Магнитный электроразрядный насос Советский патент 1980 года по МПК H01J41/12 

(54) МАГНИТНЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС

1

Изобретение относится к области вакуумной техники, в частности, к устройствам магнитных электроразрядных насосов, необходимых для получения и поддержания сверхвысокого вакуума в вакуумных системах, а также для тренировки ЭВП после отпая их с поста и откачки объема ЭВП в случае встроенного насоса.

Известен магнитный электроразрядный насос, содержащий две катодные пластины, выполненные из титана, и расположенный между ними цилиндрический анод 1.

Основными недостатками такого насоса являются малая скорость откачки, низкий предельный вакуум.

Известен также магнитный электроразрядный насос, содержащий две катодные пластины, выполненные из материалов с различными коэффициентами распыления и расположенный между ними цилиндрический анод 2.

В известном насосе катодные пластины выполнены из тантала и титана. Электродная система насоса расположена в магнитном поле, параллельном оси анода и катода, и к ней приложены соответствующие потенциалы для образования и поддержания холодного разряда.

Однако, он также имеет недостатки: затухание вторичной электронной эмиссии с катода при понижении давления; малая 5 скорость откачки по инертным газам, зависящая от давления в объеме; чувствительность к загрязнению углеводородами; повыщенная «память к откачиваемым газам; длительное время старта (а некоторые вообще не стартуют) в области сверхвысо0 кого вакуума; низкий предельный вакуум ( .10 мм рт. ст).

Целью изобретения является увеличение скорости откачки, улучщение предельного вакуума и уменьщение памяти насоса к откачиваемым газам.

Это достигается тем, что катодная пластина с меньщим коэффициентом распыления выполнена с отверстием, в центре которого расположена спираль из материала, обладающего сорбирующими свойствами к остаточным газам, соединенная одним концом с пластиной с больщим коэффициентом распыления, а другой конец выведен за катодную пластину с меньшим коэффициентом

распыления и соединен с дополнительным электродом.

Кроме того, с целью уменьшения времени старта, и поддержания постоянными динамических характеристик насоса, он дополнительно содержит шпильку из вольфрама, расположенную внутри спирали.

На чертеже изображена конструкция предлагаемого магнитного электроразрядного насоса.

Предлагаемый насос содержит катодные пластины 1 и 2, соответственно, из тантала и титана, которые соединены перемычкой 3. Между катодами расположен цилиндрический пустотелый анод 4, изготовленный, например, из стали марки Х18Н101. В титановой пластине 2 выполнено отверстие, в центре которого расположена спираль 5 из сплава TiNB, которая навита на вольфрамовую шпильку 6. Спираль 5 и шпилька 6 соединены одним концом с танталовой пластиной 1, а другим с дополнительным электродом 7, связанным с источником тока на 1,5-2 А. Катодные пластины 1, 2 заземлены, а цилиндрический анод 4 соединен с источником напряжения на 3 кВ.

Насос может работать в двух режимах.

В первом случае прикладывается разность потенциалов 3 кВ между катодными пластинами 1, 2 и анодом 4. Случайная радиация, блуждающий электрон или автоэлектронная эмиссия с острого края любого из электродов приводят к образованию одного-двух ионов остаточного газа, которые, бомбардируя катодные пластины, вызывают эмиссию вторичных электронов, ускоРЯЮШ.ИХСЯ в поле электродов и в свою очередь образуюш,их новые ионы, благодаря чему разряд нарастает до определенной величины. Передавая импульс энергии атомам металла, ионы производят .также распыление материала катодных пластин 1 и 2. Распыленный металл осаждается на противоположной катодной пластине, аноде, стенках насоса, поглош,ая при этом газ. Насос с дифференциальными пластинами (Т и Tt) обладает большей скоростью откачки по инертным газам за счет повышенной скорости распыления тантала - менее химически активного материала, но обладающего больщим коэффициентом распыления, за счет чего увеличивается «замуровывание газов и тем самым уменьшается память к ним. С целью увеличения количества распыляемого материала отверстие выполняется в пластине 2 с меньшим коэффициентом распыления.

В результате откачки давление все время понижается, электроны ионизируют все меньщее число молекул газа, и настает такой момент, когда образующихся ионов недостаточно для поддержания вторичной электронной эмиссии с катодных пластин 1 и 2, разряд гаснет, насос прекращает откачку.

После чего на дополнительный электрод 7 подается ток 1,5-2 А. Разрядная ячейка насоса подпитывается дополнительными электронами, эмиттируемыми обладающей малой работой выхода вольфрамовой шпилькой 6, благодаря чему насос продолжает откачку в области сверхвысокого вакуума. При этом одновременно из TiNB спирали 7, обладающей высокой химической активностью к остаточным газам, дополнительно распыляются частицы материала, что способствует увеличению скорости откачки. Ток на дополнительный электрод 7 подается также в том случае, если при приложении разности потенциалов к катодным пластинам 1,2 и аноду 4 насос не стартует, при этом разряд в ячейке «поджигается электронами, эмиттируемыми с вольфрамовой шпильки 6, в результате насос быстро и легко стартует, после чего потенциал с дополнительного электрода 7 может быть отключен, насос будет продолжать работу в режиме разряда Пеннинга.

Во втором случае потенциалы прикладываются одновременно к двум холодным 1, 2 и 4 и к дополнительному 7 электродам. Разрядная ячейка насоса постоянно получает дополнительное количество электронов, эмиттируемых с вольфрамовой шпильки 6, и дополнительное распыление химически активного материала, связывающего откачиваемые газы химически и замуровывающего их физически.,

Магнитный электроразрядный насос предлагаемой конструкции позволяет повысить скорость откачки, исключить десорбцию откачиваемых газов, снизить время старта насоса. Такие его качества обуславливают большой экономический эффект от применения данной конструкции.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Грошковский Я. «Техника высокого вакуума, «Мир, 1975, с. 617 (прототип).