Плазменный сорбционный высоковакуумныйНАСОС Советский патент 1981 года по МПК H01J41/20 

Изобретение относится к вакуумной технике, предназначено для безмасляной очистки больших промьшшенньк объемов и может быть применено для откачкиустановок элёктронно-лучевой сва кк, печей отжига,металлизационных вакуумных установок, имитаторов космических условий. Известны электродуговые сорбционные насосы, состоящие из плоского титанового катода, отстоящего с небольшим зазором от плоского анода в виде шевронной ловушки, препятствующей попаданию титана в откачиваемый объем ГО. В таком наросе запас геттерного ма териала ограничивается относительно небольшим, диаметром катода ( мм), Дальнейшее увеличение запаса геттерного материала в данной конструкции , нерационально, так как увеличение габаритов катода ведет к его неравномер ному выгоранию и, как следствие, к неполному использованию запасенного металла. Известен также плазменный сорбционный насос, содержащий цилиндрическую вакуумную камеру, на одиом торце которой установлен злектродуговой испаритель а на другом - оптически непрозрачная ловушка. Испаритель состоит из плоского катода, охватывающего его конусного анода, и соленоида, стабилизирующего дуговой разряд. Вакуумная камера изготовлена из немагнитного металла, соленоид установлен снаружи :На вакуумную камеру подается отрица|тельный потенциал относительно стержня установленного по оси .камеры i2, Однако s-ija конструкция не позволяет увеличить запас геттерного материала без увеличения габаритов, а увеличение 1«абаритов ведет к неполному использованию запасенного металла. Цель изобретения - увеличение запаса геттерного материала в насосе.

Это достигается тем, что катод выполней полого циливдра, охватывающего коаКсиально расположенный цилиндрический анод, а снаружи камеры, по всей длине катода, расположен проводник, выполненный в форме змеевика с постоянным шагом намотки и перехлестом концов только в одной точке, снаружи проводника может располагаться магнитопровод.

Сзпцность изобретения заключается в ТОМ)что катод из геттерного материала выполнен в виде полого цилиндра, установленного соосно с камерой. Равномерный расход геттернрго материала достигается сканированием катодного пйтна по замкнутой траектории с помощью проводника, установленного снаружи кмеры, Проводник выполнен в виде змеевика, 20 ного

ветви которого равномерно распределены по поверхности камеры и пересекаются толйко в точке токопровода. По проводнику пропускают постоянный ток, Проводниксоздает на поверхности катода магнитное поле арочной конфигурации. В

тМхбмпойё катодное пятно удерживается на.поверхности катода под вершиной арки, и в то же время совершает движение вдоль проводника. Поскольку ветви змеевика пересекаются только в одной точке, то траектория движения катодного пятна по поверхности катода - замкнутая кривая, определяёмая формой проводника. За счет постоянств шага между ветвями змеевика происходи

равномерное осаждение испарённого титана на аноде, являющимся одновременно собирающей поверхностью. Для уменьшёнйятока в проводнике снаружи змеевика устанавливается магнитопровод. Охватывающий проводник и увеличивающий напряженность магнитного поля у рабочей поверхности катода,

V

На фиг, 1 приведена конструктивная схема электродугового насоса; на фиг. 2 - размещение проводника в форм змеевика на катоде; на фиг, 3 - схема, поясняющая принцип управления . движением катодного пятна.

Вакуумная камера 1 вьтолнена из немагнитиого материала (ст. 1Х18НШТ) в форме цилиндра, катод 2 выполнен из титана в форме полного цилиндра ji уста новлен соосно камере, 3 имеет фирму Цилиндрической шевронной, оптически, непрозрачной ловушки, установленной коаксиально катоду. Зазор меж740P68

1ду анодом и катодом 10 см, Снаружи вакуумной камеры 1 по длине катода расположен проводник 4 в форме змееви-ка с постоянным шагом намотки и перехлестом концов только в одной точке. Змеевик охватывается магнитопроводом 5 (ст. 20). Поджигающий электрод 6 контактирует с катодом через диэлбктрическ5по прокладку 7. Силовые линии 8 магнитного поля проводника образуют форму арки.

Насос работает следующим образом.

После достижения в откачиваемом объеме форвакуума (10 мм рт.ст.) напряжение подается на электроды 2 и 3 ис.парителя, а через проводник 4 пропускается ток 200 А. При этом на расстоянии 12 см от проводника (т.е, На поверхности катода) напряжение магнитобеспечения замкнутой траектории катодн1эго пятна.

Подачей высоковольтного импульса от емкости МФ, заряжаемой до 1000 В, зажигается дуга. В аркообразном магнитном поле катодной пятно дви-жется вдоль проекции проводника на поверхности катода. Скорость движения пятна равна 10 м/с и определяется током в проводнике, током дуги. Катодное пятно не следует точно по проекции проводника на поверхности катода, а отклоняется в обе стороны на расстояние в несколько сантиметров, Благодаря этому происходит более равномерный износ катода, Поскольку ветви змеевкка равномерно распределены по поверхности катода, то толщина конденсатора на сорбирующей поверхности одиникова, Этим достигается высокая экономичность и -эффективность работы насоса,

В изобретении решена задача увеличения запаса титана, В экспериментальном насОсе с диаметром камеры.100 см, длиной: 120 см и толщиной титанового катода 0,8 см запас титана составляет 120 кг,, что обеспечивает огромный ресурс работы насоса.

; Кроме того, изобретение позволяетГ получать при больших размерах сорбирующей поверхности высокую и ультравысокую быстроту откачки (десятки и сотни Tfjic, л/с).

Формула изобретения

j , Плазменный; сорбционный высоко,вакуумный насос, содержащий цилиндри.ческую вакуумную камеру, в которой поля 45 Э, что достаточно для имеется катод из геттерного йатериала, анод и поджигающее устройство отличающийся тем, что, с целью увеличения дапаса геттерного материала, катод вьтолнен в виде полого цилиндра, охватывающего коаксиально расположенный цилиндрический анодз,а снаружи камеры по всей длине катода размещен проводник,.выполненньш в форме змеевика с постоянным ша гом намотки и перехлестом концов толь ко в одной точке, 2, Насос по п. 1, отличающийся тем, что с целью уменьшения 8 тока в проводнике, снаружи его установлен магнитопровод, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент Швейцарии № 479161, кл. Н 01J 41/00, 1969, 2,Б. Н, Барабанов и др. Аппаратура плазменной технологии, высоких энергиихолодные системы для генерации плазм проводящих твердак веществ, Физика и химия обработки материалов, 1978, 1, с,44-51 (прототип).

4 f