CN105221401A - 行波管用微型溅射离子泵的抽速装置及其抽速测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行波管用微型溅射离子泵的抽速装置及其抽速测定方法，本发明所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，结构设计合理，操作方便，测量结果准确。本发明提供的微型溅射离子泵的抽速测定方法，可操作性强，计算结果准确，可快速准确的测定行波管用微型溅射离子泵的抽速，本发明可在1×10^-3～1×10^-4Pa压力下，测试气体为氮气时，对微型溅射离子泵的抽速的测定范围为1～8L/s，可为微型溅射离子泵的性能检测提供科学依据。

Description

行波管用微型溅射离子泵的抽速装置及其抽速测试方法

技术领域

本发明涉及一种微型溅射离子泵的抽速装置及其微型溅射离子泵的抽速测试方法，属于微波电真空器件领域，。

背景技术

行波管等器件是目前主要的军用大功率微波放大器件，在雷达、通讯、电子对抗研究方面，得到了广泛的应用。其中大功率行波管均安装有微型溅射离子泵(简称“微型泵”)，在行波管工作状态下，使用微型泵来维持和提高管内真空度，是实现行波管高可靠、长寿命的关键部件。而微型泵最主要的性能指标是抽速指标，对行波管来说，其抽速越大，越有利于保证管内的真空度。

影响微型泵抽速的因素很多，如电场强度、磁场强度、工作压强、阳极筒直径、气体种类以及阴极材料等。现有技术中微型溅射离子泵的抽速还没有精确方便的测定装置和测定方法。

因此，很有必要在现有技术的基础上，设计一种结构设计合理，操作方便，检测结果准确的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合理，操作方便，检测结果准确的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置。本发明另一个目的是提供行波管用微型溅射离子泵的抽速测定方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，它包括：充气室、与充气室相连的测试室，与测试室相连的第一阀门，与第一阀门相连的机械泵，与机械泵相连的第二阀门，与第二阀门相连的分子泵；

所述的充气室和测试室均连接有电离计；

所述的测试室与微型溅射离子泵通过排气管相连；

所述的充气室上连接有充气管。

作为优选方案，以上所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，充气室与测试室之间安装有标准流导C为1.31×10^-3l/s的管道。

作为优选方案，以上所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，所述的充气室与测试室均由不锈钢制成的直径为50mm，长度为150mm的腔体。

本发明提供的行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，其包括以下步骤：

1)首先启动机械泵，待测试室内的真空度小于10Pa时(优选1～10Pa)，启动分子泵进行抽气；同时对充气室，测试室和微型溅射离子泵进行烘烤；

2)冷却至室温，通过充气管将干燥氮气充入充气室，使测试室的压强稳定在1×10^-3Pa，并在此压强下使微型溅射离子泵工作100～120min，以稳定微型溅射离子泵的抽气能力；

3)开启微型溅射离子泵，直到测试室的压强在5min内变化不超过5％，即系统的本底压强；

4)调节氮气充气量，使测试室的压强从1×10^-4～1×10^-2Pa由低到高逐步增加气量，并在每个数量级选取三个点，每个点上的充气室和测试室的压强指示值观察5min，其数值变化不超过5％；

5)根据公式计算微型泵的抽速：

$Ss=\frac{S\×Cp}{Cp-S}$

$Cp=0.121\×\frac{d^3}{L}$

式中：d为排气管直径，L为排气管长度，单位为mm。

式中：S—离子泵对测试室的抽速，P₁为充气室压强和P₂为测试室的压强，C为标准流导，值为1.31×10^-3l/s。

以上行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，步骤1)首先启动机械泵，待测试室内的真空度小于10Pa时，启动分子泵进行抽气；同时对充气室、测试室及溅射离子泵进行烘烤除气，烘烤温度为300℃，时间为4小时。

以上行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，微型溅射离子泵的工作电压为3500V，磁场强度为1100高斯。

本发明测量微型溅射离子泵抽速的方法称为动态流导法。

根据瞬间排气方程有如下公式：

$(P_1-P_2)C=P_{2}S+V_2\frac{{\mathrm{dP}}_2}{dt}$

达到稳定时，有

因此有 $S=(\frac{P_1}{P_2}-1)C---\left(1\right)$

式中：S—离子泵对测试室的抽速

微型泵的抽速为：

$Ss=\frac{S\×Cp}{Cp-S}---\left(2\right)$

式中：Cp为排气管的流导

$Cp=0.121\×\frac{d^3}{L}---\left(3\right)$

式中：d为排气管直径，L为排气管长度，单位为mm。

因此通过进气调节，可以测量出若干组P₁、P₂的数值，标准流导的数值是固定的。然后利用式(2)，即可计算出Ss。

有益效果：本发明所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置及其微型溅射离子泵的抽速测定方法和现有技术相比具有以下优点：

本发明所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，结构设计合理，操作方便，测量结果准确。

本发明提供的微型溅射离子泵的抽速测定方法，可操作性强，计算结果准确，可快速准确的测定行波管用微型溅射离子泵的抽速，本发明可在1×10^-3～1×10^-4Pa压力下，测试气体为氮气时，对微型溅射离子泵的抽速的测定范围为1～8L/s，可为微型溅射离子泵的性能检测提供科学依据。

附图说明

图1为本发明所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置的结构示意图。

具体实施方案

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，一种行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，它包括：充气室(1)、与充气室(1)相连的测试室(2)，与测试室(2)相连的第一阀门(3)，与第一阀门(3)相连的机械泵(4)，与机械泵相连的第二阀门(5)，与第二阀门(5)相连的分子泵(6)；

所述的充气室(1)和测试室(2)均连接有电离计(7)；

所述的测试室(2)与微型溅射离子泵(8)通过排气管(9)相连；

所述的充气室(1)上连接有充气管(10)。

以上所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，充气室(1)与测试室(2)之间安装有标准流导C为1.31×10^-3l/s的管道。

以上所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，所述的充气室(1)与测试室(2)均由不锈钢制成的直径为50mm，长度为150mm的腔体。

实施例2

行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，其包括以下步骤：

1)首先启动机械泵(4)，待测试室(2)内的真空度小于10Pa时，启动分子泵(6)进行抽气；同时对充气室(1)，测试室(2)和微型溅射离子泵(8)进行烘烤；

2)冷却至室温，通过充气管(10)将干燥氮气充入充气室(1)，使测试室(2)的压强稳定在1×10^-3Pa，并在此压强下使微型溅射离子泵(8)工作100～120min，以稳定微型溅射离子泵(8)的抽气能力；

3)开启溅射离子泵(8)，直到测试室(2)的压强在5min内变化不超过5％，即系统的本底压强；

4)调节氮气充气量，使测试室(2)的压强从1×10^-4～1×10^-3Pa由低到高逐步增加气量，并在每个数量级选取三个点，每个点上的充气室(1)压强P1和测试室(2)压强P2的压强指示值观察5min，其数值变化不超过5％；

5)根据公式微型泵的抽速为：

计算行波管用微型溅射离子泵的抽速；

其中式中Cp为排气管(9)的流导，

式中：d为排气管直径，L为排气管长度，单位为mm。

式中：S—离子泵对测试室的抽速，P1为充气室(1)压强，P2为测试室(2)压强。

5)根据公式微型泵的抽速为：

计算行波管用微型溅射离子泵的抽速；

其中式中Cp为排气管(9)的流导，

式中：d为排气管直径，L为排气管长度，单位为mm。

按下表1记录测算某型钛泵的抽速Ss

P1/Pa	P2/Pa	S/l/s	Cp	SS/l/s
					3.4×10-3	4.6×10-4	0.84	1.72	1.63
4.4×10-3	5.8×10-4	0.86	1.72	1.73
					6.8×10-3	9.5×10-4	0.81	1.72	1.51
1.7×10-2	2.6×10-3	0.73	1.72	1.25
					2.6×10-2	3.8×10-3	0.76	1.72	1.37
5.5×10-2	7.8×10-3	0.79	1.72	1.47

表格中 $C_p=0.121\×\frac{8^3}{36}=\mathrm{1.72.}$

由以上表1的测算结果表明，本发明测定的行波管用微型溅射离子泵不同压强下的抽速Ss。

以上行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，步骤1)首先启动机械泵(4)，待测试室(2)内的真空度小于10Pa时，启动分子泵(6)进行抽气；同时对充气室(1)，测试室(2)和微型溅射离子泵(8)进行4小时的烘烤，烘烤温度为300℃。

以上行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，所述的微型溅射离子泵(8)的工作电压为3500V，磁场强度为1100高斯。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，其特征在于，它包括：充气室(1)、与充气室(1)相连的测试室(2)，与测试室(2)相连的第一阀门(3)，与第一阀门(3)相连的机械泵(4)，与机械泵相连的第二阀门(5)，与第二阀门(5)相连的分子泵(6)；

所述的充气室(1)和测试室(2)均连接有电离计(7)；

所述的测试室(2)与微型溅射离子泵(8)通过排气管(9)相连；

所述的充气室(1)上连接有充气管(10)。

2.根据权利要求1所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，其特征在于，充气室(1)与测试室(2)之间安装有标准流导C为1.31×10^-3l/s的管道(11)。

3.根据权利要求1或2所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速装置，其特征在于，所述的充气室(1)与测试室(2)均由不锈钢制成的直径为50mm，长度为150mm的腔体。

4.行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先启动机械泵(4)，待测试室(2)内的真空度小于10Pa时，启动分子泵(6)进行抽气；同时对充气室(1)，测试室(2)和微型溅射离子泵(8)进行烘烤；

2)冷却至室温，通过充气管(9)将干燥氮气充入充气室(1)，使测试室(2)的压强稳定在1×10^-3Pa，并在此压强下使微型溅射离子泵(8)工作100～120min，以稳定微型溅射离子泵(8)的抽气能力；

3)开启溅射离子泵(8)，直到测试室(2)的压强在5min内变化不超过5％，即系统的本底压强；

4)调节氮气充气量，使测试室(2)的压强从1×10^-4～1×10^-2Pa由低到高逐步增加气量，并在每个数量级选取三个点，每个点上的充气室(1)和测试室(2)的压强指示值观察5min，其数值变化不超过5％；

5)根据公式微型泵的抽速为：

计算行波管用微型溅射离子泵的抽速；

其中式中Cp为排气管(9)的流导；

式中：d为排气管直径，L为排气管长度，单位为mm；

式中：S为离子泵对测试室(2)的抽速，P为₁充气室压强和P₂为测试室的压强，C为标准流导，值为1.31×10^-3L/s。

5.根据权利要求4所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，其特征在于，步骤1)首先启动机械泵(4)，待测试室(2)内的真空度小于10Pa时，启动分子泵(6)进行抽气；同时对充气室(1)，测试室(2)和微型溅射离子泵(8)进行4小时的烘烤，烘烤温度为300℃。

6.根据权利要求4所述的行波管用微型溅射离子泵的抽速测试方法，其特征在于，所述的微型溅射离子泵(8)的工作电压为3500V，磁场强度为1100高斯。