DE1046249B - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Vakuums - Google Patents

Description

Die schließlich noch bekannten Molekularluftpumpen nach Gaede eignen sich nicht zur Erzeugung Sorptionselektrode oder in Richtung zur Vorvakuum- 25 von Höchstvakua, da ihr Endvakuum günstigstenfalls pumpe geführt werden. Es ist ferner bekannt, söge- bei 1O^-7 Torr liegt. Die bekannten Diffusionspumpen nannte Getterstoffe, wie Barium, Titan od. dgl., zu besitzen den Nachteil, daß das Treibmittel ausgefroren verdampfen, der entstehende Niederschlag auf den werden muß.

Wänden ist dann in der Lage, einen großen Teil der Durch die Erfindung soll ein Verfahren zur Erzeu-

Restgasmoleküle fest zu binden. Es ist auch bekannt, 30 gung eines hohen Vakuums angegeben werden, das die Restgasmoleküle durch Adsorption, z. B. durch diese Nachteile nicht besitzt. Die Erfindung geht von Silikagel oder gekühlte Aktivkohle, zu entfernen. dem bekannten Verfahren aus, bei dem Gasmoleküle

Soweit diese Pumpen durch Ad- oder Absorption in einem Hochvakuumraum auf einen bewegten Träarbeiten, haben sie den Nachteil, daß das sorbierende ger aufgebracht, von diesem in einen Raum niedrige-Medium nach absehbarer Zeit gesättigt ist, so daß 35 ren Vakuums gefördert und dort wieder von dem also ein kontinuierlicher Betrieb nicht aufrechterhalten Träger abgelöst werden. Sie ist gekennzeichnet durch werden kann. Werden die Ionen durch ein elektrisches die Verwendung ionisierter Gasmoleküle oder ange-FeId in Richtung auf das Vorvakuum beschleunigt, so regier Moleküle bzw. Atome in Verbindung mit einem sind große Querschnitte nötig, was wiederum eine an sich bekannten elektrischen Führungsfeld, das so hohe Rückdiffusion zur Folge hat, die nie zu \ermei- 40 gerichtet ist, daß die Gasionen in Richtung auf den im den ist, da die Stoßionisationsausbeute der ionisie- Hochvakuumraum befindlichen Oberflächenteil des renden Elektronen bei diesen Drücken gering ist. Der bewegten Trägers beschleunigt werden. Vorzugsweise erreichbare Druckunterschied ist also klein. ist zwischen dem Hochvakuumraum und dem Raum

Die bekannte, mit einem bewegten Träger arbei- niedrigeren Vakuums als Durchtrittsöffnung für den tende Anordnung eignet sich ebenfalls nicht zur Er- 45 bewegten Träger mindestens ein Spalt vorgesehen, zeugung brauchbarer Druckunterschiede und besitzt dessen Abmessungen klein gegenüber der freien Wegeine sehr kleine Pumpgeschwindigkeit. Die Beladung
der Trägeroberfläche durch die mit thermischer Geschwindigkeit auftreffenden Elektronen im Hoch

länge der Restgasmoleküle sind.

Es ist verhältnismäßig schwierig, eine Antriebsvorrichtung im Hochvakuum anzuordnen, und daher

vakuumraum ist gering, die Desorption durch Aus- 50 besteht eine weitere Verbesserung der Erfindung heizen und Elektronenbeschuß im Hochdruckteil der darin, bei Verwendung einer Scheibe eine einfache Pumpe ist praktisch wirkungslos, da durch den erhöhten Druck und die erhöhte Temperatur in diesem
Bereich sehr schnell eine erneute Sorption von Gas-

und zweckmäßige Antriebsvorrichtung anzugeben. Dabei wird als Träger eine Scheibe aus einem ferromagnetischen Werkstoff verwendet, dessen Curie-

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punkt verhältnismäßig niedrig liegt. Besonders ge- ionen. Diese werden von der Absorptionsschicht 4

eignet ist Nickel oder eine entsprechende Nickel- (Zirkon od. dgl.) festgehalten und verlassen bei der

legierung. Drehung der Scheibe 5 den Höchstvakuumraum 1

Auf dieser Scheibe wird das Absorptionsmittel für durch den Spalt 6. Die Spaltgröße ist so bemessen,

die Restgasionen unmittelbar als Schicht aufgebracht. 5 daß praktisch zwischen Hoch- und Höchstvakuum-

Die ferromagnetische Scheibe befindet sich gleich- raum wegen der starken Drosselwirkung bei sehr

zeitig im inhomogenen Feld eines Permanentmagneten, niedrigen Drücken keine Rückströmung erfolgt. Die

wobei die magnetischen Feldlinien die Scheibe vor- Scheibe 5 ist auf einer Welle 7 befestigt, die an ihren

zugsweise senkrecht durchsetzen. Durch die lokale Enden in Spitzenlagern 8 der Haltevorrichtung 9 Ausheizung der Nickelscheibe in dem Raum höheren io ruht.

Druckes, die zur Entfernung der absorbierten Rest- Nachdem die mit Restgasionen beladene Absorp-

gasmoleküle ohnehin nötig ist, verliert die Scheibe tionsschicht den Spalt 6 durchlaufen hat, erfolgt in

lokal ihre ferromagnetischen Eigenschaften und wird einer schmalen Zone eine Erhitzung durch den Be-

unmagnetisch. Nachdem die Erwärmung den Curie- schuß mit thermischen Elektronen und durch Wärmepunkt (für Nickel bei etwa +275° C) überschritten 15 Strahlung. Hierzu dient ein Glühfaden 10, vor dem

hat, liegt im Feld des Permanentmagneten ein hin- eine Blendeil angeordnet ist (vgl. hierzu Fig. 3).

sichtlich der magnetischen Kraftwirkung unsymme- Unter dem Einfluß des magnetischen Feldes, das

irischer Körper, auf den ein entsprechendes Dreh- z. B. durch einen Dauermagneten 12 mit entsprechend

moment ausgeübt wird. Unter diesem Einfluß wird geformten Polen 13 erzeugt wird, bewegt sich die eine Drehbewegung eingeleitet, welche die lokal über 20 durch Erhitzung unmagnetisch gewordene Stelle der

den Curiepunkt erwärmte Zone aus dem Bereich Scheibe 5 in Richtung des Gradienten der magne-

weiterer Wärmezufuhr herausbringt. Sinkt die Tem- tischen Feldlinien. Bei der Erhitzung werden die fest-

peratur nur geringfügig unter den Curiepunkt, so gehaltenen Restgasmoleküle wieder von der Absorp-

sind durch eine Umgruppierung im Kristallgitter so- tionsschicht freigegeben und sind dann in üblicher fort wieder die ursprünglichen ferromagnetischen 25 Weise aus dem Hochvakuumraum 14 z. B. mittels

Eigenschaften hergestellt. Es gelingt somit, eine fort- einer bekannten Öldiffusionspumpe 15 zu entfernen,

laufende Bewegung hervorzurufen. Die Öldiffusionspumpe arbeitet mit einer Vorpumpe

Unter Umständen ist es erforderlich, der erhitzten 16 zusammen.

Scheibe gekühlte Bleche unmittelbar gegenüberzu- Die Stromversorgung der emittierenden Kathoden stellen, damit die lokal hervorgerufene Erwärmung 3° erfolgt über entsprechende Spannungsquellen 17, 18., genügend rasch abnimmt. Es ist ferner möglich, die während die erforderliche Saug- oder Beschleuni-Scheibe durch radiale Einlagen von Stoffen mit gungsspannung und die negative Vorspannung des schlechter Wärmeleitfähigkeit thermisch zu unter- Trägers durch weitere Spannungsquellen 19., 37 herteilen oder in einfacher Weise hierzu radiale Schlitze vorgebracht werden. Sämtliche Stromzuführungen einzufügen. In jedem Fall soll eine weitgehend lokale 35 sind in bekannter Weise durch vakuumdichte DurchErhitzung sichergestellt werden. Es ist zu vermeiden, führungen in die Vakuumräume eingeführt, daß sieh die Seheibe, wenn auch erst nach längerer Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird als beZeit, gleichmäßig auf eine höhere Temperatur erhitzt, wegter Träger ein endloses Band 20 verwendet. Die so daß nach Erreichen des Curiepunktes an der ge- Führung erfolgt über zwei Rollen 21, 22, von denen samten Oberfläche des im Magnetfeld befindlichen 40 die auf der Seite des Hochvakuums gelegene Rolle 22 Sektors wieder magnetisch homogene Verhältnisse über eine Antriebswelle 23 durch die Hochvakuumvorliegen, die eine weitere Drehbewegung unmöglich dichtung 24 hindurch mit einem Antriebsmotor 25 gemachen, kuppelt ist (vgl. hierzu Fig. 4).

Die erforderliche lokale Erhitzung kann z. B. in Analog zur Ausführungsform nach Fig. 1 durch-

an sich bekannter Weise entweder durch eine Strah- 45 läuft der Träger 20, hier in Bandform, enge Schlitze

lungsheizung oder durch Wirbelstromerhitzung oder 26, die eine Rückströmung zwischen dem Hoch-

durch Elektronenbeschuß hervorgerufen werden. Zur vakuumraum 28 nahezu völlig verhindern. Im Höchst-

Erzeugung der Restgasionen wird eine ebenfalls in vakuumraum 28 ist eine an sich bekannte Ionisie-

verschiedenster Bauart bekannte lonisierungsvorrich- rungsvorrichtung 29, 30 vorhanden, wobei die

tung angewendet. 50 ionisierten Restgasmoleküle auf die Oberfläche des

Der Antrieb der Trägerscheibe kann ferner auch Trägerbandes 20 auftreffen und dort festgehalten

in an sieh bekannter Weise durch einen Motor erfal- werden. Die Bewegung des Trägers 20 fördert sie

gen, wobei die Antriebsleistung etwa durch eine ma- nach dem Hochvakuumraum 27, wo sie durch Wärme-

gnetisches Feld in den Hochvakuumraum übertragen einwirkung wieder von der Bandoberfläche gelöst

wird. 55 werden.

Zum Antrieb und zur Aufnahme des Absorptions- Die zur Ausheizung erforderliche Wärme kann belages können auch zwei getrennte Scheiben Verwen- durch verschiedene an sich bekannte Methoden erdung finden. zeugt werden. Es ist Strahlungsheizung, Wirbelstrom-Fig. 1 und 3 veranschaulichen ein erstes und Fig, 2 heizung, Beschüß mit Elektronen u. a. anwendbar. In und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrieh- 60 dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde eine 'tung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Ver- Glühkathode 31 angewendet. Aus dem Hochvakuumfahrens. raum 27 werden die Restgasmoleküle durch eine Öl-In Fig. 1 befindet sich in einem Raum 1, in dem diffusionspumpe 32 entfernt, die als Vorpumpe eine das Höchstvakuuro erzeugt werden soll, eine ther- rotierende ÖUuftpumpe 33 besitzt. Die erforderlichen mische Kathode 2, die Elektronen emittiert, welche 65 Betriebsspannungen für die Kathoden, Saugelektrode chiFch eine Saugspaimung zwischen Kathode 2 und und Träger liefern die Spannungsquellen 34, 35, Saugelektrode 3 in der Richtung senkrecht zur Ober- 36, 38.

iiäclie der Saugelektrode beschleunigt werden. Die Drarch die vorliegende Erfindung ist eine Höchst-

Leschleunigten Elektronen treffen in ihrer Flugbahn vakuumpumpe nach einem gänzlich neuen Arbeits-

v.ui die Restgasmoleküle und bilden dabei Restgas- 70 prinzip geschaffen worden, die es ermöglicht, extreme

Werte des Vakuums von etwa 1O~⁹ Torr bei relativ hoher Sauggeschwindigkeit zu erreichen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines hohen Vakuums, bei dem Gasmoleküle in einem Hochvakuumraum auf einen bewegten Träger aufgebracht, von diesem in einen Raum niedrigen Vakuums gefördert und dort wieder von dem Träger abgelöst werden, gekennzeichnet durch die Verwendung ionisierter Gasmoleküle oder angeregter Moleküle bzw. Atome in Verbindung mit einem an sich bekannten elektrischen Führungsfeld, das so gerichtet ist, daß die Gasionen in Richtung auf den im Hochvakuumraum befindlichen Oberflächenteil des bewegten Trägers beschleunigt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochvakuumraum und dem Raum niedrigeren Vakuums als Durchtrittsöffnung für den bewegbaren Träger mindestens ein Spalt vorgesehen ist, dessen Abmessungen klein gegenüber der freien Weglänge der Restgasmoleküle sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise als drehbare Scheibe ausgebildete Träger aus ferromagnetischem Material mit relativ niedrigem Curiepunkt besteht und sich in einem inhomogenen Feld eines Permanentmagneten befindet und daß ferner eine Heizvorrichtung zur lokalen Erhitzung der Trägerscheibe derart vorgesehen ist, daß auf diese durch das inhomogene Magnetfeld ein mechanisches Antriebsmoment ausgeübt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerscheibe aus Nickel oder aus einer Nickellegierung besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung für die Trägerscheibe in dem Raum niedrigeren Vakuums liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit einem besonders ad- oder absorptionsfähigen Belag, insbesondere metallischem Zirkon, versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 596 017;

französische Patentschrift Nr. 834 938;

Prof. Dr. G. Wagner, Erzeugung und Messung von Hochvakuum, 1950, S. 20;

E. L. Holland-Marten, Vakuumpumpen in der Verfahrenstechnik, 1951, S. 46, 48, 49.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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