Магнитный электроразрядный насос
ОПИСАНИЕ 3)03!9
И ЗО6РЕТЕ Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства М—
Заявлено 19 11.1970 (№ 1405254126-25) с присоединением заявки Хо—
Приоритет—
Опубликовано 26.VII.1971. Бюллетень М 23
Дата опубликования описания 16.IX.1971
МПК Н Olj 41, 00
F 04Ь 37/00
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621.528(088.8) Автор изобретения
В, И. Маханов г.. союянля .Г..",, -.-,;!:.0-Л 4 1 " ГИ3
Заявитель
МАГНИТНЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС
Изобретение относится к области конструирования электроразрядных насосов, применяемых в вакуумной технике для получения высокого и сверхвысокого вакуума.
Известные электроразрядные насосы диодного типа с плоскими поверхностями катодов содержат анодный блок сотообразной конструкции, каждая сота которого имеет форму цилиндра .круглого или п ряхтоугольного сечения, и два плоских катода, выполненных из геттерирующих материалов, чаще всего из кохппактного титана. Катоды расположены по обе стороны анодного блока. Все электроды крепятся внутри вакуумной оболочки-корпуса, выполненной из немагнитного мате риала. Насос помещается в магнитное поле, силовые линии которого должны быть нап равлены вдоль оси ячеек насоса, а на анод относительно катодов подается высокое положительное н» пряжение. Возникающий в насосе электрический разряд привод|ит к процессам откачки газов, внедрению ионов в поверхность катодов и сорбции активных газов пленками напыленного материала с катодов. Недостатком таких
:конструкций электроразрядных насосов является низкая скезрость откачки инертных газов, особенно аргона, и возникновение в насо:се в процессе работы явления так называемой аргонной нестабильности, проявляющейся в том, что при откачке насосом артона или смеси газов, в состав которой входит аргон, например воздуха, наблюдаются периодические повышения давления в откачиваемом объеме до уровня порядка 1 — 5 10 тор, Интервалы между колебаниями давления обычно равны нескольким минутам при давлении между выб росами 1 . 10 тор и изменяются приблизительно обратно пропорционально скорости натекания для области давлений от 5 . 10 т до
10 2 10 †тор. Явление аргонной нестабильности вызвано самым механизмом откачки инертных газов.
Откачка инертных газов происходит в основном на катодах в местах «чистого» напы15 ления катодного материала II) Tåì внедрения ионов газа в катоды с последующим «замуровыванием» их напыляемым материалом. Ввиду того, ITQ разряд в двухэлектродном насосе нестабилен, во время работы п роисходят изме2О нения в,распределении плотности тока по поверхности катода. Это вызывает распыление слоев металла, напыленных ранее на катод, и вследствие этого выделение поглощенного ранее газа, что приводит к нестабильной от25 качке во времени.
Насосы работают стабильно, если несколько увеличить скорость откачки IIHepxHbn газов, в том числе и аргона.
Целью предлагаемого изобретения являетЗС ся повышение скорости откачки инертных ra310319
3 зов по сравнению с обычными насосами диодной конструкции с,плоскими катодами, устранение аргонной нестабильности без повышения или с незначительным повышением стоимосги насосов и их эксплуатации.
Поставленная цель достигается тем, что центральная часть каждой ячейки анода устранена, а образовавшаяся щель окружена дополнительным электродом-коллектором, с внутренней поверхности кото рого даполнительно откачивают газы.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого элект роразрядного насоса; на фиг. 2 — ячейка насоса.
Электроразрядный насос содержит корпус
1, два плоских катода 2, выполненных из геттерного материала и расположенных на некотором расстоянии в осевом направлении ячейки насоса с обеих сторон от блока анода 8, п редставляющего собой сотообразную конструкцию, число ячеек, которой определяется производительностью насоса. Крепление отдельных элементов анода в блок .производится с помощью П-образных скоб 4. Каждая ячейка анода выполнена в виде двух цилиндров 5 (см, фиг. 2) круглого или прямоугол .ного сечения из немагнитного материала, расположенных на некотором расстоянии друг от друга в осевом направлении. Снаружи каждая ячейка анода ок ружена электродом-коллектором 6 с некоторым зазором, Коллектор гыполнен в виде цилиндра круглого или прямоугольного сечения из немагнитного мате риала. Насос помещается в магнитное поле, силовые линии его направлены вдоль оси анодной ячейки. На анодный блок относительно,катодов и коллекторов, находящихся под одним потенциалом, подается положительный потенциал.
Повышение скорости откачки инертных газов и устранение аргонной нестабильности при работе насоса обеспечиваются тем, что за счет «прозрачности» анода часть материала, распыляемого с катодов, ранее в насосах со сплошным анодом попадавшая на анод и не участвовавшая в откачке инертного газа, попадает на коллектор, Здесь собирается также часть ионов, которая вытягиваегся из разряда, Ударяясь о поверхность коллектора, ионы распыляют его материал, однако при предлагаемом расположении элементов ячейки насоса напыление преобладает над распылением, поэтому внутренняя поверхность коллектора является местом чистого напыления геттерирующего мате риала. Внедряясь в коллектор, ионы «замуровываются» налыляемым мате риалом, следовательно, внутренняя поверхность коллектора образует дополнительные места откачки газов, скорость откачки инертного газа, повышается — п ропадает аргонная .нестабильность при работе насоса.
Экспериментальный электроразрядный на,сос состоит из четырех ячеек. Основные данные и размеры электродов насоса следующие:
Насос предлагаемой конструкции прост в изготовлении, так как не требует изготовления сложных конфигураций элементов насоса, 45 наприме р очень узких ребер на катодах (насосы с ребристьгми катодами или некоторые насосы триодной конструкции). Срок службы насоса не уменьшается, для питания насоса требуется блок, рассчитанный на одно напря50 жение. Скорость откачки по азоту на единиц
5
4
1) элементы анода изготавливают из листового компактного титана толщиной 0,2 лл, они имеют форму полого цилиндра с на ружным диаметром 20 млI, высотой 7 II II и их располагают на расстоянии 6 лм друг от друга;
2) коллекторы изготавливают из компактного титана толщиной 0,1 лм, они имеют форму полого цилиндра с наружным диаметром
24 мл, высотой 1О л,и;
3) катоды изготавливают из листового компактного титана толщиной 0,5 ил, они имеюг форму квадрата со стороной 47 ил и закругленными углами. Катоды располагают на расстоянии 2 мл от анодного блока, Соединение элементов анодного блока между собой
П-об разными скобами, крепление коллекторов друг к другу и непосредственно к корпусу,,крепление катодов к oipiiycy производится с ,помощью точечной сварки.
Для определения скорости откачки насоса его обезгаживают при температуре 350 — 390 С и вакууме 1 10 тор на откачном посту с масляным диффузионным насосом без ловушек в течение 8 час. Установившаяся скорость откачки по азоту на одн ячейк : прп величине магнитного .поля в 980 эрстед и анодном напряжении 5 Ко составляет
0.25 лlсек, скорость откачки по аргону прп тех же условия: 12 О1О от скорости откачки насоса по азоту, в то время как для обычного диодного насоса с плоскими катодами скорость откачки а ргона составляет 2 — 4 /, от скорости откачки по азоту. Аргонной нестаoH;IbHocTH в работе насоса не наблюдается при откачке им чистого аргона при давлении
2. 10 тор в течение 2 час, в то время как в обычном насосе при тех же условиях а ргонная нестабильность возникает через 2 чин после включения насосов. магнитного потока п редлагаемого насоса не изменяется по сравнению с обычным диодным насосом с плоскими катодами. Однако с увеличением числа ячеек эта скорость увеличится, так как за счет образовавшихся зазоров между элементами анода и коллекторами увеличивается возможность доступа откачиваемого газа к отдаленным от входа областям разряда.
Предмет изобретения
Магнитный электроразрядный насос, содержащий ячеистый анод, расположенный
Me>êäó катодными-пластинами, от.гичающийся
310319
Фиг l Риг. 2
Составитель Е. P. Алешин
Редактор Л. Г. Герасимова Текред Т. П. Курилко Корректор Л. А. Царькова
Заказ 358/1252 Изд. ¹ 1025 Тираж 473 Подписное
11НИИПИ Комитета по дслам изобретений и открытий при Совете Мппистпов СССР
Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фпл. пред. «Патент» тем, что, с целью увеличения скорости откачки ине!ртных газов,:каждая ячейка анода вынолнена IH3 двух соосных цилиндров, отодвинутых друг от друга, а вокруг зазора между цилиндрами установлен электрод, который электрически соединен с катодом.
