МАГНИТОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС Советский патент 1972 года по МПК H01J41/12 

Известные магниторазрядные насосы состоят, как правило, из анода, представляющего собой сотовую конструкцию, набранную из ячеек круглой или квадратной формы в сечении, и катода, установленных с обеих торцевых сторон анода и лредставляющих собой обычно гладк ие или сребренные пластины. При этом анод и катоды монтируют в корпусе иасоса, присоединяемом к рецилиедту; катоды насоса выполняют из титала, а аноды - из нержавеющей стали или меди.

При определенных значениях напряженности магнитного поля {вектор напряженности магнитного поля перпендикулярен плоскости катода) и напряжения на аноде между электродами насоса зажигается высоковольтный тлеющий разряд, в котором образуются положительные ионы откачиваемых газов. Ускоренные электрическим полем, они бомбардируют и распыляют катод, поглощаясь на нем. Ра.опыляемый материал катода оседает на самом катоде, а также противостоящем аноде, образуя свежие активные плепки, поглощающие газы.

Поскольку разрядный ток насоса пропорционален давлению, интенсивность разряда при давлении ниже 1 10- тор становится столь слабой, что распыление геттерирующего материала катода происходит в малой степени; интенсифицировать откачку при этом, в

случае необход имости, не представляется возможным. С другой стороны, вследствие того, что при понижении давления вероятность ионизации откачиваемых газов уменьшается, зажигание разряда в мапниторазрядном насосе затруднено уже при давлении тор, являющемся в этом отношении пороговым.

В предлагаемом магниторазрядном насосе,

с целью повышения ионизации откачиваемых газов, увеличения раапыления .материала холодных катодов и обеспечения устойчивого зажигания высоковольтного тлеющего разряда при сверхвысоком вакууме, каждая элементарная ячейка соде,ржИт трямонакальный катод, расположенный соосно с холодными катодами и анодом, выполненным в виде цилиндрической опирали; при этом концы прямонакального катода выведены за пределы

ячейки через отверстия в центре холодных катодов.

На фиг. 1 и 2 представлена конструктивная схема предлагаемого магниторазрядного насоса.

Элементарная ячейка магниторазрядного насоса состоит из следующих электродов: анода 1, холодных |Катодов 2 и горячего катода 3. Анод / представляет собой цилиндрическую спираль, навитую из титан-молибдек траверсе 4 (см. фиг. 2), которая закреплена на одном из вводов насосной ножки.

Спиральная форма анодов дает возмож.ностъ исключить сколько-нибудь существенный нагрев и, следовательно, газоотделение при работе насоса с включенными горячими катодами и, практически, весь тепловой поток от них вООЦринять корпусом насоса, который может .быть легко охлажден.

Холодные катоды 2 представляют собой диски из (Пористого титана (открытая ло.ристость 60-63%). Катоды расположены с обеих торцовых icTopOH анода соосно с «HIM, причем оба катода приварены к траверсе 5 (см. фит. 2), закрепленной на одном из вводов насосной ножки.

Горячий катод 3 представляет собой расположенную соосно с холодаыми катодами и анодами нить из вольфрамовой проволоки марки ВА, KoijUbi которой через пружинные хомутики из тантала закреплены на двух вводах на1сосной ножки.

Иопользоваиие для ионизации газа электронного тока, эмиттированного горячим катодом насоса, дает возможность резко повысить (|по сравнению с приблизительно равной по размерам элементарной ячейкой магниторазрядного насоса известной конструкции) отношение ионного то-ка, идущего на холодные катоды, к давлению и, следовательно, интенсивность распыления материала холодных катодов, что весьма существейно в диапазоне давлений 10-3-10- тор, когда это распыление в общепринятых магниторазрядных насосах мало, а значит, очень низка и скорость откачки.

Использование для ионизации газа электронного тока, эмиттированного горяч1им катодом, позволяет легко зажигать разряд даже при предельно низком давлении (в диапазоне 5-10- -1-10-S тор) ввиду резкого повышения ионизирующего фактора. Ясно, что использование горячаго катода для реализации двух вышеприведенных процессов целесообразно лишь при работе насоса в области сверхвысокого вакуума (вакуум выше 1-10-7 тор).

Горячий катод дает возможность производить периодическое напыление свежей титаиовой пленки на- вяутрениие поверхности насоса путем разогрева анода электронной бомбард ировкой, что позволяет резко увеличить скорость откачки насоса, особенно при давлении ниже 1 10- тор, когда интенсивность

распыления титана в тлеющем крайне низка; эту возможность целесообразно реализовать, когда насос работает в области аверхвысокого вакуума с выключенным горячим катодом.

В тех случая, когда магниторазрядный насос можно откачать друпИ|М высоковакуумным насосом до давления порядка 1 Q- ммрт. ст., горячий катод позволяет производить высокотемпературное обезгаживание анода и холодных :катодов путем электронной бомбардировки, что обеспечивает существеное повышение предельного вакуума насоса.

Периодическое распыление тйтана в насосе производится при снятом магнитном поле.

Интенсивность распыления легко задается мощностью, величина которой при постоянном напряжении на аноде определяется значением электронного тока на анод, регулируемый путем изменения тока накала горячего

катода.

При работе насоса в области давлений выше тор горячий катод может не включаться: с него снимается положительное смещение относительно холодных катодов, и элементарная ячейка приобретает вакуумные параметры, близкие ячейке обычного магниторазрядного насоса.

Предельный вакуум насоса, измеренный манометром ИМ-12, 3-10-° тор. Вакуумная оболоч;ка насоса и манометра ИН-12 изготовлена из проницаемого для гелия сте.кла С49-2.

Предмет изобретения

Магниторазрядный насос, содержащийЯчейку из анода и расположенных по его торцам холодных катодов, отличающийся тем, что, с целью увеличения распыления материала холодных катодов и обеспечения устойчивого

зажигания тлеющего разряда, применено несколько вышеуказанных ячеек, в каждую из которых введен лрямонакальный катод, расположенный соосно с холодными катодами я анодом, выполненным в виде .цилиндрической

спирали.