Магниторазрядный вакуумный насос

Магниторазрядный вакуумный насос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФЙИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.". 1

Союз СоветСннк-Соцнапнстнческик

Республнк

771762

-е (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.01.79 (21) 27119З9/18 25 (51)M. К.з.

Н 01 J 41/20 с присоединением заявки ¹

Гасударственный комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38 (53) УД К 621.521 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.80 (72) А вторы изобретения

Ш, А. Ахманов, В. Б. Нойсс и С. Д, Островка (7l) Заявитель (54) МАГНИТОРАЗРЯДНЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС с

Изобретение относится к области вак. умной техники, в частности, магниторазрядным насосам высокой производительности (свыше 100 тысяч литров в секунду), которые особенно полезны для создания незагрязненного маслами высокого

5 вакуума в камерах для имитации условий космического пространства, в ускорителях элементарных частиц, в различных металлургических установках, где необходимо откачивать большие объемы реципиента.

Известен магниторазрядный вакуумный насос, содержащий размещенный в магнитном поле разрядный пакет, набранный из плоских параллельных катодов, между которыми установлены ячеистые аноды (11. Такой насос обладает невы15 сокой быстротой действия в области больших и малых давлений ввиду ограничения доступа газа к электродам пакета и перемещения его к более удаленным от проходного отверстия ячейкам анодов, Известен также магниторазрядный насос, содержащий корпус с входным патрубком, соленоид в качестве источника магнитного поля, электродную систему, выполненную в виде чередующихся иластинчатых катодов. и ячеистых анодов1 Е1

Быстрота откачки такого насоса также недостаточно высока. Это объясняется тем, что в нем электродная система расположена таким образом, что ее ось симметрии совпадает с осью входного патрубка. При таком расположении катодные пластины своими иоверхноетями создают препятствие поступающему через проходное отверстие газу., снижая прозрачность электродной системы. Для улучшения газопроницаемости между анодами и катодами и увеличения быстроты дей"таня электродная сисгема этого насоса размещена на значительном рас. стоянии от боковых стенок цилиндрического корпуса, а катодные пластины выполнены перфорированными ио узлам анодных ячеек.

Такая конструкция при достаточно больших давлениях,lозволяет несколько повысить доступ газа Ь разрядные промежутки. а, следовательно, и быстроту действия. Однако с понижением давления, когда длина свободного пробега молекул и атомов газа увеличивается . и большинство частиц претерпевает отражение от катодиых

7717б2

3 поверхностей, перфорации катодов становятся неэффективными в увеличении быстроты действия насоса, а черезмерное удаление электродной системы от корпуса без. дополнительной ионизации в области между ними нецелесообразно, так как влечет за собой неоправданное увеличение удельной материалоемкости и габаритов насоса.

Следовательно, в известном насосе не полностью используются возможности электродной 1 системы в ионной откачке, что ограничивает дальнейшее повышение быстроты действия.

Цель настоящего изобретения — увеличение быстроты действия в широком диапазоне давлений.

Поставленная цель достигается тем, что соленоид размещен в корпусе насоса, а электродная система расположена непосредственно внутри соленоида так, что их общая ось симметрии перпендикулярна оси входного патрубка, при этом блок анодов имеет возможность вращаться вокруг оси симметрии, а соленоид подключен юрез положительный полюс источника ностоянного тока к блоку анодов, соединенному с высоковольтным источником питания. 2

11а чертеже изображен предлагаемый магниторазрядный вакуумный насос.

Насос содержит корпус 1 с входным патрубком 2, соленоид 3, размещенный внутри корпуса и выполненный с зазорами между З витками, электродную систему, состоящую из ячеистых анодов 4 уз нержавеющей стали и пластинчатых катодов 5 из реактивного материала. Электродная система смонтирована на фланце 6 и расположена внутри соленоида 3, при этом их общая ось симметрии перпендикулярна оси входного патрубка 2. Крепление анодов 4 в блок производится на стержне 7, а катодов — на стержнях 8. Катоды 5 и аноды 4 . чередуются в электродной системе, имея между

4 собой равные промежутки. Блок анодов может вращаться вокруг оси симметрии.

Соленоид 3 питается от источника постоянного тока 9 и подключен через его положительный полюс к блоку анодов, который сое- 4 дннен с высоковольтным источником питания

10. Соленоид охлаждается водой, жидким азотом .и другими хладагентами.

Перед запуском насоса в работу его внутренний объем откачивается с помощью фор5 вакуумных средств откачки до давления

10 . мм рт. ст„после чего через соленоид 3 пропускается электрический ток от источника

9, а на блок анодов подается высокий положительный потенциал от источника 10. Внутри

5. соленоида создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают. электродную систему в направлении осей ячеек анодов 4.

Скошенные электрическое и магнитное поле

4 возбуждают в промежутках между анодами и катодами электродной системы тлеющий разряд, посредством которого осуществляется процесс откачки. Электроны, генерируемые разрядом, сталкиваются с частицами газа и ионизируют их, а образовавшиеся при этом ионы уходят на катоды и внедряются в них.

Эффективность использования электронов разряда для ионизации зависит при данном давлении от количества газа, заполняющего объем анодных ячеек и анодно-катодных промежутков в целом. В предлагаемом насосе в газ, проходя: от входного патрубка 2 через .зазоры между витками соленоида 3, поступает непосредственно в разрядные промежутки, где он подвергается ионизации электронами. Благодаря возможности блока анодов вращаться вокруг оси симметрии все ячейки анодов 4 через определенное время, зависящее от частоты вращения, проходят зону, близрасположенную к входу насоса и, захватывая газ, транспортируют его в нижйюю, более отдаленную от проходного отверстия часть электродных промежутков. Это позволяет ускорить процесс откачки, так как в ячейках с большим количеством газа вероятность столкновения электронов с атомами и молекулами и ионизация последних значительно выше.

Поскольку соленоид 3 соединен через положительный полюс источника постоянного тока 9 с блоком анодов, находящимся под положительным потенциалом, прикладываемым от высоковольтного источника 10, между соленоидом и катодами 5 возникает электрическое поле, которое ускоряет электроны по направлению к соленоиду. Будучи замагниченными, электроны в области соленоид-катоды удлиняют свой путь движения и, прежде чем уйти на соленоид, совершают Но несколько актов иониза.I ции откачиваемого газа. Образовавшиеся при этом положительные ионы попадают под разными углами на торцовую поверхйость катодов 5 и распыляют их. Распыленный с торцов геттер оседает на соленоиде, а также, пролетая между его витками, напыляется на корпус 1, где осажденная пленка геттера поглощает прилипающие частицы газа, Степень прилипания повышается тем, что из-за наличия высокой разности потенциалов между соленоидом и корпусом

О газ в этой области возбуждается и становится более активным, d

Таким образом, в предлагаемом насосе ловышенная быстрота действия обеспечивается за счет интенсификации ионообразования в разряде

5 электродной системы путем увеличения ее прозрачности и транспортировки газа к более отда.ленным от входного отверстия разрядным промежуткам, а также за .счет реализации процессов ионизации и активизации газа, содержащегося

771762

ВНИИПИ

Заказ 6709/66 Тираж 844 Подписное

Филиал ППП "Патент"; г. Ужгород, ул. Проектная, 4 за пределами анодно-катодных промежутков, что достигается взаимным расположением входного патрубка, соленоида, электродной системы и схемой электропитания последней.

Возможность анодов вращаться, кроме того, позволяет избежать образования углублений в катодах, обусловливаемых локализацией на катодах интенсивной ионной бомбардировки и распыления в точках пересечения осей анодных ячеек с катодами, поскольку эти центры при вращении непрерывно смещаются. В результате исключается порча катодов при длительной работе и тем самым повьпцается срок службы насоса.

Эффект увеличения быстроты действия насоса распространяется»а всю рабочую область давлений, причем относительный коэффициент увеличения в сравнении с известным насосом в каждой точке давления составляет 1,5.

Формула изобретения

Магниторазрядный вакуумный насос, содержащий корпус с входным патрубком, соленоид в качестве источника магнитного поля, электродную систему, выполненную в виде чередующихся пластинчатых катодов и ячеистых анодов,отличающийся тем,что,с целью повышения быстроты действия в широком диапазоне давлений, соленоид размещен в корпусе насоса, а электродная система расположена непосредственно внутри соленоида так, что их общая ось симметрии перпендикулярна оси входного патрубка, при этом блок анодов имеет возможность вращаться вокруг оси симметрии, а соленоид подключен через положительный полюс источника постоянного тока к блоку анодов, соединенному с высоковольтным источником питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3236442, кл. 417-49, 1966.

2. Патент США Р 3018944, кл. 417 — 49, 1962 (прототип) .