Сорбционный вакуумный насос

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 11 528386 Союз Советских Социалистических Республикосударственныи комитСовета Министров ССС(53) УДЕ, 621.65(088.8 делам изобретений и открытий вания описания 30.09.7 ата опуолп 72) Авторы изобретения бояджян, Я. А, Помел С. И. Мирошкин) Заявитель ИОННЪЙ МНЫНАСОС 54) С относится к ва к средствам по сы, в основе кои электронно-луматериала 1,Предлагаемое изобретение куумной технике, в частности лучения безмасляного вакуумИзвестны сорбционные насо торых лежат резистивные ил чевые испарители геттерного Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является сорбционный вакуумный насос, содержащий размещенный в корпусе насоса генератор плазмы геттерного материала, выполненный в виде катода из этого материала, анода и устройство для зажигания вакуумной дуги 2.Основным недостатком указанных устройств является неэффективная откачка инертных газов.С целью повышения эффективности откачки газов предлагаемый насос снабжен устройством для ионизации откачиваемых газов и ускорения образованных ионов к сорбирующей поверхности, состоящим из вспомогательного анода, подключенного к корпусу насоса через источник электропитания, магнитной системы, создающей в объеме корпуса насоса магнитное поле, параллельное рабочей поверхности вспомогательного анода и жалюзийного экрана, электрически связанного с корпусом насоса и закрывающего его входное отверстие. В плазме вакуумной дуги, заполняющейобъем корпуса насоса, степень понизацпи очень высока (до 80 в 90), поэтому в ней имеется большое количество электронов, 5 ускоренных в области катодного падения потенциала до энергий в несколько десятков электрон-вольт и обладающих высокой ионпзирующей способностью, Резко повысить эффективность процессов понизации частиц газов, 10 также присутствующих в объеме корпуса,можно путем увеличения времени жизни электронов в объеме за счет создания условий, затрудняющих их уход из этого объема. В предлагаемом насосе уход электронов на кор 1 б пус невозможен, так как он находится подотрицательным потенциалом. В то же время их уход в направлении электрического поля на вспомогательный анод, находящийся под положительным потенциалом, оказывается за труднительным вследствие эффекта замагниченности электронов в магнитном поле, создаваемым магнитной системой. В этом случае уход электронов с магнитных силовых лшшй на положительный электрод 25 становится возможным лишь в результатеих столкновений с частицами газов, приводящих к ионизацпп последних. Жалюзийный экран, закрывающий входное отверстие корпуса, а также препятствует уходу электро нов из объема.65 Такм образом, в предлагаемом насосе резко пнтснсифицируются процессы ионизация остаточных газов электронами в объеме корпуса, при этом образующиеся ионы газов, в том числе и инертных, ускоряются к корпусу насоса, находящемуся под отрицательным потенциалом и эффективно сорбируются пленкой геттерного материала, а также внедряются в пленку и замуровываются в ней непрерывно испаряющимся геттерным материаПредлагаемый насос позволяет повысить эффективность ионной откачки газов и осу шествить откачку инертных газов путем ионизацин частиц газа электронами плазмы геттерного материала, ускорения образующихся ионов к поверхности сорбции и замуровывания их в пленке геттера.На чертеже показан в разрезе предлагаемый сорбционный вакуумный насос,Импульсный генератор плазмы геттерного материала содержит катодпый узел 1, анод 2, устройство для зажигания дуги 3. Все узлы укреплены на фланце 4, с помощью которого они герметично крепятся к корпусу 5 насоса. Катодный узел выполнен в виде водоохлаждаемого основания б и изолирован от фланца с помощью металлокерамического изолятора 7. На основании 6 укреплен геттерный материал в виде цилиндрической трубы 8, являющейся катодом, что обеспечивается ее надежный тепловой контакт с основанием б и возможность быстрой замень по мере износа, Анод 2 выполнен в виде водоохлаждаемой спирали, охватывающей катодный узел 1, концы которой герметично выведены через фланец 4 с помощью металлокерамических изоляторов 9 и 10, Узел 3 поджига содержит поджигающий электрод 11, отделяемый от катода изолятором 12, Изолированный токоввод 13 электрода 11 проходит внутри полости основания катода 6. Катод 8 и анод 2 генератора плазмы подключены к источнику 14 электропитания, обеспечивающему пропускание в устройство однополярных импульсов тока, Катод 8 и поджигающий электрод 11 подключены к импульсному источнику 15 поджига.Устройство для ион изации газов электронами плазмы геттерного материала и ускорения ионов к корпусу 5, являющемуся сорбирующей поверхностью, включает в себя магнитную систему, выполненную, например, в виде электромагнитной катушки 16, создающей в объеме корпуса насоса осевое магнитное поле, вспомогательный анод 17 с рабочей поверхностью 18, параллельной силовым линиям магнитного поля, и источник 19 электропитания, подключенный положительным полюсом к вспомогательному аноду 17, а отрицательным - к корпусу 5 насоса, который снабжен жалюзийным экраном 20, закрывающим его входное отверстие.Насос работает следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Г 1 ри подаче положительного импульса на 1 р 5 жея и Поджигаоций элеет 1)од 11 от источника 15 поджига мсжду этим электро. дом и катодом 8 происходит пробой по по верхности разделяющего их изолятора 12 Пробой вызывает зажигание импульсной ва куумной дуги между катодом 8 и анодом 2, горящей в парах материала катода 8, изго. товленного из геттерного материала. При горении дуги из катодных микропятен, распространяющихся на всю цилиндрическую поверхность катода 8, осуществляется генерация плазмы геттерного материала, продукты конденсации которой образуют на корпусе насоса пленку геттерного материала.Дуга существует до момента перехода тока источника 14 питания через нуль, затем погасший разряд вновь зажигается подачей импульса напряжения на поджигающий электрод 11 от источника 15 поджига. Поскольку на поверхности изолятора 12 за время горения импульсной вакуумной дуги происходит частичная конденсация плазмы геттерного материала с образованием пленки, очередной пробой импульсом поджигающего напряжения существенно облегчается (пробой осуществляется по этой пленке), при этом периодически испаряемая при пробое пленка каждый раз восстанавливается в течение импульса горения вакуумной дуги, обеспечивая работу устройства с заданной частотой следования импульсов. Изменением частоты следования импульсов, а также величины тока в единичном импульсе можно в широких пределах изменять расход геттерного материала.Плазма геттерного материала, генерируемая из катодных микропятен, образующихся на цилиндрической поверхности катода 8 во время рабочего цикла устройства, заполняет объем корпуса 5 насоса, принимая потенциал, близкий к потенциалу вспомогательного положительного электрода 17, при этом ионы этой плазмы ускоряются к корпусу 5 насоса, находящемуся под отрицательным потенциалом, создаваемым источником 19, и конденсируются на нем, образуя пленку, являющуюся сорбирующей поверхностью. Электроны плазмы не могут попасть на корпус 5, а их выходу из объему насоса препятствует жалюзная заслонка 20, электрически соединенная с корпусом 5.Уход электронов из объема насоса становится возможным лишь на вспомогательный анод 17. Однако в осевом магнитном поле, создаваемом катушкой 16, электроны оказываются замагниченными, поэтому их уход с магнитных силовых линий поперек магнитного поля в направлении электрического поля на вспомогательный анод 17 становится возможным лишь в результате столкновений, приводящих к потере ими энергии. Следовательно, время жизни электронов в объеме насоса резко возрастает и при столкновениях электронов с атомами и молекулами газов, присутствующими в объеме насоса, осущест влясся эффеквдя пенизи ос.сдпих. Оора.ующиеся при этом ионыазов ускоряотс элекричес(м полем к (орусу насоса и сорбируются пленкой геттерного материала,Таким образом, предлагаемый насос осуществляет откачку как активных, так и инертных газов, повьппает ее эфсрективность за счет реализации процессов ионизации газов, ускорения ионов к сорбирующей пленке и сорбции их этой пленкой,Испытания предложенного макета насоса показали. что предельный вакуум, получаемый насосом с вклоченным ионизатором, составляет (1 - 2) 10 -мм рт. ст., в то время как при выключенном ионизаторе не превышает (1 10 -- 5 10 - ") мм рт. ст.(1 ормула изобретенияСорбционный вакуумный насос, содержаний размещенный в корпусе насоса генсра, р плдзмы гсгерп го мдеридга, выполнении 1 в виде кдтодд из эгого материала, анод и устройство для зажигания вакуумной дуги, отличающийся тем, что, с целью повыше ппя эффективности окачи газов, он снабженустройством для попизации газов и ускорения образозанных ионов к сорбирующей поверхности, состоящим из вспомогательного анода, подключенного к корпусу насоса че рсз исто пик электропитания, магнитной системы, создающсй в объеме насоса магнитпое поле, параллельное рабочей поверхности вспомогательного анода и жалюзийного экрана, электрически связанного с корпусом на соса и закрывающего сго входное отверстие. Источип(п информации, принятые во внимднис прп экспсртпзе:1. Пауэр Б. Д. Всоковакуумные откачц 20 устройства. 3 срги, Москва, 1969 г., гл. 1.2. Патент СИ 1 Л М ЗГ 54691, кл, 315108,1972 г.