SU528386A1 - Сорбционный вакуумный насос - Google Patents

Description

1

Предлагаемое изобретение относитс  к вакуумной технике, в частности к средствам получени  безмасл ного вакуума.

Известны сорбционные насосы, в основе которых лежат резистивные или электронно-лучевые испарители геттерного материала 1.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству  вл етс  сорбционный вакуумный насос, содержащий размещенный в корпусе насоса генератор плазмы геттерного материала, выполненный в виде катода из

W

жигани  вакуумной дуги

Основным недостатком указанных устройств  вл етс  неэффективна  откачка инертных газов.

С целью повышени  эффективности откачки газов предлагаемый насос снабжен устройством дл  ионизации откачиваемых газов и ускорени  образованных ионов к сорбирующей поверхности, состо щим из вспомогательного анода, подключенного к корпусу насоса через источник электропитани , магнитной системы , создагощей в объеме корпуса насоса магнитное поле, параллельное рабочей поверхности вспомогательного анода и жалюзийного экрана, электрически св занного с корпусом насоса и закрывающего его входное отверстие .

В плазме вакуумной дуги, заполн ющей объе.м корпуса насоса, степень ионизации очень высока (до 80-90%), поэтому в ней имеетс  большое количество электронов,

ускоренных в области катодного падени  потенциала до энергий в несколько дес тков электрон-вольт и обладающих высокой ионизирующей способпостью. Резко повысить эффективность процессов ионизации частиц газов,

также присутствующих в объеме корпуса, можно путем увеличени  времени жизни электронов в объеме за счет создани  условий, затрудн ющих их уход из этого объема. В предлагаемом насосе уход электронов на корпус невозможен, так как он находитс  цод отрицательным потенциалом. В то же врем  их уход в направлении электрического пол  на вспомогательный анод, наход щийс  под положительным потенциалом, оказываетс  затруднительным вследствие эффекта замагниченности электронов в магнитном поле, создаваемым магнитной системой. В этом случае уход электронов с магнитных силовых линнй на положительный электрод

становитс  возможным лцщь в результате их столкновений с частицами газов, привод щих к ионизации последних. Жалюзийный экран, закрывающий входное отверстие корпуса, а также преп тствует уходу электронов из объема.

Таким образом, в предлагаемом насосе резко интенсифицируютс  процессы понизацпц остаточных газов электронами в объеме корпуса , при этом образуюш,иес  иопы газов, в том числе и инертных, ускор ютс  к корпусу насоса, наход щемус  под отрицательным потенциалом и эффективно сорбируютс  пленкой геттерного материала, а также внедр ютс  в пленку и замуровываютс  в ней непрерывно испар ющимс  геттерным материалом .

Предлагаемый насос позвол ет повысить эффективность ионной откачки газов и осуП1 ,ествить откачку инертных газов путем иониз; ции частиц газа электронами плазмы геттерного материала, ускорени  образующихс  иопов к поверхности сорбции н замуровывани  их в пленке геттера.

На чертеже показан в разрезе предлагаемый сорбционный вакуумный насос.

Импульсный генератор плазмы геттерного материала содержит катодный узел 1, анод 2, устройство дл  зажигани  дуги 3. Все узлы укреплены на фланце 4, с помощью которого они герметично креп тс  к корпусу 5 насоса. Катодный узел выполнен в виде водоохлаждаемого основани  6 и изолирован от фланца с помощью металлокерамнческого изол тора 7. На основании 6 укреплен геттерный материал в виде цилиндрической трубы 8,  вл ющейс  катодом, что обеспечиваетс  ее надежный тепловой контакт с основанием 6 и возможность быстрой замены по мере износа. Анод 2 выполнен в виде водоохлаждаемой спирали, охватывающей катодный узел 1, концы которой герметично выведены через фланец 4 с помощью металлокерамических изол торов 9 и 10. Узел 3 поджига содержит поджигающий электрод 11, отдел емый от катода изол тором 12. Изолированный токоввод 13 электрода 11 проходит внутри полости основани  катода 6. Катод 8 и анод 2 генератора плазмы подключены к источнику 14 электропитани , обеспечивающему пропускание в устройство однопол рных импульсов тока. Катод 8 и поджигающий электрод И подключены к импульсному источнику 15 поджига.

Устройство дл  ионизации газов электронами плазмы геттерного материала и ускорени  ионов к корпусу 5,  вл ющемус  сорбирующей поверхностью, включает в себ  магнитную систему, выполненную, например, в виде электромагнитной катушки 16, создающей в объеме корпуса насоса осевое магнитное поле , вспомогательный анод 17 с рабочей поверхностью 18, параллельной силовым лини м магнитного пол , и источник 19 электропитани , подключенный иоложительным иолюсом к вспомогательному аноду 17, а отрицательным- к корпусу 5 насоса, который снабжен л алюзийным экраном 20, закрывающим его входное отверстие.

Насос работает следующим образом.

При подаче положительного импульса на пр жени  на поджи1ак)1дий электрод 11 от источника 15 поджига между этим электродом и катодом 8 происходит пробой по ио верхности раздел ющего их изол тора 12 Пробой вызывает зажигание импульсной ва куумной дуги меледу катодом 8 и анодом 2, гор щей в парах материала катода 8, изготовленного из геттерного материала. При гореиии дуги из катодных микроп тен, распростран ющихс  на всю цилиндрическую поверхность катода 8, осуществл етс  генераци  плазмы геттерного материала, продукты конденсации которой образуют на корпусе насоса пленку геттерного материала.

Дуга существует до момента перехода тока источника 14 питани  через нуль, затем погасщий разр д вновь зажигаетс  подачей имиульса напр жени  на поджигающий электрод 11 от источника 15 иоджига. Поскольку на поверхности изол тора 12 за врем  горени  импульсной вакуумной дуги происходит частична  конденсаци  плазмы геттерного материала с образованием пленки, очередной пробой импульсом поджигающего напр жени  существенно облегчаетс  (пробой осуществл етс  по этой пленке), при этом периодически испар ема  ири пробое пленка каждый раз восстанавливаетс  в течение импульса горени  вакуумной дуги, обеспечива  работу устройства с заданной частотой следовани  импульсов. Изменением частоты следовани  импульсов, а также величины тока в единичном импульсе можно в щнроких пределах измен ть расход геттерного материала.

Плазма геттерного материала, генерируема  из катодных микроп тен, образующихс  на цилиндрической поверхности катода 8 во врем  рабочего цикла устройства, заиоли ет

объем корпуса 5 насоса, принима  потенциал, близкий к потенциалу вспомогательного положительного электрода 17, при этом ионы этой плазмы ускор ютс  к корпусу 5 насоса, наход щемус  под отрицательным потенциалом , создаваемым источником 19, и конденсируютс  на нем, образу  пленку,  вл ющуюс  сорбирующей поверхностью. Электроны плазмы не могут нопасть на корпус 5, а их выходу из объему насоса преп тствует жалюзна  заслонка 20, электрически соединенна  с корпусом 5.

Уход электронов из объема насоса становитс  возможным лищь на вспомогательный анод 17. Однако в осевом магнитном поле,

создаваемом катушкой 16, электроны оказываютс  замагниченными, поэтому их уход с магнитных силовых линий поперек магнитного пол  в направлении электрического пол  на вспомогательный анод 17 становитс  возможным лищь в результате столкновений, привод щих к потере ими энергии. Следовательно , врем  жизни электронов в объеме насоса резко возрастает и при столкновени х электронов с атомами и молекулами газов,

присутствующими в объеме насоса, осущест