝向真空端口联接器274和真空室101前进。真空端口挡板275可以提供障碍以干扰此类回流粒子或原子。例如，粒子或原子可以与真空端口挡板275的片碰撞，并且被重新导向远离真空端口联接器274和真空室101。在一些实施方案中，真空端口挡板275可以包含冷却(例如，冷却到液氮温度或者甚至冷却到低温)，并且充当颗粒和/或污染物的捕集器。
对于图3的实施方案，吸气剂进给管225可用于将吸气剂液体260从泵室205外部的吸气剂区域207朝向位于泵室250中的一个或多个喷雾头246输送。吸气剂进给管225可以包括金属、陶瓷、玻璃、耐火材料或其某种组合，并且可以被加热以使吸气剂维持为至少液相。如果存在的话，使吸气剂进给管225在真空室205外部可以提供对液体泵250和辅助加热器255的容易接近、监测和更换。
喷雾头246可以包括多个喷射器(例如，喷射或喷雾喷嘴或微尺度孔)，所述多个喷射器可以分布在喷雾头所位于的泵室205的大部分横截面积上。在一些情况下，喷射器可以沿着平面表面或沿着球形表面的一部分定位。在一些实施方案中，可以替代地或另外使用类似于图2中所示的布置的单级或多级喷射器布置。
吸气剂处理可以用吸气剂回路310来实施，所述吸气剂回路包含流体地联接到混合泵的吸气剂区域207的吸气剂处理器320。在一些实施方案中，吸气剂处理器320可以被称为除尘器、过滤器、离心机或一些其它术语。吸气剂处理可以或可以不用图2和图3中描绘的任一混合泵来实施。吸气剂处理器可以使用吸气剂回流管332、吸气剂进给管334和流体阀302、304流体地联接。流体阀可用于将吸气剂处理器320与吸气剂区域207隔离。可以存在另外的阀和管以从吸气剂区域207和吸气剂处理器320中的一者或两者供应或吹扫吸气剂和/或吸气剂产物。当以液化吸气剂和/或吸气剂处理的内部循环操作时，吸气剂的工作寿命可以显著延长。可以在不需要补充或更换吸气剂的情况下操作混合吸气扩散泵至多100小时或更久。例如，在不更换吸气剂或液化吸气剂的情况下，吸气扩散泵可以连续操作，持续值在10小时至5,000小时的范围内的时段。
在一些实施方案中，吸气剂处理器320可以执行液相/固相分离。在一些情况下，隔板可以通过过滤来纯化。另外或替代地，分离可以通过沉淀、附聚、沉降、离心、化学反应、使用电弧放电来使沉淀物蒸发、电解、氧化、另一种合适的工艺或这些工艺的某种组合来进行。使用步骤的组合的从熔融的锂金属回收氚化锂的一种示例方法描述于在1974年5月28日提交的标题为“从熔融的锂金属回收氚的工艺(Process for Recovering Tritium fromMolten Lithium Metal)”的美国专利第3,957,597号中，所述美国专利通过引用以其整体并入本文。
在一些实施方案中，吸气剂处理器320可以另外或替代地执行气相/液相分离。例如，吸气剂处理器320可以将从吸气剂区域207接收的吸气剂液体260和吸气剂产物262加热到释放所捕集的物质(例如，释放与锂结合的氢气)的温度。在一些情况下，化学方法可用于从吸气剂的纯形式(液体或蒸气)提取或分离吸气剂产物。
图4描绘了用于吸气剂液体的电磁感应泵250的实例。液体泵250可以包含具有一定长度的非磁金属、陶瓷、玻璃或耐火材料管410和缠绕在管道周围的多相线圈420。在管410内部并且与其内壁间隔开的是容纳第一铁磁结构442的内管405。液体吸气剂可流动通过的环形护套412位于管410的内壁与内管的外壁之间。外铁磁结构444可以环绕多相线圈420以形成磁电路，其中由线圈420产生的磁场跳跃在两个铁磁结构442、444之间的护套412之间的间隙。电磁泵可以包含在管410的端部处的联接器432、434，使得泵250可以从现有系统安装和去除。例如，泵可以附接到携带液化吸气剂的流水线。
在操作时，多相线圈420可以携载三相交流电Ip，所述三相交流电可以被供应到线圈420以迫使导电流体通过管410内的环形护套412。施加到多相线圈的交流电流诱导轴向沿着管410的行进磁场。护套412中的磁场诱导位于护套中的导电液体中的涡电流，这继而提供了在沿着护套的轴向方向上的导电液体上的电动势分量。混合泵110、111中包含电磁泵250的优点在于可以独立于吸气剂液体的温度来控制吸气剂液体260到喷射器的压力和流动。感应泵的另一实例描述于在1993年5月11日公布的标题为“用于泵送液态金属和其它导电液体的电磁感应泵(Electromagnetic Induction Pump for Pumping Liquid Metalsand Other Conductive Liquid)”的美国专利第5,209,646号中，所述专利通过引用以其整体并入本文。这种泵可以实现超过5000Torr的压力。
图5展示了与混合吸气扩散泵110、111的操作相关联的动作的流程图。操作混合泵的方法可以包含图5中所示的一些、所有或更多的动作。在一些实施方案中，操作混合泵的方法包含使与气态物质化学结合的吸气剂260液化(动作510)，以及将泵室压力降低到低于阈值(动作520)。阈值的值可以在大约或正好10-3Torr至大约或正好10-6Torr的范围。减压可有意地限制可能同时发生的化学反应的量，并延长吸气剂的工作寿命。达到阈值后，液化吸气剂可以被喷洒到泵室205中(动作530)，从而产生与泵室中的至少一种气态物质化学结合的吸气剂喷雾247。引入吸气剂喷雾后，室压力可以减小到10-8Torr或更低。所述方法可以进一步包含收集和再循环液化吸气剂(动作540)。所述方法还可以包含从液化吸气剂(例如，用吸气剂处理器320，如上所述)中去除吸气剂产物(动作550)。
图6描绘了磁场系统600的实例，所述磁场系统可用于产生强动态磁场(例如，介于0.01特拉斯(T)与50T之间的峰值场值)。磁场可用于用系统的真空室101容纳和控制热等离子体。系统600包含多个磁性线圈630-1、630-2、…630-5，所述多个磁性线圈可以被布置成在真空室101内协同地产生磁场。为了协作地产生磁场，磁性线圈630可以彼此足够靠近地间隔，使得由任何一个线圈产生的磁场通过系统中的至少一个其它线圈添加到真空室101中产生的磁场。例如，相邻线圈630-2、630-3之间的空间可以等于或小于线圈的内径D。在图示中，真空室101和磁性线圈630以横截面视图描绘。真空室101可以由不锈钢和/或其它真空相容材料制成。
当由大电流驱动时，磁性线圈630可以在真空室101内产生强磁场。真空室可以在磁性线圈630附近定位，或者可以环绕磁性线圈。由线圈630产生的磁场可以限定、成形和控制等离子体在真空室101内沿着轴线605的移动。电流可以通过供电线625从供电电路620-1、620-2、620-3、620-4、620-5提供到磁性线圈630。电流的定时递送和量可以至少部分地由控制器610(例如，逻辑电路、可编程逻辑电路、微控制器、现场可编程门阵列、数字信号处理器、微处理器或其某种组合)控制。
对于所示实例，真空室101包含至少一个真空端口652，等离子体可以通过所述至少一个真空端口被引入到真空室中并从真空室去除。系统600进一步包含可以连接到真空端口625的至少一个等离子体形成室660。至少一个混合吸气扩散泵610可以联接到等离子体形成室660以抽空等离子体形成室和主真空室101。
至少一个热等离子体可以在等离子体形成室660中形成，并且然后喷射到真空室101中。在所示实例中，两个等离子体可以从细长真空室的每一端喷射，并且朝向彼此加速以在真空室101的中心处碰撞。碰撞可以包含所喷射的等离子体的受控合并。然后合并的等离子体可以由磁性线圈630压缩，从而导致合并的等离子体内的一些原子的聚变或其它核变换。聚变可以产生高能粒子(例如，热质子和中子或核碰撞的其它产物)。
压缩后，热等离子体可以从真空室101弹射，并且可以进入混合吸气扩散泵110的泵室中，其中热等离子体可以与吸气剂喷雾247(图2和图3中所示)接触。由此等离子体可以将热(例如，通过碰撞)传递到喷雾中的吸气剂材料，所述吸气剂材料又可以将热传递到吸气剂液体260。热的传递可以帮助使吸气剂材料维持为液态。替代地，来自真空室101中的聚变或其它反应的高能粒子可以行进到吸气扩散泵110，并且直接(例如，通过粒子碰撞)和/或间接(例如，通过核或化学相互作用)加热吸气剂喷雾247中的吸气剂材料，这又可以将热传递到吸气剂液体260。在一些情况下，通过吸气剂捕集气态物质可以是加热吸气剂产物262并且随后加热吸气剂液体260的放热反应(例如，化学或核反应)。
在如图6中所示的系统中，与其它低或超低真空应用相比，吸气扩散泵110的真空室101和泵室中的压力可以相对较高。例如，真空室101和泵室中的压力可以在1Torr至10- 5Torr的范围内，但是在一些应用中可以实施较低压力。另外，在系统600的操作期间，真空室101和泵室中的压力可以循环方式波动。例如，在稳态下，泵室中的压力可以比真空室101中的压力低值在1至10的范围内的倍数。例如，真空室中的压力可以是10-1Torr，并且泵室中的压力低2倍(即，5×10-2Torr)。在系统600的瞬态、脉动或循环操作(如涉及喷射、操纵并且然后抽空真空室101内的等离子体的重复循环)中，真空室101与泵室110之间的压差可以在瞬态时段中的一些或全部期间、在每个脉冲之后的时段内或在操作循环的至少一部分期间更高。例如，在等离子体的喷射之后，压差可以例如为10至106。吸气扩散泵110中的吸气剂喷雾247可以不在系统600中启动，直到泵室中的压力的范围为1Torr至10-4Torr。启动吸气剂喷雾247可以将泵室和真空室中的压力降低到10-5Torr或更低。在一些情况下，吸气扩散泵110中的吸气剂喷雾247可以不在系统600中启动，直到泵室中的压力在1Torr至10-5Torr的范围内，并且启动吸气剂喷雾247可以将泵室和真空室中的压力降低到10-6Torr或更低。
作为操作的一个实例，当真空室101和泵室205均具有在1Torr至10-5Torr的范围内的相同压力时，可以启动吸气剂喷雾247。当最初向下泵送真空室101时，吸气扩散泵110的泵室205与真空室101之间的压差可以增加到高达103或更多，同时吸气扩散泵110将真空室中的真空拉低到基础压力(其可以在10-3或10-9的范围内或更低)。为了开始系统600的操作循环，可以将等离子体、气体或粒子喷射到真空室101中，这迅速升高室101中的压力并将压差增加到至多106或更高。然后吸气扩散泵110可以在操作循环的后续部分期间将真空室101抽空到最小循环压力。最小循环压力可以高于在最初向下泵送真空室101时实现的基础压力。例如，最小循环压力可以在10-2Torr至10-8Torr的范围内。当达到最小循环压力时，可以将等离子体、气体或粒子再次喷射到真空室101中以开始下一个操作循环，并且可以重复这些循环。当达到最小循环压力时，泵室205中的压力可以比真空室101中的压力低值在1至10的范围内的倍数。
混合吸气扩散泵和操作泵的方法可以不同配置实施，以下列出其一些实例。
(1)一种真空泵，其包括：泵室；泵壁，所述泵壁环绕所述泵室；吸气剂区域，所述吸气剂区域用于容纳吸气剂，其中所述吸气剂区域联接到所述泵室；加热器，所述加热器热联接到所述吸气剂区域，所述加热器用于使所述吸气剂区域中的所述吸气剂液化；以及至少一个喷射器，所述至少一个喷射器流体地联接到所述吸气剂区域并且被布置成将液化吸气剂从所述吸气剂区域喷洒到所述泵室中。
(2)根据配置(1)所述的真空泵，其中，在操作时，所述泵室包含呈气态形式的第一物质，并且吸气剂喷雾含有第二物质，所述第二物质与所述第一物质化学结合以从所述泵室中去除所述第一物质。
(3)根据配置(1)或(2)所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括锂。
(4)根据配置(1)或(2)所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括钠。
(5)根据配置(1)或(2)所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括化合物。
(6)根据配置(1)或(2)所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括合金。
(7)根据配置(1)至(6)中任一项所述的真空泵，其进一步包括阀以将所述吸气剂区域从所述泵室封闭。
(8)根据配置(1)至(7)中任一项所述的真空泵，其进一步包括：真空端口联接器，所述真空端口联接器连接到所述泵壁；以及真空端口挡板，所述真空端口挡板位于所述真空端口联接器中或附近，其中所述真空端口挡板有助于防止吸气剂喷雾粒子和/或气态物质穿过所述真空端口联接器回流。
(9)根据配置(1)至(8)中任一项所述的真空泵，其进一步包括电磁感应泵，所述电磁感应泵流体地联接在所述吸气剂区域与所述至少一个喷射器之间，所述电磁感应泵用于将所述液化吸气剂泵送到所述至少一个喷射器。
(10)根据配置(1)至(9)中任一项所述的真空泵，其中所述加热器是第一加热器，所述真空泵进一步包括第二加热器，所述第二加热器被配置成在通过所述至少一个喷射器将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中之前对所述液化吸气剂进行加热。
(11)根据配置(1)至(10)中任一项所述的真空泵，其进一步包括：前级管线联接器，所述前级管线联接器用于将所述真空泵联接到前级泵；以及室挡板，所述室挡板布置在所述泵室中，所述室挡板用于使所述泵室内所述前级管线联接器附近的压力升高。
(12)根据配置(11)所述的真空泵，其中所述前级泵被配置成抽空所述泵室。
(13)根据配置(11)或(12)所述的真空泵，其中升高的压力允许通过所述前级泵去除所述前级管线联接器附近的气体。
(14)根据配置(11)至(13)中任一项所述的真空泵，其中所述室挡板与所述泵壁热联接。
(15)根据配置(1)至(14)中任一项所述的真空泵，其进一步包括流体端口，所述流体端口联接到所述吸气剂区域，所述流体端口用于从所述吸气剂区域中去除所述液化吸气剂。
(16)根据配置(1)至(15)中任一项所述的真空泵，其进一步包括：吸气剂处理器，所述吸气剂处理器流体地联接到所述吸气剂区域，所述吸气剂处理器用于接收含有一定量的通过喷洒到所述泵室中的所述液化吸气剂与所述泵室中的气态物质的化学结合产生的固体产物的所述液化吸气剂，将所述固体产物的至少一部分从所述液化吸气剂分离，并且输出含有较小量的所述固体产物的所述液化吸气剂；吸气剂回流管，所述吸气剂回流管联接在所述吸气剂区域与所述吸气剂处理器之间；以及吸气剂进给管，所述吸气剂进给管联接在所述吸气剂处理器与所述吸气剂区域之间。
(17)一种系统，其包括根据配置(1)至(16)中任一项所述的真空泵与执行过程的真空室的组合，其中所述真空泵联接到所述真空室以从所述真空室中去除气体。
(18)根据配置(17)所述的系统，其中所述过程是两个原子核的聚变。
(19)根据配置(17)所述的系统，其中所述过程产生x射线、极紫外射线、电子或离子。
(20)一种操作真空泵的方法，所述方法包括：使吸气剂液化以在所述真空泵的吸气剂区域中形成液化吸气剂；将所述真空泵的泵室中的压力降低到低于阈值；将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中以与所述泵室中的气态物质化学结合并从所述泵室中去除所结合的气态物质，其中所述化学结合形成吸气剂产物；以及在所述吸气剂区域中接收喷洒到所述泵室中的所述液化吸气剂和所述吸气剂产物。
(21)根据(20)所述的方法，其中所述吸气剂是锂。
(22)根据(20)所述的方法，其中所述吸气剂是钠。
(23)根据(20)所述的方法，其中所述吸气剂是化合物。
(24)根据(20)所述的方法，其中所述吸气剂是合金。
(25)根据(20)至(24)中任一项所述的方法，其中所述气态物质包括氢气。
(26)根据(20)至(24)中任一项所述的方法，其中所述气态物质包括氧气。
(27)根据(20)至(24)中任一项所述的方法，其中所述气态物质包括二氧化碳。
(28)根据(20)至(24)中任一项所述的方法，其中所述气态物质包括一氧化碳。
(29)根据(20)至(24)中任一项所述的方法，其中所述气态物质包括氮气。
(30)根据(20)至(24)中任一项所述的方法，其中所述气态物质包括有机蒸气。
(31)根据(20)至(24)中任一项所述的方法，其中所述气态物质包括烃。
(32)根据(20)至(31)中任一项所述的方法，其进一步包括：使所接收的所述液化吸气剂再循环以再次喷射到所述泵室中。
(33)根据(20)至(32)中任一项所述的方法，其进一步包括：从所述液化吸气剂中去除所述吸气剂产物的至少一部分。
(34)根据(33)所述的方法，其中去除所述吸气剂产物的至少所述部分包括：将所述吸气剂产物转化为所述液化吸气剂和气体；以及将所述气体从所述液化吸气剂分离。
(35)根据(33)所述的方法，其中去除所述吸气剂产物的至少所述部分包括：从所述液化吸气剂中过滤出所述吸气剂产物。
(36)根据(20)至(35)中任一项所述的方法，其中降低所述泵室中的所述压力包括：在将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中之前，在所述泵室中产生值在大约1Torr至大约10-5Torr的范围内的真空水平。
(37)根据(36)所述的方法，产生所述真空水平包括：用联接到所述泵室的前级泵抽空所述泵室。
(38)根据(20)至(37)中任一项所述的方法，其进一步包括：在将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中之前，用加热器加热所述液化吸气剂，其中所述加热使所述液化吸气剂蒸发。
(39)根据(20)至(38)中任一项所述的方法，其进一步包括：在不更换所述液化吸气剂的情况下操作所述真空泵，持续至少100小时。
(40)根据(20)至(39)中任一项所述的方法，其进一步包括：通过用所喷射的液化吸气剂向所述泵室中的第二气态物质赋予动能来对所述第二气态物质引起分子流，以将所述第二气态物质移动到联接到所述泵室的前级管线端口；以及通过所述前级管线端口去除移动到所述前级管线端口的所述第二气态物质的至少一部分。
(41)根据(20)至(40)中任一项所述的方法，其进一步包括：用真空端口挡板减少所述气态物质和来自所述液化吸气剂的粒子的回流，所述真空端口挡板位于所述真空泵的真空端口联接器内或附近，其中所述真空端口联接器被配置成联接到真空室。
(42)根据(20)至(41)中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由进入所述泵室的等离子体产生。
(43)根据(20)至(42)中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由喷射到所述泵室中的所述液化吸气剂的第一原子或第一粒子与进入所述泵室的第二原子或第二粒子之间的碰撞产生。
(44)根据(20)至(43)中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由喷射到所述泵室中的所述液化吸气剂的第一原子或第一粒子与进入所述泵室的第二原子或第二粒子之间的化学反应产生。
(45)根据(20)至(44)中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由喷射到所述泵室中的所述液化吸气剂的第一原子与进入所述泵室的第二原子之间的核相互作用产生。
(46)根据(1)至(45)中任一项所述的方法，其中降低所述泵室中的所述压力包括：在所述泵室中的所述压力与联接到所述真空泵的真空室中的室压力之间暂时产生至多106的压差。
结论
尽管本文已经描述和示出了各种发明实施例，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的各种其它装置和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个被认为是在本文所述的发明实施例的范围内。更一般来讲，本领域的技术人员将容易了解到本文中描述的所有参数、尺寸、材料和配置意味着是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于本发明教导所用于的一种或多种具体应用。仅使用常规实验，本领域的技术人员将认识到或者能够确定本文描述的具体的发明实施例的许多等效物。因此，应理解，前述实施例是仅通过举例的方式来呈现的，并且在所附权利要求和其等效物的范围内，本发明实施例可以按与具体地描述和要求的方式不同的方式来实践。本公开的本发明实施例涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法。另外，如果此类特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法并不相互矛盾，则两个或更多个此类特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合包含在本公开的发明范围内。
另外，各种本发明概念可实施为一个或多个方法，已提供所述方法的实例。作为所述方法的一部分而执行的动作可以任何适当方式排序。因此，可以构造动作以与所展示的顺序不同的顺序执行的实施例，所述动作可以包含同时执行一些动作，即使所述动作在说明性实施例中被示出为连续动作。
本文中定义和使用的所有定义都应当理解为对字典定义的控制、通过引用并入的文件中的定义和/或定义术语的普通含义。
如本文在说明书和权利要求中使用的，除非明确指出相反，否则不定冠词“一个(a)”和“一种(an)”应理解为意指“至少一个/种”。
如本文在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应当被理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”，即，在一些情况下结合存在而在其它情况下分离存在的要素。用“和/或”列出的多个要素应以相同方式解释，即，要素中的“一个或多个”如此结合。除了由子句“和/或”具体标识的要素之外，可以可选地存在其它要素，无论与具体指出那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当与如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可以仅指代A(可选地包含除B之外的要素)；在另一个实施例中，仅指代B(可选地包含除A之外的要素)；在又一个实施例中，指代A和B两者(可选地包含其它要素)；等。
如本文在说明书和权利要求中使用的，“或”应理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当在列表中分隔多个项目时，“或”或“和/或”将解释为包含性的，即，包含至少一个，但也包含多个元件或元件列表中的一个以上和任选地另外的未列出的项目。仅明确指出相反的术语例如“仅一个”或“确切一个”或当在权利要求中使用时“由…组成”，指包括许多元素或元素列表中的确切一个元素。通常，本文使用的术语“或”仅应被解释为指示排他性的替代方案(即“一个或另一个但不是两个”)，当前面有排他性的术语时，如“任一个”、“…中的一个”、“……中的仅一个”或“…中的恰好一个”。当在权利要求书中使用时，“主要由…组成”应当具有如在专利法领域中使用的普通含义。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或多个要素的列表，短语“至少一个”应当被理解为意指选自要素列表中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但不一定包含要素列表中具体列出的每个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中要素的任何组合。此定义还允许除了元素列表内具体识别的短语“至少一个”所指的元素之外的元素可任选地存在，无论其是否与具体识别的那些元素相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等同地，“A或B中的至少一个”，或等同地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以指代至少一个(可选地包含一个以上)A，而不存在B(并且可选地包含除B之外的要素)；在另一实施例中，指代至少一个(可选地包含一个以上)B，而不存在A(可选地包含除A之外的要素)；在又一实施例中，指代至少一个(可选地包含一个以上)A，以及至少一个(可选地包含一个以上)B(并且可选地包含其它要素)；等。
在权利要求以及以上说明书中，所有过渡性短语，如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”、“由…构成”等应当被理解为是开放式的，即是指包含但不限于。如美国专利局专利审查手册第2111.03节所述的，只有过渡短语“由…组成”和“基本上由…组成”应分别是封闭式或半封闭式过渡性短语。

Claims (46)

1.一种操作真空泵的方法，所述方法包括：
使吸气剂液化以在所述真空泵的吸气剂区域中形成液化吸气剂；
将所述真空泵的泵室中的压力降低到低于阈值；
将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中以与所述泵室中的气态物质化学结合并从所述泵室中去除所结合的气态物质，其中所述化学结合形成吸气剂产物；以及
在所述吸气剂区域中接收喷射到所述泵室中的所述液化吸气剂和所述吸气剂产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸气剂是锂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸气剂是钠。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸气剂是化合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸气剂是合金。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态物质包括氢气。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态物质包括氧气。
8.根据权利要求1所述方法，其中所述气态物质包括二氧化碳。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态物质包括一氧化碳。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态物质包括氮气。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态物质包括有机蒸气。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态物质包括烃。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其进一步包括：使所接收的所述液化吸气剂再循环以再次喷射到所述泵室中。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：从所述液化吸气剂中去除所述吸气剂产物的至少一部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中去除所述吸气剂产物的至少所述部分包括：
将所述吸气剂产物转化为所述液化吸气剂和气体；以及
将所述气体从所述液化吸气剂分离。
16.根据权利要求14所述的方法，其中去除所述吸气剂产物的至少所述部分包括：从所述液化吸气剂中过滤出所述吸气剂产物。
17.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中降低所述泵室中的所述压力包括：在将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中之前，在所述泵室中产生值在大约1Torr至大约10- 4Torr的范围内的真空水平。
18.根据权利要求17所述的方法，产生所述真空水平包括：用联接到所述泵室的前级泵抽空所述泵室。
19.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：在将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中之前，用加热器加热所述液化吸气剂，其中所述加热使所述液化吸气剂蒸发。
20.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：在不更换所述液化吸气剂的情况下操作所述真空泵，持续至少100小时。
21.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其进一步包括：
通过用所喷射的液化吸气剂向所述泵室中的第二气态物质赋予动能来对所述第二气态物质引起分子流，以将所述第二气态物质移动到联接到所述泵室的前级管线端口；以及
通过所述前级管线端口去除移动到所述前级管线端口的所述第二气态物质的至少一部分。
22.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其进一步包括：用真空端口挡板减少所述气态物质和来自所述液化吸气剂的粒子的回流，所述真空端口挡板位于所述真空泵的真空端口联接器内或附近，其中所述真空端口联接器被配置成联接到真空室。
23.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由进入所述泵室的等离子体产生。
24.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由喷射到所述泵室中的所述液化吸气剂的第一原子或第一粒子与进入所述泵室的第二原子或第二粒子之间的碰撞产生。
25.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由喷射到所述泵室中的所述液化吸气剂的第一原子或第一粒子与进入所述泵室的第二原子或第二粒子之间的化学反应产生。
26.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其进一步包括：由所述液化吸气剂接收热，其中所述热至少部分地由喷射到所述泵室中的所述液化吸气剂的第一原子与进入所述泵室的第二原子之间的核相互作用产生。
27.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中降低所述泵室中的所述压力包括：在所述泵室中的所述压力与联接到所述真空泵的真空室中的室压力之间暂时产生至多106的压差。
28.一种真空泵，其包括：
泵室；
泵壁，所述泵壁环绕所述泵室；
吸气剂区域，所述吸气剂区域用于容纳吸气剂，其中所述吸气剂区域联接到所述泵室；
加热器，所述加热器热联接到所述吸气剂区域，所述加热器用于使所述吸气剂区域中的所述吸气剂液化；以及
至少一个喷射器，所述至少一个喷射器流体地联接到所述吸气剂区域并且被布置成将液化吸气剂从所述吸气剂区域喷洒到所述泵室中。
29.根据权利要求28所述的真空泵，其中，在操作时，所述泵室包含呈气态形式的第一物质，并且吸气剂喷雾含有第二物质，所述第二物质与所述第一物质化学结合以从所述泵室中去除所述第一物质。
30.根据权利要求28所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括锂。
31.根据权利要求28所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括钠。
32.根据权利要求28所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括化合物。
33.根据权利要求28所述的真空泵，其进一步包括所述吸气剂，其中所述吸气剂包括合金。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的真空泵，其进一步包括阀以将所述吸气剂区域从所述泵室封闭。
35.根据权利要求34所述的真空泵，其进一步包括：
真空端口联接器，所述真空端口联接器连接到所述泵壁；以及
真空端口挡板，所述真空端口挡板位于所述真空端口联接器中或附近，其中所述真空端口挡板有助于防止吸气剂喷雾粒子和/或气态物质穿过所述真空端口联接器回流。
36.根据权利要求34所述的真空泵，其进一步包括：
电磁感应泵，所述电磁感应泵流体地联接在所述吸气剂区域与所述至少一个喷射器之间，所述电磁感应泵用于将所述液化吸气剂泵送到所述至少一个喷射器。
37.根据权利要求34所述的真空泵，其中所述加热器是第一加热器，所述真空泵进一步包括第二加热器，所述第二加热器被配置成在通过所述至少一个喷射器将所述液化吸气剂喷射到所述泵室中之前对所述液化吸气剂进行加热。
38.根据权利要求34所述的真空泵，其进一步包括：
前级管线联接器，所述前级管线联接器用于将所述真空泵联接到前级泵；以及
室挡板，所述室挡板布置在所述泵室中，所述室挡板用于使所述泵室内所述前级管线联接器附近的压力升高。
39.根据权利要求38所述的真空泵，其中所述前级泵被配置成抽空所述泵室。
40.根据权利要求38所述的真空泵，其中升高的压力允许通过所述前级泵去除所述前级管线联接器附近的气体。
41.根据权利要求38所述的真空泵，其中所述室挡板与所述泵壁热联接。
42.根据权利要求34所述的真空泵，其进一步包括流体端口，所述流体端口联接到所述吸气剂区域，所述流体端口用于从所述吸气剂区域中去除所述液化吸气剂。
43.根据权利要求34所述的真空泵，其进一步包括：
吸气剂处理器，所述吸气剂处理器流体地联接到所述吸气剂区域，所述吸气剂处理器用于接收含有一定量的通过喷洒到所述泵室中的所述液化吸气剂与所述泵室中的气态物质的化学结合产生的固体产物的所述液化吸气剂，将所述固体产物的至少一部分从所述液化吸气剂分离，并且输出含有较小量的所述固体产物的所述液化吸气剂；
吸气剂回流管，所述吸气剂回流管联接在所述吸气剂区域与所述吸气剂处理器之间；以及
吸气剂进给管，所述吸气剂进给管联接在所述吸气剂处理器与所述吸气剂区域之间。
44.一种系统，其包括根据权利要求34所述的真空泵与执行过程的真空室的组合，其中所述真空泵联接到所述真空室以从所述真空室中去除气体。
45.根据权利要求44所述的系统，其中所述过程是两个原子核的聚变。
46.根据权利要求44所述的系统，其中所述过程产生x射线、极紫外射线、电子或离子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE568937A (zh) * 1957-07-05
NL223799A (zh) * 1957-10-12
US2967257A (en) * 1959-04-24 1961-01-03 Milleron Norman Ion pump
NL250159A (zh) * 1959-05-29
US3134534A (en) * 1960-02-23 1964-05-26 Akad Wissenschaften Ddr Vapor-entrainment pumps
US3050236A (en) * 1960-04-26 1962-08-21 Thomas H Batzer Renewable liquid gettering pump
NL132102C (zh) * 1965-02-25 1900-01-01
FR1578396A (zh) * 1967-12-12 1969-08-14
US3801225A (en) * 1972-05-12 1974-04-02 British Oxygen Co Ltd Vacuum pumps
US3811794A (en) * 1972-11-22 1974-05-21 Bell Telephone Labor Inc Ultrahigh vacuum sublimation pump
US4324765A (en) * 1978-11-13 1982-04-13 Hughes Aircraft Company Apparatus for pumping gases using a chemically reactive aerosol
US5161955A (en) * 1991-08-20 1992-11-10 Danielson Associates, Inc. High vacuum pump using bulk getter material
US5212424A (en) * 1991-11-21 1993-05-18 General Electric Company Metal halide discharge lamp containing a sodium getter
FR2698742B1 (fr) * 1992-11-30 1995-02-17 Framatome Sa Machine électromagnétique à induction linéaire à répartition de flux magnétique optimisée et utilisations.
JPH07260566A (ja) * 1994-03-17 1995-10-13 Nikon Corp 赤外線検出素子用の真空冷却容器
US6873113B2 (en) * 2000-04-13 2005-03-29 Tokyo Electron Limited Stand alone plasma vacuum pump
DE602005005841T2 (de) * 2004-08-12 2009-04-09 John Sved Protonengeneratorvorrichtung für isotopproduktion
WO2011145090A2 (en) * 2010-05-17 2011-11-24 Freespace Materials Ltd. Sorption pump with mechanical activation of getter material and process for capturing of active gases

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