Магниторазрядный насос

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресиубии (ii>940263 (61) Дополнительное к авт, свнд-ву(22) За о 16.12.80 (2l )3218080/18-21 с присоединением заявки J4(23)Прнорнтет(51)М. Кл.

Н 0114100

3ЪеударетееллмН камнтет сейте ае делам лзабретеквй я открытка

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень М 24 (53) УДК 621, S2 1(088.8) Дата опубликования описания 02.07.82

В. H. Пакулнн, А. Ф. Крулальников, Ю, А. ирлнн, А. М. Шерешевский и М. Ц. Бинунский, .

Агро зтзический научив-исследовательский н1рщтут "и научнопроизводственное обьеднненне Буревестник

«н».

1 (72) Авторы изобретения (7)) Заявитель (54) МАГНИТОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС

Изобретение относится к конструкци3 " вьтсоковакуумных ионносорбционных мат нитораврядных насосов и может быть ис: пользовано в вакуумной технике.

В магниторазрядных.насосах поглоще5 ние геттерами химически активных газов сочетается с ионным способом откачки инертных газов и углеводородов. Достигаемое предельное давление в хорошо обеэгаженньтк обьемах и беэ натекания газа ниже 1С Па.

Сорбционная откачка обеспечивается за счет осаждения на стенках анода или . специальных коллекторов материала катода, распыленного идущим на него потоком >s ионов остаточньи газов. Источником ионизирующих остаточный газ частиц служит разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Наряду с простотой конструкции глав- 1в ными достоинствами магниторазрядных насосов являются их большая экономичность и независимость скорости откачки от рабочего давления. Это обусловпено 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 испарительньк ионно-сорбционных насосоц.

И звестен магниторазрядный насос, содержаший ячеисгый анод, размещенный в магнитном поле между, плоскими катодаыи. Каждая ячейка насосе работют не зависимо от других, так что скорость се качки пропорциональна общей площади электродов. Достоинства известного насоса заключаются в его технологичнос ти и возможности повышения производительности за счет простого уветжчения числа ячеек j 1).

Недостатком такого насоса является закрыт ость его конструкции, т.е. малая проводимость каналов, соеднняюпнтх отдельные ячейки с вакуумным обьемом;

3 940263 ф

3то качество известного насоса ведет к щем полый цилиндрический анод, служащий неполному использованию возможностей одновременно 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- 5 ла, один из торцов которого герметично са насоса. закрыт, а другой герметично соединен с

Указанные недостатки неизбежны в на- анодом через кольцеобразный изолятор, cocaz 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. io постоянных магнитовр обращенных одноИзвестен также магниторазрядный на- именными полюсами друг к другу и раэсос, содержащий полый цилиндрический делеэнньх 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- 5 ны вакуумного обьема коаксиальных циного материала, один нз торцов которого линдров, в полости меньшего иэ которых, герметично закрыт, а другой герметично на оси насоса, расположен металлический соединен с анодами через кольцеобразный стержень, электрически соединенный с изолятор, и внешнюю магнитную систему, анодом, а в полости между катодными расположенную в полости катода в виде >0 цилиндрами размещена магнитная система. набора дисковых постоянных магнитов, На чертеже показан предлагаемый обршценных одноименными полюсами друг насос. к другу и разделенных шайбами из магни- Насос содержит полый цилиндрический томягкого материала. анод 1, одновременно служащий корпусом

Разряд в насосе поддерживается в по- >5 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 которомагнитов. В этих областях соблюдается му изнутри примыкает магнитная систевзаимная перпендикулярность электричес- ма, выполненная в виде набора кольцекого и магнитного полей. Кольцевые об- вых постоянных магнитов 4, обращенных ласти, расположенные в центральных плс друг к другу 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 соединен с

35 мому обьему, так что вакуумная проводи- катодом 3 торцовым кольцом 8, а стермость от этого обьема к области откачки жень 7 - с анодом 1 диском 9. Все в отличие от насосов с ячеистым анодом перечисленные элементы предлагаемого наочень велика. удельная масса снижена по соса осесимметричны и укреплены соосно ме4О сравнению с описанным выше известными жду co6on ° холлов кими нас ами в н ско ько Раз и hacoc работат следующ м образом.

Приб ижается к испарит льным ио рб- При п даче между анодом 1 и катодом ционным насосам. МагнитнаЯ система с 3 высокого напряжения в несколько киломагнитами в виде дисков размещена в ov" вольт между ними возникает электричес:крытой к атмосфере внутренней полости кий разряд, ток которого служит одно45 катода и может уделяться при прогреве временно мерой давления. При низких ве (2g. давлениях разряд локализуется в кольцеОднако такой насос обладает скоростью вык слоях, прилегающих к аноду 1 в откачки, связанной с тем, что лишь часть центральных плоскостях магнитов 4. поверХности катода подвергается расныле- 5О электроны, осциллирующие вдоль силовых нию в процессе рабаты. Устранить этот линий магнитного поля(показаны . кривы недостаток можно, в частности, за счет ми линиями) и дрейфующие вокруг оси, увеличения рабочей части катодной поверх-, движутся к аноду 1 лишь в результате ности. редких ионизирующих столкновений с моЦель изобретения - повышение скорос- 55 лекулами газа. Образовшшиеся положитети откачки. льные ионы ускоряются к. катоду 3, выем

Поставленная цель достигается тем, вая распыление геттерного материала (тичто в магниторазрядном насосе, ;одержа- тана). Часть ионов, имея большие скорости, 5 9402 внедряется в катод. Распыленный геттерный материал осаждается на аноде, постоянно покрывая его свеженапыленной планкой. 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 центральных плоскостях магнитов разрушает поверхностные слои титана и освобождает часть внедрившихся ионсв инертных газов, которые поступают обратно в разрядную область. Что касается запыленных областей катода, расположенных против шайб 5, то эти области не подвергаются далее ионной бомбардировке, и выход оттуда откаченных газов невозможен. 26

Аналогично работает и внутренняя камера насоса, где стержень 7 служит анодом, а цилиндр 6 - катодом. Выполнение магнитов 4 и шайб 5 в виде колец позволяет увеличить рабочую поверхность - 2s электродов почти в два раза с соответствующим разрастанием скорости откачки.

По всей удельной массе (0,08 кг/л/с предлагаемый насос близок к испарительным конно-сорбционным насосам, отличаясь or них большей надежностью, долговечностью и экономичностью и позволяет повысить скорость откачки в два раза при вдвое уменьшенной массе. При этом удельная масса насоса уменьшена в четыре раза. Кроме того, он обладает высокой технологичностью так KBK не требует спе циально изготавливаемых сложных деталей и позволяет использовать, например, серийно выпускаемые промышленно- 40 стью кольцевые ферритовые магниты. . Предлагаемый насос обладает следук шими проектными параметрами

Предельно достигаемый вакуум, Па

1. Васильев Г. А.. Иагниторазрядные насосы М., Энергия, 1971, с. 42.

1 10

ВНИИПИ Заказ 4681/76

Тираж 761 Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

63 6

Скорость откачки, л/с 250

Масса, кг 20

Габариты, мм ЗООх400

Анодное напряжение, кВ 5

Потребляемая мощность, Вт 125

Габариты магнитов, мм 120х70х15

Высота шайб, мм 3

Формула изобретения

М агниторазрядный насос, содержшций полый цилиндрический анод, служащий одновременно корпусом насоса, расположен ный коаксиал но с ним катод в виде полого цилиндра иэ геттерного материала, один иэ 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 по.люсами друг к другу и разделенных шайбами из магнитомягкого материала, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости откачки, катод выполнен в виде двух герметично соединенных по торцам со стороны вакуумного обьема коаксиальных цилиндров, в полости меньшего из кото рых, на осн насоса, расположен металлический стержень, электрически соединенный с анодом, а в полости между катодными цилиндрами размещена магнитная система.

Источники информации, принятые. во внимание при экспертизе

2. Патент США ¹ 32.16652, кл. 417-49, опублик. 1965 (прототип).