Сорбционный вакуумный насос

Сорбционный вакуумный насос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 528386

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.07.75 (21) 2154305/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.76. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 30.09.76 (51) М. Кл.з- F 04В 37/02

Н 01,1 7/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР, по делам изобретений и открытий (53) УД K 621.65 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Дороднов, С. А. Мубояджян, Я. А. Помелов, В. Е. Минайчев и С. И. Мирошкин (71) Заявитель (54) СОРБЦИОННЪ|Й ВАКУУМНЫЙ НАСОС

Предлагаемое изобретение относится к вакуумной технике, в частности к средствам получения безмасляного вакуума.

Известны сорбционные насосы, в основе которых лежат резистивные или электронно-лучевые испарители геттерного материала (1).

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является сорбционный вакуумный насос, содержащий размещенный в корпусе насоса генератор плазмы геттерного материала, выполненный в виде катода из этого материала, анода и устройство для зажигания ваку. умной дуги (2).

Основным недостатком указанных устройств является неэффективная откачка инертных газов.

С целью повышения эффективности откачки газов предлагаемый насос снабжен устройством для ионизации откачиваемых газов и ускорения образованных ионов к сорбирующей поверхности, состоящим из вспомогательного анода, подключенного к корпусу насоса через источник электропитания, магнитной системы, создающей в объеме корпуса насоса магнитное поле, параллельное рабочей поверхности вспомогательного анода и жалюзийного экрана, электрически связанного с корпусом насоса и закрывающего его входное отверстие.

В плазме вакуумной дуги, заполняющей объем корпуса насоса, степень понизацпи очень высока (до 80 — 90,O), поэтому в ней имеется большое количество электронов, 5 ускоренных в области катодного падения потенциала до энергий в несколько десятков электрон-вольт и обладающих высокой ионпзирующей способностью. Резко повысить эффективность процессов понизации частиц газов, l0 также присутствующих в объеме корпуса, можно путем увеличения времени жизни электронов в объеме за счет создания условий, затрудняющих их уход из этого объема. В предлагаемом насосе уход электронов на кор15 пус невозможен, так как он находится под отрицательным потенциалом. В то же время их уход в направлении электрического поля на вспомогательный анод, находящийся под положительным потенциалом, оказывается за20 труднительным вследствие эффекта замагниченности электронов в магнитном поле, создаваемым магнитной системой. В этом случае уход электронов с магнитных силовых лшшй на положительный электрод

25 становится возможным лишь в результате их столкновений с частицами газов, приводящих к ионизацпп последних. Жалюзийный экран, закрывающий входное отверстие корпуса, а также препятствует уходу электро30 нов из объема.

528386

Так!!м образом, в предлагаемом насосе резко пнтснсифицируются процессы ионизация остаточных газов электронами в объеме корпуса, при этом образующиеся ионы газов, в том числе и инертных, ускоряются к корпусу насоса, находящемуся под отрицательным потенциалом и эффективно сорбируются пленкой геттерного материала, а также внедряются в пленку и замуровываются в ней непрерывно испаряющимся геттерным материалоъ!.

Предлагаемый насос позволяет повысить эффективность ионной откачки газов и ory шествить откачку инертных газов путем иони.",!!ции частиц газа электронами плазмы геттерного материала, ускорения образующихся ионов к поверхности сорбции и замуровывания их в пленке геттера.

На чертеже показан в разрезе предлагаемый сорбционный вакуумный насос.

Импульсный генератор плазмы геттерного материала содержит катодпый узел 1, анод

2, устройство для зажигания дуги 3. Все узлы укреплены на фланце 4, с помощью которого они герметично крепятся к корпусу 5 насоса. Катодный узел выполнен в виде водоохлаждаемого основания б и изолирован от фланца с помощью металлокерамического изолятора 7. На основании 6 укреплен геттерный материал в виде цилиндрической трубы 8, являющейся катодом, что обеспечивается ее надежный тепловой контакт с основанием б и возможность быстрой замень! по мере износа. Анод 2 выполнен в виде водоохла?кдаемой спирали, охватывающей катодный узел 1, концы которой герметично выведены через фланец 4 с помощью металлокерамических изоляторов 9 и 10. Узел 3 поджига содержит поджигающий электрод 11, отделяемый от катода изолятором 12. Изолированный токоввод 13 электрода 11 проходит внутри полости основания катода 6. Катод 8 и анод 2 генератора плазмы подключены к источнику 14 электропитания, обеспечивающему пропускание в устройство однополярных импульсов тока. Катод 8 и поджигающий электрод 11 подключены к импульсному источнику 15 поджига.

Устройство для ионизации газов электронами плазмы геттерного материала и ускорения ионов к корпусу 5, являющемуся сорбирующей поверхностью, включает в себя магнитную систему, выполненную, например, в виде электромагнитной катушки 16, создающей в объеме корпуса насоса осевое магнитное поле, вспомогательный анод 17 с рабочей поверхностью 18, параллельной силовым линиям магнитного поля, и источник 19 электропитания, подключенный положительным полюсом к вспомогательному аноду 17, а отрицательным — к корпусу 5 насоса, который снабжен жалюзийным экраном 20, закрывающим его входное отверстие.

Насос работает следующим образом.

При подаче положительного импульса на !!р?!же!!!!я и?! Поджига!о!ций элект1)од 1 1 от источника 15 поджига мсжду этим электродом и катодом 8 происходит пробой по поверхности разделяющего их изолятора 12

Пробой вызывает зажигание импульсной ва куумной дуги между катодом 8 и анодом 2, горящей в парах материала катода 8, изготовленного из геттерного материала. При горенин дуги из катодных микропятен, распространяющихся на всю цилиндрическую поверхность катода 8, осуществляется генерация плазмы геттерного материала, продукты конденсации которой образуют на корпусе насоса пленку геттерного материала.

Дуга существует до момента перехода тока источника 14 питания через нуль, затем погасший разряд вновь зажигается подачей импульса напряжения на поджигающий электрод 11 от источника 15 поджига. Поскольку на поверхности изолятора 12 за время горения импульсной вакуумной дуги происходит частичная конденсация плазмы геттерного материала с образованием пленки, очередной пробой импульсом поджигающего напряжения существенно облегчается (пробой осуществляется по этой пленке), при этом периодически испаряемая при пробое пленка каждый раз восстанавливается в течение импульса горения вакуумной дуги, обеспечивая работу устройства с заданной частотой следования импульсов.

Изменением частоты следования импульсов, а также величины тока в единичном импульсе можно в широких пределах изменять расход геттерного материала.

Пл азм а геттерного материала, генерируемая из катодных микропятен, образующихся на цилиндрической поверхности катода 8 во время рабочего цикла устройства, заполняет объем корпуса 5 насоса, принимая потенциал, близкий к потенциалу вспомогательного положительного электрода 17, при этом ионы этой плазмы ускоряются к корпусу 5 насоса, находящемуся под отрицательным потенциалом, создаваемым источником 19, и конденсируются на нем, образуя пленку, являющуюся сорбирующей поверхностью. Электроны плазмы не могут попасть на корпус 5, а их выходу из объему насоса препятствует жалюзная заслонка 20, электрически соединенная с корпусом 5.

Уход электронов из объема насоса становится возможным лишь на вспомогательный анод 17. Однако в осевом магнитном поле, создаваемом катушкой 16, электроны оказываются замагниченными, поэтому их уход с магнитных силовых линий поперек магнитного поля в направлении электрического поля на вспомогательный анод 17 становится возможным лишь в результате столкновений, приводящих к потере ими энергии. Следовательно, время жизни электронов в объеме насоса резко возрастает и при столкновениях электронов с атомами и молекулами газов, присутствующими в объеме насоса, осущест523386 (1

Ц

2 +k

I? в IHO?c?f эффе?с????л??ая lie?i!i аци:., осл ..ппх.

Ооразу?о?ц1?еся при этом ионы азо ? ускоря?отся 3JIQKTpH Ipcf fffvi 1 олсл! ? I op??усу насоса и сорбируются пленкой гсттерного материала.

Таким образом, предлагаемый насос осуществляет откачку как активных, так и инертных газов, повьппает ее эффективность за счет реализации процессов ионизации газов, ускорения ионов к сорбпрующей пленке и сорбции их этой пленкой.

Испытания предложенного макета насоса показали. что предельный вакуум, получаемый насосом с включенным ионизатором, составляет (1 — 2) .10 — мм рт. ст., в то время как при выключенном ионизаторе «е превышает (1 10 — — 5 10 — ") мм рт. ст. 1? о р л? у л а изобретения

Сорбционный вакуумный насос, содержаний размещенный в корпусе насоса генсра . Р IIJIOB !I ГСГ?ЕР ?гО:Ма?ЕРИапа, ВЬШОЛНЕНи."Iil в впдс като IH из эгolo л?атер??ала, анод и устройство для заA(III Hkfèÿ вакуумной дуги, о т л и ч а ю щ li If с я тем, что, с целью повышеHif 8 эффс?:,т??в?:ocTIi QTKdNIiH c230B, QH снабжс?? устройством для попизации газов и ускорения образозанных llонов к сорбирующей поверхности, состоящим из вспомогательного анода. подключенного к корпусу насоса че10 роз исто ?пик электропитания, магнитной системы, создающей в объел?е насоса магнитпое поле, параллельное рабочей поверхности вспомогательного анода и жалюзийного экрана, электрически связанного с корпусом на15 соса и закрывающего его входное отверстие.

Источи?п?и информации, принятые во вниilail»c прп экспсртпзс:

1. Пау 3р Б. Д. В?i?со? оваку у IIHblc oTIiBHHI>lc

20 ус1ройства. 3??ср?ч???, Москва, 1969 r., гл. 1.

2. Патент СИ1Л .л 3054691, кл. 315--108, 1972 г.