Магниторазрядный насос

 

1АГНИТОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС, содержащий цилиндрический герметичный корпус с осесимметрично размещеннь1ми в нем анодом, выполненным в виде набора колец, катодом и соединительным стержнем, и магнитную систему, выполненную в виде набора радиально намагниченных колец чередующейся полярности , охватывающий корпур и имеющих внешний диаметр, равный внешнему диаметру корпуса, при этом каждое из колец анода расположено между соседними кольцами магнитной системы, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения удельной скорости и стйбильности откачки, увеличения предельного вакуума и давления запуска насоса, катод выполнен в виде закрепленных на соединительном стержне перпендикулярно его оси дисков, плоскость С1гмметрии каткдого из которых совпадает с, перпендикулярной оси насоса плоскостью симметрии кольца магнитной системы, а кольца анода находятся в контакте с корпусом и выполнены из цористого титана, при этом выполнено следующее соотношение: 80iS/l

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g M 01,1 41/00; 41/12. ) "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3543902/18-21 (22) 26.01.83 (46) 07.05.84. Вюл. и 17 (72) В.И. Маханов (53) 621.528.5(088.8) (56) 1. Скакун А.И., Маханов R.И.

Встроенный насос для мощных СВЧ.

Вып. 6, 1970, с. 136.

2. Патент С111А К - 3216652, кл. 417-49. 1965 (прототип), (54)(57) МАГНИТОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС, содержащий цилиндрический герметичный корпус с осесимметрично размещенными в нем анодом, выполненным в виде набора колец, катодом и соединительным стержнем, и магнитную систему, выполненную в виде набора радиально намагниченных колец чередующейся полярности, охватывающий корпус и имеющих внешний диаметр, равный внешнему диаметру корпуса, при этом каждое из колец анода расположено между соседними кольцами магнитной системы, о т л и„.Я0„„1091254 A ч а ю шийся тем, что, с целью повышения удельной скорости и стабильносчи 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:

5/1(0i25d> дс142"0 гце S — - площадь рабочей поверхности р пористого титана; — расстояние между соседними дисками катода;

d, — внутренний диаметр колец анода1

d . — диаметр соецинительного с заиЫ стержня. при длительном хранении.

Для поддержания высокого и сверхвысокого вакуума в отпаянных приборах

СВЧ диапазона во время их работы и при длительном хранении используются ! магниторазрядные насосы которые при=9 соединяются к прибору посредством штангеля или располагаются внутри вакуумной оболочки прибора, Известен магниторазрядньтй насос, в котором производительность и предельный вакуум до" ò.àòî÷íî высоки благоцаря выполнению катодных,цисков из пористого титана, выполняющего роль нераспьитяемого газопоглотителя )„1 1.

Однако вводимого в насос количес,— ва пористого титана оказывается недостаточно для существенного повьппения скорости откачки газов, и оно является неоптимальным цля повтпптения предельного вакуума, Предельный ваку-ум хотя и повыптен до 4.10 Па против предельного вакуума известных аналогов .-10 " Па, но имеет стносительтто низкое значение. Увеличение количест-- „ ! г)

BB. пористОГО титана Б насосе QI vÿHEI(iе, но геометрическими размерами ячейки

НаСОСОВ, 838 P Cт C.н-:1 ак;т(л

1(аСОС,, СОДЕРжаЩИй

Пт 1 СОПУС С магниторазрядный т)ИЛИНД11ИЧЕ СКИй ГЕ П-=. осесимм= Tðè÷íî раз--м(щенньп 1и Б нем аноцО" l выполнетгньп»i в вт де набора колец, катодом и соецин1:тельным c7epæiipii, и магHI(òí(110 сис тему. Бьптолненную B виде набора ра8lT циальнс намагни.-тент(ых колец -=:eperi л»-птстт я !,Олярно ст и ОХБ ат!»гв а(сп1их ко оп у

1j име и Пих RT åшни циаметр, равнь и

Б11(шне!»1 диаметру корГсу(та > при этом каждое из колсп1 анода пас ог((!жено меж д т д„" со(:ед1(1лми ко лт,нами тлаг етг! в!той сис -. темы. i 2 1.

Улет::- ная скор»ость Откачки г"=-oв в зтс I Ei «coce yaeiiичеEIa Iio сравне-T!i!о с

5б а:-талогами Б 8 раз, однако остается сравнительно низкой, Кроме того, на-. с(>с, как и другие известные маги тторазряцные насосы,.:jecòàáEiëüíî и мелл(1нно откачивает инертные газы (проявляется эффект арГОннОй нестабиль-. ности ), скорость откачки аргона по ,,!!

cp

c«c i» ET.l. PIP l B cei 0 тишь - 4Ж, 1 109125

Изобретение относится к электровакуумной технике и может быть использовано для получения и сохранения высокого вакуума в приборах ОВЧ диапазона в течение срока их службы и обладает низким давлением запуска (-) 0 -1 rta), Цель изобретения — повьппение удельной скорос1ти и стабильности откачки, увеличение предельного вакуума и давления запуска насоса, Указанная цель достигается тем, что в магниторазрядном насосе, содержащем цилиндрический герметичный корпус с осесимметрично размещенными в нем анодом, вь|полненным в виде набора колеп, катодом и соединительным стержнем, и магнитную систему, выполненную в Биде набора радиально намагниченных колец чередующейся полярности, охватываюптих корпус и имеющих внешний диаметр, равный внешнему диаметру корпуса, при этом каждое из колец анода расположено между соседними кольцами магнитной системы, катод выполнен в ьиде 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 паходятся в контакте с корпусом и выполнены из пористого гитана, гри этом выполнено следующее соотношение:

ВРсс, /1 1 0,2 d л )<2)!П

; де S — - глошадь рабочей поверхности

- ористого титана;

1 — расстояние между соседними дисками катода;

d,„ — вну". ренний диа,м е-тр колец анода;, ()„ вЂ, диаметр соединительного стержня.

Введетие в Объем насосa Iпористого ..-Итана, пре Т .;còàâIEÿ10ïiåãо собой э()т()тектизный нераспыляемый сеттер„ повьппа(=т cj(ÎT>«c I т» «ткачки акт11вн! IE(Газов

11утем 1"еттерирования. (v«Mp того, рвсн«ложеTTHc гетт«рного материала в

Области, .приближенной к плазме, прит!ОДИТ К ДОПОЛНИтЕЛЬНС Ту УВЕЛИЧЕНИЮ

СКОРОСТИ ОтКаЧКИ ттЕ т(111ЬК«актИВНЬГХ газов, но и инертпьгх за счет увеличе 1n коэф()1И1(иегтта IipHJIIIïà (èÿ возбужде1гных молекул Газа K v(içâè «é лов

11Е)ЭХНОСТИ 110РИСТОГО ТИТаиа, В комбинации магниторазря(11!ого насоса. и Геттера существует оптималт.— ное соотношение ионной о.гкачки и Геттерирбвания, при котором достигаются наивь(сший предельный вакуум системы и наибольшая скорость п«стиьения этоГО БДКУУ1»1а °

1091254

Известно, что скорость геттерирования газов пористым титаном определяется величиной площади рабочей поверхности материала (рабочая поверхность — поверхность, доступная отка- 5 чиваемому газу), а скорость ионной откачки газон — интенсивностью газо 20 ности разряда, что ведет, как уже отмечалось вьппе, .к поньппению удельной производительности насоса. Кроме того, мат.нитное попе, необходимое для интенсивного разряда, в каждой ячей- 55 ке создается при меньших размерах магнитной <.истемы, так как определяется суммой магии гный поток от двух ного разряда, которая в свою очередь определяется геометрическими размерами ячейки насоса.

Зависимость предельного вакуума магниторазрядного насоса с анодом из пористого титана (рабочая пористость

60-657) от соотношения площади рабочей поверхности титанового анода S, расстояния между соседними катодными дисками 1, внутренним диаметром анода до< и диаметром соединительного стержня d представлена на Лиг, 1, На фиг. 1 видно, что оптимальное соотношение геометрических размеров насоса A=S/1(л .-с1с) равно 160, При этом предельный вакуум насоса ранен 4.10 51 Па. 13 качестве граничных пример значения k=80 и o(=240 при кото25 рых предельный вакуум снижается на

-25K.

Изготовление анод" из пористого титана приводит к повышению давления запуска насоса, так как при этом дан- З0 лении снижается температура рабочей части анода за счет увеличения тепло" рассеинания пористого тела, а следовательно, и десорбции поглощаемых анодом газон, повышается эффективная 35 скорость откачки газов, необходимая для запуска насоса.

Насос с анодом из пористого титана с высокой скоростью и стабильностью откачивае аргон (полностью от- 4о сутствует "аргонная нестабильность") ввиду того, что снижается вероятность ооразования на рабочих поверх-— ностях насоса неустойчивых пленок хими .еских соединений, которые являот- 45 ся при тиной "аргонной нестабильности".

Каждое радиально-намагниченное кольцо охватывает катодный диск, так как при этом пористый титан располагается в зоне максимальной и»ттеттсив- 50 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 повьппает удельную скорость откачки газов насосом, Расположение анода в контакте с корпусом дает выигрьпп в свободном пространстве для размещения необходимого количества пористого титана.

На фиг. 2 изображены магниторазрядный насос в разрезе и распределение осевого магнитного поля вдоль оси насоса.

Насос имеет корпус 1 цилиндрической формы 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 армиронаны 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 охватывает один катодный диск так, что магнитное поле 7 вдоль оси насоса в рабочей зоне (промежутке мея<ду 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 области расположения катодньт дисков.

При проверка характеристик опытного образца предлагаемого насоса определяли скорость откачки и предельньп< вакуум, Пилинд;тй ступенчатыйт медттьтй корпус имеет по длине периодически ..<å»<ÿþùèåñÿ цилиндрические участки с на.дуя<ными диаметрами 30 и 2(мм, Прос диаметром 30 мм ран<та 12 мм, а с диаметром 20 мм

7 мм, Толщина стенки корпус.а 1 мм.

Катодный узел вклочает в себя стержень из титано-молибденовой проволоки диаметром 2 мм и че"гире катодных диска из магнитсмягкой стали, на которых со стороны рабочих поверх-, ностей закреплены таблетки из пористого титана с открытой пористостью

657. Диски имеют диаметр 13 мм и тол1091254 щину 1 мм. Диаметр таблетки 13 мм, толщина 2 мм. Длина каждой разрядной ячейки равна 15 мм.

Внутри корпуса в его расширенной части помещают цилиндрический анод 5 из пористого титана, изготовленный и виде набора колец (16 шт) толщиной

l,7 мм, внешним диаметром 28 мм и внутренним 16 мм. Между анодными кольцами имеются зазоры 0,3 мм, что обеспечивает развитие рабочей поверхности пористого титана в каждой ячей-. ке до "50 см (общая рабочая поверхность пористого титана в насосе была

150 см ). Таким образом, в каждой ячейке насоса соотношение площади рабочей поверхности пористого титана

3=50 см, длины разрядной ячейки 1=

=1,5 см, внутреннего диаметра анода

d =I б см и диаметра стержня dc=

4Я t с4

=0,2 см, определяемое как /1(-dp), было равно 170, что близко к оптимальному значению.

Магнитная система состоит из четырех радиально-намагниченных колец из самарийкобальта с наружным и внутренним диаметрами равными соответственно 20 и 30 мм. Высота кольца 7 мм.

Каждое кольцо состоит из трех сектоо ров с углом 120, вложенных в углубления на корпусе. На магнитные кольца по наружному диаметру надевают цилиндрический экран из магнитомягкой стали.

Общий объем, занимаемый насосом и определяемый его габаритными размерами, составляет 66 см

Насос обрабатывают в вакууме при а

650 С в течение. 3 ч. Скорости откачки по азоту и аргону определяют методом постоянного давления °

Установившаяся быстрота откачки предлагаемого магниторазрядного насоса по азоту равна 3400 ††; удельная см . быстрота откачки по азоту равна

52 - —, что в 5-8 раз выше удельной быстроты откачки для прототипа.

Удельная быстроаа откачки по аргону увеличена в 10 раз и составляет

5 ††-г-. Кроме того аргон откачивасм с см

1 ется стабильно без проявления эффекта "апгонной нестабильности". Предельный вакуум в опытном образце насоса равен 4 -1О Па, давление запуска насоса повышено до 1 Па.

l 091254

1 оооектор Г, Решетник

Подписное л. л., л. Х" т филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Захаров

Редактор Н. Стащишина Техред С.ИигУнова

Заказ 3091/50 Тираж 683

BHHHrM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра нская наб. д. 4/5