Магниторазрядный насос

.8010912 А у Н 01,1 41/00; 41/12 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения удельной скорости и стабильнасчи откачки, увеличения предельного вакуума и давления запуска насоса, катод выполнен в виде закрепленных на соединительном стержне перпендикулярно его оси дисков, плоскость симметрии каждого из которых совпадает с, перпендикулярной оси насоса плоскостью симметрии кольца магнитной системы, а кольца анода находятся в контакте с корпусом и выполнены из пористого титана, при этом выполнено следующее соотношение:805/1(02500 с 1 с 142"Оф гце 5 - площадь рабочей поверхностипористого титана;- расстояние между соседнимидисками катода; в В.И СВЧ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56).1. Скакун А.И МаханоВстроенный насос для мощныхВып. 6, 1970, с. 136.2. Патент С 111 А Кд 3216652,кл. 417-49, 1965 (прототип),(54)(57) МАГНИТОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС, содержащий цилиндрический герметичныйкорпус с осесимметрично размещеннымив нем анодом, выполненным в виде набора колец, катодом и соединительнымстержнем, и магнитную систему, выпоненную в виде набора радиально наманиченных колец чередующейся полярнати, охватывающий корпус и имеющих внешний диаметр, равный внешнему диаметрукорпуса, при этом каждое из колецанода расположено между соседнимикольцами магнитной системы, а т л и д, - внутренний диаметр колец анода 1а, - диаметр соецинительногостержня.при длительном хранении.Для поддержания высокого и сверхвысокого вакуума в отпаянных приборахСВЧ диапазона во время их работы ипри длительном хранении используютсямагниторазрядные насосы которые присоединяются к прибору посредствомштангеля или располагаются внутри вакуумной оболочки прибора,Известен магниторазрядные 1 насос,в котором производительность и предельный вакуум достаточно высоки благацаря выполнению катадных,дисков изпаретстога титана, выполняющего рольнераспыляемого гаэопаглотителя 11 1,Однако вводимого в насос количества пористого титана оказывается недостаточно для существенного повьгшения скорости откачки газов, и она является неоптимальньгм цля пОВьппеция предельного вакуума, Предельный ваку-. у хотЯ и повьюец д 0 е 10 Па против предельцога вакуума известных анаеогов -1 О " Па, но имеет стнасителецто низкое значение, увеличение количесЕ- .1 П ва пористого титана в насосе границе, на геометрическими размерами ячейки етасосав,Извсстсц также насос содержащий мегичцый корпус с магниторазрядныйЦИЛЕЕЕЕДТЭЕЕсЕЕ СКЦЙ ГЕ Г"-осесимметрична разЛЕЕЕЕЦЦЬЕс 11 В ПЕМ аиаЦОМ ВЫГ 1 ОЛНЕЦ 11 ЬЕЛ В виде цабсра колец, катодом и соеци- Н" ТЕЛЬНЫМ СТЕржцЕМ, И сЕаГНБТЕЕуЕО СИС" тему, вьгталнеептую в виде набора рас 1 а циальцс памагциЕецЕеых колец терец л" ЕЕй.Я ",ОЛ 5 РНОСти ОХВсЕТЬГВаЮБИХ КОРПУС И ИМЕЮсик ВЦЕШЦИ; ЦИаМЕТР, РаВЦЬГй гтгешцелу циаметру каргеуса, при этом каждое из колец ацада рас олажецо между соседними калтцами магнитцоц сис-. гемы.1 2 с уде 1 ецая скорость атка-Еки газов в зтсм насосе увецичеца по сравцеецтю аналогами в 8 раз, однако остается сравнительно низкой, Кроме того., насос, как и другие известные магнитораэряцные насосы,. Нестабильно и медленна Откачивает инертные газы (пр" Является эффектарГаннай нестабильности ), скорость откачки аргона потСРс";ГЦЕЕНИЮ СО СКОРСТЬЮ ОТКаЧКИ аэата ОС"аЬЛЯЕТ ВСЕГО ЕПЕЕ 1 Ес - 4 Ж,1 1(9125Изобретение относится к электро- вакуумной технике и может быть использовано для получения и сохранения высокого вакуума в приборах ГВЧ диапазона в течение срока их службы и обладает еп 1 зким давлением запускаГ 1 О -1 Па),Цель изобретения - повьппение удельной скорости и стабильности откачки,увеличение предельного вакуума и давления запуска насоса,Указанная цель достигается тем,что в магнитаразрядном насосе, содержащем цилиндрический герметичный корпус с осесимметрично размещенными внем анодом, вьполненным в виде набораколеп, катодом и соединительным стержнем, и магнитную систему, выполненную в виде набора радиально намагниченных колец чередующейся полярности,охватывающих корпус и имеющих внешний диаметр, равный внешнему диаметру корпуса, при этом каждое из колецанода расположено между соседнимикольцами еЕагнитной системы, катодвыполнен в виде закрепленных на соединительном стержне перпендикулярноего аси дисков, плоскость симметриикаждого из которых совпадает с перпендикулярной оси насоса плоскостьюсимметрии кольца магнитной системы,а кольца анода пахадятся в контактес корпусам и выполнены из пористогогитана, гри этом выполнено следующеесоотношение:ЧРсС/110 2 д -д )21 ЕПГде 5 - глошадь рабочей поверхностипористого титана;1 - расстояние между соседнимидисками катода;д, - вцутренний диаметр колец анода;,с 1 в , диаметр соедицитегьногастержня.Введет.ие в объем насоса пористогое 1 таец 1, представляегшего собой эффективцыи цераспыляемый геттер павьешаЕт СКОВОСЬ ТКсЕЧКИ аКТИВЦ 1 Х ГазОВпутем геттериравания, Кроме того,расцаложецие геттарцага материала в6.1 асти, ,приближенной к плазме, гриводит к дополнительнс 1 у увехЕичениюСКОРОСТИ атКаЧКИ ЕЕЕ талбак аКТИВНЫХ газов, ца 1 инсртцьгх за счет увеличесця коэффстциее 1 та прилипстния вазбуж де 11 цых мслекул Газа к резви 1 Ол поверхцасти ПОристОГО титана,В комбинации магциторазрядцоганасоса. и геттера сук 1 ествует аптималт. -ное соотношение иаццоц агкачки и геттерирбвания, при катарам дсп тцгаютсянаивьсший предельный вакуум системыи цаибольшая скорость постижения этаГО вакуумяИзвестно, что скорость геттерирования газов пористым титаном определяется величиной площади рабочей поверхности материала (рабочая поверхность - поверхность, доступная отка чиваемому газу), а скорость ионной откачки газов - интенсивностью газо 20 ности разряда, что ведет, как уже отмечалось выше, .к повышению удельнойпроизводительности насоса, Кроме того, магнитное попе, необходимое дляинтенсивного разряда, в каждой ячейке создается при меньших размерахмагнитной системы, так как определяется суммой магнитный поток от двух вого разряда, которая в свою очередьопределяется геометрическими размерами ячейки насоса.1 ОЗависимость предельного вакуумамагниторазрядного насоса с анодом изпористого титана (рабочая пористость60-657) от соотношения площади рабочей поверхности титанового анода 5,расстояния между соседними катоднымидисками 1, внутренним диаметром анода дс и диаметром соединительногостержня с 1 с представлена на Лиг, 1,На фиг. 1 видно, что оптимальноесоотношение геометрических размеровнасоса с=5/1( 4 .-с 1 с) равно 160, Приэтом предельный вакуум насоса равен4 10 51 Па. В качестве граничных пример значения =80 и а=240, при кото 25рых предельный вакуум снижается на253,Изготовление анода из пористоготитана приводит к повьшению давлениязапуска насоса, так как при этом дав- ЗОленни снижается температура рабочейчасти анода за счет увеличения тепло"рассеивания пористого тела, а следовательно, и десорбции поглощаемыханодом газов, повышается эфективная 35скорость откачки газов, необходимаядля запуска насоса.Насос с анодом из пористого титана с высокой скоростью и стабильностью откачивает аргон (полностью отсутствует "аргонпая нестабильность")ввиду того, что снижается вероятность ооразования на рабочих поверх- -ностях насоса неустойчивых пленок химических соединений, которые являются причиной "аргонной нестабильности".Каждое радиально-намагниченноекольцо охватывает катодный диск, таккак при этом пористый титан располагается в зоне максимальной интенсив О соседних магнитных колец, а выполнение катодных дисков из магнитного материала, расположенных в нулевой зоне магнитного поля, позволяет получить более однородное магнитное поле в самой ячейке, что также повышает удельную скорость откачки газов насосом,Расположение анода в контакте с корпусом дает выигрыш в свободном пространстве для размещения необходимого количества пористого титана.На фиг. 2 изображены магнитораз" рядный насос в разрезе и распределение осевого магнитного поля вдольоси насоса.Насос имеет корпус 1 цилиндрической Йормы с переменным по длине диаметром, периодическую магнитную систему, состоящую из магнитных колец 2, Соосно с корпусом расположен стержень 3 с закрепленными на нем дисками катода 4; которые армированы таблетками 5 из пористого титана, Между кольцами 2 в вакуумном объеме насоса в контакте с корпусом помещен анод 6 из пористого титана, Магнитная система расположена на корпусе так, что каждое магнитное кольцо охватьвает один катодный диск так, что магнитное поле 7 вдоль оси насоса в рабочей зоне (промеяутке меяду дисками) каждой разрядной ячейки имеет максимальное однородное значение, а точка реверса и переходная область магнитного поля от нулевого значения до максимума находится вне рабочей эоны в обласчи расположения катодных дисков,При проверке характеристик опытного образца предлагаемого насоса определяли скорость откачки и предельный вакуум,:,нлиндрический ступенчатый медныйкорпус имеет по длине периодическименяющиеся цилиндрические участки снгруяными диаметрами 30 и 20 мм, Протяженность участка с диаметром 30 ммравна 12 мм, а с диаметром 20 мм7 мм, Толщина стенки корпуса 1 мм.Катодный узел включает в себя стержень из титано-молибденовой проволоки диаметром 2 мм и четыре катодных диска из магнитомягкой стали,на которых со стороны рабочих поверх-, ностей закреплены таблетки из пористого титана с открытой пористостью 657. Диски имеют диаметр 13 мм и тол 1091254щину 1 мм. Диаметр таблетки 13 мм,толщина 2 мм. Длина каждой разряднойячейки равна 15 мм.Внутри корпуса в его расширеннойчасти помещают цилиндрический анод 5из пористого титана, изготовленныйи виде набора колец (16 шт) толщиной1,7 мм, внешним диаметром 28 мм ивнутренним 16 мм. Между аноднымикольцами имеются зазоры 0,3 мм, чтообеспечивает развитие рабочей поверхности пористого титана в каждой ячейке до "50 см (общая рабочая поверхность пористого титана в насосе была150 см ). Таким образом, в каждой 15ячейке насоса соотношение площади рабочей поверхности пористого титана3=50 см , длины разрядной ячейки 1==1,5 см, внутреннего диаметра анодад =1 б см и диаметра стержня с 1 с= 2 О44 9 сЬ=0,2 см, определяемое как /1(,1 -с 1),было равно 170, что близко к оптимальному значению,Магнитная система состоит из четырех радиально-намагниченных колециз самарийкобальта с наружным и внутренним диаметрами равными соответственно 20 и 30 мм. Высота кольца 7 мм.Каждое кольцо состоит из трех сектооров с углом 120 , вложенных в углубления на корпусе. На магнитные кольцапо наружному диаметру надевают цилиндрический экран из магнитомягкой стали.Общий объем, занимаемый насосом иопределяемый его габаритными размерами, составляет 66 см3Насос обрабатывают в вакууме приа650 С в течение. 3 ч. Скорости откачки по азоту и аргону определяют методом постоянного давленияУстановившаяся быстрота откачкипредлагаемого магниторазрдного насоса по азоту равна 3400 в в ; удельнаясм,быстроа откачки по азоту равна52 - ф, что в 5-8 раз выше удельной быстроты откачки для прототипа.Удельная быстровка откачки по аргонуувеличуна в 10 раз и составляет5 в в -г. Кроме того аргон откачивасмС смФется стабильно без проявления эФфекта "апгонной нестабильности". Предельный вакуум в опытном образце насосаравен 4 1 ОПа, давление запусканасоса повышено до1 Па,Составитель А. ЗахароТехоед С.Мигунова Корректор Г. РешетникПодписное иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Редактор Н. Стащишина Заказ 3091/50 ВНИИПИ Государ по делам из 113035 МоскваТираж 683 твенного комите бретений и откр ЖРаушская а СССРтийнаб. д. 4/5