DE1081183B - Verfahren und Geraet zur Erzeugung eines Hochvakuums mit Hilfe eines Getters - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät, mit dem Gasreste aus einem geschlossenen Raum unter Verwendung eines Gettermaterials entfernt werden.

Es ist bekannt, daß ein Hochvakuum in einem geschlossenen Raum durch Getterwirkung erzielt werden kann, nachdem der größte Teil der in dem Raum enthaltenen Gase durch eine Pumpe entfernt worden ist. Ein Getter ist ein chemisch aktives Material, gewöhnlich ein Metall, welches sich mit Gasen, mit denen es in Berührung kommt, verbindet. Es nimmt daher die Gase in gasförmiger Form auf und hält sie in chemischer Bindung fest. Bei einem bekannten Verfahren werden die chemisch gebundenen Gasreste aus einem Raum niedrigen Druckes in einen Raum höheren Druckes von einer mechanischen Vorrichtung befördert, in dem ihre chemische Bindung infolge einer Erwärmung durch eine Heizung wieder rückgängig gemacht wird und die Gasres.te abgepumpt werden. Auf diese Weise kann das Gettermaterial, das nun von Gasresten befreit ist, erneut dem Raum niedrigen Druckes zugeführt werden, in dem die chemische Bindung weiterer Gasreste erfolgen kann.

Es ist noch ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem die Oberflächenschicht des Getters wieder erneuert wird, damit diese weitere Gasreste binden kann. Bei diesem Verfahren wird ständig Titan auf die Getteroberfläche aufgedampft, so daß diese, nachdem sie mit Gasresten gesättigt ist, sofort wieder mit einer frischen Titanschicht bedeckt wird, die weitere Gasreste aufnehmen kann. Eine Verdampfung des Titans wird dadurch erzielt, daß eine gewisse Menge des Materials auf eine Temperatur erhitzt wird, die gerade etwas über dem Schmelzpunkt liegt, wobei die Schmelze ständig mit Material in festem Zustand gespeist wird. Dieser Vorgang macht jedoch bei Titan Schwierigkeiten, weil es in dem geschmolzenen Zustand außerordentlich leicht reagiert, und es ist schwierig, einen geeigneten, nicht reagierenden Schmelztiegel oder Behälter zu finden, von dem aus es verdampft werden kann.

Ein Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von mit Gasresten gebundenem Gettermaterial, das einen besonders geringen apparativen Aufwand erfordert und sich durch seine Einfachheit auszeichnet.

Bei einem Verfahren zur Entfernung von Gasresten aus einem geschlossenen Raum, der von einer Vakuumpumpe evakuiert ist, unter Verwendung eines Gettermaterials, das die Gasreste nur 'an der Oberfläche chemisch bindet, wird gemäß der Erfindung die Oberfläche des Gettermaterials ständig einer abtragenden Wirkung unterworfen, um diejenigen Oberflächenteilchen zu entfernen, die sich mit dem Rest-

Verfahren und Gerät zur Erzeugung
eines Hochvakuums mit Hilfe eines Getters

Anmelder:
Siemens Edison Swan Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reiche!, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13

Michael Edward Haine, Sulhamstead, Berkshire,

Ronald Noel Bloomer

und Eric William. Raymond Francis,

Reading, Berkshire (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

gas verbunden haben, und eine frische Oberfläche des Getters der Einwirkung des Restgases auszusetzen. Die Erosion wird vorzugsweise mechanisch bewirkt, z. B. indem das Gettermaterial abgeschliffen, abgeschabt oder in ähnlicher Weise bearbeitet wird. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens, bei dem Titan als Getter verwendet wird, wird ein schiffchenförmiges Blech aus Titan, das eine kleine Menge von groben Carborundumkörnern enthält, in eine Glashülle eingesetzt und in das Vakuumsystem eingebracht. Wenn die Hülle geschüttelt wird, so daß die scheuernden Körnchen auf dem Titanblech von dem einen Ende zu dem anderen hin- und herrutschen, erhält man eine stetige Getterwirkung. Wenn man mit dem Schütteln aufhört, hört auch die Getterwirkung nach einer kurzen Zeit auf.

Um dieses Verfahren in einem praktischen Gerät zu verwirklichen, wird die abtragende Wirkung dadurch erhalten, daß entweder eine abtragende Oberfläche über ein Stück oder Blech des Gettermaterials gerieben wird, das aus Titan oder einem anderen Metall, einer Metallegierung oder Mischung bestehen kann, oder durch Verwendung von Körnern, die eine Schleifwirkung haben, An Stelle der hin- und hergehenden Bewegung oder der Schüttelbewegung kann auch eine Drehbewegung benutzt werden, indem die Körner in eine hohle Trommel des Gettermaterials eingebracht werden, worauf die Trommel gedreht wird. Die Abtragung kann auch durch die kratzende Wirkung einer Bürste mit Stahlborsten oder anderen geeigneten Borsten erzielt werden. In Interesse der Wirtschaftlichkeit und der langen Lebensdauer sollte durch die abtragende Wirkung nur die sehr dünne gesättigte Oberflächenschicht entfernt werden. Wenn

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mehr als diese dünne Schicht entfernt wird, dann tragen natürlich die freigelegten Oberflächen alle zur Verbesserung der Pumpenwirkung bei.

Das Verfahren wird normalerweise bei der Evakuierung von verhältnismäßig großen Glaskolben, z.B. den Hüllen von Kathodenstrahlröhren, Röntgenröhren u. dgl., verwendet. Die normale Evakuierung der Kolben findet mit Hilfe einer Vakuumpumpe statt, die an die Absaugstutzen des Kolbens angeschlossen ist, wobei das Getter zusammen mit der abtragenden Vorrichtung in einer Kammer angeordnet ist, die an die Verbindungsleitung unterhalb der Absaugleitung und der Pumpe angeschlossen ist oder einen Teil derselben bildet. Wenn die abtragende Einrichtung gedreht werden muß, dann kann sie mit einem Anker versehen sein, der magnetisch mit den Polen eines Magnets gekoppelt ist, welcher außerhalb der Kammer, in der sich das Gettermaterial befindet, drehbar angeordnet ist. Die Kammer kann auch mit einem Wandteil versehen sein, der gegenüber der Wandung der übrigen Kammer beweglich ist, indem er z. B. durch einen biegsamen Metallbalg mit der Wandung verbunden ist. Wenn daher eine Bewegung des Wandungsteiles, der mit dem Balg in Verbindung steht, z. B. mit Hilfe eines Hebels hervorgerufen wird, dann wird ein mit dem Wandungsteil verbundener innerer Teil betätigt, so daß er eine Bewegung der abtragenden Vorrichtung innerhalb der Kammer hervorruft. Die Bewegung des Wandungsteiles muß entgegen der Wirkung des atmosphärischen Druckes stattfinden, der auf die Außenseite der Kammer einwirkt. Dieser Druck kann die Rückstellkraft für den beweglichen Wandungsteil bilden. Zum besseren Verständnis der Erfindung seien die folgenden Figuren beschrieben:

Fig. 1 zeigt ein Gerät, bei dem das Verfahren zur Evakuierung einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung Anwendung findet;

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, mit der der Abrieb des Gettermaterials bewirkt wird; 4<>

Fig. 3 ist eine Endansicht einer Scheuertrommel, die für die Anordnung nach Fig. 2 verwendbar ist; Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Trommel nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist eine zu evakuierende ⁴^ Kathodenstrahlröhre 1 in einer Halterung 2 montiert und über einen Absaugstutzen 3 und eine Zwischenverbindung 4 an einer Vakuumpumpe 5 angeschlossen. Die Zwischenverbindung 4 und der Absaugstutzen 3 können durch eine Gummihülse 6 abnehm- 5<> bar verbunden sein. Die Entfernung des größeren Teiles der in der Hülle der Kathodenstrahlröhre eingeschlossenen Gasmoleküle geschieht mit der Vakuumpumpe 5; der restliche Teil wird von einem Gettermaterial 6' entfernt, das in der Zwischenverbindung 4 untergebracht ist, nachdem die Kathodenstrahlröhrenhülle und die Zwischenverbindung durch Verschluß eines Ventils 4' gegenüber der Pumpe abgesperrt sind. Um die Wirksamkeit des Gettermaterials 6' aufrechtzuerhalten, wird gemäß der Erfindung die Oberfläche des Gettermaterials andauernd einer Scheuerwirkung eines Metallteiles 7 unterworfen, der eine Kratzfläche 8 mit gefeilten Zähnen aufweist, auf der Oberfläche des Getters 6' liegt und von einem Magnet 9 hin- und herbewegt wird, der außerhalb der Zwischenverbindung 4 angeordnet ist. Dadurch, daß der Magnet 9 hin- und herbewegt wird, werden die Oberflächenteilchen des Gettermaterials 6', die sich chemisch mit den restlichen Gasmolekülen verbinden, ständig durch die Kratz- und Schabwirkung des Metallteiles 7 entfernt; hierbei wird eine saubere Getteroberfläche für eine Einwirkung des Restgases freigelegt.

Das Gettermaterial kann zweckmäßigerweise als Blech oder Block aus Titan oder einer anderen reaktionsfähigen Metallegierung oder Mischung vorliegen, die eine Getterwirkung auf das Restgas in dem eingeschlossenen Raum ausübt, der von der Hülle der Kathodenstrahlröhre 1 und der Zwischenverbindung 4 gebildet wird.

Um nicht den Magnet 9 hin- und herbewegen zu müssen, kann man eine Anordnung nach den Fig. 2 bis 4 verwenden. In dieser Anordnung sind das Gettermaterial und die Scheuereinrichtung in einer Kammer 10 untergebracht, die an die Zwischenverbindung 4 angeschlossen ist. Die Scheuer einrichtung liegt als konische Trommel 11 vor, gegen die Blöcke 12 des Gettermaterials zum Anliegen kommen, deren Bewegung beim Umlauf der Trommel 11 durch innere Vorsprünge 13 an der Wand der Kammer 10 behindert wird. Die Trommel ist an einem Lager 14 montiert, das von der Innenwand des geschlossenen Endes der Kammer 10 gehaltert wird, und mit diametral angeordneten Ankern 15 aus einem magnetischen Material versehen. Die Schenkel eines U-förmigen Magnets 16 sind um den äußeren Umfang der Kammer 10 herum angeordnet; der Magnet 16 wird mit einem Band 17 in Drehung versetzt. Wenn der Magnet 16 umläuft, bewirkt das magnetische Feld der Polschuhe, das mit den Ankern 15 zusammenwirkt, eine Drehung der Trommel 11 und ein ständiges Abkratzen der Oberfläche der Blöcke 12 aus dem Gettermaterial.

Einige Abschnitte 11' des Trommelumfangs sind aus einem porösen Material hergestellt, damit die Oberfläche des Gettermaterials der Einwirkung des in dem System enthaltenen Restgases ausgesetzt ist.

Es sei hervorgehoben, daß zur Erzielung einer langen, möglichst wirtschaftlichen Lebensdauer beim Abreiben nur die dünne Oberflächenschicht zu entfernen ist, die sich gesättigt hat. Wenn natürlich eine größere Schicht als diese entfernt werden soll, leisten alle frischen, auf diese Weise gebildeten Oberflächen einen Beitrag zur gesamten Pumpwirkung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung von Gasresten aus einem geschlossenen Raum, der von einer Vakuumpumpe vorevakuiert ist, unter Verwendung eines Gettermaterials, das die Gasreste nur an der Oberfläche chemisch bindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gettermaterials ständig einer abtragenden Wirkung unterworfen wird, um diejenigen Oberflächenteilchen zu entfernen, die sich mit dem Restgas verbunden haben, und eine frische Oberfläche des Getters der Einwirkung des Restgases auszusetzen.

2. Gerät zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Berührung mit dem Gettermaterial abtragendes Werkzeug von einer Vorrichtung bewegbar ist, die außerhalb der das Getter enthaltenden Kammer angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 834 938.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© OM 508/95 i.