CN2239511Y - 真空电弧钛泵 - Google Patents

Abstract

一种真空电弧钛泵，利用钛靶的真空电弧放电蒸发钛材来吸附气体，本实用新型的优点是蒸发源钛材贮存量大，工作寿命长，钛升华率稳定、可调，抽速大，同时对惰性气体有较大的抽速，无公害，结构简单。

Description

真空电弧钛泵

本实用新型属于真空技术领域的一种高真空获得设备。

钛泵实际上是一种吸气剂泵，其工作过程就是将钛以各种方法不断蒸发升华而沉积在泵壁上形成一层层新鲜的钛膜，气体分子与新的钛膜化合成固体化合物，这就相当于将气体抽走了。钛泵作为无油真空泵具有许多优点，抽气速率大，特别是在高真空状态下泵抽速随压强降低而升高，极限真空度高，可获得清洁真空，结构简单，运转费用低等。

目前已有的技术中，钛泵主要有三种形式：

1.钛升华泵

钛升华泵主要是靠电阻加热方法将钛丝加热到高温使之在真空状态下蒸发吸气，这种泵有以下不足：

(1).不能抽除惰性气体。

(2).钛升华器钛丝贮存量小，工作寿命低。

(3).钛升华率稳定性差。

(4)钛升华器加热面积小，功率浪费大。

2.弹道式钛泵

弹道式钛泵可视为是加了电离机构的钛升华泵。在较低真空时用电阻加热蒸发钛丝吸气，当真空较高时利用热丝发射电子并在高电压下高能电子轰击钛柱使之进一步蒸发吸气。这种泵有以下缺点：

(1).由于阳极需要很高的电压给操作带来不安全因素，电子轰击阳极会产生有害于人体的X射线。

(2).虽能抽除惰性气体，但抽速较小。

(3).电离抽气与钛损耗存在矛盾，欲提高电离抽速就要增加钛消耗，泵寿命缩短。

3.溅射离子泵

溅射离子泵主要是靠高能离子轰击钛阴极将钛原子溅射出来，形成新鲜膜层吸附气体。这种泵有以下缺点；

(1).在抽除惰性气体时会出现氩不稳定性，在一定的真空度范围内经过数分钟压强会出现一次突然升高，这是由于被抽除的惰性气体的再次放出所致。

(2).抽气效率低，结构笨重。

(3).对有机蒸汽污染敏感，连续抽30分钟油蒸汽就会使泵启动困难。

上述三种钛泵各自都存在着很大的缺点，限制了使用，一般用于较小的真空容器或是将二种泵联合使用互相补充。这样使整个系统变得复杂。

本实用新型就是为解决上述钛泵的缺点，提供一种抽气速率大，真空度范围宽，极限真空度高，寿命长，结构简单，工作稳定可靠的一高效钛泵。电弧钛泵就是利用真空电弧放电来蒸发钛材达到吸气目的的。

本实用新型是这样实现的，电弧钛泵包括泵体，电弧蒸发源，电弧引弧杆，观察窗，钛粒子吸附件及钛粒子遮挡板等组成。泵体通过抽气孔法兰26与被抽的真空室相连，通过前级法兰27与前级真空系统相连。钛电弧蒸发源与泵体法兰通过绝缘件及密封件绝缘并密封，钛蒸发源可根据需要选用园形结构或方形结构，园形钛靶直150mm--600mm，方形钛靶其边长为150mm---1200mm。钛靶前面设有引弧杆，利用电动或气动使引弧杆与钛靶舜间接触引弧。钛靶后设有磁场，其产生磁场的方式可用永久磁钢产生，也可用电磁线圈产生。电磁线圈通过接线柱与直流电源相接，接线柱通过绝缘密封垫与盖板绝缘并密封。钛电弧蒸发源可根据需要选择一个或多个。钛粒子吸附件可制成各种形状，用以增大钛粒子沉积表面，提高抽气速率。钛粒子遮挡板用以防止钛粒子飞入真空室内污染真空室。泵体本身就是吸气面。观察窗前设有挡板，以防止钛膜在观察窗玻璃上形成而无法观察。

工作时由前级真空泵将真空抽至一定的真空后，起动蒸发源使之进行真空电弧放电蒸发钛粒子，蒸发出的钛粒子在泵壁和钛粒子吸附件上形成一层层新鲜的钛膜与气体反应形成固体化合物将气体抽走。

本实用新型与已有技术相比，优点是：

1.钛贮存量大，工作时间长。

2.钛蒸发量可进行调节，钛升华稳定性好。

3.可抽除堕性气体且有较大抽速。

4.操作安全可靠，无公害。

5.泵根据需要可以任意安装使用，无方向性。

6.运转费用低。

图1为真空电弧钛泵工作原理图。

图2为真空电弧钛泵实施例之一结构图。

图3为图2的横断面图。

图4为钛电弧蒸发源结构图。

图5为真空电弧钛泵实施例之二结构图。

图6为真空电弧钛泵实施例之三结构图。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。真空电弧钛泵包括泵体3，钛蒸发源1，引弧杆2，观察窗4，钛粒子吸附件5以及钛粒子遮挡板6，钛靶7固定在阴极座8上，阴极座8通过绝缘垫9和密封件10用螺栓与泵体法兰11固定连接同时绝缘和密封。电磁线圈12固定在盖板13与阴极座8形成的空间内，通过接线柱14和开关K4与直流电源15相接，电磁线圈内可通入1A---10A的直流电产生磁场，电磁线圈可绕制成园形的或方形的，电磁线圈的个数可以是1个或多个。接线柱14通过绝缘密封垫16与盖板13绝缘并密封。阴极座8与盖板13通过密封圈18和螺栓与阴极座8固连并密封。屏弊罩19固定在绝缘垫9上，同时屏蔽罩19四周与钛靶外缘四周保持1.5mm--2mm的距离以防止电弧跑到非蒸发表面。蒸发源整体用外罩20罩住。蒸发源通过接线柱21与泵体间通过开关k1与直流电源22相连。直流电源22可选用直流电焊机作为真空电弧放电的主电源。其电流可在50A---500A范围内。引弧杆2通过开关k2与直流电源22的正极相连，并通过电磁线圈23进行动作。电磁线圈23通过开关k3与直流电源22相连。工作过程中，由前级真空泵通过抽气孔24对泵体和真空室抽真空，达到一定真空度后，接通开关k4，k1，k2，和k3，使引弧杆2动作与钛靶7瞬间接触引燃电弧，蒸发钛材，当电弧引燃后切断k2和k3，这样蒸发出的钛粒子沉积在泵壁和钛粒子吸附件上形成新鲜的钛膜，真空室的气体通过抽气孔25进入泵内与钛膜反应形成固体化合物而被抽走。泵体3可制成夹层的并通过水咀28向夹层内通水冷却，也可以制成单层的外面焊上冷却管或冷却槽。观察窗玻璃29前面设有遮挡板30，遮挡板30固定在调节杆31上，调节杆31通过密封圈32密封。钛粒子吸附件5可固定在大法兰盘33上，并且可通过水咀34通水冷却。

Claims (5)

1.一种真空电弧钛泵，包括泵体，钛电弧蒸发源，引弧杆，钛粒子吸附件及钛粒子遮挡板。其特征在于钛电弧蒸发源与泵体法兰通过绝缘及密封件并密封；引弧杆设置在钛靶前面；钛粒子吸附件固定在大法兰盘上并通过水咀冷却，大法兰盘与泵体用螺栓连接；钛粒子遮挡板固定在抽气孔法兰上。

2.按权利要求1中所述的真空电弧钛泵，其特征在于钛电弧蒸发源的个数可以是一个或多个。

3.按权利要求1中所述的钛电弧蒸发源，其特征在于钛靶为圆形或方形。圆形靶直径为150mm--600mm。方形靶边长为150mm--1200mm。

4.按权利要求1中所述的泵体其特征在于抽气口可以有1个或2个，抽气口直径可以是相同的，也可以是不同的。

5.按权利要求1中所述的钛粒子吸附件，其特征在于吸附件可以是水冷的，也可以是非冷却的。

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