Ионный насос Советский патент 1959 года по МПК F04F9/04 

PIoHHbie насосы с двумя отсеками, в одном из которых - высоковакуумком - происходит ионизация газов, а в другом - форвакуумном - посредством электрического поля осуществляется втягивание ионов газа, известны.

Отличительная особенность предлагаемого насоса заключается в том, что упомянутые отсеки разделены диафрагмой, толщина которой мепьще или больще длины пробега ионов откачиваемого газа в материале диафрагмы.

Эта особенность обеспечивает возможность достижения высоких разряжений.

Другая особенность насоса заключается в том, что его диафрагма выполнена двухслойной. При этом толщина ее слоя, обращенного к высоковакуумному отсеку, выбирается меньщей, чем длина нробега ионов в материале этого слоя. Кроме того, коэффициент диффузии в последнем выбирается меньщим, чем коэффициент диффузии материала слоя, прилегагощего к форвакуумному отсеку.

Этим достигается ускорение нроцессов диффузии ионов откачиваемого газа.

На фиг. 1 и 2 изобрал-сены схемы, поясняющие принцип действия и устройства предложеппого ионного насоса, а на фиг. 3-примерная ферма его конструктивного выполнения.

Принцип действия предложенного ионного насоса заключается в том, что в нем электродом, бомбардируемом ионами, является диафрагма Д (фиг. 1), разделяющая внутреннюю полость насоса на два отсека А и Ь. В отсеке А производится ионизация газа, а из отсека Б производится откачка газа любым способом, не связанным с ионизацией газа (например, пароструйным или механическим насосом).

При этом газ удаляется из высоковакуумного отсека А в форвакуумный отсек Б через упомянутую диафрагму Д. Толщина диафрагмы

№123278- 2 -

А1ожет быть выбрана больше или меньше, чем длина пробега ионов, вкедряюшихся в диафрагму со стороны отсека А. Диафрагма может быть Быполце.ад-, и двухслойной. В этом случае материалы внутреннего слоя 1 и подложки 2 выбираются такими, чтобы при рабочей температуре диафрагмы коэффициент диффузии откачиваемых газов в материале подложки значительно превосходил коэффициент диффузии в материале внутреннего слоя. Толш;ина нодлолски 2 должна быть взята настолько малой, насколько это допускается конструктивными соображениями. Толщина внутреннего слоя / выбирается настолько малой, чтобы длина h пробега ионов в материале этого слоя превосходила его толшину. Электроны, эмитируемые накаленным катодом 3 (фиг. 2), ускоряются по направлению к тороидальной обмотке 4 разностью потенциалов порядка 150-200 в. Промежуточная сетка 5, расположенная вблизи катода, находится относительно него под некоторым положительным потенциалом и служит для частичной компенсации объемного заряда. По обмотке 4 пропускается постоянный ток, создающий замкнутое магнитное поле Н с напряженностью, достаточной для закручивания электронов (перпендикулярно плоскости чертежа) в пределах области, занятой этой обмоткой. Ионизация происходит почти исключительно в пределах этой области, поскольку в ней электрон проходит наибольший путь при скорости, соответствующей максимуму вероятности ионизации. Электрод 6 представляет собой упомянутую ранее диафрагму (фольгу) Д, разделяющую высоковакуумный отсек А от форвакуумного отсека Б. На этот электрод задается высокий отрицательный потенциал, вытягивающий ионы из области обмотки 4 и ускоряющий их.

Конструктивно насос может быть оформлен следующим образом. Высоковакуумный отсек насоса ограничен фланцем 7 (фиг. 3), в который внаяна изолирующая керамическая пластинка 8, нижним фланцем 9 и электродом-диафрагмой W, выполненным в виде цилиндра.

Необходимые токоподводы внаяны в керамическую пластинку5. U-образный катод 11 крепится к токоподводам, а внизу через пружинку - к керамическому стержню 12. Аналогично крепится и сетка 13. Тороидальная обмотка 14 своими концами крепится к токоподводам и к одному или двум поддерживающим стержням.

Нижний фланец скрепляется с верхним посредством стержней 15. Он изолирован от верхнего фланца изоляторами 16 с целью обеспечить возможность подогрева диафрагмы пропусканием через нее тока. Токоподвод к фланцу 9 на чертеже не показан. Не показаны также система напыления материала внутреннего слоя, характер которой определяется родом этого материала, а также способ соединения высоковакуумпой части насоса с откачиваемым объемом, который определяется конкретными условиями применения.

Высоковакуумный и форвакуумный отсеки при выполнении предварительной откачки могут сообщаться через затвор образованным коническим отверстием во фланце 9 и пробкой затвора /7, передвигаемой сильфонным устройством. Все пайки выполняются твердыми припоями, уплотнения применяются исключительно металлические и в системе отсутствуют органические материалы и стекло. Это дает возможность прогрева до достаточно высоких температур устройства в целом, включая его форвакуумную часть при проведении предварительной откачки и обезгаживания.

Предмет изобретения

1. Ионный насос с двумя отсеками, в одном из которых- высоковакуумном - происходит ионизация газа, а в другом - форвакуумном отсеке - с помощью электрического поля втягиваются ионы газа, отличающийся тем, что, с целью достижения высоких разрежений, указанные отсеки разделены диафрагмой, толщина которой меньше или больше длины пробега ионов откачиваемого газа в материале диафрагмы. 2. Ионный насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью ускорения процессов диффузии ионов откачиваемого газа, диафрагма выполняется двухслойной, причем толщина слоя, обращенного к высоковакуумному отсеку, выбирается меньшей, чем длина пробега ионов в материале этого слоя, а коэффициент диффузии в нем - меньшим, чем коэффициент диффузии материала слоя, прилегающего к форвакуумному отсеку.

- 3-№ 123278