Магниторазрядный насос

О П И С А Н И Е ,940263ИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт, свнд-ву(22) Заявлено 16.12,80 (21)3218080/18-21с присоединением заявки РЙ(23)Прноритет(51)М. Кл. Н 01 У 41 ЮО ВеУдаУетееллмЯ кемнтет СССР лф делам лзабретееЯ и етерыткЯ(53) УДК 621. ,52 1(088,8) Дата опубликования описания 02,07.82 В. Н. Пакулнн, А. Ф. Крупальннков, Ю, А, ирлнн,А. М. Шерешевскнй и М. Ц. Бинунскнй , . Агрозтзическнй научив-исследовательский н 1 рщтути 1 твучнопроизводственное обьеднненне Буревестник(54) МАГНИТОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС 1Изобретение относится к конструкци 1" вьтсоковакуумных ионно сорбцианных магниторазрядных насосов и может быть ис: пользовано в вакуумной технике.В магниторазрядных.насосах поглоще 5 ние геттерами химически активных газов сочетается с ионным способом откачки инертных газов и углеводородов. Достигаемое предельное давление в хорошо обеэгаженньтк обьемвх и беэ нвтеквния газа ниже 1 С Па.Сорбционная откачка обеспечивается за счет осаждения на стенках анода или специальных коллекторов материала катода, распыленного ищлцим на него потоком 1 ионов оствточньа газов. Источником ионнеетрутощнх остаточный газ частиц служит разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях.Наряду с простотой конструкции глав 1 о ными достоинствами магниторазрядных насосов являются их большая экономичность и независимость скорости откачки от рабочего давления. Это обусловлено автоматической стабилизацией катодного распыления за счет пропорциональности тока разряда давлению газа в разрядной камере.Основным недостатком магниторазряд ных насосов является большая удельная масса - 0,3-0,5 кг/л против, например, 0,04-О,09 кг/л(с у нспарительньв ионно-сорбционных нвсосоц.И звестен магниторазрядный насос, со держащий ячеисгый анод, размещенный в магнитном поле между плоскими атодами. Каждая ячейка насосв работает независимо от других, твк что скорость се качки пропорциональна общей площади электродов. Достоинства известного насоса заключаются в его технологичнос ти н воэможности повышения производительности зв счет простого увегжчения числа ячеек 11.Недостатком такого насоса является закрытость его конструкции, т.е. малая проводимость каналов, соеднняюпвтх отдельные ячейки с вакуумным обьемом;3 й 40263 ф 3 то качество известного насоса ведет к щем полый цилиндрический анод, служащий неполному использованию возможностей орновременно корпусом насоса, располоячеек, т.е. к снижению скорости откач- женный коаксиально с ним катод в виде ки, Другим недостатком известной кон- полого цилиндра иэ геттерного материа.струкции является большая удельная мас ла, один из торцов которого герметично са насоса. закрыт, а другой герметично соединен сУказанные недостатки неизбежны в на- анодом через кольцеобразный изолятор, сосах с ячеистым анодом и могут быть и внешнюю магнитную систему, располоустранены лишь при переходе к другой женную в полости катода в виде набора геометрии электродов. 10 постоянных магнитовр обращенных одноИзвестен также магниторазрядный на- именными полюсами друг к другу и раэсос, содержащий полый цилиндрический деленных шайбами из магнитомягкого маанод, служащий одновременно корпусом териала, катод выполнен в виде двух гернасоса, расположенный коаксиально с ним метично соединенных по торцам со сторокатод в виде полого цилиндра из геттер ны вакуумного обьема коаксиальных циного материала, один из торцов которого линдров, в полости меньшего иэ которых, герметично закрыт, а другой герметично на оси насоса, расположен металлический соединен с анодами через кольцеобраэный стержень, электрически соединенный с изолятор, и внешнюю магнитную систему, анодом, а в полости между катодными расположенную в полости катода в виде о цилиндрами размещена магнитная система. набора дисковых постоянных магнитов, На чертеже показан предлагаемый обращенных одноименными полюсами друг насос.к другу и разделенных шайбами из магни- Насос содержит полый цилиндрический томягкого материала. анод 1, одновременно сщжащий корпусомРазряд в насосе поддерживается в по насоса и имеющий фланец 2 для присое лости между катодом и анодов в кольце- динения к откачиваемому обьему. В ановых областях центральных плоскостей де 1 размещен полый катод 3, к которо- магнитов. В этих областях соблюдается му изнутри примыкает магнитная систевзаимная пэрпендикулярность электричес- ма, выполненная в виде набора кольце- кого и магнитного полей. Кольцевые об- вых постоянных магнитов 4, обращенных ласти, расположенные в центральных плъ друг к рругу одноименными полюсами и скостях шайб, не участвуют в разряде и разделенных шайбами 5 иэ магнитомягконе подвергаются распылению. Своей тор- го материала (например, Армко). Внутри цовой частью полость между анодом и ка- магнитов с шайбами установлены примытодом, где существует разряд и происхо- кающий к ним цилиндр 6 и проходящий по дит откачка газа, открыта к откачивае оси стержень 7. Цилиндр 6 соеринен с35мому обьему, так что вакуумная проводи- катодом 3 торцовым кольцом 8, а стермость от этого обьема к области откачки жень 7 - с анодом 1 риском 9. Все в отличие от насосов с ячеистым анодом перечисленные элементы предлагаемого наочень велика, удельная масса снижена по соса осесимметричиы и укреплены соосно мефосравнению с описанным выше известными жру собой.холловскими насосами в несколько раз и Насос работает следующим образом.Приближается к испарительным ионно-сорб- При подаче межру анодом 1 и катодомционным насосам. Магнитная система с - 3 высокого напряжения в несколько киломагнитами в виде дисков размещена в о вольт между ними возникает электричес,крытой к атмосфере внутренней полости кий разряд, ток которого служит одно 45катода и может уделяться при прогреве временно мерой давления. При низкихве2.давлениях разряд локализуется в кольцеОднако такой насос обладает скоро:тью вых слоях, прилегающих к аноду 1 воткачки, связанной с тем, что лишь часть центральных плоскостях магнитов 4.поверХности катода подвергается расПылеЭлектроны, осциллирующие вдоль силовыхнию в процессе рабаты. Устранить этот линий магнитного поля(показаны . кривынедостаток можно, в частности, за счет ми линиями) и дрейфующие вокруг оси, увеличения рабочей части катодиой поверх- движутся к аноду 1 лишь в результате ности. редких ионизирующих столкновений с моЦель изобретения - повышение скорос лекулами газа. Образовавшиеся положитети откачки. льные ионы ускоряются к. катору 3, выэьПоставленная цель достигается тем, вая распыление геттерного материала (тичто в магниторазрядном насосе, содержа- тана), Часть ионов, имея большие скорости,5 9402 внедряется в катод. Распыленный геттерный материал осаждается на аноде, постоянно покрывая его свеженапыленной пленкой. При осаждении на поверхность происходит химическое связывание активных газов иэ расчета одна молекула газа на две молекулы титана. Инертные газы и углеводороды, не взаимодействуя химически с титаном, откачиваются только за счет ионного внедрения в катод. Однако 10 последующее распыление катода в ценгральных плоскостях магнитов разрушает поверхностные слои титана и освобождает часть внедрившихся ионсв инертных газов, которые поступают обратно в раз ь рядную область. Что касается запыленных областей катода, расположенных против шайб 5, то эти области не подвергаются далее ионной бомбардировке, и выход оттуда откаченных газов невозможен. 26Аналогично работает и внутренняя камера насоса, где стержень 7 служит анодом, а цилиндр 6 - кятодом. Выполнение магнитов 4 и шайб 5 в виде колец позволяет увеличить рабочую поверхность 25 электродов почти в двв раза с соответствующим разрастанием скорости откачки.По всей удельной массе (0,08 кг(л/с предлагаемый насос близок к испврительным конно-сорбционным насосам, отличаясь ог них большей надежностью, долговечностью и экономичностью и позволяет повысить скорость откачки в двв раза при вдвое уменьшенной массе, При этом удельная масса насоса уменьшена в четыре раза. Кроме того, он обладает высокой технологичностью так как не требует специально изготавливаемых сложных деталей и позволяет использовать, например, серийно выпускаемые промышленно, стью кольцевые ферритовые магниты.. Предлагаемый насос обладает следук- щими проектными параметрамиПредельно достигаемыйвакуум, Па 1. Васильев Г, А. Магниторазрядныенасосы М., фЗнергия, 1973, с. 42.1 1 10 ВНИИПИ Заказ 4681/76Тираж 761 Подписное филиал ППП "Патент",. Ужгород, ул. Проектная,63 6Скорость откачки, л/с 250Масса, кг 20Габариты, мм ЗООх 400Анодное напряжение, кВ 5Потребляемая мощность,Вт 125Габариты магнитов, мм 120 х 70 х 15Высота шайб, мм 3 формула изобретения М вгниторазрядный насос, содержаций полый цилиндрический анод, служащий одновременно корпусом насоса, расположен ный ковксиаьно с ним катод в виде полого цилиндра иэ геттерного материала, один из торцов которого герметично. закрыт, а другой герметично соединен с анодом через кольцеобразный изолятор,. и внешнюю магнитную систему, расположенную в полости катода в виде набора постоянных магнитов, обращенных одноименными полюсами друг к другу и разделенных шайбами из магнитомягкого материала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения скорости откачки, катод выполнен в виде двух герметично соединенных по торцам со стороны вакуумного обьема ковксиальных цилиндров, в полости меньшего из кото рых, на оси насоса, расположен металлический стержень, электрически соединенный с анодом, а в полости между катод- ными цилиндрами размещена магнитная система. Источники информации,принятые. во внимание при экспертизе