Электроразрядный насос

Электроразрядный насос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYSJlHH .

09) OO

Н 01,1 41/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь

4 ° (21) 3444862/18-21 (22). 28.05.82 (46) 07. 10.83. Бюл. М 37 (72) Г.Г.Петрук и Д.Л.Хаджи (53) 621.528(088.8) (56) i. Скакун А,И., Маханов B.È.

Встроенный магниторазрядный насос для мощных ЛБВ. Электронная техника.

Сер.1, "Электроника СВЧ", 1970, 11 б, с. 136-144.

2, Авторское свидетельство СССР

Н 562016, кл. Н 01 Ю 41/00, (прототип), (54) (57) ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС, со-, держащий герметичный «орпус-анод в виде полого цилиндра из немагнитного материала с осесимметрично размещенным в нем катодом из металла с газопоглощающими свойствами: в виде стержня с закрепленными на нем двумя дис,ками, газопоглотители, снабженные электровводами и обращенные рабочей поверхностью к межэлектродному пространству насоса, и магнитную систему, поле которой параллельно оси насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения быстроты откачки, обеспечения возможности работы в ат" мосфере водорода при регулируемом его давлении до 5i10 Па снижениЯ Рабочей температуры насоса и повышения его надежности, в качестве газопоглотителей использованы нераспыляемые газопоглотители, закрепленные через теплоизоляторы на дисках катода, стер- Я жень катода выполнен полым, а электровводы гаэопоглотителей, закреплен ных на разных .дисках, изолированы один от другого.

1 1046

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к конструкциям электроразрядных насосов, и может быть использовано для получения, сохранения и измерения высокого вакуума в отпаяных электровакуумных приборах во время тренировки, эксплуатации и длительного хранения.

Известен магниторазрядный насос для электровакуумных приборов, содер- 10 жащий набор разрядных ячеек, образованных полым цилиндрическим анодом и катодом, выполненным в виде дисков из компактного или пористого титана, насаженных на титаномолибденовый стержень 1 1 J ..

Максимальная скорость откачки одной ячейки по азоту и окиси углерода данного насоса низка (не более

0,8 л/c) и достигается при условии 20 обезгаживания насоса при 650 С в течение 5-6 ч. Давление по водороду не регулируется. Сравнительно невысокая, скорость откачки в процессе эксплуатации насоса снижается из-за насыщения активной поверхности продуктами откачки и не восстанавливается, так как не предусмотрена активация, Известен электрораэрядный насос, содержащий герметичный корпус-анод, выполненный в виде полого цилиндра из немагнитного материала, с осесимметрично размещенным в нем катодом, выполненным из геттерного металла в ви- . де цилиндрического стержня с закрепленными на нем двумя дисками, нагре35 ваемые газопоглотители, снабженные электровводами и обращенные рабочей поверхностью к межэлектродному пространству насоса, и магнитную систему, 40 поле которой параллельно оси насоса.

При этом газопоглоти тели выполнены из титаномагниевой проволоки. При,работе насоса они нагреваются до 1100 t:.

Корпус насоса выполнен водоохлаждаемыи. Напряжение между анодом и катодом составляет 3 кВ, а напряженность магнитного поля в межэлектродном пространстве - около 1200 Э 1 2 ) .

Недостатками дайной конструкции являются высокая рабочая температура (1100 С) геттерирующих стержней, приводящая к необходимости водяного охлаждения корпуса, что вызывает увеличение габаритов и веса насоса и or- M раничивает область его применения; отсутствие возможности управления давлением водорода, что затрудняет повы/99 2 шение качества ЭВП при использовании данного насоса; повышенное газовыделение из конструктивных элементов насоса при температуре стержней 1100 С и, как следствие, уменьшение скорости откачки газов и снижение надежности из-за появления проводящих налетов на поверхности изолятОров. Последнее обстоятельство приводит также к снижению электрической прочности приборов, откачиваемых известным нааосом.

l(cab изобретения - повышение быстроты откачки, обеспечение возможности работы в атмосфере водорода при

-2 регулируемом его давлении до 5 13 lla, снижение рабочей температуры насоса и повышение его надежности.

Указанная цель достигается тем, что в электроразрядном "; насосе, со" держащем герметичннй корпус-анод, выполненный в виде полого цилиндра иэ немагнитного материала, с осесимметрично размещенным в нем катодом из металла с газопоглощающими свойствами в виде стержня с закрепленными на нем двумя дисками, газопоглотители, снабженные электровводами и обращенные рабочей поверхностью к межэлектродному пространству насоса, и магнитную систему, поле которой параллельно оси насоса, в качестве газо" поглотителей использованы нераспыляемые газопоглотители, закрепленные через теплоизоляторы на дисках катода, стержень катода выполненн полым, а электровводы газопоглотителей, закрепленных на разных дисках, изолированы один от другого.:.

Возможен вариант конструкции, в котором газопоглотители выполнены циалевыми (84 циркония и 16 алюми" ния), На фиг.1 схематически изображен предлагаемый насос, общий вид; на фиг.2 - узел g на фиг.1; !

Ячейку электроразрядного насоса образуют, катод, состоящий из титанового полого цилиндра 1 и катодных дисков (фланцев ) 2, выполненных, например, из биметалла титан-молибден (титан обращен в зону разряда), в которые помещены подогреваемые газопоглотители 3, и анод 4, выполненный из немагнитного материала, например меди.

Каждый газопоглотитель теплоизолирован от катодного фланца керамическим изолятором 5, Нагревательный

10467

3 элемент 6 каждого газопоглотителя имеет два вывода 7 и 8, один из выводов 7 присоединяется к катодному фланцу, а другой вывод 8 через пластину 9 или 10 - к изолированному вы" воду 11 или 12 соответственно для верхнего и нижнего катодных фланцев. Пластины 9 и 10 изготавливаются, например, из железа 03-ВД и являются магнитными наконечниками. Каждый газо-!и поглотитель электрически соединен с катодным диском фланцем 2 с помощью монтажной ленты 13 и ее выводов 14, присоединяемых к катодной пластине °

Для подачи напряжения на катод имеется изолированный вывод 15.

Через отверстие, 16 насос сообщается с откачиваемым, например, электровакуумнцм прибором (ЭВП), Магнитное поле, необходимое для работы насоса, образуется либо магнитной системой ЭРП, либо кольцевыми магнитами 17, выполненными из сплава самарий-кобальт. Магнитные силовые линии направлены параллельно оси анода.

Для устойчивого зажигания разряда в высоком вакууме и сохранения про-. порциональной зависимости разрядного тока от давления в диапазоне 1.!0

-2.

5 ° 10 Па наружный диаметр полого цилиндра 1 должен быть не более четверти наружного диаметра катодных фланцев 2, а расстояние между катодными фланцами — не более внутреннего диаметра анода. Газопоглотители следует располагать на катодном фланце так, чтобы диаметр описанной вокруг них окружности был не более 0,7 наружного диаметра катодных фланцев.

Электроразрядный насос работает следующим образом.

Сначала насос обезгаживают при

450 С и давлении 5 1О 1Па в течение

4 ч, а после остывания до комнатной температуры газопоглотители насоса

45 обоих катодных фланцев промывают во дородом. Затем насыщают водородом газопоглотители только одного катодного фланца, например нижнего, для чего через .изолированные выводы 11 и 15 для газопоглотителей верхнего катодного фланца и выводы 12 и 15 для газопоглотителей нижнего катодного фланца подают одновременно различные .напряжения накала (например, 5,5 и

2,5 В соответственно) и нагревают газопоглотители верхнего фланца до, например, 750 С, а газопоглотители

99 1 нижнего фланца - до, например, 350 С.

Затем напускают водород до давления

5 Па и при этом выдерживают около

5 мин.

Насыщаться водородом будут только гаэопоглотитепи нижнего катодного фланца, находящиеся при 350 С, а газопоглотители верхнего катодного фланца, находящиеся при 750 С, не будут насыщаться водородом в соответствии с известными свойствами циркония. За" тем выключают электропитание газоР поглотителей нижнего катодного фланца и откачивают водород до давления, например, 5 10 Па, после чего ЭВП с насосом отпаивают по штенгелю от вакуумной системы откачного поста и выключают электропитания газопоглотителей верхнего катодного фланца.

В отпаяном ЭВП; используя предлагаемый насос, достигают давления водорода 5 10 - 1 10 Па тем, что ненасыщенные гаэопоглотители (верхнего катодного фланца) нагревают до

750ОС, а насыщенные водородом гаэопоглотители нижнего катодного фланца — до 350 С, получая в ЭВП такое количество водорода, которое соответствует требуемому давлению. Давление водорода при этом пропорционально току электроразрядного насоса.

Эксперименты показали, что устойчивую скорость откачки насоса по окиси углерода величиной 4,5 л/с можно получить при напряженности магнитного поля 1200 Э, напряжении на катоде -3 кВ, температуре газопоглотиO телей верхнего катодного фланца 750 C а нижнего катоднсго фланца 250 С и при давлении водорода ? 10 - 5 10 Па.

Откачка газов осуществляется за счет высокой сорбционной емкости по смеси газов (окиси углерода и метану нагретых до разной температуры (750 и 250 С) газопоглотителей,и сохранением этой емкости очисткой поверхности газопогпотителей и катодных поверхностей в целом иониэированным в разрядной ячейке водородом и, кроме того, откачкой окиси углерода за счет ионного распыления титанового цилиндра 1

Скорость откачки по окиси углерода остается повышенной и после снижения парциального давления окиси углерода, например до 5 ° 10 Па, за счет дополнительной ионизации молекул окиси углерода в разрядной ячейке носителя10467 ми зарядов, образующимися при ионизации водорода при давлении 5.10 Па.

За счет этого эффекта предельное давление по окиси углерода понижается до уровня 6 10 Па - предельной чувст- 5 вительности омегатронного датчика, использовавшегося при испытаниях модели предлагаемого насоса.

Благодаря повышенной скорости откачки окиси углерода и других кислородсодержащих газов предлагаемым ,насосом с одновременным поддержанием повышенного давления водорода 2 10

5 10 Па в объеме ЭВП получают восстановительную газовую среду. 15

Это позволяет проводить активировку катода в отпаянных ЭВП при

Э температуре на 30-40 С ниже, чем без предлагаемого насоса. При этом качество активировки катода, его надеж« 20 ность, а следовательно, и надежность прибора в целом улучшаются за счет сохранения активного вещества катода и меньшего осаждения вещества катода на поверхности других электродов 25 откачиваемого ЭВП, что уменьшает то" ки утечки этих электродов и повышает электрическую прочность изоляторов.

Известно, что время тренировки 80 многом определяется соотношением ЗО между скоростью выделения газов (в основном окиси углерода ) на каждом этапе тренировки и скоростью погло-щения,(откачки этих газов, Например, при давлении окиси углерода более

8-10 Па происходит отравление эф"

99 6 фективных термокатодов, применяемых в ЭВП. Чтобы избежать этого, увеличивают время тренировки либо повышают на 40-50 С температуру катодов по сравнению с номинальной. Иногда этих мер недостаточно и тогда увеличивают температуру и время обезгаживания ЭВП при откачке. Указанные меры однако снижают качество и надежность ЭВП.

Повышенная скорость откачки окиси углерода и поддержание давления ,водорода на уровне 2» 10 > - -5 10 Па при использовании предлагаемого насоса в ЭВП позволит повысить качество и надежность приборов за счет обеспечения возможности проведения трени. ровки при номинальной или пониженной о на 20 С температуре катода ° При этом время тренировки сократится; не менее чем на 203, а время откачкине менее чем на 304 при температуре обезгаживания 450 С.

Снижение рабочей температуры насоса по сравнению с прототипом за . счет снижения температуры ввиду применения нераспыляемого газопоглотителя с дополнительной теплоизоляцией поможет снизить давление пара нагретйх элементов и уменьшить опасность появления проводящих пленок на изоляторах насоса и ЭВП, что способствует сохранению электрической прочности изоляторов, а следовательно, улучшает надежность и качество ЭВП.

1046799.1046799

Составитель А.Захаров

Техред Д.Бабинец Корректор А.Зимокосов

Редактор O.Ковач

° В

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7738/50. Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1t3035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5