减少离子泵中的等离子体形成
背景技术：
1.超高真空是特征在于低于10-7帕斯卡（10-9毫巴、大约10-9托）的压力的真空状态。在一些环境中使用离子泵来建立超高真空。在离子泵中，圆柱形阳极管的阵列布置在两个阴极板之间，使得每一管的开口面向所述阴极板中的一者。在阳极与阴极之间施加电位。同时，阴极板的相对侧上的磁铁产生与阳极圆筒的轴线对准的磁场。
2.所述离子泵通过通过可与潘宁单元装置（penning cell setup）相媲美的电位和磁场的组合使电子俘获在圆柱形阳极内来操作。当气体分子漂移到所述阳极中的一者中时，所俘获的电子撞击所述分子，从而致使所述分子电离。所产生的带正电的离子通过阳极与阴极之间的电位朝向所述阴极板中的一者加速，从而使经剥离的电子留在圆柱形阳极中以用于其他气体分子的进一步离子。所述带正电的离子最终被阴极俘获，并且从而从经抽真空的空间去除。通常，所述带正电的离子通过其中所述带正电的离子致使来自阴极的材料溅射到所述泵的真空室中的溅射事件而被俘获。此所溅射的材料涂覆泵内的表面，并且用于俘获在泵内移动的附加粒子。
3.以上论述仅提供一般背景技术信息，并且并不打算用于帮助确定所要求保护主题的范围。所要求保护主题并不限于解决在背景技术中叙述的任何或所有缺点的实施方案。
技术实现要素：
4.离子泵控制器被配置成在泵送的开始期间在增加与减小离子泵的阳极与阴极之间的电位差之间交替多次。
5.根据进一步的实施例，一种操作离子泵的方法包括增加和减小所述离子泵的阳极与阴极之间的电压，并且然后确定所述离子泵的状态已经改变。响应于所述状态的所述变化，在阳极与阴极之间施加稳态电压。
6.根据再进一步的实施例，离子泵控制器被配置成在启动期间自动在向离子泵中的阳极和阴极中的至少一者提供功率和不向所述至少一者提供功率之间交替。
7.提供此发明内容以便以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。此发明内容既不打算标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不打算用于帮助确定所要求保护主题的范围。
附图说明
8.图1提供了离子泵的截面视图。
9.图2提供了根据一个实施例的控制器组件的框图。
10.图3沿着共用时间线提供控制信号、输出电压和阳极-阴极电压的曲线图。
11.图4提供了根据各种实施例的方法的流程图。
具体实施方式
12.图1提供了根据一个实施例的附接到离子泵控制器101的离子泵100的截面视图。
离子泵100包括由室壁104限定的真空室102，室壁104焊接到连接凸缘106以便连接到要抽真空的系统。两个铁氧体磁铁108和110位于室壁104的外部并且安装在离子泵100的相对侧上。磁通量引导件112定位在铁氧体磁铁108和110中的每一者的外侧上，并且在离子泵100的下方和/或侧面上延伸以在铁氧体磁铁108和110中的每一者的外部之间引导磁通量，如由箭头130和132所示。铁氧体磁铁108和110产生穿过真空室102的磁场b。
13.在真空室102内，圆柱形阳极114的阵列定位在两个阴极板116和118之间，使得阳极圆筒的开口面向所述阴极板。
14.圆柱形阳极114和室壁104维持在正电位，而阴极板116和118维持在接地电位。根据一些实施例，阴极板116和118与圆柱形阳极114之间的电位差为3-7 kv。
15.在操作中，凸缘106连接到要抽真空的系统的凸缘。一旦连接所述凸缘，要抽真空的系统内的粒子便行进到真空室102中并最终在圆柱形阳极114中的一者的内部内移动。磁场b以及阳极114与阴极板116和118之间的电位的组合致使电子俘获在圆柱形阳极114中的每一者内。虽然俘获在圆柱形阳极114内，但是所述电子在运动，使得当粒子进入圆柱形阳极114时，其被所俘获的电子撞击，从而致使所述粒子电离。所产生带正电的离子通过阳极114与阴极板116和118之间的电位差加速，从而致使所述带正电的离子从圆柱形阳极114的内部朝向阴极板116和118中的一者移动。离子撞击阴极板116/118，从而致使来自阴极板116/118的材料远离所述板溅射，并且致使所述离子变成嵌入阴极板116/118中。
16.离子泵控制器101提供并监测通过导体216和218施加到阳极114和阴极板116/118的电流和电压。离子泵控制器101使用阳极114与阴极板116/118之间的所测量电流来计算真空室102内的压力。根据一些实施例，离子泵控制器101包括触摸屏以接收控制指令并显示离子泵100的状态，包括阳极114与阴极板116/118之间的电流和电压以及真空室102内的压力。离子泵控制器101还包括用于与各种计算设备通信的网络通信接口。这种计算设备可以向离子泵控制器101发送命令信号以控制泵100的操作，并且可以从离子泵控制器101接收表示离子泵控制器101和离子泵100的当前状态的值。
17.现有技术离子泵难以在高于10-5
毫巴的压力下启动。在这样的压力下，在施加高电压的情况下，在泵内形成强等离子体，其在阴极与阳极之间传导电流。这限制可以在阳极与阴极之间形成的电位差的量值，这又限制发生的溅射的量。另外，强等离子体的形成在离子泵内产生热，这进一步增加压力。此压力增加允许等离子体传导更多电流，从而进一步限制泵中的阳极与阴极之间的电压的量值。
18.本文中描述的实施例在离子泵启动期间限制等离子体的形成，使得提供给泵的更少电能浪费在发热上。特别地，替代在阳极与阴极之间不断地施加功率，所述实施例在阳极与阴极之间施加电源电压的脉冲。每一脉冲足以在泵内引发溅射，同时防止或至少限制离子泵内强等离子体的形成。当跨越阳极和阴极施加功率脉冲时，所述泵监测离子泵的状态，诸如当向所述泵供应功率时，阴极与阳极之间的电压。当所监测的状态达到阈值水平时，在阳极与阴极之间连续地施加功率。
19.图2提供根据一个实施例的离子泵控制器101的电路图。离子泵控制器101从电源200接收功率。根据各种实施例，所述功率为100-240 vac；而在其他实施例中，所述功率为12或24 vdc。离子泵控制器101还经由将离子泵控制器101连接到电源200的相同插头连接到接地。
20.来自电源200的功率被提供到电压调节单元202，电压调节单元202提供经调节的dc电压以给离子泵控制器101的各种电路供电。电压调节单元202还将经调节的dc电压输出204提供到开关206。开关206由由来自开关控制器212的控制信号210控制的诸如功率mosfet的一个或多个固态开关组成。开关206的输出205是基于控制信号210在经调节的dc电压输出204的电压与接地之间交替的脉冲信号。
21.脉冲信号205被提供到升压变压器208，升压变压器208增加电压以产生高压ac信号207。高压ac信号207被提供到高压倍增器214，高压倍增器214产生dc功率输出209，dc功率输出209具有是高压ac信号207的量值的倍数的空载电压。
22.dc功率输出209连接到电压和电流计量器220，电压和电流计量器220测量dc功率输出209的电压和电流。
23.根据一个实施例，由升压变压器208提供的电压增加部分地基于脉冲信号205中的脉冲的频率和/或脉冲宽度。因此，开关控制器212可以通过修改脉冲信号205的频率和/或脉冲宽度来改变由升压变压器208输出的电压。根据一个实施例，开关控制器212基于由微处理器222提供的针对dc功率输出209的目标电压231与由电压和电流计量器220提供的dc功率输出209的所测量电压233之间的差229来修改频率和/或脉冲宽度。在图2中，此差被示出为由单独加法器228产生，但是在其他实施例中，所述差在开关控制器212内确定。当差229指示所测量电压233小于目标电压231时，开关控制器212改变控制信号210以调整开关206的切换，使得dc功率输出209上的电压增加。当差229指示所测量电压233大于目标电压231时，开关控制器212改变控制信号210以调整开关206的切换，使得dc功率输出209上的电压减小。
24.如下文进一步论述的，当泵内的压力高于某一阈值时，诸如在泵启动时，dc功率输出209的电压是脉冲的。在这种脉冲期间，开关控制器212将暂停调整开关206的切换，或者将仅基于在脉冲dc功率输出209的每一循环期间测量的最大电压来调整所述切换。
25.电压和电流计量器220以规则间隔向微处理器222提供表示dc功率输出209的所测量电流和电压的数字值。微处理器222使用电流值来计算泵室102中的压力，并改变用户界面224上的图形以显示电流、电压和压力的值。微处理器222还通过用户界面224和/或通过通信端口226接收用于启动和停止离子泵100的指令。
26.微处理器222使用dc功率输出209的所测量电压来控制脉冲开关240，脉冲开关240交替地将dc功率输出209连接到导体216和从导体216断开连接。根据一个实施例，脉冲开关240是物理继电器，而在其他实施例中，开关206由诸如功率mosfet和高压绝缘栅双极晶体管(igbt)的一个或多个固态开关组成。根据一个实施例，微处理器222设置控制信号241以致使脉冲开关240在dc功率输出209的电压下降到阈值电压以下时将dc功率输出209与导体216断开连接。在一时间周期之后，微处理器222改变控制信号241以致使脉冲开关240将dc功率输出209重新连接到导体216。重复这两个步骤，从而在导体216上产生电压脉冲，所述电压脉冲帮助防止当泵室内的压力高时、诸如在泵启动期间强等离子体的形成。当dc功率输出209上的电压在脉冲开关240闭合时不再下降到阈值电压以下时，微处理器222将控制信号241设置为恒定值以将脉冲开关240维持在闭合位置。
27.图3沿着共用时间线308提供三个曲线图302、304和306。曲线图302表示控制信号241，并且被示出为在断开状态310与闭合状态312之间转换。断开状态310表示控制信号241
的这种值，所述值致使脉冲开关240断开、因此其并不将dc功率输出209连接到导体216。闭合状态312表示控制信号241的这种值，所述值致使脉冲开关240闭合以便将dc功率输出209连接到导体216。曲线图304是dc功率输出209上的电压的曲线图，并且曲线图306是导体216上的电压的曲线图，导体216上的所述电压也是阳极114与阴极板116/118之间的电位差。
28.图4提供了根据一个实施例的启动离子泵的方法的流程图。在图4的方法之前，诸如在图3中的时间点314，无功率施加到离子泵，并且所述离子泵被视为关闭。在图3的时间点316和图4的步骤400，微处理器222基于通过用户界面224接收的输入和/或通过通信端口226接收的指令开启泵。在步骤402处，在dc功率输出209上产生目标电压，同时微处理器222发出控制信号241上的值，使得脉冲开关240断开。由于脉冲开关240断开，因此dc功率输出209上的电压增加，而导体216上的电压保持在接地/中性。
29.当dc功率输出209达到目标电压时，微处理器222在时间点318发送控制信号241上的值以闭合脉冲开关240，步骤404。这致使dc功率输出209连接到导体216，从而导致dc功率输出209上的电压下降，并且导体216上的电压增加，直到dc功率输出209和导体216达到电压319。电压319的量值由在阳极114与阴极板116/118之间流过室102中的气体的电流量控制。一般来说，对于室102中的较高气体压力，电流较高。所述电流与朝向阴极板的正离子流相关联，从而导致离子在阴极板处的捕获和/或捕获室102中的其他粒子的溅射。因此，导体216上的电压的增加导致室102中的压力的减小。
30.在步骤406处，微处理器222检测到dc功率输出209的电压319低于阈值电压321，并且作为响应，在步骤408处发送控制信号241上的值以断开脉冲开关240。这断开dc功率输出209与导体216之间的连接，从而导致dc功率输出209上的电压返回到目标电压，并且导体316上的电压返回到接地/中性。
31.在步骤410处，微处理器222等待诸如0.5秒的时间周期，然后返回到步骤404并重新闭合脉冲开关240。当脉冲开关240重新闭合时，dc功率输出209重新连接到导体216，从而导致dc功率输出209上的电压下降，并且导体216上的电压增加，直到dc功率输出209和导体216达到电压323。电压323大于电压319，因为室102中的压力已经由导体216上的电压脉冲减小，从而减小阳极114与阴极板116/118之间的电流。
32.在步骤406处，微处理器222再次检测到dc功率输出209的电压323低于阈值电压321，并且作为响应，在步骤408处发送控制信号241上的值以断开脉冲开关240。这断开dc功率输出209与导体216之间的连接，从而导致dc功率输出209上的电压返回到目标电压，并且导体216上的电压返回到接地/中性。在步骤410处，微处理器222再次等待诸如0.5秒的时间周期，然后返回到步骤404并重新闭合脉冲开关240。
33.微处理器222继续重复步骤404、406、408和410，从而在时间周期325期间产生控制信号241上的脉冲序列以及dc功率输出209和导体216上的对应电压脉冲序列。因此，微处理器222在向阳极114提供功率与不向其提供功率之间交替，从而在启动离子泵时在增加与减小阳极与阴极之间的电位差之间交替。另外，当室102中的压力下降时，导体216上的电压脉冲序列中的每一连续脉冲都具有稍大电压。
34.最终，在时间点321，当脉冲开关240闭合时，dc功率输出209上的电压并不下降到阈值电压321以下。因此，微处理器222在步骤406之后并不重新断开脉冲开关240，而是在步骤412替代地使脉冲开关240闭合。这导致dc功率输出209和导体216的电压缓慢上升，直到
所述电压在时间326达到目标电压。
35.在一些实施例中，微处理器222以规则间隔断开和闭合开关206，其中脉冲开关240闭合的时间长度等于脉冲开关240断开的时间长度。在其他实施例中，脉冲开关240断开的时间量与其闭合的时间量不同。在另外的实施例中，脉冲开关240在每一脉冲期间闭合的时间量随时间变化。根据各种实施例，脉冲开关240闭合达0.005秒与2秒之间，并且脉冲开关240断开达0.5秒与2秒之间。
36.通过在离子泵的启动时施加电压脉冲，本实施例能够限制或完全防止离子泵内等离子体的形成，并且从而减少在启动离子泵时损失成热的能量的量。这不仅更高效，还帮助减少因过热而对离子泵的损坏。虽然以上实施例描述在泵启动期间施加电压脉冲，但是在其他实施例中，电压脉冲可以在dc功率输出209上的电压低于阈值电压321的任何时间施加。
37.在以上论述中，脉冲开关240位于高压倍增器214与导体216之间。在另一实施例中，脉冲开关240位于升压变压器208与高压倍增器214之间。将脉冲开关240移动到高压倍增器214之前的位置导致脉冲开关240以较低电压操作，从而降低脉冲开关240的成本。然而，将脉冲开关240放置在高压倍增器214之前也增加脉冲开关240的切换与导体216的电压的所产生变化之间的延迟。在其他实施例中，脉冲开关240位于开关206与升压变压器208之间。同样，这进一步降低脉冲开关240的电压要求，从而降低脉冲开关240的成本，同时进一步增加切换与导体216上的电压变化之间的延迟。
38.在以上论述中，阴极板116/118被描述为接地，而阳极114处于正电压。在其他实施例中，阳极114维持在接地，而借助每一脉冲向阴极板116/118施加负电位。是向阴极板116/118施加负电压还是向阳极114施加正电压的选择是设计偏好问题。因此，可以向阴极板116/118或阳极114施加功率。在本文中，不管阳极114和阴极板116/118的极性如何，阳极114与阴极板116/118之间的电压的量值都称为阳极114与阴极板116/118之间的电位差。
39.虽然上文已经将元件示出或描述为单独实施例，但是每一实施例的若干部分可以与上文描述的其他实施例的全部或一部分组合。
40.虽然已经用结构特征和/或方法动作特有的语言描述所述主题，但是应理解，在所附权利要求书中限定的主题未必限于上文描述的特定特征或动作。相反，公开上文描述的特定特征和动作作为用于实现权利要求的实例性形式。
背景技术：
1.超高真空是特征在于低于10-7帕斯卡（10-9毫巴、大约10-9托）的压力的真空状态。在一些环境中使用离子泵来建立超高真空。在离子泵中，圆柱形阳极管的阵列布置在两个阴极板之间，使得每一管的开口面向所述阴极板中的一者。在阳极与阴极之间施加电位。同时，阴极板的相对侧上的磁铁产生与阳极圆筒的轴线对准的磁场。
2.所述离子泵通过通过可与潘宁单元装置（penning cell setup）相媲美的电位和磁场的组合使电子俘获在圆柱形阳极内来操作。当气体分子漂移到所述阳极中的一者中时，所俘获的电子撞击所述分子，从而致使所述分子电离。所产生的带正电的离子通过阳极与阴极之间的电位朝向所述阴极板中的一者加速，从而使经剥离的电子留在圆柱形阳极中以用于其他气体分子的进一步离子。所述带正电的离子最终被阴极俘获，并且从而从经抽真空的空间去除。通常，所述带正电的离子通过其中所述带正电的离子致使来自阴极的材料溅射到所述泵的真空室中的溅射事件而被俘获。此所溅射的材料涂覆泵内的表面，并且用于俘获在泵内移动的附加粒子。
3.以上论述仅提供一般背景技术信息，并且并不打算用于帮助确定所要求保护主题的范围。所要求保护主题并不限于解决在背景技术中叙述的任何或所有缺点的实施方案。
技术实现要素：
4.离子泵控制器被配置成在泵送的开始期间在增加与减小离子泵的阳极与阴极之间的电位差之间交替多次。
5.根据进一步的实施例，一种操作离子泵的方法包括增加和减小所述离子泵的阳极与阴极之间的电压，并且然后确定所述离子泵的状态已经改变。响应于所述状态的所述变化，在阳极与阴极之间施加稳态电压。
6.根据再进一步的实施例，离子泵控制器被配置成在启动期间自动在向离子泵中的阳极和阴极中的至少一者提供功率和不向所述至少一者提供功率之间交替。
7.提供此发明内容以便以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。此发明内容既不打算标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不打算用于帮助确定所要求保护主题的范围。
附图说明
8.图1提供了离子泵的截面视图。
9.图2提供了根据一个实施例的控制器组件的框图。
10.图3沿着共用时间线提供控制信号、输出电压和阳极-阴极电压的曲线图。
11.图4提供了根据各种实施例的方法的流程图。
具体实施方式
12.图1提供了根据一个实施例的附接到离子泵控制器101的离子泵100的截面视图。
离子泵100包括由室壁104限定的真空室102，室壁104焊接到连接凸缘106以便连接到要抽真空的系统。两个铁氧体磁铁108和110位于室壁104的外部并且安装在离子泵100的相对侧上。磁通量引导件112定位在铁氧体磁铁108和110中的每一者的外侧上，并且在离子泵100的下方和/或侧面上延伸以在铁氧体磁铁108和110中的每一者的外部之间引导磁通量，如由箭头130和132所示。铁氧体磁铁108和110产生穿过真空室102的磁场b。
13.在真空室102内，圆柱形阳极114的阵列定位在两个阴极板116和118之间，使得阳极圆筒的开口面向所述阴极板。
14.圆柱形阳极114和室壁104维持在正电位，而阴极板116和118维持在接地电位。根据一些实施例，阴极板116和118与圆柱形阳极114之间的电位差为3-7 kv。
15.在操作中，凸缘106连接到要抽真空的系统的凸缘。一旦连接所述凸缘，要抽真空的系统内的粒子便行进到真空室102中并最终在圆柱形阳极114中的一者的内部内移动。磁场b以及阳极114与阴极板116和118之间的电位的组合致使电子俘获在圆柱形阳极114中的每一者内。虽然俘获在圆柱形阳极114内，但是所述电子在运动，使得当粒子进入圆柱形阳极114时，其被所俘获的电子撞击，从而致使所述粒子电离。所产生带正电的离子通过阳极114与阴极板116和118之间的电位差加速，从而致使所述带正电的离子从圆柱形阳极114的内部朝向阴极板116和118中的一者移动。离子撞击阴极板116/118，从而致使来自阴极板116/118的材料远离所述板溅射，并且致使所述离子变成嵌入阴极板116/118中。
16.离子泵控制器101提供并监测通过导体216和218施加到阳极114和阴极板116/118的电流和电压。离子泵控制器101使用阳极114与阴极板116/118之间的所测量电流来计算真空室102内的压力。根据一些实施例，离子泵控制器101包括触摸屏以接收控制指令并显示离子泵100的状态，包括阳极114与阴极板116/118之间的电流和电压以及真空室102内的压力。离子泵控制器101还包括用于与各种计算设备通信的网络通信接口。这种计算设备可以向离子泵控制器101发送命令信号以控制泵100的操作，并且可以从离子泵控制器101接收表示离子泵控制器101和离子泵100的当前状态的值。
17.现有技术离子泵难以在高于10-5
毫巴的压力下启动。在这样的压力下，在施加高电压的情况下，在泵内形成强等离子体，其在阴极与阳极之间传导电流。这限制可以在阳极与阴极之间形成的电位差的量值，这又限制发生的溅射的量。另外，强等离子体的形成在离子泵内产生热，这进一步增加压力。此压力增加允许等离子体传导更多电流，从而进一步限制泵中的阳极与阴极之间的电压的量值。
18.本文中描述的实施例在离子泵启动期间限制等离子体的形成，使得提供给泵的更少电能浪费在发热上。特别地，替代在阳极与阴极之间不断地施加功率，所述实施例在阳极与阴极之间施加电源电压的脉冲。每一脉冲足以在泵内引发溅射，同时防止或至少限制离子泵内强等离子体的形成。当跨越阳极和阴极施加功率脉冲时，所述泵监测离子泵的状态，诸如当向所述泵供应功率时，阴极与阳极之间的电压。当所监测的状态达到阈值水平时，在阳极与阴极之间连续地施加功率。
19.图2提供根据一个实施例的离子泵控制器101的电路图。离子泵控制器101从电源200接收功率。根据各种实施例，所述功率为100-240 vac；而在其他实施例中，所述功率为12或24 vdc。离子泵控制器101还经由将离子泵控制器101连接到电源200的相同插头连接到接地。
20.来自电源200的功率被提供到电压调节单元202，电压调节单元202提供经调节的dc电压以给离子泵控制器101的各种电路供电。电压调节单元202还将经调节的dc电压输出204提供到开关206。开关206由由来自开关控制器212的控制信号210控制的诸如功率mosfet的一个或多个固态开关组成。开关206的输出205是基于控制信号210在经调节的dc电压输出204的电压与接地之间交替的脉冲信号。
21.脉冲信号205被提供到升压变压器208，升压变压器208增加电压以产生高压ac信号207。高压ac信号207被提供到高压倍增器214，高压倍增器214产生dc功率输出209，dc功率输出209具有是高压ac信号207的量值的倍数的空载电压。
22.dc功率输出209连接到电压和电流计量器220，电压和电流计量器220测量dc功率输出209的电压和电流。
23.根据一个实施例，由升压变压器208提供的电压增加部分地基于脉冲信号205中的脉冲的频率和/或脉冲宽度。因此，开关控制器212可以通过修改脉冲信号205的频率和/或脉冲宽度来改变由升压变压器208输出的电压。根据一个实施例，开关控制器212基于由微处理器222提供的针对dc功率输出209的目标电压231与由电压和电流计量器220提供的dc功率输出209的所测量电压233之间的差229来修改频率和/或脉冲宽度。在图2中，此差被示出为由单独加法器228产生，但是在其他实施例中，所述差在开关控制器212内确定。当差229指示所测量电压233小于目标电压231时，开关控制器212改变控制信号210以调整开关206的切换，使得dc功率输出209上的电压增加。当差229指示所测量电压233大于目标电压231时，开关控制器212改变控制信号210以调整开关206的切换，使得dc功率输出209上的电压减小。
24.如下文进一步论述的，当泵内的压力高于某一阈值时，诸如在泵启动时，dc功率输出209的电压是脉冲的。在这种脉冲期间，开关控制器212将暂停调整开关206的切换，或者将仅基于在脉冲dc功率输出209的每一循环期间测量的最大电压来调整所述切换。
25.电压和电流计量器220以规则间隔向微处理器222提供表示dc功率输出209的所测量电流和电压的数字值。微处理器222使用电流值来计算泵室102中的压力，并改变用户界面224上的图形以显示电流、电压和压力的值。微处理器222还通过用户界面224和/或通过通信端口226接收用于启动和停止离子泵100的指令。
26.微处理器222使用dc功率输出209的所测量电压来控制脉冲开关240，脉冲开关240交替地将dc功率输出209连接到导体216和从导体216断开连接。根据一个实施例，脉冲开关240是物理继电器，而在其他实施例中，开关206由诸如功率mosfet和高压绝缘栅双极晶体管(igbt)的一个或多个固态开关组成。根据一个实施例，微处理器222设置控制信号241以致使脉冲开关240在dc功率输出209的电压下降到阈值电压以下时将dc功率输出209与导体216断开连接。在一时间周期之后，微处理器222改变控制信号241以致使脉冲开关240将dc功率输出209重新连接到导体216。重复这两个步骤，从而在导体216上产生电压脉冲，所述电压脉冲帮助防止当泵室内的压力高时、诸如在泵启动期间强等离子体的形成。当dc功率输出209上的电压在脉冲开关240闭合时不再下降到阈值电压以下时，微处理器222将控制信号241设置为恒定值以将脉冲开关240维持在闭合位置。
27.图3沿着共用时间线308提供三个曲线图302、304和306。曲线图302表示控制信号241，并且被示出为在断开状态310与闭合状态312之间转换。断开状态310表示控制信号241
的这种值，所述值致使脉冲开关240断开、因此其并不将dc功率输出209连接到导体216。闭合状态312表示控制信号241的这种值，所述值致使脉冲开关240闭合以便将dc功率输出209连接到导体216。曲线图304是dc功率输出209上的电压的曲线图，并且曲线图306是导体216上的电压的曲线图，导体216上的所述电压也是阳极114与阴极板116/118之间的电位差。
28.图4提供了根据一个实施例的启动离子泵的方法的流程图。在图4的方法之前，诸如在图3中的时间点314，无功率施加到离子泵，并且所述离子泵被视为关闭。在图3的时间点316和图4的步骤400，微处理器222基于通过用户界面224接收的输入和/或通过通信端口226接收的指令开启泵。在步骤402处，在dc功率输出209上产生目标电压，同时微处理器222发出控制信号241上的值，使得脉冲开关240断开。由于脉冲开关240断开，因此dc功率输出209上的电压增加，而导体216上的电压保持在接地/中性。
29.当dc功率输出209达到目标电压时，微处理器222在时间点318发送控制信号241上的值以闭合脉冲开关240，步骤404。这致使dc功率输出209连接到导体216，从而导致dc功率输出209上的电压下降，并且导体216上的电压增加，直到dc功率输出209和导体216达到电压319。电压319的量值由在阳极114与阴极板116/118之间流过室102中的气体的电流量控制。一般来说，对于室102中的较高气体压力，电流较高。所述电流与朝向阴极板的正离子流相关联，从而导致离子在阴极板处的捕获和/或捕获室102中的其他粒子的溅射。因此，导体216上的电压的增加导致室102中的压力的减小。
30.在步骤406处，微处理器222检测到dc功率输出209的电压319低于阈值电压321，并且作为响应，在步骤408处发送控制信号241上的值以断开脉冲开关240。这断开dc功率输出209与导体216之间的连接，从而导致dc功率输出209上的电压返回到目标电压，并且导体316上的电压返回到接地/中性。
31.在步骤410处，微处理器222等待诸如0.5秒的时间周期，然后返回到步骤404并重新闭合脉冲开关240。当脉冲开关240重新闭合时，dc功率输出209重新连接到导体216，从而导致dc功率输出209上的电压下降，并且导体216上的电压增加，直到dc功率输出209和导体216达到电压323。电压323大于电压319，因为室102中的压力已经由导体216上的电压脉冲减小，从而减小阳极114与阴极板116/118之间的电流。
32.在步骤406处，微处理器222再次检测到dc功率输出209的电压323低于阈值电压321，并且作为响应，在步骤408处发送控制信号241上的值以断开脉冲开关240。这断开dc功率输出209与导体216之间的连接，从而导致dc功率输出209上的电压返回到目标电压，并且导体216上的电压返回到接地/中性。在步骤410处，微处理器222再次等待诸如0.5秒的时间周期，然后返回到步骤404并重新闭合脉冲开关240。
33.微处理器222继续重复步骤404、406、408和410，从而在时间周期325期间产生控制信号241上的脉冲序列以及dc功率输出209和导体216上的对应电压脉冲序列。因此，微处理器222在向阳极114提供功率与不向其提供功率之间交替，从而在启动离子泵时在增加与减小阳极与阴极之间的电位差之间交替。另外，当室102中的压力下降时，导体216上的电压脉冲序列中的每一连续脉冲都具有稍大电压。
34.最终，在时间点321，当脉冲开关240闭合时，dc功率输出209上的电压并不下降到阈值电压321以下。因此，微处理器222在步骤406之后并不重新断开脉冲开关240，而是在步骤412替代地使脉冲开关240闭合。这导致dc功率输出209和导体216的电压缓慢上升，直到
所述电压在时间326达到目标电压。
35.在一些实施例中，微处理器222以规则间隔断开和闭合开关206，其中脉冲开关240闭合的时间长度等于脉冲开关240断开的时间长度。在其他实施例中，脉冲开关240断开的时间量与其闭合的时间量不同。在另外的实施例中，脉冲开关240在每一脉冲期间闭合的时间量随时间变化。根据各种实施例，脉冲开关240闭合达0.005秒与2秒之间，并且脉冲开关240断开达0.5秒与2秒之间。
36.通过在离子泵的启动时施加电压脉冲，本实施例能够限制或完全防止离子泵内等离子体的形成，并且从而减少在启动离子泵时损失成热的能量的量。这不仅更高效，还帮助减少因过热而对离子泵的损坏。虽然以上实施例描述在泵启动期间施加电压脉冲，但是在其他实施例中，电压脉冲可以在dc功率输出209上的电压低于阈值电压321的任何时间施加。
37.在以上论述中，脉冲开关240位于高压倍增器214与导体216之间。在另一实施例中，脉冲开关240位于升压变压器208与高压倍增器214之间。将脉冲开关240移动到高压倍增器214之前的位置导致脉冲开关240以较低电压操作，从而降低脉冲开关240的成本。然而，将脉冲开关240放置在高压倍增器214之前也增加脉冲开关240的切换与导体216的电压的所产生变化之间的延迟。在其他实施例中，脉冲开关240位于开关206与升压变压器208之间。同样，这进一步降低脉冲开关240的电压要求，从而降低脉冲开关240的成本，同时进一步增加切换与导体216上的电压变化之间的延迟。
38.在以上论述中，阴极板116/118被描述为接地，而阳极114处于正电压。在其他实施例中，阳极114维持在接地，而借助每一脉冲向阴极板116/118施加负电位。是向阴极板116/118施加负电压还是向阳极114施加正电压的选择是设计偏好问题。因此，可以向阴极板116/118或阳极114施加功率。在本文中，不管阳极114和阴极板116/118的极性如何，阳极114与阴极板116/118之间的电压的量值都称为阳极114与阴极板116/118之间的电位差。
39.虽然上文已经将元件示出或描述为单独实施例，但是每一实施例的若干部分可以与上文描述的其他实施例的全部或一部分组合。
40.虽然已经用结构特征和/或方法动作特有的语言描述所述主题，但是应理解，在所附权利要求书中限定的主题未必限于上文描述的特定特征或动作。相反，公开上文描述的特定特征和动作作为用于实现权利要求的实例性形式。
再多了解一些
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