Sommaire

1 Donnees techniques2 Equipement de serie3 Description4 Mise en service5 Fonctionnement6 Entretien

Inhalt

1 Technische Oaten

2 Lieferumfang

3 Beschreibung

4 Inbetriebnahme

5 Betriebshinweise

6 Wartung

Erlauterung der TypenbezeichnungenRPK Refrigerator Kryopumpe (Kaltkopf mit Pumpe)RGD zweistufiger Kaltkopf...E Einbau-Kryopumpe...N Anbau-Kryopumpe...S2/S3 Kryopumpen f(jr Sputterprozesse (f(jr Argon)RPS Kryo-PumpsystemeRW2 KompressoreinheitRW5 KompressoreinheitFL2 Flexible DruckleitungenFL3 Flexible Druckleitungen

~:~~g} Kryo-Refrigeratoren bestehend aus:

R-580 Kompressorelnhelt.Kaltkopf und

~:~~O flexiblen Druckleitungen

Contents

1 Technical Data

2 Standard Specification

3 Description

4 Initial Operation

5 Notes on Operation

6 Maintenance

List of Type DesignationsRPK Refrigerator-cooled cryopump (cold head with

pump)RGD Two-stage cold head...E Build-in cryopump...N Bolt-on cryopump...S21S3 Cryopumps for sputtering processes (for argon)RPS Refrigerator-cooled pump systemsRW2 Compressor unitRW5 Compressor unitFL2 Flexible pressure tubingFL3 Flexible pressure tubing

~:~~g} Cryogenerators., consisting of:

R-5BO Compressor unitCold Head and

~:~~O Flexible pressure tubing

Signification des symbolesRPK Pompe cryogenique a cryogenerateur (t~te

froide avec pompe)RGD T~te froide a 2 etages...E Cryopompe incorporee...N Cryopompe rapportee...S2/S3 Cryopompes pour processus de pulverisation

cathodique (pour argon)RPS Groupes de pompage cryogeniquesRW2 Bloc compresseurRW5 Bloc compresseurFL2 FlexiblesFL3 Flexibles

~:~~g }Cryogenerateurs, comprenant:R 580 Bloc compresseurR:1040 T~te. froide etR-20 Flexlbles

t1 Technische Daten/Technical Data/Donnees techniques

1.1 Technische Daten und Ausrustung der Refrigerator-Kryopumpen RPK / Technical Data and Specification of RPK Refrigerator-CooledCryopump / Donnees techniques et equipement

Saugvermogen fUrPumping speed for

Oebit-volume pour

[1° S-1] I H

[Itrlsec]

[1° S-I]

K M NKat.-Nr.

Cat.-No.MO..~~~. IIType vvg..~ B C O

RPK RGO ON

E F G -N2

-H.

800800

1500400400800800

15001500150025003500350050005000

100001000018000

800900

1500400500800900

15001500150025003500360050005000

100001000018000

DN

150 LF 210 X 150 CF 210 X 200 CF 210 X 100LF 210 X 25KF -X -

100CF 210 X 16CF -X -

150LF 210 X 25KF -X -

150CF 210 X 35CF -X -

200CF 210 X 35CF -X -

6"ASA 210X 40KF -X -

6"ASA 330 X 40 KF -X -

250 LF 330 X 25 KF X X -

250 LF 330 X 40 KF X X -

250 CF 580 X 35 CF X X -

400 LF 580 X 40 KF X X -

400LF 210 X 40KF X X X

500 LF 580 X 40 KF X X -

500 LF 330 X 40 KF X X X

630 LF 580 X 65 LF X X X

X= vorhanden/included/inclus-= nicht vorhanden/not included/non inclus

') Im Lieferumfang ist das Obergangsstuck (Best.-Nr. 95000008) zwischen Druckleitung FL 2 und Kaltkopf RGD 580 enthalten,) Pumpe mit angeschraubten FuBen ist 70 mm IBnger.3) Die unter I genannten Daten beziehen sich bei den Kryopumpen fur 8putterprozesse (8) auf Argon.4) Kompressoreinheit RW2, 220/240 V, 50 Hz, Kat.-Nr. 891 96

Kompressoreinheit RW3, 208/230 V, 60 Hz, Kat.-Nr. 89296Kompressoreinheit RW5, 380/420 V, 3-phasig, 50 Hz, Kat.-Nr. 891 99Kompressoreinheit RW6, 460 V, 3-phasig, 60 Hz, Kat.-Nr. 89299

') Adapter (Ref.No. 95000008) for FL 2 pressure tubing to RG 580 cold head is included in standard equipment.,) Additional height of screwed-on feet: 70 mm.3) In case of cryopumps used in sputtering process (8), the data stated under I apply to argon.4) RW2 compressor uni1, 220/240 V, 50 Hz, Cat. No.891 96

RW3 compressor unit, 208/230 V, 60 Hz, Cat. No.892 96RW5 compressor unit, 380/420 V, 3-ph., 50 Hz, Cat. No.891 99RW6 compressor unit, 460 V, 3-ph., 60 Hz, Cat. No.892 99

') La fourniture comprend la piece d'adaptation (Ref. 95000008) entre le flexible FL 2 et la t~te froide RG 580.,) La pompe avec pieds visses est plus haute de 70 mm.3) Pour les cryopompes utilisees dans des installations a pulverisation cathodique (8) la colon ne .1. se refere a I'argon.4) Bloc compresseur RW2, 220/240 V, 50 Hz, N° de cat. 891 96

Bloc compresseur RW3, 208/230 V, 60 Hz, N° de cat. 89296Bloc compresseur RW5, 380/420 V, triphase, 50 Hz, N° de cat. 891 99Bloc compresseur RW6, 460 V, triphase, 60 Hz, N° de cat. 89299

Key to technical data

A High-vacuum flangeB Built-in cold headC VapourpressurethermometerD Fore-vacuum connectionE ThermocoupleF Safety valveG LN, baffle coolingH Capacity for S = 0.8 Smax. bar ItrI Max. gas throughput for air/H,. mbar ItrlsecK Cool-down time to 20 KL Dia. of pump body or radiation shield respectivelyM Height of radiation shieldN Overall height

Legende des donnees techniques

A Bride vide pousseB T~te froide incorporeeC Thermometre a tension de vapeurD Raccord vide primaireE ThermocoupleF Soupape de sQreteG Refroidis. baffle LN,H Capacite pour S = 0,8 Smax, bar. II Flux maxi de gaz pour air/H" mbar .I. S-IK Tps mise en froid jusqu'a 20 KL 0 corps de pompe/ecran antirayonnementM H ecran antirayonnementN Hauteur totale

Erlaute",ngen zu den technischen Daten

A HochvakuumflanschB Eingebauter KaltkopfC Dampfdruck-ThermometerD Vorvakuumanschlu8E ThermoelementF SicherheitsventilG LN,-BafflekUhlungH Kapazitat fUr S = 0,8 Smax in bar. II MaximalerGasdurchsatzfUrLuft/H,inmbar.l.s-1K AbkUhlzeit bis 20 KL Pumpenkorper-Durchmesser bzw. Strahlungsschutz.

DurchmesserM Hohe des StrahlungsschutzesN Gesamthohe

2

10001000

2000530530

10001000200020002000

3000450045005500

55001000010000

14000

EE

E

52sa

N

NN

892892

891891891892892

891892892891891891891

891891891891

606264575961636564666667697545794953

1.2 Beispiele zum Betrieb mehrerer Kryopumpen (Pumpsysteme RPS) oder Kaltkopfe mit jeweils einer Kompressoreinheit (Umgebungs-temperatur im Vakuumbehiilter und Gastemperatur ca. 300 K, p;;;; 10-4 mbar), Zusammenstellung der Kat.-Nr. und Best.-Nr.

1.2 Examples for the Operation of several Cryopumps (RPS Pump Systems) or Cold Heads with one Compressor Unit (AmbientTemperature in Vacuum Chamber and Gas Temperature approx. 300 K, p;;;; 10-4 mbar).

1.2 Exemples d'agencement (avec indication des ref. a indiquer dans votre commande) pour le raccordement de plusieurs cryopompes(groupes de pompage RPS) ou tetes froidesa un seul compresseur (temperature regnant dans I'enceinte et temperature du gaz: env. 300 K,p;;;; 10-4 mbar).

Kryopumpe

Cryopump

CryopompeBest.-Nr.

Ref. No.

Ref.

Zubehor I Accessoriesl Accessoi res

Bezeichnung:Designation:Designation:

Best.-Nr.Ref. No.Ref.

MC1

(89076)RPS RGDRW FL

2-fach-Kombination/2-fold Combination/Groupe bi-pompe402 2 210 2 2x89157502 2 210 2 2x89159802 2 210 2 2x89260802E 2 210 2 2x89262902 2 210 2 2x89261902E 2 210 2 2x89263

1502 5 210 2 2x891641502E 5 210 2 2x89165

3-fach-Kombination/3-fold Combination/Groupe 3 pompes403 5 210 2 3x89157503 5 210 2 3x89159803 5 210 2 3x89260803E 5 210 2 3x89262903 5 210 2 3x89261903E 5 210 2 3x89263

1503 5 210 2 3x892641503E 5 210 2 3x89265

2 x 950000092x 950000092 x 950000092x 950000092x 950000092 x 950000091 x 950000091 x 95000012

1 x1 x1x1 x1 x1x1x1x

T-StUck/Tee/T

T-StUck/Tee/T

T-StUck/Tee/T

T-StUck/Tee/T

T-StUck/Tee/T

T-StUck/Tee/T

T-StUck/Tee/T

T-StUck/Tee/T

1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x

KreuzstUck/Cross/Croix 2 x 95000010(jbergangssllick/Adapter/Piece d'adaption 1 x 95000008

4-fach-Kombination/4-fold Combination/Groupe 4 pompes404 5 210 2 4x89157504 5 210 2 4x89159804 5 210 2 4x89260804E 5 210 2 4x89262904 5 210 2 4x89261

904E 5 210 2 4x89263

2 2x89195*)5 .2x 89198*)

T-StUck/Tee/T 1 x 95000009

1x 95000011

2x 95000012

ObergangsstOck/Adapter/Piece d'adaption 1 x 95000010

-2 210

-5 580

*) = Kallkopf/cold head/TAle froide

2x2x2x2x2x2x

2 Standard Specification

The standard specification comprises thecold head with cryopump, including hydro-gen-filled vapour-pressure thermometer tomeasure the temperature of the cryopanel(filling pressure at room temperature:approx. 5 bar overpressure).

Cryopumps with LN2-cooled radiation shieldand baffle have two dip sticks A (short) and B(long), each with a PT 100 level sensor.

The bolt-on RPK pumps are fitted additionallyto the high-vacuum connection flange with afore-vacuum connection flange and a safetyvalve set for approx. 50 mbar (1.06 bar) over-pressure and sealed in the factory. RPKpumps, series E (build-in pumps) up to andincluding ON 200 are not fitted with a fore-vacuum connection, and this connectionmust be provided on the vacuum chamber.

The larger RPK pumps from nominal flangebore ON 250 are additionally equipped with acopper-constantan thermocouple at thecryopanel (2nd stage) and an 8-pin lead-through with mating connector plug.

Special cryopumps forsputtering processes,RPK-S pumps, are equipped with a two-pinleadthrough as standard (e.g. for Si diode).

2 Equipement de serie

La fourniture comprend la tete froide avec

pompe cryogenique, y compris thermometrea tension devapeurd'hydrogene pourmesu-rer la temperature de la cryosurface (pres-sion de remplissage a la temperature am-biante: env. 5 bar surpression).

Les cryopompes avec ecran antirayonne-ment et baffle refroidis au LN2 sont livreesavec 2 jauges de niveau A (courte) et B (Ion-gue), chacune avec une sonde Pt 100.

Les cryopompes rapportees (boulonnees)ont en plus de la bride vide pousse un raccordvide primaire et une soupape de surete re-glee en usine pour une surpression d'env. 50mbar (1,06 bar) et scellee. Les pompes de laserie RPK-E (pompes incorporees), jusqu'aDN 200 compris, n'ont pas de raccord videprimaire, qui doit etre prevu sur I'enceinte devide.

A partir de DN 250, les pompes RPK sontequipees en plus d'un thermocouple encuivre-constantan sur la cryosurface (2emeetage) et un passage de courant a 8 brochesavec contre-fiche.

Les pompes RPK-S destinees aux processusde pulverisation cathodique sont equipeesde serie d'un passage bipolaire (parexemplepour diode au silicium).

2 Lieferumfang

Zum Lieferumfang gehort der Kaltkopf mitKryopumpe, einschl. Wasserstoff-Dampf-druck- Thermometer zur Messung der Tem-peraturder Kaltflache (FUlldruck bei Zimmer-temperatur: ca. 5 bar Oberdruck).

Kryopumpen mit LN2-KUhlung des Strah-

Iungsschutzes und des Baffles enthalten imLieferumfang 2 Peilstabe A (kurz) und B(lang) mit je einem Pt 100-MeBfUhler.

Die Kryopumpen enthalten auBerdem Hoch-vakuum-AnschluBflansch einen Vorvakuum-AnschluBflansch und ein Sicherheitsventil,das vom Werk auf einen Oberdruck von etwa50 mbar (1,06 bar) eingestellt und versiegeltist. Bei den Pumpen der RPK-E-Serie (Einbau-pumpen) bis einschl. Nennweite DN 200 istkein Vorvakuum-AnschluBflansch vorhan-den; er muB am Vakuumbehaltervorgesehenwerden.

Kryopumpen ab Nennweite DN 250 sind zu-satzlich mit einem Kupfer-Konstantan- Ther-moelement an der Kaltflache (2. Stufe) und

mit einer 8poligen StromdurchfUhrung mit

Gegenstecker ausgerUstet.

Die Kryopumpen fUr Sputterprozesse, RPK-S-Pumpen, sind serienmaBig mit einer zwei-

poligen DurchfUhrung versehen (z. B. fUr Si-

Diode).

3

Erliiuterungen zu den Abb. 1 und 2

1 Hochvakuum-AnschluBflansch2 Baffle3 Flansch der 2. Stufe4 StrahJun9sschutz5 Kaltfliichen6 Sicherheitsventil7 Flansch der 1. Stufe8 Wasserstoff-Dampfdruck-Thermometer9 elektrischer AnschluB

10 He-Druck9asanschliisse11 Vorvakuum-AnschluBflansch12 Federrin913 Befesti9un9ssch.rauben M4x10 mm14 Unterle9-Scheiben15 Befesti9un9sschrauben M4x6 mm16 Indium-Folie17 Andriick-Scheiben18 Indium-Scheibe19 Andriick-Rin920 Indium-Rin9

Key to Figs. 1 and 2

1 High-vacuum connection flange2 Baffle3 Flange of the 2nd stage4 Radiation shield5 Cryopanels6 Safety valve7 Flange of the 1 st stage8 Hydrogen-filled vapour pressure thermometer9 Electrical connection

10 Connections for He pressure tubing11 Fore-vacwum connection port12 Spring washer13 Fastening screws M4x10 mm14 Washers15 Fastening screws M4x6 mm16 Indium foil17 Press-on disk18 Indium disk19 Press-on ring20 Indium ring

Legende des fig. 1 et 2

1 Bride vide pousse2 Baffle3 Bride 2eme elage4 Ecran anlirayonnement5 Cryosurfaces6 Soupape de sOrele7 Bride 1er etage8 Thermometre a tension de vapeur de H29 Branchement courant

10 Branchement de la bonbonne d'helium gazl11 Bride vide primaire12 Rondelle elaslique13 Vis M4x10 mm14 Rondelles15 Vis M4x6 mm16 Feuille d'indium17 Disque de pression18 Disqued'indium1 9 Anneau de pression20 Anneau d'indium

Accessoires(a commander separement; voir § 1 )

Bloc compresseur RW 2 N° de cat. 891 96Flexibles FL 2 N° de cat. 891 86Bloc compresseur RW 5 N° de cat. 89199Flexibles FL 5 N° de cat. 891 87

Required accessoires(not included in standard specification,for assignment see Section 1 ).

RW 2 compressor unit Cat. No.891 96FL 2 flexible

pressure tubings Cat. No.891 86RW 5 compressor unit Cat. No.891 99FL 5 flexible

pressure tubings Cat. No.891 87

~

Options

Si diode for temperature control andmeasurement to order

H2 vapour pressure thermometer with 2 setpoints for temperature control, measure-ment and process control to order

Automatic regeneration assembly with 2electrical heaters, overheating protectionand power supply forvery short regenerationtime to order

CRYOTRONIC SR 1 control unit for auto-matic operation of cryopumped vacuumsystems Cat. No.890 75

MC 1 electrical manifold control for inde-pendent operation of up to 3 cryopumps byone compressor unit Cat. No.890 76

He gas manifold (tees and crosses) withscrew-couplings to connect several refriger-ator-cooled cryopumps to one compressorunit (see Catalogue HV 250, Section 12)

Ref. No.Adapter 0/4" / 1/211 950 00 008Tee 1/211 / 1/21' 95000009Cross 1/211 / 1/211 950 0001 0Tee 3/411 / 0/4" 95000011Tee 3/41' / 1/2'1 95000012

Refilling unit for LN2 (see Catalogue HV 250,Section 12)

Optionen

Si-Diode zur Temperatur-(jberwachung und

-Messung auf Anfrage

H2 Dampfdruck-Thermometer mit 2 Schalt-punkten zurTemperatur(jberwachung, -Mes-sung und ProzeBsteuerung auf Anfrage

Automatische Regenerations-Einrichtungmit 2 elektrischen Heizern, (jbertemperatur-

schutz und Netzgerat zum schnellen regene-rieren auf Anfrage

Steuergerat KRYOTRONIK SR1 zum auto-matischen Betrieb von Kryopumpen in Va-kuumsystemen Kat.-Nr. 89075

Elektrische Verteilereinheit MC 1 f(jr den

unabhangigen Betrieb von bis zu 3 Kryopum-pen mit einer Kompressoreinheit

Kat.-Nr. 89076

He-Druckgasverteiler (T- und Kreuzst(jcke)mit Verschraubungen zum AnschluB mehre-rer Refrigerator-Kryopumpen an eine Kom-

pressoreinheit (siehe Katalog HV200, Tei112)Best.-Nr.

(jbergangsst(jck 3/4" -1/2" 95000008T -St(jck 1/2" -V2/' 95000009Kreuzst(jck lh" -Ih" 95000010T-St(jck3/4"-3/4" 95000011T -St(jck 3/4" -1/2" 95000012

Nachf(jllvorrichtung f(jr LN2 (siehe KatalogHV 200, Teil 12)

...

Options

Diode au silicium pour controle et mesure dela temperature sur demande

Thermometre a tension de vapeur d'hydro-gene avec 2 seuils, pour controle et mesurede la temperature et surveillance de proces-sus surdemande

Regenerateur automatique avec 2 chauf-

fages electriques, protection anti-surchauffe,bloc secteur, pour regeneration rapide

surdemande

Appareil de commande CRYOTRONIK SR1 ,pour commande automatique des pompescryogeniques a cryogenerateur, monteesdans un groupe de pompage

N° de cat. 89075

Commande electrique MC 1 pour distribu-teur, pour fonctionnement independant de 3cryopompes avec un seul bloc compresseur

No de cat. 89076

Distributeur d'helium gazeux (T et croix} avecraccords visses pour raccorder plusieurspompes cryostatiques a cryogenerateur a unseul bloc compresseur (voir catalogue HV254, section 12 -a paraitre prochainement}Piece de raccordement Ref..3/4" -Ih" 95000008T Ih"-lh" 95000009Croix Ih" -1/2" 95000010T 3/4" -3/4" 95000011T3/4"-lh" 95000012

Chargeur automatique pour LN2 (voir cata-logue HV 254, section 12 -a paraitre pro-chainement\.

3 Beschreibung 3 Description 3 Description

3.1 Pompes cryogeniques a cryogenerateursans refroidisseur au LN2 (fig. 1 et 2)

L'ecran antirayonnement (4) avec baffle (2)et la cryosurface (5) sont refroidis par un

cryogenerateur bi-etage qui travaille selon leprincipe de Gifford-McMahon base sur uncycle ferme d'helium gazeux. La tete froide etle bloc compresseur sont relies entre eux par

3.1 Refrigerator-Kryopumpen ohne LN2-Kiihlung (siehe Abb. 1 und 2)

Bei diesen Kryopumpen werden Strahlungs-schutz (4) mit Baffle (2) und die Kaltflache (5)von einem 2stufigen Refrigerator gekiihlt.Der Refrigerator arbeitet nach dem Gifford-McMahon-Prinzip. Er besteht aus Kaltkopfund Kompressoreinheit. die uber zwei flexible

3.1 Refrigerator-cooledcryopumpswithoutLN2 cooling (see Figs. 1 and 2)

With these cryopumps. radiation shield (4)with baffle (2) and cryopanel (5) are cooledby a two-stage refrigerator operating on theGifford-McMahon principle. The refrigeratorconsists of cold head and compressor unitconnected via two flexible pressure tubings.

.

4

4

3

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The refrigerator uses a closed helium gascycle where the gas compressed by the com-pressor is expanded in the cold head to twodifferent temperatures and thereby cooled.Radiation shield (4) and baffle (2) are inmechanical contact with the 1 st stage (7),whereas the cryopanel (5) is in mechanicalcontact with the 2nd stage (3).

The baffle of parallel-screen or plate designis bolted to the radiation shield (4). Ifthe pump is continuously operated below10-6 mbar and the vacuum chamber has noadditional heat source, the baffle is un-necessary and may be removed. The effec-tive pumping speed will then be increased byapprox. 50%.

The radiation shield (4) is externally high-polish nickel-plated and blackened on theinside.

The cryopanel (5) consists of two platesarranged in parallel at a small distance. Theouter surfaces are highly polished. The innersurfaces, facing each other, are covered withadsorbent (activated charcoal). By thisarrangement the activated charcoal islargely protected from direct heat radiationby radiation shield and baffle.

The operating temperature of the two platesin the 2nd stage, without gas load, amountsto approx. 12 K. It is measured with a hydro-gen-filled vapour pressure thermometer (8)(indication range: 14 to 27 K) whose sensingchamber is connected with the 2nd stage (3)of the cold head.

Hochdruckleitungen miteinanderverbundensind. Ais Arbeitsmedium dient gasformigesHelium, das im geschlossenen Kreislaufvom

Kompressor durch den Kaltkopf gefordertwird. Im Kaltkopf entspannt das Gas auf zweiverschiedene Temperaturen und kUhlt dabeiab. Strahlungsschutz (4) mit Baffle (2) sindmit der 1. Stufe (7) kontaktiert, die Kaltflache

(5) mit der 2. Stufe (3).

Das Baffle ist streifen- oder plattenformigausgefUhrt und am Strahlungsschutz (4) be-festigt. Wjrd die Pumpe standig bei DrUckenunter 10-6 mbar betrieben und ist keine zu-

satzliche Warmequelle im Vakuumbehaltervorhanden, kann das Baffle ausgebaut wer-den. Das effektive Saugvermogen erhoht

sich dadurch um etwa 50%.

Der Strahlungsschutz (4) ist auBen hoch-glanzvernickelt und innen mit einem Spezial-

lack geschwarzt.

Die Kaltflache (5) besteht aus zwei Platten,die parallel zueinander in geringem Abstandangeordnet sind. Die AuBenflachen sind

hochglanzend. Die einander gegenUberlie-genden Innenflachen sind mit einem festenAdsorptionsmittel (Aktivkohle) belegt. DieAktivkohle ist durch diese Anordnung weit-

gehend vor einer direkten Warmestrahlungdurch den Strahlungsschutz und das Baffle

geschUtzt.

Die Betriebstemperatur der beiden Plattenan der 2. Stufe ohne Gasbelastung liegt beietwa 12 K. Sie wird mit einem Wasserstoff-

Dampfdruck- Thermometer (8) (Anzeigebe-reich: 14 bis 27 K) gemessen, dessen MeB-

deux flexibles haute pression. Dans la tetefroide, le gaz se detend a deux temperaturesdifferentes, tout en refroidissant. L'ecranantirayonnement (4) et le baffle (2) sont encontact mecanique avec le 1 er etage (7), lacryosurface (5) avec le 2eme etage (3).

Le baffle a ecrans paralleles ou a plateau estfixe a I'ecran antirayonnement (4). Si la pom-pe travaille toujours a des pressions inferieu-res a 10-6 mbar et que I'enceinte de vide n'apas de source de chaleur additionelle, onpeut enlever le baffle. Le debit-volume effec-tit augmente alors d'environ 50%.

L'ecran antirayonnement (4) est nickelebrillant a I'exterieur et noirci a un vernisspecial a I'interieur.

La cryosurface (5) se compose de deuxplateaux paralleles a peu de distance. Lessurfaces exterieures sont brillantes. Les sur-faces interieures se faisant face sont cou-vertes d'adsorbant (charbon actif). Cettedisposition protege dans une large mesure lecharbon actif contre un degagement directde chaleur de I'ecran antirayonnement et dubaffle.

La temperature de regime des deux plateauxdans le 2eme etage non charge en gaz estd'environ 12 K. On la mesure avec unthermometre a tension de vapeur de H2 (8)(echelle 14 -27 K) dont la chambre demesure est reliee au 2eme etage (3) de latete froide.

Dans les pompes cryogeniques a cryogene-rateur, les gaz et vapeurs sont pompes par

5

",14~ 12

2=:13

104

mbar

102

100

102

104

-6 I

..10 10- -8~ 10 -0~~ -;v

° 10 -

111111

10

16

-1E10

00 H2O

~CO2

10

1020

Temperatur T2 K

Abb. 3 Dampfdruckkurven der bei tiefen Temperaturen siedenden Gase (im Bereichniedriger DrUcke extrapoliert)

Fig. 3 Vapour pressure curves of low boiling point gases (extrapolated in the regionof lower pressures) -Ps -pressure; T- Temperature

Fig. 3 Courbes de la tension de vapeur de gaz a bas point d'ebu1lition (extrapole dansle domaine des basses pressions) -Ps -Pression; T- Temperature

Abb. 4 Restgasspektrum einer Refrigerator-Kryopumpe RPK 1500bei einem Druck 1 ,6. 10-10 mbar

Fig. 4 Residual gas spectrum of RPK 1500 refrigerator-cooledcryopump at a pressure of 1.6 x 10-1° mbar

Fig. 4 Spectre de gaz residuel d'une pompe cryogenique a cryo-generateur RPK 1500 a une pression de 1,6.10-1° mbar

In refrigerated cryopumps. gases andvapours are pumped by condensation andadsorption. At a heat sink temperature of20 K all gases except helium, neon andhydrogen are pumped by condensation.Hydrogen, neon and, to a small extent,helium are entrapped by adsorption on the

activated charcoal.

Refrigerator-cooled cryopumps are operat-ing in a pressure range between approx. 10-3mbar and 10-10 mbar with nearly constantpumping speed. At pressures higher than5 x 10-3 mbar the gas density. and hence theheat conduction, increases so that the capa-city of the refrigerator becomes insufficientto cool down the pump.

The ultimate pressure Pull of a cryo-conden-sation pump results from the saturationvapour pressure Ps of the condensed gas atthe cryopanel temperature T c' taking intoaccount the system and gas temperature T(which in most cases corresponds to theroom temperature at which also pressuremeasurement is made), giving

Pull = Ps(T c) -11c

condensation et adsorption. A une tempera-ture de la cryosurface egale a 20 K, tous lesgaz sauf I'helium, le neon et I'hydrogene sontpompes par condensation (fig. 3). L'hydro-gene, le neon et, dans une faible mesure,I'helium sont captes par adsorption sur lecharbon act if.

Les pompes cryogeniques a cryogenerateurtravaillent dans le domaine d'env. 10-3 mbara 10-10 mbar avec un debit pratiquementconstant. A des pressions > 5 .10-3 mbar ladensite de gaz, donc la conduction de cha-leur, augmente, de sorte que la capacite ducryogenerateur ne suffit plus pour refroidir la

pompe.

La pression limite Plim est egale a:

Ps(T k) .I{k

Ps est la pression de vapeur de saturation dugaz condense a

T k = la temperature de la cryosurface.

T est la temperature du systeme et du gaz(correspondant le plus souvent a la tempe-rature ambiante a laquelle on mesure la

pression).

Si le gaz est surtout pompe par cryosorption,Plim est inferieure a temperature egale T k deI'adsorbant, vu qu'on pose a la place de lapression de vapeur de saturation du gaz con-dense, une pression de vapeur du gaz adsor-be inferieure de plusieurs puissance de dix.

Le debit-volume effectif d'une cryopompe enfonction de la pression de service p s'exprime:

kammer mit der 2. Stufe (3) des Kaltkopfesverbunden ist.

In Kryopumpen werden Gase und Dampfe

durGh Kondensation und Adsorption ge-pumpt. DurGh Kondensation werden beieiner KaltflaGhentemperatur von 20 K alleGase auBer Helium, Neon und Wasserstoffgepumpt (siehe Abb. 3). DurGh Sorption wer-den an der Aktivkohle Wasserstoff und Neonsowie in geringem MaBe Helium gepumpt.

Kryopumpen arbeiten im DruGkbereiGh vonetwa 10-3 mbar bis 10-10 mbar mit einemnahezu konstanten Saugvermogen. BeiDrUGken Uber 5 .10-3 mbar wird die Warme-belastung der KaltflaGhe durGh das Gas sogroB, daB die KaltflaGhe (5) niGht auf die not-wendige Temperatur abgekUhlt werden

kann.

Der EnddruGk Pend einer Kryo-Kondensa-tions-Pumpe ergibt siGh aus dem Sattigungs-dampfdruGk Ps des kondensierten Gases beider KaltflaGhentemperatur T k unter BerUGk-siGhtigung der Apparate- und Gastempera-tur T (die meistens der ZimmertemperaturentspriGht, bei der auGh die DruGkmessungerfolgt) zu

Pend = Ps(T k) ..ff:

Wird das Gas Uberwiegend durGh Kryosorp-tion gepumpt, so ist bei gleiGherTemperaturT k des Sorptionsmittels der EnddruGk Pendniedriger, da anstelle des Sattigungsdampf-druGkes des kondensierten Gases ein um meh-

rere Zehnerpotenzen niedrigerer DampfdruGkdes sorbierten Gases einzusetzen ist.

If the gas is mainly pumped by cryosorption,the ultimate pressure Pull is lower -for thesame temperature Tc of the adsorbent -asthe vapour pressure of the adsorbed gas,lower by several powers of ten, must be sub-stituted for the saturation vapour pressure ofthe condensed gas.

The effective pumping speed of a cryopump

~

Legende de la fig. 6

6 Soupape de sO rete8 Thermometre a tension de vapeur de H2

10 Branchementgaz11 Bride vide primaire21 Branchement cable de mesure

Montage vertical. moteur tete froide vers le bas;montage horizontal, raccords He dirigesvers le bas.

1 Entree de LN,2 Echappement de gaz3 Jauge de niveau A (mini)4 Jauge de niveau B (maxi)

Montage vertical, moteur tete froide vers le haut

1 Entree de LN,2 Jauge de niveau B (mini)3 Echappement de gaz4 Jauge de niveau A (maxi)

Erl8uterungen zur Abb. 6

6 Sicherheitsventil8 Wasserstoff-Dampfdruck-Thermometer

10 Gasanschliisse11 Vorvakuum-Anschlu6f1ansch21 Me6-Anschlu6f1ansch

Einbaulage senkrecht, Kaltkopfmotor unten;Einbaulage waagerecht, He-Druckgasanschliissezeigen nach unten

1 LN,-Einla62 Abgas3 Peilstab A als Minimum-Peilstab4 Peilstab B als Maximum-Peilstab

Einbaulage senkracht, Kaltkopfmotor oben

1 LN,-Einla62 Peilstab B als Minimum-Peilstab3 Abgas4 Peilstab A als Maximum-Peilstab

Key to Fig. 6

6 Safety valve8 Hydrogen-filled vapour pressure thermometer

10 Gas connections11 Fore-vacuum connection port21 Instrument lead connection

Vertical mounting position, cold-head motordownward; Horizontal mounting position, He gaspressure connections showing downward

1 LN, inlet2 Boil-off gas tubulation3 Dip stick A as minimum ievel sensor4 Dip stick B as maximum level sensor

Vertical mounting position, cold-head motor upward

1 LN, inlet2 Dip stick B as minimum level sensor3 Boil-off gas4 Dip stick A as maximum level sensor

Abb. 5 Refrigerator-Kryopumpe RPK 5000 Nmil LN,-Kiihlung

Fig. 5 RPK 5000 N refrigerator-cooled cryopu",pwith LN,-cooling

Fig. 5 Pompe cryogenique a cryogenerateurRPK 5000 N avec refroidissement par LN,

Abb. 6 AnschluBschema von Refrigerator-Kryo-pumpen mit LN, K(jhlung; Ansicht auf dieAnschl(jsse am Boden des Pumpengehiiuses

Fig. 6 Connection diagram of refrigerator-cooledcryopumps with LN,cooling; view on theconnections at the bottom of the pump body

Fig 6 Connexions d'une pompe cryogenique acryogenerateur avec refroidissement par LN,;vue sur les raccords au fond du corpsde pompe.

Abb./Fig.5

s = s (1 -Plim)eff nom ~

as a function of the working pressure pisgiven by the equation:

S - S (1 -PUll)elf- nom p

where Snom = nominal pumping speed at p ~

10-4 mbar.

Here, the re-evaporation of the condensedor adsorbed gas respectively has been takeninto account. Only at p ~ Pull does Self reachits maximum value.

With P = Pulto Self =0.

In RPK pumps, UHV design with metal

gaskets, the ultimate pressure achieved afterbaking out the system was 10-11 mbar. Whenbaking out vacuum chamber and cryopump,make sure that the temperature in the refrig-

erating stages of the cold head does not ex-ceed 70 ° C (see Section 5.4).

RPK pumps of high-vacuum design with

elastomer-sealed vacuum flanges achievetypical ultimate pressures between approx.5 x 10-10 mbar and 1 x 10-8 mbar, depending

upon the outgassing in thevacuum chamber.These ultimate pressures apply for cryocon-densation (N2, O2' hydrocarbons, H2O) aswell as for cryosorption (H2, Ne, He).

A special feature of all refrigerator-cooled

cryopumps is the fact that the residual gasis free from hydrocarbons. Fig. 4 shows aresidual gas spectrum of the RPK 1500 at apressure of 1.6 x 10-10 mbar.

Snom = debit nominal pour p ~ 10-4 mbar,

tenant compte de la re-evaporation du gazcondense ou adsorbe. Seulement a P > P,im,Sell atteint sa valeur maxi.

A P = P,im, Sell = 0.

Dans les pompes RPK pour ultra-vide, avec

joints metalliques, la pression limite apresetuvage du systeme est de 10-11 mbar. Enetuvant I'enceinte et la cryopompe veillez ace que la temperature des etages de refroi-dissement de la tete froide ne depasse pas70 o C (voir 5.4).

Les pompes RPK pour vide pousse, avec

joints elastomeres aux brides a vide, atteign-ent des pressions limites typiques d'env.5. 10-1° mbar a 1 .10-8 mbar, en fonction dela desorption de gaz dans I'enceinte de vide.

Ces pressions limites sont valables tant pourla cryocondensation (N2, O2, hydrocarbures,H2O) que pour la cryosorption (H2, Ne, He).

Un des principaux avantages des pompes

cryogeniques a cryogenerateur est que legaz residuel est exempt d'hydrocarbures. Lafig. 4 montre le spectre de gaz residuel de laRPK 1500 a une pression de 1.6. 10-1° mbar.

Das effektive Saugvermogen einer Kyropum-pe in Abhangigkeit vom ArbeitsdruGk p istgegeben durGh den AusdruGk

S -S (1 -Pend\

eff- Nenn -p'

SNenn = Nennsaugvermogen bei P ;;;;

10-4 mbar.

Hierbei ist die Wiederverdampfung des kon-densierten bzw. sorbierten Gases ber[jGk-siGhtigt. Nur bei P ~ Pend erreiGht Seff seinenmaximalen Wert.

Bei P = Pend ist Seff = 0.

Der EnddruGk von RPK-Pumpen in UHV-Aus-f[jhrung mit Metall-DiGhtungen naGh Aushei-zen der Apparatur wurde zu 10-1 f mbar be-

stimmt. Beim Ausheizen des Vakuumbehal-ters und der Kryopumpe ist darauf zu aGhten,daB die Temperatur an den Kaltestufen desKaltkopfes 70 ° C niGht [jbersteigt (siehe Ab-

sGhnitt 5.4).

RPK-Pumpen in HoGhvakuum-Ausf[jhrungmit Elastomer-gediGhteten Vakuumflan-sGhen erreiGhen typisGhe Enddr[jGke von et-wa 5. 10-10 mbar bis 1 .10-8 mbar, abhangigvon der Gasabgabe im Vakuumbehalter.

Diese Enddr[jGke gelten sowohl f[jr die Kon-densation (N2, O2, Kohlenwasserstoffe, H2O)als auGh f[jr die Adsorption (H2, Ne, He) ge-

pumpterGase.

Besonders hervorzuheben ist bei allen Refri-gerator-Kryopumpen die Kohlenwasser-stofffreiheit des Restgases. Abb. 4 zeigt das

Restgasspektrum der RPK 1500 bei einemDruGk von 1,6 .1 O-fO mbar.

7

ErlButerungen zu den Abb. 7, 8 und 9

22 Vakuumbehiilter23 Vorvakuum-MeBrohre24 Vorpumpenventil25 Feinvakuum-Adsorptionsfalle26 Vorvakuumpumpe27 Kompressoreinheit28 Helium-Druckgasleitung29 Vorvakuum-MeBrohre30 Vorpumpventil31 Vorpumpleitung32 Hochvakuumventil

Key to Rgs. 7, 8 and 9

22 Vacuum chamber23 Forevacuum gauge head24 Roughing valve25 Foreline sorption trap26 Roughing pump27 Compressor unit28 He gas pressure line29 Forevacuum gauge head30 Forevacuum valve31 Roughing line32 High-vacuum valve

Legende des fig. 7, 8 et 9

22 Enceinte de vide23 Capteur vide primaire24 Robinet primaire25 Piege a adsorption pour vide moyen26 Pompe primaire27 Bloc compresseur28 Flexible He29 Capteur vide primaire30 Robinet primaire31 Canalisation primaire32 Robinet vide pousse

Abb. 7 AnschluB einer Einbau-Kryopumpe(RPK-E-Serie)

Fig. 7 Connecting a buiid-in cryopump(RPK-E series)

Fig. 7 Raccordement d'une cryopumpe incorporee(serie RPK-E)

3.2 Refrigerator-cooled cryopumps withLN2 cooling (see Figs. 5 and 6)

These cryopumps, series RPK-N, have an in-corporated ring-shaped LN2 reservoir forradiation shield and baffle cooling (volumeapprox. 7 Itr. for models RPK 5000 Nand RPK10000 N).

The filling level is measured by two dip stickswith maximum and minimum PT 100 levelsensors. Cooling of radiation shield andbaffle is by heat conduction.

The operating principle of refrigerator-cooled cryopumps with LN2 cooling is basic-ally the same as for refrigerator-cooled cryo-pumps without LN2 cooling, described under3.1.

3.2 Pompes cryogeniques a cryogenera-teur avec refroidissement par LN2 (fig. 5 et 6)

Les pompes de la serie RPK-N ont un reser-voir cylindrique de LN2 pour le refroidisse-ment de I'ecran antirayonnement et du baffle(volume env. 71 pourles modeles RPK5000 Net RPK 10000 N).

Le niveau de remplissage se mesure aumoyen de jauges mini et maxi avec sondes Pt100. Le refroidissement de I'ecran antirayon-nement et du baffle se fait par conduction

thermique.

Le principe des cryopompes avec refroidis-sement par LN2 est analogue a celui descryopompes sans refroidissement par LN2decrit so us 3.1.

3.2 Refrigerator-Kryopumpen mit LN2-Kiihlung (siehe Abb. 5 und 6)

Bei diesen Kryopumpen der RPK-N-Seri.ewerden Strahlungsschutz und Baffle mit LN2gek[jhlt, der sich innerhalb des Pumpenge-hauses in einem Ringtank (Volumen ca. 71 beiden Typen RPK5000 N und RPK 10000 N)befindet.

Der Fiillstand wird [jber einen Minimum- undeinen Maximum-Peilstab mit Pt 100-Fiihlerngemessen. Die Kiihlung des Strahlungs-schutzes und des Baffles erfolgt durch

Warmeleitung.

Die f[jr Refrigerator-Kryopumpen ohne LN2-Kiihlung vorstehende Beschreibung gilt sinn-gemaB auch fiir Pumpen mit LN2-Kiihlung.

4 Inbetriebnahme

4.1 AnschluB der Refrigerator-Kryopum-

pen

Alle Refrigerator-Kryopumpen konnen in be-liebiger Einbaulage betrieben werden. Dasgilt auch fUr Kryopumpen mit LN2-KUhlung.Die Abbildungen 7,8 und 9 zeigen hierfUreini-

ge Beispiele.

4 Initial Operation

4.1 Connecting the refrigerator-cooledcryopumps

All refrigerator-cooled cryopumps can beoperated in any desired mounting position.This also applies to cryopumps with LN2cooling. Some examples are shown in Figs. 7,8 and 9.

4 Mise en service

4.1 Raccordement des pompes cryogeni-ques a cryogenerateur

La position de montage des pompes cryoge-niques a cryogenerateur, y compris avec re-froidissement LN2, est indifferente. Quelquesexemples sont illustres en fig. 7,8 et 9.

\\

4.1.1 Einbauausfiihrung(siehe Abb. 7)

Bei der Einbauausf[jhrung ist die Pumpedirekt im Vakuumbehalter (22) installiert.Diese Anordnung empfiehlt siGh, wenn dasRegenerieren der Pumpe problemlos [jberden Vakuumbehalter vorgenommen werdenkann. Das ist meistens bei Langzeitexperi-menten der Fall, die bei niedrigen DriiGkenmit geringer Gasbelastung durGhgef[jhrtwerden. Da die gesamte AuBenflaGhe desStrahlungssGhutzes als Kondensationsfla-Ghe fiir Wasserdampf dient, ist das effektiveSaugvermogen hierf[jr entspreGhend hoGh.

4.1.1 Build-in design

(see Fig. 7)

RPK cryopumps of build-in (open type) de-sign are installed directly in the vacuumchamber (22). This arrangement is advisablewhen regeneration of the pump can be madewithout problem via the vacuum chamber.This will mostly be the case in long-term ex-periments carried out at low pressures withsmall gas load. As the total outer surface ofthe radiation shield serves as condensationsurface forwatervapour, the effective pump-ing speed for this will be correspondingly

high.

4.1.1 Cryopompe incorporee

(fig. 7)

La pompe est installee directement dansI'enceinte de vide (22). Cet agencement estconseille quand on peut regenerer la pompesans probleme par I'enceinte. C'est le plussouvent le cas dans des experiences de lon-gue duree a basses pressions avec une faiblecharge en gaz. route la surface exterieure deI'ecran antirayonnement sert de surface decondensation pour la vapeur d'eau, dont ledebit effect if est donc eleve.

8

272,827 28

-23

.24

-25IRPI(

Abb. 8 AnschluB einer Anbau-Kryopumpe (RPK-Serie) ohne HochvakuumventilFig 8 Connecting a bolt-on cryopump (RPK series) without high vacuum valveFig. 8 Installation d'une cryopompe rapportee (serie RPK),

sans robinet vide ')ousse

Abb. 9 AnschluB einer Anbau-Kryopumpe (RPK-Serie) mil HochvakuumvenlilFig. 9 Connecting a bolt-on cryopump (RPK series) with high vacuum valveFig. 9 Installation d'une cryopompe rapportee (serie RPK),

avec robinel vide pousse.

4.1.2 Anbauausfuhrung(siehe Abb. 8)

Die Abb. 8 zeigt eine ahnliGhe Anordnung fureine Pumpe in Anbauausf[jhrung. Sofern derAnsGhluBstutzen niGht zu lang ist. steht im Va-kuumbehalter (22) nahezu das maximaleSaugvermogen der Pumpe zur Verf[jgung.BezugliGh der Verwendung dieser Anord-nung gilt das gleiGhe wie f[jr die Einbauaus-

f[jhrung.

4.1.2 Bolt-on design(see Fig. 8)

Fig. 8 shows a similar arrangement for a pumpof bolt-on (closed type) design. Provided theconnection nozzle is not too long, the maxi-mum pumping speed of the pump will virtu-ally be available in the vacuum chamber (22).As regards the use of the arrangement, thesame applies for bolt-on pumps as for build-on pumps.

4.1.2 Cryopompe rapportee (boulonnee)(fig.8)

La fig. 8 represente une pompe rapportee,agencee de fac;:on similaire. Si la tubulure deraccordement n'est pas trop longue, le debit-volume maxi de la pompe sera pratiquementdisponible dans I'enceinte (22). Meme utili-sation Que sous 4.1.1.

.4.1.3 Bolt-on design with high vacuumvalve (see Fig. 9)

For cycle operation with frequent venting ofthe vacuum chamber (22) the arrangementas shown in Fig. 9 is of advantage wherevacuum chamber (22) and pump are isolatedby a high vacuum valve (32). The pump canbe started or regenerated independently ofthe vacuum chamber (22).

The gas freed during regeneration is pumpedoff via a separate line by means of the fore-vacuum pump (26) so that itca,lnot enter thevacuum chamber (22).

4.1.3 Cryopompe rapportee avec robinetvide pousse (fig. 9)

Pour des cycles intermit tents necessitantune mise a I'air frequente de I'enceinte devide (22), nous recommandons I'agence-ment fig. 9. L'enceinte (22) et la pompe sontseparees par un robinet vide pousse (32). Onpeut faire demarrer ou regenerer la pompeindependamment de I'enceinte (22).

Le gaz libere pendant la regeneration estpompe par une conduite separee au moyende la pompe primaire (26) afin de I'empecherd'arriver dans I'enceinte 122).

4.1.3 Anbauausfuhrung mit Hochvakuum-ventil (siehe Abb. 9)

FUr einen Chargenbetrieb mit haufiger BelUf-tung des Vakuumbehalters (22) ist die Anord-nung nach Abb. 9 vorteilhaft. Hier sind Va-kuumbehalter (22) und Pumpe durch einHochvakuumventil (32) voneinander ge-trennt. Die Pumpe kann unabhangig vomVakuumbehalter (22) in Betrieb genommenoder regeneriert werden.

Das bei der Regenerierung freiwerdendeGas wird uber eine separate Leitung von derVorvakuumpumpe (26) abgepumpt. so daBes nicht in den Vakuumbehalter (22) gelan-gen kann.

4.1.4 Refrigerator-Kryopumpen mit LN2-Kiihlung (siehe Abb. 6)

Bei waagerechtem Einbau der Pumpe.m[jssen die He-Druckgasanschl[jsse (10)

senkrecht nach unten zeigen.

~ Beim AnschluB der LN2-Versorgung ist fol-gendes zu beachten:

4.1.4 Pompes cryogeniques a cryogenera-teur avec refroidissement par LN2 (fig. 6)

Si on monte la pompe horizontalement, lesraccords He (10) doivent etre diriges vertica-lement vers le bas.

Branchement de I'azote liquide:

4.1.4 Refrigerator-cooled cryopumps withLN2 cooling (see Fig. 6)

When mounting the pump in horizontal posi-tion, the He gas pressure tubings (10) shouldshow vertically downward.

When c'"\nnecting the LN2 supply, observethe following:

n

~

In any mounting position, LN2 inlet is via theinlet port 1 on the pump body. Ports 2 to 4have different functions corresponding tothe mounting position of the pump. All portsare provided with screw couplings R 3/8"sealed with teflon tape.

The two dip sticks A and B are of differentlength: A is shorter than B. Whether they areused as minimum or maximum level sensorsdepends not only upon the connection portinto which they are inserted but also upon themounting position of the pump. If not other-wise stated, we will supply the pumpequipped in such a way that it can be used invertical position (cold-head motor showingdownwards) or in horizontal position (He gaspressure connections showing downwards).In both cases dip stickA and dip stick B serveas minimum and as maximum level sensor re-spectively. For the vertical mounting positionwith the cold-head motor showing upwards,the dip sticks and the exhaust gas line mustbe rearranged according to the indications inFig.6.

The resistances of the Pt 100 sensors areapprox. 20 ohms when immersed andapprox. 30 ohms just above the liquid level.Hereby, the applied measuring voltageshould be 1.5 V d.c. (plug pins 3 and 5).

For further details we refer to our OperatingInstructions GA 341 "Refilling Units for LN;.

~

Quelle que soit la position de montage,I'azote entre par I'orifice 1 du corps depompe. Les raccords 2 a 4 ont differentesfonctions selon la position de montage de lapompe. rous sont pourvus de taraudagesR 3/8" qu'il faut envelopper avec du ruban deteflon.

Les deux jauges A et B sont differentes: A estplus courte que B. routes deux peuvent ser-vir soit pour indiquer le niveau maxi ou mini,selon le raccord dans lequel on les introduitet la position de montage de la pompe. Saufindication contraire, la pompe est livree equi-pee pour montage vertical (moteur tetefroide vers le bas) ou horizontal (raccords Hevers le bas). Dans les deux cas, les jaugesA etB servent d'indicateurs de niveau mini oumaxi. Si on monte la pompe a la verticaleavec le moteur de la tete froide vers le haut, ilfaut changer la disposition des jauges et de laconduite d'echappement de gaz (voir fig. 6).

Les resistances des sondes Pt 100 sontd'env. 20 ohms quand elles sont immergeeset d'env. 30 ohms juste au-dessus de la sur-face du liquide. La tension de mesure appli-quee do it alors etre egale a 1 ,5 v continu(broches 3 et 5).

Pour de plus amples details, veuillez vousreporter au mode d'emploi GA 341 »Char-

geurs automatiques pour LN2«.

In jeder Einbaulage erfolgt der LN2-EinlaBUber den Stutzen 1 am Pumpengehause. DieStutzen 2 bis 4 haben entsprechend der Ein-baulage unterschiedliche Funktionen. AlleStutzen sind mit Verschraubungen R 318" ver-sehen, die mit Teflonband gedichtet werden

mUssen.

Die beiden Peilstabe A und B haben unter-schiedliche Lange: A ist kUrzer.als B. Ob diePeilstabe als Minimum- oder als Maximum-Anzeiger dienen, hangt sowohl vom Stutzen,in dem sie eingesetzt sind, als auch von derEinbaulage der Pumpe ab. Im Auslieferzu-stand sind die Stutzen, wenn nicht andersvermerkt, so bestUckt, daB die Pumpe sowohl

in senkrechter Lage (Kaltkopfmotor unten)als auch in waagerechter Lage (He-Druck-gasanschlUsse zeigen nach unten) betriebenwerden kann. Peilstab A bzw. Peilstab B dientin beiden Fallen als Minimum- bzw. als Maxi-mum-Peilstab. Bei senkrechter Einbaulagemit Kaltkopfmotor oben mUssen die Peilstabeund die Abgasleitung entsprechend den An-gaben in der Abb. 6 umgesetzt werden.

Die Widerstande der Pt 1 OO-FUhler betragenetwa 20 Ohm im eingetauchten Zustand undetwa 30 Ohm kurz oberhalb des FIUssigkeits-spiegels. Die angelegte MeBspannung muBdabei 1,5 V= betragen (Kontakte 3 und 5 am

Stecker).

Im Ubrigen verweisen wir auf die Gebrauchsan-

weisung GA341 "NachfUllvorrichtungenfUrLN~:

4.2 Choix de la pompe primaire

Dans presquetous les cas, une pompe meca-nique bietagee suffit. Pour garantir un tonc-tionnementquasi exempt d'hydrocarbures, iltaut intercaler entre la pompe primaire et lacryopompe ou I'enceinte de vide un piege a.adsorption pourvide moyen dont I'adsorbant(tamis moleculaire, zeolithe ou alumines acti-

vees) empeche les vapeurs d'huile de lapompe primaire d'entrer dans la cryopompeou I'enceinte de vide.

La taille de la pompe primaire depend duvolume de I'enceinte de vide et du temps depompage desire. En general, une TRIVAC(debit-volume 16 m3 .I-I) suffit pour depetites enceintes et cryopompes (RPK800a.RPK 3500). A partir de RPK 5000, on utiliseraune TRIVAC avec un debit-volume de 30 m3 .

h-l.

Pour les cryopompes et robinets vide pousse(32) plus importants, destinees a. I'ultra-vide,on choisira en vue de brets temps de pom-page une combinaison primaire (pompe bie-tagee et turbomoleculaire) avec une pres-sion limite Plim < 10-4 mbar.

4.2 Wahl der Vorpumpe

Ais Varpumpe ist bei fast allen Anardnungeneine zweistufige mechanische Pumpe aus-reichend. FUreinen moglichst kahlenwasser-stafffreien Betrieb ist zwischen der Varpum-pe und der Kryopumpe bzw. dem Vakuumbe-halter eine Feinvakuum-Adsarptiansfalle zu

schalten, deren Adsarptionsmittel (Malekular-siebe -Zealith -ader Aktivtanerden) bldamp-fe aus derVarpumpe sawahl van derKryapum-pe als auch vam Vakuumbehalter fernhalten.

Die GroBe der Varpumpe richtet sich nachder GroBe des Vakuumbehalters und nachder gewUnschten Auspumpzeit. Eine TRIVACPumpe (16 m3 .h-l Saugvermogen) ist bei

kleinen Vakuumbehaltern und Kryapumpen(RPK 800 bis RPK 3500) im allgemeinen aus-reichend. Ab RPK 5000 sallte eine TRIVACPumpe (30 m3 .h~l Saugvermogen) als Var-

pumpe benutzt werden.

Bei graBem Valumen van Kryapumpe undHachvakuumventil (32), welche fUr UHV-Anla-gen bestimmt sind, sallte fijr kurze Auspump-zeiten eine Varpumpenkambinatian (zweistufi-ge Pumpe und Turbo-Malekularpumpe) mit ei-

nem EnddruckpE<10-4 mbargewahltwerden.

4.3 AnschluB der Kryopumpe an die Kom-pressoreinheit (siehe Abb. 10)

Kampressareinheit, Kaltkapf und die flexib-len Druckleitungen sind im Werk mit Heliumauf den erfarderlichen Betriebsdruck gefUlltwarden. Vergleichen Sie die Druckanzeige ander Kampressareinheit mit den Angaben imAbschnitt 1. Bei Obereinstimmung konnendie Verbindungen nach dem Schema in Abb.

10 unter Beachtung der hier angegebenenReihenfolge hergestellt werden.

1. Hachdruckleitung (rot) an rote Ver-

schraubung der Kompressareinheit

4.2 Selecting the roughing pump

For almost all arrangements a two-stagemechanical pump will be an adequate rough-ing pump. To achieve a widely hydrocarbon-free operation, a foreline sorption trap shouldbe inserted between roughing pump andcryopump or vacuum chamber respectivelywhose adsorbent (molecular sieves -zeolite-or activated alumina) will prevent oilvapours from the roughing pump from enter-ing the cryopump or the vacuum chamber.

The size of the backing pump depends on thesize of the vacuum chamber and on the re-quired pump-down time. Generally, a TRIVACpump (16 m3/h pumping speed) will be suffi-

cient for small vacuum chambers and cryo-pumps (RPK 800 to RPK 3500). From RPK5000 a TRIVAC pump (30 m3/h pumpingspeed) should be used as roughing pump.

With large volumes of cryopump and high-vacuum valve (32), which are intended forUHV systems, a roughing-pump combination(two-stage pump and turbomolecular pump)with an ultimate pressure of Pull < 10-4 mbarshould be selected in order to achieve shortpump-down times.

4.3 Connecting the cryopump to the com-

pressor unit (see Fig. 10)

Compressor unit, cold head and flexiblepressure tubings were helium-filled in ourfactory up to the required operatingpressure. Please compare the pressuresindicated on the compressor unit with thedata in Section 1. If they are in agreement,the connections can be made according toFig. 10 observing the sequence given here-after:

1. High pressure tubing (red) to red screw-coupling of compressor unit.

4.3 Raccordement de la cryopompe au bloccompresseur (fig. 10)

Le bloc compresseur, la tete froide et lesflexibles sont remplis en usine d'helium a lapression de service requise. Comparer lapression indiquee sur le bloc compresseur ala valeur donnee au § 1. Si les deux valeursco.incident on peut effectuer les branche-ments (schema fig. 10) dans I'ordre suivant:

1. Flexible haute pression (rouge) au raccordtaraude rouge du bloc compresseur

2. Flexible haute pression (rouge) au raccordtaraude rouae de la tete froide.

1n

Abb.10 AnschluB des Kaltkopfes an dieKompressoreinheit

Fig. 10 Connecting the cold head to thecompressor unit

Fig. 10 Branchement de la t~te froide au bloccompresseur

MaBtabelle zu den Kryo-Refrigeratoren (in mm)Dimensions (mm) of CryogeneratorsCotes (en mm) des cryogenerateurs

abcde

Erliuterungen zur Abb. 108 Wasserstoff-Dampfdruck-Thermometer

27 Kompressoreinheit28 Flexible Druckleitungen33 Kaltkopf

Zusammenstellung der Kryo-RefrigeratorenCombination of CryogeneratorsEquipement des cryogenerateurs

R210 R330 R580 R1040 R20

KompressoreinheitCompressor unitBloc compresseurTyp/Model/type RW2 RW2 RW5 RW5 RW2

KaltkopfCold headT~te froide RG 210 RG 580 RG 580 RG1040 RG30FlexibleDruckleitungen(2 Stuck)Fiexible tubing(set of 2)Fiexibles (2x) FL 2 FL 2 I FL 5 FL 5 FL 2

Key to Fig. 108 Hydrogen-filled vapour pressure thermometer

27 Compressor unit28 Flexible pressure tubing33 Cold head

-bLegende de la fig. 10

8 Thermometre a tension de vapeur d'hydrogene27 Bloc compresseur28 Flexibles33 TAte froide

Abb./Fig. 10

3. Flexible basse pression (vert) au raccordtaraude vert de la tete troide.

4. Flexible basse pression (vert) au raccordtaraude vert du bloc compresseur.

5. Relier la tete troide au bloc compresseurpar le cordon electrique.

6. Brancherla conduite d'eau (arrivee/sortie)au bloc compresseur.

Le manometre du bloc compresseur doitalors indiquer 16 -1 bar. Si la pression estplus elevee, ouvrir prudemment le robinet deremplissage d'helium du bloc compresseuret laisser echapper un peu d'helium (on des-serrera legerement auparavant la tape duraccord de remplissage, puis on la resserre).

Si la pression est interieure a 15 bar, le tempsde mise en troid de la cryopompe risque dese prolonger a cause de la reduction de puis-sance trigoritique du cryogenerateur ou bienla cryopompe risque de ne pas atteindre sa

temperature de regime. Dans ce cas, il tautrajouter de I'helium (voir mode d'emploi GA770 »Cryogenerateurs«).

Apres branchement de I'eau de retroidisse-ment, la cryopompe est prete.

2. High pre~sure tubing (red) to red screw-coupling of cold head.

3. Low pressure tubing (green) to greenscrew-coupling of cold head.

4. Low pressure tubing (green) to greenscrew-coupling of compressor unit.

5. Connect cold head to compressor unitvia electric lead.

6. Connect cooling-water lines (inlet andoutlet) to compressor unit.

The manometer on the compressor unitshould then indicate 16- 1 bar. If the pres-sure is higher, let off some He gas by carefullyopening the helium refilling valve on the com-pressor unit (prior to that slightly loosen thesealing plug on the refilling connection, after-wards retighten it).

If the pressure is lower than 15 bar, the cool-down time of the cryopump may lengthen orthe cryopump not reach its operating temper-ature, due to the reduced refrigeratingcapacity of the cryopump. In that case refillhelium (see Operating Instructions GA 770

Refrigerators).

After connecting the cooling-water supply,the cryopump is ready to operate.

2. Hochdruckleitung (rot) an rote Ver-schraubung des Kaltkopfes

3. Niederdruckleitung (gr(jn) an gr(jne Ver-schraubung des Kaltkopfes

4. Niederdruckleitung (gr(jn) an gr(jne Ver-schraubung der Kompressoreinheit

5. Kaltkopf (jber elektrische Leitung mitKompressoreinheit verbinden

6. K(jhlwasserleitung (Zu- und Ablauf) anKompressoreinheit anschlieBen

Danach sollte das Manometer an der Kom-pressoreinheit 16 -1 bar anzeigen. Ist derDruck hoher, so muB etwas Heliumgas durchvorsichtiges bffnen des Helium-Nachf(jllven-tils an der Kompressoreinheit abgelassenwerden (vorher VerschluBstopfen am Nach-f(jIlanschluB etwas losen, anschlieBend wie-der festdrehen).

Ist der Druck niedriger als 15 bar, so kann daszur Folge haben, daB sich wegen dergeringe-ren Kalteleistung des Refrigerators die Ab-k(jhlzeit der Kryopumpe verlangert bzw. daBdie Kryopumpe ihre Betriebstemperaturnicht erreicht. In diesem Fall muB Heliumnachgef(jllt werden (siehe GA 770 Kryo-Re-

frigeratoren).

Nach dem AnschluB des K(jhlwassers ist dieKryopumpe einsatzbereit.

4.4 Abkiihlen der Kryopumpe 4.4 Refroidissement de la cryopompe

4.4.1 Einbau- und Anbauausfiihrung ohneHochvakuumventil (siehe Abb. 8)

Die Kryopumpe kann erst in Betrieb genom-men werden, wenn der Vakuumbehalter mitder Vorpumpe aufden sogenannten Start-druck Pst vorevakuiert worden ist. Bei einemVolumen von Kryopumpe (Gehause) undVakuumbehalter von V ~ 20 I sollte Pst ~

5.10-3 mbar sein. Bei kleineren Volumina,z. B. bei Anbaupumpen, die iiber ein Hochva-kuumventil vom Vakuumbehalter getrenntsind, gilt als Richtwert Pst .V ~ 0,1 mbar. I.

Hierbei ist fiir V das Volumen (in I) des Pum-pengehauses einzusetzen.

4.4 Cooling down the cryopump

4.4.1 Installation and bolt-on without high-vacuum valve (see Fig. 8)

The cryopump cannot be started beforehaving pre-evacuated the vacuum chamberto the so-called starting pressure Pst bymeans of the roughing pump. With a volume

ofcryopump(body) plusvacuumchamberofV ~ 20 Itr, PSI should be ~ 5 x 10-3 mbar. Withsmaller volumes, e.g. with bolt-on pumps,which are isolated from the vacuum chambervia a high vacuum valve, the approximatevalue is Pst V ~ 0.1 mbar Itr.

Here, the volume (in Itr.) of the pump bodymust be inserted for V.

4.4.1 Cryopompes incorporee et rapporteesans robinet vide pousse (fig. 8)

La cryopompe ne peut etre mise en serviceque si I'enceinte de vide a ete preevacuee ala pression d'amoryage Psi au moyen de la

pompe primaire. Pour un volume cryopompe(corps) et enceinte de vide V ~ 20 I, Pst doitetre ~ 5. 10-3 mbar. Pour de plus petits volu-mes (exemple: pompes rapportees sepa-rees de I'enceinte par un robinet videpousse), la valeur de Pst est evaluee a: Pst .v~ 0,1 mbar .I.

Ici, il faut substituer a v le volume en litres ducorps de pompe.

~~

~

Bei einem zu hohen Startdruck kann sich dieAbkUhlzeit erheblich verlangern bzw. er-reicht die Pumpe nicht ihre Betriebstempera-

tur (T k ~ 20 K).

Wird ein sehr niedriger Enddruck angestrebt« 1 .10-9 mbar), so sollte auch der Start-druckmoglichst niedrig sein: Pst~ 10-4 mbar

(siehe Abschnitt 5.4).

Vor derersten Inbetriebnahme der Kryopum-pe kann die Vorpumpzeit bis zu 12 Stundenbetragen, wenn sich die Aktivkohle durch un-sachgemaBe Lagerung der Pumpe mit Luft(Wasserdampf) gesattigt hat und deshalbgroBe Mengen an Gas abgibt. Es empfiehltsich daher, die Kryopumpe spater auch beikurzzeitiger AuBerbetriebnahme unter Vor-

vakuum zu belassen.

Nach Erreichen des erforderlivhen Start-drucks wird der Kompressor eingeschaltetund, bei RPK-N-Pumpen, LN2 eingefUllt.

Die AbkUhlzeit der Kryopumpe von 300 Kauf20 Khangtvon derKalteleistung des Refrige-rators und von der Masse der Kaltflache ab.Sie betragt zwischen 55 Minuten (RPK 400)und 150 Minuten (RPK 10000) bei Pumpen

ohne LN2-KUhlung.

Bei Kryopumpen ab Nennweite DN 250 kannder AbkUhlvorgang mit Hilfe des Thermoele-ments an der Kaltflache kontrolliert undregistriert werden (StromdurchfUhrung Kon-takte 7: Konstantan, 8: Kupfer, siehe Abb. 11).

Sobald wahrend des AbkUhlens der Pumpeder Druck im Vakuumbehalter unter 1 .10-3mbar absinkt, muB das Ventil zur Vorpumpegeschlossen werden, da sonst bldampfe ausder Vorpumpe an den kalten Flachen derKryopumpe kondensieren bzw. adsorbieren.Bei Tk ~ 20 Kist die Kryopumpe betriebs-

bereit.

Too high a starting pressure may considera-bly increase the cool-down time or the pumpwill not attain its operating temperature

(Tc~20 K).

If you wish to achieve a very low ultimatepressure « 1 x 10-9 mbar), also the startingpressure should be as low as possible: Pst ~10-4 mbaf (see Section 5.4).

Prior to initial operation of the cryopump, theroughing time may be up to 12 hours if theactivated charcoal should be satured with air(water vapour) due to inexpert storage and,therefore, give off large amounts of gas. Itwould therefore be advisable later on to leavethe cryopump under rough vacuum even du-

ring short-time layoff.

When attaining the required starting pres-sure, switch on the compressor and, withRPK-N pumps, refill LN2.

The cool-down time of the cryopump from300 K to 20 K depends on the refrigeratingcapacity of the refrigerator and from themass of the cryopanel. It is between 55 min-utes (RPK 400) and 150 minutes (RPK10000) for pumps without LN2 cooling.

With cryopumps from ON 250, the cool-downprocess can be controlled and recorded bymeans of the thermocouple on the cryopanel(current leadthrough contacts 7: constantan,8: copper, see Fig. 11).

As soon as during cool-down of the pump thepressure in the vacuum chamber dropsbelow 1 x 10-3 mbar, close the valve to theroughing pump as otherwise oil vapours fromthe roughing pump may condense or be ad-sorbed respectively on the cold surface ofthe cryopump. The cryopump is ready tooperate at T c ~ 20 K

Si la pression d'amor<;:age est trop elevee, letemps de mise en froid risque de se prolongersensiblement ou bien la pompe n'atteint passa temperature de regime (1 k ~ 20 K).

Si on veut obtenir une pression limite tresbasse « 1 .10-9 mbar), la pression d'amor-<;:age doit etre aussi la plus basse possible:Pst ~ 10-4 mbar (voir 5.4).

A la premiere mise en service de la cryopom-pe,le previdage peut durer jusqu'a 12 heuressi la pompe a ete mal mise en depot et que lecharbon actif est sature d'air (vapeur d'eau)de sorte qu'il degage de grosses quantites degaz. Pour cette raison, il est recommande parla suite de laisser la cryopompe sous pres-sion de vide primaire meme pendant debreves interruptions de service.

Quand la pression d'amorc;:age requise estatteinte, on met le compresseur en circuit (sion utilise une RPK-N, on remplit aussi de LN2).

Le temps de refroidissement de la pompe de300 K a 20 K depend de la puissance frigori-fique du cryogenerateur et de la masse de lacryosurface. Pour les pompes sans refroidis-sement au LN2, il varie entre 55 min (RPK400)et 150 min (RPK 10000).

Sur les pompes a partir de DN 250,la mise enfroid peut etre surveillee et enregistree aumoyen du thermocouple sur la cryosurface(passage de courant, contacts 7: constan-tan, 8: cuivre, fig. 11 ).

Des qu'en cours de refroidissement de lapompe la pression dans I'enceinte de videtombe au-dessous de 1 .10-3mbar, fermerlerobinet vide primaire, sinon les vapeursd'huile en provenance de la pompe primairese condenseraient ou seraient adsorbees surles cryosurfaces de la cryopompe. A I k ~20 K, la cryopompe est prete.

4.4.2 Anbauausfiihrung mit Hochvakuum-ventil (siehe Abb. 9)

Bei geschlossenen Ventilen (30) und (32)wird zunachst das Gehause der Kryopumpeiiber das Ventil (24) auf den vom Volumender Kryopumpe abhangigen Startdruck Pst .V~0,1 mbar .1 (V=Volumen (in 1) des Pumpen-

gehauses) evakuiert (Vorvakuum-MeBrohre(23)) und dann der Kompressor eingeschal-tet und, bei RPK-N-Pumpen, LN2 eingefi.illt.

Sobald wahrend des Abki.ihlens der Pumpeder Druck im Pumpengehause unter 1 .10-3mbar (MeBrohre (23)) absinkt, muB das Ventil(24) geschlossen werden. Danach wird derVakuumbehalter durch bffnen des Ventils(30) vorevakuiert. Das HV-Ventil (32) zurKryopumpe darf erst geoffnet werden, wenndie Kryopumpe auf Betriebstemperatur (T k ~20 K) geki.ihlt ist, und wenn der Druck Pv imVakuumbehalter hinreichend niedrig ist. Fi.ir

Pv gilt als Richtwert

~

4.4.2 Build-on version with high vacuum

valve (see Fig. 9)

With closed valves (30) and (32), at first thebody of the cryopump is evacuated via valve(24) to the cryopump-volume dependentstarting pressure PSI V ~ 0.1 mbar Itr (V =

volume in Itr. of the pump body) (forevacuumgauge head (23)), and then the compressor isswitched on and, with RPK-N pumps, LN2 isfilled in.

As soon as during cool-down of the pumpthe pressure in the pump body drops below1 x 10-3 mbar (gauge head (23)), valve (24)must be closed. Then the vacuum chamber isroughed down by opening valve (30). Thehigh-vacuum valve (32) to the cryopumpmust not be opened before the cryopumphas cooled down to its operating temperature(Tc ~ 20 K) and the pressure Pv in the vacuumchamber is sufficiently low. The approx. valuefor Pv is:

4.4.2 Cryopompe rapportee avec robinetvide pousse (fig. 9)

Les robinets (30) et (32) etant fermes, onevacue d'abord le corps de la cryopumpepar le robinet (24) a la pression d'amoryagePst .V~O, 1 mbar .1 (V=volume en 1 du corpsde pompe); cette pression d'armoryagedepend du volume de la cryopompe. On lamesure avec le capteurvide primaire (23). Onfait demarrer ensuite le compresseur. Si onutilise une pompe RPK-N, ne pas oublier deremplir de LN2.

Pendant le refroidissement de la cryopompe,la pression diminue dans le corps de pompe.Des qu'elle descend au-dela de 1 .10-3 mbar(capteur (23», il faut fermer le robinet (24).On ouvre alors le robinet (30) pour pre-eva-cuer I'enceinte de vide. Ne pas ouvrir le robi-net vide pousse (32) vers la cryopompe tantque celle-ci n'a pas atteint sa temperature deregime (T k ~ 20 K) et que la pression Pv dansI'enceinte de vide n'est pas assez basse.La valeur Pv est evaluee a

w

02 = puissance frigorifique (en W) du 2emeetage du cryogenerateur a Tk = 20 K

v = Volume (en I) de I'enceinte de vide.

II s'ensuit pour les cryogenerateurs utilisesavec les crvooomoes:

< ~ mbar Itr/wPv = V

<~mbar.l.w-lPv = V

O2 = refrigerating capacity (in W) of the 2ndstage of the refrigerator at Tc = 20 K

V = volume (in Itr) of the vacuum chamber

For refrigerators used for cryopumps there

result:

Refrigerator R 210: Pv V ~ 60 mbar Itr;Refriaerator R 330. D.. V ~ 90 mbar Itr:

O2 = Kalteleistung (in W) der 2. Stufe desRefrigerators bei T k = 20 K

V= Volumen (in I) des Vakuumbehalters

F[jr die Refrigeratoren, die bei den Kryopum-pen verwendet werden, ergibt siGh:

Kryo-Refrigerator R 210: Pv .V~ 60 mbar .1;Krvn-RAfrinAr~tnr R ~~n. n .V ~ 9n mbar .I.

Erl8uterungen zur Abb. 11

2. Stufe (20 K)5 und 6 Heizunq mi! Thermoschal!er (massefrei)7 Kons!an!an Thermoelemen! (massefrei)8 Kupfer

Abb. 11 S1eckerbelegung der 8poligen Stromdurch-fUhrung bei Kryopumpen ab ON 250;Ansicht auf die Steckerstifte

Fig. 11 Connector assignment of the 8-pin currentleadthrough for cryopumps from ON 250;view on the plug pins

Fig. 11 Connexions du passage de courant a8 broches sur cryopompes a partir de ON 250;vue sur broches

'G. ,

7 constan-tan } thermocouPle (ground-free)8 Copper

Legende de la fig. 11

2eme etage (20 K)5 et 6 chauflage avec interrupteur thermique

(isole de la terre)7 Co!lstantan Thermocouple (isole de la terre)8 Culvre

Kryo-Refrigerator R 580: Pv .V~ 150 mbar .1;Kryo-RefrigeratorR1040: Pv .V~300mbar .1;

Bei einer UHV-Anlage (Pend ~ 1 .10-10 mbar)sollte das UHV-Ventil erst bei einem Vorva-kuumdruck Pv ~ 10-4 mbar geoffnet werden.

Refrigerator R 580: Pv V ~ 150 mbar Itr;Refrigerator R 1040: Pv V ~ 300 mbar Itr;

With UHV systems (PUll ~ 1 x 10-10 mbar) theUHV valve should not be opened beforeachieving a roughing pressure of Pv ~10-4 mbar.

R210: Pv.V~ 60mbar.l;R 330: Pv. V~ 90 mbar .I;R 580: Pv .V ~ 150 mbar .1;

R1040:pv.V~300mbar.l;

Dans un systeme a ultra-vide (Plim ~ 1 .10-10mbar) on n'ouvrira le robinet ultra-vide quelorsque le vide primaire Pv est ~ 10-4 mbar.

5 Notes on Operation

5.1 Operating the cryopump

With cryopumps, the gas is not removed fromthe vacuum chamber but it is condensed andadsorbed on the cold surface.

The condensable gases such as N2, O2,hydrocarbons and H2O grow on the cryopan-el on a macroscopic scale up to a layerthickness of 10 mm. As with growing layerthickness also the adsorption coefficient ofthe condenser surface increases (in case ofH2O e.g. up to 0.9), the radiation load of thecryopanel increase~ in the course of time sothat also the temperature of the cryopanelslowly increases.

As saturation of the activated charcoal by theadsorbed gas (e.g. H2) increases, the pum-ping speed is reduced so that at constant gasload the adsorption equilibrium pressure inc-reases. This causes also arise in temperatureof the cold surface.

For these reasons it would be advisableduring operation of the cryopump to observethe temperature of the cryopanel. Duringpumping of N2, O2 etc. the temperatureshould remain below 23 to 25 K and shouldnot exceed 18 K when mainly pumping H2.Fora reliable and safe operation itwould bead-visable to utilize the pump not to its full conden-sation and adsorption capacity as specifiedbut to regenerate the pump before. The aver-age operating time f of a cryopump untilregeneration becomes advisable can roughlybe estimated by the following equation:

-Ct = Self X p X 3600

f = operating time (in h)C = condensation or sorption capacity

respectively (in mbar Itr)(see Section 1 )

Sell= effective pumping speed (in Itrlsec)of the cryopump (see Section 3.1 )

p = operating pressure (in mbar) at which

the pump is mainly operated.

5 Fonctionnement

5.1 Cryopompe

Dans les cryopompes le gaz n'est pas eliminede I'enceinte de vide mais condense et ad-sorbe sur la cryosurface.

Les gaz condensables comme N2, O2, hydro-carbures et H20 augmentent a I'echellemacroscopique jusqu'a une epaisseur decouche de 10 mm. Comme le coefficientd'adsorption de la surface du condenseuraugmente parallelement a I'epaisseur decouche (pour H20 par ex. jusqu'a 0,9), lacharge de rayonnement de la cryosurfacecrolt au fur et a mesure, de sorte que la tem-perature de la cryosurface monte lentement.

Vu que la saturation du charbon actif par legaz adsorbe (par ex. H2) augmente, le debit-volume diminue, donc a charge constante degaz la pression d'equilibre d'adsorption aug-mente. II s'ensuit une remontee de tempera-ture de la cryosurface.

C'est pourquoi il taut observer la temperaturede la cryosurface pendant que la cryopompemarche. Quand on pompe du N2,02 etc. latemperature ne doit pas monter au-dela de23-25 K Si on pompe surtout du H2 elle nedoit pas depasser 18 K. Pour plus de sGrete ilest conseille de ne pas attendre pour regene-rer la pompe qu'elle ait epuise totalement sacapacite de condensation d'adsorption (in-diquee au § 1 ). La duree de service moyenneT d'une cryopompe jusqu'a sa regenerations'evalue grossierement comme suit:

-Ct = S . p .3600elfT = duree de service en hc = capacite de condensation et d'ad-

sorption en mbar .I (§ 1 )Self= debit-volume effectif en I. S-I de la

cryopompe (3.1)p = pression de service la plus frequente

en mbar

5 Betriebshinweise

5.1 Betrieb der Kryopumpe

Bei Kryopumpen wird das Gas aus dem Va-kuumbehalter nicht entfernt, sondern an derKaltflache kondensiert und adsorbiert.

Die kondensierbaren Gase wie N2, O2,Kohlenwasserstoffe und H2O wachsen aufder Kaltflache im makroskopischen MaBstabbis zu einer Schichtdicke von 10 mm auf. Damit der Schichtdicke auch der Absorptions-koeffizient der Kondensatoberflache an-steigt (bei H2O z. B. bis auf 0,9), nimmt dieStrahlungsbelastung der Kaltflache mit derZeit zu, so daB auch die Temperatur der Kalt-flache langsam ansteigt.

Mit zunehmender Sattigung der Aktivkohledurch das sorbierte Gas (z. B. H2) vermindertsich das Saugvermogen, so daB bei konstan-ter Gasbelastung der Adsorptions-Gleichge-wichtsdruck steigt. Das hat auch einen Anstiegder Temperatur der Kaltflache zur Folge.

Aus diesen GrUnden ist es zweckmaBig,wahrend des Betriebes der Kryopumpe dieTemperatur der Kaltflache zu beobachten.Die Temperatur sollte beim Pumpen von N2,02usw. unter23-25Kbleiben und 18KnichtUberschreiten, wenn Uberwiegend H2 ge-pumpt wird. FUr einen sicheren Betriebempfiehlt es sich, die fUr die Pumpe angege-bene Kondensations- und Sorptionskapazi-tat nicht voll auszunutzen, sondern die Pum-pe vorher zu regenerieren. Die mittlere Be-triebszeit T einer Kryopumpe bis zum Rege-nerieren kann aus der folgenden Beziehunggrob abgeschatzt werden:

CT = S . p .3600effT = Betriebszeit (in h)C = Kondensations- bzw. Sorptionskapa-

zitat (in mbar .I) (siehe Abschnitt 1 )Seff= eff. Saugvermogen (in I. S-I) der Kryo-

pumpe (siehe Abschnitt 3.1)p = Arbeitsdruck (in mbar), bei dem die

Pumpe Uberwiegend betrieben wird.

1~

Key to Fig. 11

2nd stage (20 K)fi "nrl R HA"tAr with IhArmA' owil"h (llrnllnrl-frAA'

5.2 Regenerieren einer Refrigerator-Kryo-pumpe mit Hochvakuumventil

Sinkt aufgrund der Sattigung der Kaltflachedas Saugvermogen der Kryopumpe odersteigt die Temperatur der Kaltflache unzu-lassig hoch an, muB die Pumpe regeneriertwerden. Dazu wird zunachst das Hochva-kuumventil (32) geschlossen.

5.2 Regenerating a refrigerator-cooledcryopump with high vacuum valve

The pump must be regenerated if, due tosaturation of the cryopanel, the pumpingspeed of the cryopump is reduced or if thetemperature of the cold surface increases toinadmissible values. To regenerate thepump, at first close the high vacuum valve (32).

5.2 Regeneration d'une pompe cryogeni-que a cryogenerateur avec robinet videpousse

Si le debit-volume de la cryopompe diminue(saturation de la cryosurface) ou que latemperature de la cryosurface augmente ex-cessivement, il taut regenererla pompe. Toutd'abord, on terme le robinetvide pousse (32).

'.tJ

5.2.1 Regeneration apres pompage de H2

Si on a pompe surtout du H2, il suffit dechauffer la cryosurface a env" 27 K (arreter lecompresseur" L'arrivee de LN2 reste ouverteet le robinet vide pousse ferme). La pressiondans le corps de pompe remontevite a causede la desorption de gaz, de sorte que la tem-perature de la cryosurface augmente egale-ment. Quand p = 5. 10-3 mbar dans le corps

de la pompe, ouvrir le robinet vide primaire(24). On remet le compresseur en route desque T k atteint 27 K" A p ~ 1 .10-3 mbar refer-mer le robinet (24). AT k ~ 20 K la pompe estprete et on peut rouvrir le robinet vide pousse

(32).

5.2.1 Regenerieren von H2

Wenn vorwiegend H2 gepumpt wurde, ge-nUgt es, die Kaltflache aufetwa 27 Kzu erwar-men. Hierzu wird der Kompressor ausge-schaltet (LN2-Versorgung bleibt in Betrieb,

und das Hochvakuumventil geschlossen).Durch Gasdesorption steigt der Druck imPumpengehause schnell an, was auch einenTemperaturanstieg der Kaltflache zur Folge

hat. Bei p= 5. 10-3mbarim Pumpengehausewird das Ventil (24) zur Vorpumpe geoffnet.Der Kompressor wird wieder eingeschaltet,wenn Tk = 27 K erreicht ist. Bei p ~ 1 .10-3

mbar wird das Ventil (24) wieder geschlos-sen. Bei Tk ~ 20 Kist die Pumpe wieder be-triebsbereit, so daB das Hochvakuumventil(32) geoffnet werden kann.

5.2.1 Regeneration from H2

If mainly Hz was pumped, it will be sufficientto warm up the cryopanel to approx. 27 K. Tothis end, switch off the compressor (LN2supply remains operative and the high-vacuum valve closed). The pressure in thepump body increases quickly. due to gas de-sorption, causing also the temperature of thecryopanel to rise. When achieving p = 5 x

10-3 mbar in the pump body, open the valve(24) to the roughing pump. Restart the com-pressorwhen achieving T c = 27 K Close valve

(24) again at p ~ 1 x 10-3 mbar. The pump isready to operate again at T c ~ 20 K so that thehigh vacuum valve (32) may be opened.

'i.J5.2.2 Regenerieren yon N2, O2, H2O 5.2.2 Regeneration from N2, O2, H2O

Zum Regenerieren von diesen Gasen muB

die ganze Pumpe (Kaltflache, Stahlungs-schutz und Baffle) bis aufZimmertemperaturerwarmt werden. Hochvakuumventil (32)schlieBen, Kompressor ausschalten (LN2-Versorgung abschalten). Zur Beschleuni-gung des Erwarmungsprozesses wird diePumpe [jber den VorvakuumanschluB mittrockenem Stickstoff auf etwa 1 mbar geflu-tet (die Restmenge LN2 im Ringtank verzo-gert die Aufwarmzeit auf mehrere Stunden,deshalb vorher ablassen !, siehe Abb. 6). Mit

der automatischen Regeneriereinheit (Hei-zeran der 1. und an der2. Stufe (alsOption er-haltlich -siehe Abschnitt 2» verk[jrzt sich die

Aufwarmzeit erheblich. Ventil (24) offnen,wenn der Druck [jber 1 mbar ansteigt.

Zum Wiederabk[jhlen der Kryopumpe siehe

Abschnitt 4.4.

5.2.2 Regeneration apres pompage de N2,

O2, H2O

route la pompe (cryosurface, ecran anti-rayonnement, baffle) doit etre chauffee jus-qu'a la temperature ambiante. Fermerle robi-net vide pousse (32). Arreter le compresseur(couper I'arrivee de LN2). Pour accelerer lerechauffement, on fait une purge a I'azotesec (a env. 1 mbar) qu'on introduit dans lapompe par le raccord vide primaire (vidangeravant le reste de LN2 du reservoir, qui retar-derait le rechauffement de plusieurs heures).Nous fournissons en options (§ 2) des rege-nerateurs automatiques avec chauffageselectriques pour le 1er et le 2eme etage quipermettent de raccourcir sensiblement letemps de chauffage. Des que la pression de-passe 1 mbar, ouvrir le robinet (24).

Pour le refroidissement de la cryopompe,voir 4.4.

For the regeneration from these gases, thecomplete pump (cryopanel, radiation shieldand baffle) must be warmed to room temper-ature. Close high-vacuum valve (32), switchoff compressor (switch off LN2 supply). Tospeed up the warm-up process, purge thepump via the fore-vacuum port with dry nitro-gen to approx. 1 mbar (the residual quantityof LN2 in the LN2 reservoirwould increase thewarm-up time to several hours; therefore,previously let off LN2! -see Fig. 6). Using theautomatic regeneration unit with electricheaters on the 1 st and 2nd stage (available atoption -see Section 2) enables to reduce thewarm-up time considerably. Open valve (24)when the pressure exceeds 1 mbar.

For recooling the cryopump refer to Section4.4.

Pompe verticale, moteur tete froide en basVertical mounting position, cold-headmotor downward

Place Dewar vessel below the nozzle 3 (dipstick A -minimum), quickly screw off the dipstick A and let off LN.,.

Einbaulage senkrecht, Kaltkopfmotorunten

Unter dem Stutzen 3 Peilstab A (Minimum)Dewar-Gef8B aufstellen, Peilstab A schnellherausschrauben und LNo ablassen.

Placer un vase Dewar sous le raccord 3Gauge A mini); devisser rapidement lajaugeA et vider le LN2"

Pompe verticale, moteur tete froide en hautEinbaulage senkrecht, Kaltkopfmotoroben

Aus dem Stutzen 4 den Peilstab A (Maxi-mum) herausschrauben. Am gleichen Stut-zen einen Gummischlauch befestigen unddas Ende des Schlauches in ein Dewar-Ge-faB einfUhren. Stutzen 1 verschlieBen, durchdie Abgasleitung (Stutzen 3) mit geringemOberdruckStickstoffgas in den Ringtankein-leiten und damit den LN2 durch den Stutzen 4

herausdrUcken.

Vertical mounting position, cold-headmotor upward

Screw off the dip stick A (maximum) fromnozzle 4. Fit a rubbertubing to this nozzle andintroduce the end of the tubing into a Dewarvessel. Close nozzle 1 and introduce nitrogenwith low overpressure through the exhaustgas line (nozzle 3) into the LN2 reservoir, thuspressing out LN2 through nozzle 4.

Devisser la jauge A (maxi) du raccord 4 et laremplacer par un tuyau en caoutchouc donton place I'autre extremite dans un vaseDewar. Fermer le raccord 1 et introduire parle conduit d'echappement (raccord 3) deI'azote gazeux sous une faible surpressiondans le reservoir de LN2 pour I'expulser par leraccord 4.

Horizontal mounting position, He gas pres-sure connections show downward

Place a Dewar vessel below nozzle 3 (dipstickA -minimum). Quickly unscrew dip stick

Pompe horizontale. raccords He vers le bas

Placer un vase Dewar sous le raccord 3Gauge A mini); devisser rapidement lajauge

Einbaulage waagerecht, He-Druckgasan-schlusse zeigen nach unten

Unter dem Stutzen 3 Peilstab A (Minimum)Dewar-GefaB aufstellen. Peilstab A schnell

1A

herausschrauben und LN2 ablassen. Einevollige Entleerung des Ringtanks ist bei die-ser Einbaulage nicht moglich.

Aand let off LN2.In this mounting position it isnot possible to empty the LN2 reservoir

completely.

A et vider le LN2, Dans cette position, il estimpossible de vider completement le reser-voir LN2,

5.3 Achieving very low pressures, bake-out5.3 Erreichen sehr niedriger Drucke, Aus-heizen

F[jr den Betrieb einer Refrigerator-Kryopum-pe im unteren UHV-Bereich (Pend~10-9mbar)ist neben einem niedrigen Startdruck (Pst ~10-4 mbar) ein Ausheizen des Pumpenge-hauses und der Pumpe sowie des Vakuum-behalters erforderlich. Dabei istzu beachten,daB die Temperatur an der 1. und an der 2.Stufe sowie am Motorgehause des Kaltkop-fes keinesfalls [jber 70 ° C ansteigt. Mit Hilfe

eines Thermoelements an der 2. Stufe (se-rienmaBig eingebaut bei Kryopumpen ab DN

250) muB daher wahrend des Ausheizvor-ganges die Temperatur beobachtet werden.Wegen der beim erstmaligen Ausheizen derApparatur anfallenden Wasserdampfmen-gen sollte die Vorpumpe zugeschaltet blei-ben, um ein [jbermaBiges Belegen der Kalt-flache derPumpe zu vermeiden. Bei geringenWasserdampfmengen (z. B. nach Fluten mittrockenem Stickstoff) kann die Kryopumpewahrend des Ausheizvorganges eingeschal-tet bleiben; dann ist die GefahreinerOberhit-zung des Kaltkopfes geringer. Trotzdem soll-te auch hierbei die Temperatur der 2. Stufegemessen werden.

To operate a refrigerator-cooled cryopump inthe lower UHV range (Pull ~ 10-9 mbar), be-sides a low starting pressure (Psi~10-4 mbar)the pump body and pump as well as thevacuum chamber must be baked out. Pleasenote that the temperature on the 1 st and 2ndstage as well as on the motor casing of thecold head must never exceed 70 ° C. There-

fore, the temperature must be observedduring the bake-out process by using a ther-mocouple on the 2nd stage (incorporated asstandard in cryopumps from DN 250). Due tothe water vapour quantities resulting duringfirst bake-out of the system, the roughingpump should remain switched on to avoidexcessive condensation on the cryopanel. Ifthe amounts of water vapour are low (e.g.after flushing with dry nitrogen), the cryo-pump may remain switched on during thebake-out process as the danger of over-heating the cold head is less. Nevertheless,the temperature of the 2nd stage should bemeasured also in this case.

5.3 Obtention de pressions extremement

basses,etuvage

Pourqu'une pompe cryogenique a cryogene-rateur fonctionne dans le domaine extremede /'ultra-vide (Plim ~ 10-9 mbar) il faut: unebasse pression d'amoryage (Pst ~ 10-4 mbar)et un etuvage du corps de pompe, de la pom-pe et de /'enceinte de vide. Attention! la tem-perature des 1 er et 2eme etages et du carterdu moteur tete froide ne doit pas depasser70°C. On surveille donc la temperaturependant /'etuvage a /'aide d'un thermo-couple place sur le 2eme etage (incorpore deserie dans les pompes a partir de ON 250). Aucours du premier etuvage, beaucoup devapeurd'eau sedegage; ilfautdonc laisserlapompe primaire en marche pour empecherune condensation excessive sur la cryosur-face. S'il n'y a pas beaucoup de vapeur d'eau(exemple: apres rinyage a /'azote sec) lacryopompe peut rester en service pendant/'etuvage; la tete froide risque ainsi moins lasurchauffe. Malgre cela, il faut toujours mesu-rer la temperature du 2eme etage.

5.4 Refrigerator-Kryopumpen fiir Sputter-

prozesse

Speziell fiir Sputterprozesse konditioniert sindunsere Refrigerator-Kryopumpen RPK 1500 S2und RPK 1500 S3. Zusatzlich zu den Vorteilenaller Refrigerator-Kryopumpen zeichnen sichdiese Pumpen durch folgende Vorteile aus:

-Hoher Gasdurchsatz fiir das ProzeBgas

Argon-Hohe Kapazitat fur Argon und Wasserstoff-Schneller Druckabfall in den HV-Bereich

nach Beendigung des Argon-Gaseinlasses

Auch andere Pumpentypen konnen entspre-chend den speziellen Anforderungen desSputterprozesses konditioniert werden. BeiBedarf bitten wir um Anfrage.

5.4 Refrigerator-cooled cryopumps for

sputtering processes

Our RPK 1500 S2 and RPK 1500 S3 refriger-ator-cooled cryopumps are specially de-signed for sputtering processes. In additionto the advantages of all refrigerator-cooledcryopumps they offer the following features:

-High gas throughput argon (process gas)-High capacity for argon and hydrogen-Quick pressure drop in the HV range after

termination of argon gas inlet.

Also other pump types can be adapted tothe special requirements of sputtering pro-cesses. In such cases please contact us.

5.4 Pompes cryogeniques a cryogenerateurpour processus de pulverisation cathodique

Les modeles RPK 1500 S2 et RPK 1500 S3sont specialement conyus pour les proces-sus de pulverisation. Elles possedent les me-mes avantages que les autres cryopompeset se distinguent en outre par:

-ha ut debit d'argon-forte capacite argon et hydrogene-chute rapide de pression dans le domaine

du vide pousse apres terminaison de I'ad-mission d'argon

En fonction des exigences imposees par lapulverisation cathodique, d'autres types depompes peuvent etre adaptees en conse-Quence. Veuillez nous consulter.

6 Wartung

Die Wartungsarbeiten und -intervalle fUrKompressoreinheit und Kaltkopfsind derGe-brauchsanweisung GA 770 zu entnehmen.FUr Kryopumpen sind keine Wartungsarbei-ten notwendig. Sollte sich jedoch durch eineFehlbedienung 01 (z. B. von der Vorpumpe)auf den Kaltflachen niedergeschlagen ha-ben, wird empfohlen, mit unserem Kunden-dienst Kontakt aufzunehmen.

6 Maintenance

Maintenance intervals for compressor unitand cold head are given in the Operating In-structions GA 770. Cryopumps are virtuallymaintenance-free. If, however, due to faultyoperation, oil (e. g. from the roughing pump)should have condensed on the cold surfaces,it would be advisable to contact our ServicingDepartment.

6 Entretien

Veuillez vous reporter au mode d'emploiGA 770 dans lequel vous trouverez tous lesrenseignements sur les travaux et intervallesde maintenance. Les cryopompes n'exigentaucun entretien. Si, par suite d'une faussemanoeuvre, de I'huile (par ex. de la pompeprimaire) se deposait sur les cryosurfaces,veuillez prendre contact avec notre service

apres-vente.

Allgemeine Hinweise

Eine Anderung der Konstruktion und derangegebenen Daten behalten wir uns vor.Die Abbildungen sind unverbindlich.

General Notes

The right of alteration of the design and datagiven in these Operating Instructions is re-

served. The illustrations are not binding.

Remarques generales

Nous no us reservons le droit de modifier laconstruction et les donnees techniques dupresent mode d'emploi. Les figures sont sans

engagement.

1~