Магниторазрядная ячейка газоразрядных приборов для измерения давления или откачки газов Советский патент 1982 года по МПК H01J41/12 H01J41/06 

1

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к средствам получения и измерения высокого вакуума с помощью га зового разряда в магнитном поле.

Известны магниторазрядные ячейки Пеннинга, содержащие катодные пластины из геттерного материала и расположенный между ними ячеистый анод, помещенный в продольное магнитное поле 1.

Недостатком данной конструкции, используемой в качестве насоса, является малая быстрота откачки, больщая удельная масса и относительно больщие габариты.

Известна также магниторазрядная ячейка магнетронного типа, содержащая полый цилиндрический анод и размещенный внутри него катод, выполненный в виде двух дисков, соединенных между собой стержнем 2.

Недостатком известной ячейки, используемой чаще всего как манометр, является малая интенсивность разряда.

Известна также магниторазрядная ячейка инверсно-магнетронного типа, содержащая катод, выполненный в виде полого цилиндрического магнита, закрытого с торцов крышками в виде полюсных наконечников

из магнитомягкого материала с центральными отверстиями, и стержневой анод, размещенный на оси катода 3.

Недостатком известной ячейки, используемой обычно для измерения вакуума, яв5 ляется малый разрядный ток.

Известна также магниторазрядная ячейка разрядных приборов для измерения давления или откачки газов, содержащая анод, выполненный в виде полого цилиндра, аксиально расположенный в полости анода катод, выполненный в виде полого цилиндра, соединенного по торцам с охватывающими его металлическими кольцами, и расположенный по оси ячейки цилиндрический стержневой электрод 4.

15 Недостатком этой ячейки является малый ток разряда, равный сумме токов работающих независимо наружной и внутренней камер. Поэтому быстрота откачки такой ячейки также мала.

2Q Цель изобретения - увеличение быстроты откачки магниторазрядной ячейки.

Эта цель достигается тем, что в магниторазрядной ячейке разрядных приборов для измерения давления или откачки газов, содержащей анод, выполненный в виде полого цилиндра, коаксиально расположенный в полости анода катод, выполненный в виде полого цилиндра, соединенного по торцам с охватывающими его металлическ11ми кольцами, и расположенный по оси ячейки цилиндрический стержневой электрод, катодный цилиндр выполнен сетчатым, а торцы его закрыты металлическими крышками. При этом, цилиндрический стержневой электрод соединен с анодом, а торцовые крышки - с катодом. Кроме того, торцовые крышки электрически соединены с цилиндрическим стержневым электродом и изолированы от катодного цилиндра, а стержневой электрод изолирован от анода В такой конструкции катод является проницаемым для ионов, в результате чего ионы могут переходить из одной камеры в другую и многократно использоваться для ионизации газа. При этом крышки предотвращают потери заряжаемых частиц через торцы цилиндра. Оба эти фактора способствуют повышению скорости откачки. Возможны два варианта режима внутренней камеры: стержневой электрод электрически соединен с анодом, а крышки - с катодом и ячейка снабжена дополнительным источником питания, отрицательная клемма которого соединена с стержневым электродом и изолированными крышками, а положительная клемма - с катодом. В первом случае внутренняя камера работает как инверсный магнетрон, а во втором - как магнетрон. На фиг. 1 приведена схема магниторазрядной ячейки, первый вариант; на фиг. 2 - то же, второй вариант. Ячейка содержит цилиндрический анод 1, размещенный внутри него катод, выполненный в виде двух колец 2 и 3, соединенных проходящим внутри их сетчатым полым цилиндром 4, и изолированный стержневой электрод 5, установленный на оси анода 1. Полость цилиндра 4 закрыта крышками 6 и 7, которые соединены с кольцами 2 и 3 соответственно, цилиндром 4 и отрицательной клеммой источника 8 разрядного напряжения, положительная клемма которого соединена с анодом 1 и стержневым электроВ ячейке (фиг. 2) в отличие от первого варианта, крышки 6 и 7 соединены с стержневым электродом 5 и отрицательной клеммой дополнительного источника 9 питания, положительная клемма которого соединена с кольцами 2 и 3, цилиндром 4, и отрицательной клеммой источника 8 разрядного напряжения. Выполнен опытный образец ячейки со следующими размерами, диаметр анода 100 мм, диаметр полого сетчатого цилиндра 75 мм, диаметр стержневого электрода 55 мм, расстояние между кольцами 30 мм. При разрядном напряжении 2 кВ, магнитной индукции 0,09 Т, давлении 1-10 Па получены следуюшие результаты: ток разряда наружной камеры 30 мкА, ток внутренней камеры 50 мкА, ток при совместной работе камер 300 мкА - в первом варианте, ток разряда наружной камеры 25 мкА, ток внутренней камеры 180 мкА - во втором варианте. При изготовлении катодов из геттерного материала (например, из титана) ячейка может работать как высоковакуумный насос, эффективность которого почти в четыре раза выше, чем у известных аналогов. При использовании ячейки в качестве манометра можно работать при пониженных разрядных напряжениях с целью уменьшения рассеиваемой мощности и откачивающего эффекта. Увеличение числа концентрически расположенных разрядных камер должно приводить к повышению быстроты откачки. Формула изобретения 1. Магниторазрядная ячейка разрядных приборов для измерения давления или откачки газов, содержащая анод, выполненный в виде полого цилиндра, коаксиально расположенный в полости анода катод, выполненный в виде полого цилиндра, соединенного по торцам с охватывающими его металлическими кольцами, и расположенный по оси ячейки цилиндрический стержневой электрод, отличающаяся тем, что, с целью Увеличения быстроты откачки, катодный цилиндр выполнен сетчатым, а торцы его закрыты металлическими крышками, 2. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрический стержневой электрод соединен с анодом, а торцовые крышки - с катодом. 3. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что торцовые крышки электрически соединены с цилиндрическим стержневым электроДОм и изолированы от катодного цилиндра, стержневой электрод изолирован от анода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Васильев Г. А. Магниторазрядные насосы. М., «Энергия, 1970, с. 41. 2.Авторское свидетельство СССР № 152113, кл. G 01 L 21/34, опублик. 1962. 3.Авторское свидетельство СССР № 359561, кл. G 01 L 21/34, опублик. 1972. 4.Авторское свидетельство СССР № 515952, кл. G 01 L 21/34, опублик. 1976 (прототип).

/

г

Л