CN117490911A - 一种便携超高真空维持及真空检测复合系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便携超高真空维持及真空检测复合系统及方法，包括负高压微电流检测系统和气体电离机构。气体电离机构由阴极组件、阳极组件和U型磁铁组成，其不锈钢外壳接地。气体电离机构可以维持真空器件的超高真空，通过电离气体分子形成微小电流，维持真空器件内部的真空度，同时该结构可以屏蔽周围环境的干扰电流和陶瓷漏电流，并利用负高压微电流检测系统检测出电离气体分子产生的微小电流值，确定真空器件的真空度。该系统具有体积小、重量轻、可以灵活移动的特点。适用于超高真空领域，其超高真空检测准确度可以达到10‑8帕以上。
Description
技术领域
本发明涉及运行中的真空器件真空度测量，抽真空及维持真空的领域，尤其涉及一种便携超高真空维持及真空检测复合系统及方法。
背景技术
真空器件在运行过程中的系统参数下降，其中的主要原因之一是器件的真空度下降引起，例如电真空器件中的慢性漏气使电真空器件的阴极中毒。为了防止阴极中毒，需要将真空器件的真空度控制在一定的范围内。
目前，超高真空器件封离排气系统后的真空度的维持通常有2种方法。第一种方法是在真空器件里安装吸气剂；第二种方法是在真空器件的外侧并联离子泵的方式维持超高真空度。如果离子泵表面积大会引起较强的外界干扰，其离子流的显示值不是真空器件的真空度的实际值。只能判断真空度变化的趋势，无法获得准确的真空度值。由于真空器件真空度下降，给一台真空设备带来直接经济损失十分巨大，甚至达到几十万、几百万以上，严重的真空度下降会引起真空设备大型事故。
目前国内外离线真空器件没有相应的离线后检测超高真空度量值的手段，运行时真空器件的真空度测量、维持真空度至关重要，有鉴于此，为了真空器件提供准确真空度的依据，准确测量运行时真空器件中的真空度量值，研制开发便携超高真空测量抽真空复合系统，解决离线高真空器件真空度难以测量准确及超高真空维持等此类问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种便携超高真空维持及真空检测复合系统及方法，便携超高真空维持及真空检测复合系统在真空器件运行时维持真空度、保证真空管内的真空度的量值，提高真空器件的使用寿命，该系统与真空器件形成结构一体化。适合各种真空器件和真空设备安装，为真空器件和真空设备运行抽真空、提供运行过程中真空度变化的可靠的真空数据。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，包括气体电离机构，所述气体电离机构包括阳极组件，阴极组件，不锈钢外壳，排气管，陶瓷框和U形磁铁；
所述气体电离机构外层为开口的不锈钢外壳，阳极筒组件悬挂于第一阴极钛板、第二阴极钽板之间，陶瓷框外侧位于不锈钢外壳的内腔，阳极组件上段伸出不锈钢外壳，连接小电流接出口支撑杆；第一阴极钛板、第二阴极钽板并联，下端伸出不锈钢外壳连接阴极组件；U形磁铁位于不锈钢外壳所对应的第一阴极钛板、第二阴极钽板的不锈钢外壳的外面，连接真空器件的排气管位于U形开口的不锈钢外壳壁的通孔接口；排气管把气体电离机构与真空器件气路连通，使两者构成一体化，真空器件运行时产生的气体即时被抽除。
进一步地，不锈钢外壳上开口与阳极筒组件的第二不锈钢盖氩弧焊接，不锈钢外壳下开口与阴极板组件的第一不锈钢盖氩弧焊接。
进一步地，第二不锈钢盖依次密封连接第一节陶瓷管、第二过渡件、第二节陶瓷管、铜管短路环、第二节陶瓷管、铜帽封头、小电流输出接口支撑杆。
进一步地，所述阴极组件伸出不锈钢外壳，所述阴极组件包括第一不锈钢盖，第一不锈钢盖与不锈钢外壳下口密封焊接，第一不锈钢盖的中心孔依次密封连接第三节陶瓷管、第一过渡件、金属封头、负高压支撑杆。
进一步地，所述第一阴极钛板，第二阴极钽板位于陶瓷框的内侧，陶瓷框的外侧位于不锈钢外壳的内侧。
进一步地，气体电离机构的不锈钢外壳与真空器件之间通过排气管连接。
进一步地，铜管短路环用于消除陶瓷管表面干扰离子流。
进一步地，气体电离机构与真空器件采用钎焊或者氩弧焊形成一体化，不需要另外的真空排气、烘烤、真空度测量仪设备。
进一步地，适合各种真空器件和真空设备安装，为真空器件和真空设备提供可靠的真空数据。
本发明还提供一种便携超高真空维持及真空检测复合系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤一、真空器件与气体电离机构真空封接在一起，并进行检漏，形成可检测真空度的组件；
步骤二、将该组件进行抽真空、烘烤、封离，封离前真空度优于10-5Pa；
步骤三、将负高压微电流检测系统负高压引出线、接地端引出线与气体电离机构的阴极接头和阳极接头分别相连接；
步骤四、负高压微电流检测系统外壳接地；
步骤五、将电压档调至3500V档位；电流档调至10-5A档位；
步骤六、开电源开关，如果无电流显示，则继续将电流档调至更高精度档位，直到出现电流值；
步骤七、电流值稳定后，记录下电流的值，该电流值与真空度相对应。例如如果显示电流值为5×10-8A，则相当于该状态下的真空度为10-8Pa数量级；
步骤八、若该真空器件需要一直保持超高真空度，则可以将负高压微电流检测系统一直处于开启状态，保持真空器件内部真空度不变。
有益效果：
本发明的创新点在于阳极组件采用了三个陶瓷短路环，可以消除陶瓷漏电流对测试结果的影响，将阴极组件和阳极组件置入不锈钢外壳内腔中，消除了离子干扰对测试结果的影响。这使得测试精度大大提高，可以测试的真空度达到10-8Pa以上，解决了其它高真空检测系统真空度测试精度差的问题。同时，该系统还可以通过吸附真空中的离子，维持真空器件系统高真空。
附图说明
图1为本发明的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统的外观结构示意图。
图2为气体电离机构示意图。
图3为阳极组件剖视图。
图4为阴极组件剖视图。
图5为不锈钢气体外壳与排气管的氩弧焊接外观图。
图6为陶瓷框结构示意图。
图7为U形磁铁结构示意图。
图中：1-负高压微电流检测系统，2-气体电离机构，3-真空器件；4-电源开关；
10-阳极组件，20-阴极组件，30-陶瓷框，31-阳极筒组件，32-第一阴极钛板，33-第二阴极钽板，34-不锈钢外壳，35-排气管，36-负高压支撑杆，37-金属封头，38-第三节陶瓷管，39-第一过渡件，40-第一不锈钢盖，42-小电流接出口支撑杆，43-铜帽封头，44-第二节陶瓷管，45-铜管短路环，46-第一节陶瓷管，47-第二过渡件，48-第二不锈钢盖，50-U型磁铁。
具体实施方式
为了使运行中的真空电子器件、真空设备、真空系统，良好真空度仅仅在排气系统提供的真空度量值是远远不够的。如图1所示，本发明提供一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，包括负高压微电流检测系统1，正面包括高压调节、电压电流切换，拟程电子流量程10-5A至10-12A与真空度显示量程等同，电源开关4用来切断和开启电源，右侧下面连接阴极组件20，用来供负高压，上面用来连接阳极输出电子流支撑杆，排气管35用于气体电离机构2与真空器件3的气路构成一体化。
如图1-图7所示，本发明的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统包括气体电离机构2，所述气体电离机构2包括阳极组件10，阴极组件20，不锈钢外壳34，排气管35，陶瓷框30，U形磁铁50。
如图2所示，阳极组件10与不锈钢外壳34、排气管35、铜管短路环45共地，金属封头37连接第一阴极钛板32、第二阴极钽板33。
如图3所示，阳极筒组件31悬挂于第一阴极钛板32、第二阴极钽板33之间，小电流接出口支撑杆42的另一端连接阳极筒组件31，第二不锈钢盖48与不锈钢外壳34上口氩弧焊接，该盖内径依次连接第二过渡件47、第一节陶瓷管46，铜管短路环45，第二节陶瓷管44，铜帽封头43，小电流接出口支撑杆42。不锈钢外壳34上开口与阳极筒组件31的第二不锈钢盖48氩弧焊接。
如图4所示，第一不锈钢盖40与不锈钢外壳34下口氩弧焊接，第一不锈钢盖40的内径依次密封连接第一过渡件39、第三节陶瓷管38，金属封头37，负高压支撑杆36。
如图5所示，不锈钢外壳34与排气管35氩弧焊接。
如图2，图7所示，第一阴极钛板32、第二阴极钽板33及阳极组件10安装在陶瓷框30内腔，陶瓷框30外侧安装不锈钢外壳34的内腔，使电极与外壳绝缘，且使电极固定。
如图7所示，U形磁铁50的中心磁场为1500高斯，提高气体电离效率。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，包括气体电离机构(2)，所述气体电离机构(2)包括阳极组件(10)，阴极组件(20)，不锈钢外壳(34)，排气管(35)，陶瓷框(30)和U形磁铁(50)；
所述气体电离机构(2)外层为开口的不锈钢外壳(34)，阳极筒组件(31)悬挂于第一阴极钛板(32)、第二阴极钽板(33)之间，陶瓷框(30)外侧位于不锈钢外壳(34)的内腔，阳极组件(10)上段伸出不锈钢外壳(34)，连接小电流接出口支撑杆(42)；第一阴极钛板(32)、第二阴极钽板(33)并联，下端伸出不锈钢外壳(34)连接阴极组件(20)；U形磁铁(50)位于不锈钢外壳(34)所对应的第一阴极钛板(32)、第二阴极钽板(33)的不锈钢外壳的外面，连接真空器件(3)的排气管(35)位于U形开口的不锈钢外壳(34)壁的通孔接口；排气管(35)把气体电离机构(2)与真空器件(3)气路连通，使两者构成一体化，真空器件(3)运行时产生的气体即时被抽除。
2.根据权利要求1所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，不锈钢外壳(34)上开口与阳极筒组件(31)的第二不锈钢盖(48)氩弧焊接，不锈钢外壳(34)下开口与阴极板组件的第一不锈钢盖(40)氩弧焊接。
3.根据权利要求2所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，所述第二不锈钢盖(48)依次密封连接第一节陶瓷管(46)、第二过渡件(47)、第二节陶瓷管(44)、铜管短路环(45)、第二节陶瓷管(44)、铜帽封头(43)、小电流输出接口支撑杆(42)。
4.根据权利要求1所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，所述阴极组件(20)包括第一不锈钢盖(40)，第一不锈钢盖(40)与不锈钢外壳(34)下口密封焊接，第一不锈钢盖(40)的中心孔依次密封连接第三节陶瓷管(38)、第一过渡件(39)、金属封头(37)、负高压支撑杆(36)；所述阴极组件(20)伸出不锈钢外壳(34)。
5.根据权利要求1所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，所述第一阴极钛板(32)，第二阴极钽板(33)位于陶瓷框(30)的内侧，陶瓷框(30)的外侧位于不锈钢外壳(34)的内侧。
6.根据权利要求1所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，所述气体电离机构(2)的不锈钢外壳(34)与真空器件(3)之间通过排气管(35)连接。
7.根据权利要求1所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，所述铜管短路环(45)用于消除陶瓷管表面干扰离子流。
8.根据权利要求1所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，所述气体电离机构(2)与真空器件(3)采用钎焊或者氩弧焊形成一体化，不需要另外的真空排气、烘烤、真空度测量仪设备。
9.根据权利要求1所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统，其特征在于，适合各种真空器件和真空设备安装，为真空器件和真空设备提供可靠的真空数据。
10.根据权利要求1-9之一所述的一种便携超高真空维持及真空检测复合系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、真空器件(3)与气体电离机构(2)采用真空封接在一起，并进行检漏，形成可检测真空度的组件；
步骤二、将该组件进行抽真空、烘烤、封离，封离前真空度优于10-5Pa；
步骤三、将负高压微电流检测系统(1)的负高压引出线、接地端引出线与气体电离机构(2)的阴极接头和阳极接头分别相连接；
步骤四、将负高压微电流检测系统(1)外壳接地；
步骤五、将电压档调至3500V档位；电流档调至10-5A档位；
步骤六、打开电源开关(4)，如果无电流显示，则继续将电流档调至更高精度档位，直到出现电流值；
步骤七、电流值稳定后，记录下电流的值，该电流值与真空度相对应；
步骤八、若该真空器件(3)需要一直保持超高真空度，则将负高压微电流检测系统(1)持续处于开启状态，保持真空器件(3)内部真空度不变。
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