DE1098667B

DE1098667B - Ion vacuum pump with glow discharge

Info

Publication number: DE1098667B
Application number: DEV14707A
Authority: DE
Inventors: Lewis Dana Hall; John Calville Helmer; Robert Lawrence Jepsen
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1957-07-24
Filing date: 1958-07-14
Publication date: 1961-02-02
Also published as: NL131436C; US3088657A; NL229703A; GB942546A; DE1181364B; NL6504257A; FR1207893A; CH379045A; GB883190A; CH398868A; GB883189A

Description

Es sind sogenannte Ionen-Getter-Vakuumpumpen bekannt, bei denen durch eine Glimmentladung zwischen einer Anode und einer Kathode die Kathode zur Zerstäubung gelangt. Das zerstäubende Kathodenmetall wird auf einer Auffangfläche aufgefangen, wobei ein Magnetfeld vorgesehen ist, um die Bahnen der in den Gasresten die Entladung bewirkenden Elektronen zu verlängern.They are so-called ion getter vacuum pumps known, in which the cathode for a glow discharge between an anode and a cathode Atomization arrives. The sputtering cathode metal is collected on a collecting surface, with a Magnetic field is provided to the orbits of the electrons causing the discharge in the gas residues extend.

Die in der Pumpenanordnung befindlichen Gasreste werden teils als Ionen in die Kathode hineingetrieben und dort absorbiert; das zerstäubende Kathodenmaterial geht teils Bindungen mit Gasionen während des Fluges zu den Niederschlagsstellen ein, teils werden auch Gasmengen an den durch das zerstäubende Kathodenmaterial auf den Auffangflächen erzeugten Niederschlagen absorbiert.Some of the gas residues in the pump arrangement are driven into the cathode as ions and absorbed there; the sputtering cathode material partly bonds with gas ions during of the flight to the precipitation points, gas quantities are partly also due to the atomizing Cathode material absorbed deposits generated on the collecting surfaces.

Versuche haben gezeigt, daß die Pumpgeschwindigkeit bei einer elektrischen, mit Kathodenzerstäubung arbeitenden Pumpe abhängig ist von der Fläche, welche zum Sammeln des zerstäubten Kathodenmaterials zur Verfügung steht, und ferner von dem zur Anwendung gelangenden Glimmentladungsstrom. Dabei zeigte sich, daß der Glimmentladungsstrom nicht direkt proportional der Kathodenfläche ist. Es ist vielmehr der Glimmentladungsstrom, wenn man eine unterteilte Anode anwendet, eher proportional der Anzahl der Teilentladungsstrecken. Dementsprechend nimmt, wenn eine vorgegebene Kathodenfläche zugrunde gelegt wird, die Pumpgeschwindigkeit entsprechend der Anzahl iV der Teilentladungen zu, welche bei Anwendung einer entsprechend unterteilten Anode sich ergeben.Experiments have shown that the pumping speed with an electrical, with cathode sputtering working pump depends on the area which is used to collect the atomized cathode material is available, and also from the glow discharge current used. Included It was found that the glow discharge current is not directly proportional to the cathode area. It is much more the glow discharge current, if a subdivided anode is used, is more proportional to the number of the partial discharge sections. Accordingly, if a given cathode area is used is set, the pumping speed increases according to the number of partial discharges iV, which result when using a correspondingly subdivided anode.

Eine Ionen-Vakuumpumpe, bei der durch eine Glimmentladung zwischen einer Anode und einer Kathode die Kathode zur Zerstäubung gelangt und das zerstäubende Kathodenmetall auf einer Auffangfläche aufgefangen wird, unter Anwendung eines die Elektronenbahnen verlängernden Magnetfeldes kennzeichnet sich auf Grund der vorstehenden Erkenntnisse erfindungsgemäß dadurch, daß die Anode flächenmäßig und/oder raummäßig so unterteilt ist, daß in einer Ebene senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes eine Vielzahl getrennter, gleichzeitig auftretender Glimmentladungen sich ausbildet.An ion vacuum pump in which a glow discharge between an anode and a Cathode reaches the cathode for sputtering and the sputtering cathode metal on a collecting surface is captured, using a magnetic field that extends the electron trajectories on the basis of the above findings according to the invention in that the anode in terms of area and / or is spatially divided so that in a plane perpendicular to the direction of the magnetic field a large number of separate, simultaneously occurring glow discharges are formed.

Hinsichtlich der Anwendung eines Magnetfeldes ist hierbei zu beachten, daß, wenn die Abmessungen der Teilentladungsbereiche der Anode geringer werden, Zusammenstöße der Elektronen mit den Zellenwandungen stattfinden und dadurch die Anzahl der Teilentladungen, welche sich zu der Anode hin ausbilden, abhängig von der Stärke des Magnetfeldes und der Homogenität des Magnetfeldes ist. Offensichtlich ist für die durch die Erfindung erzielten Vorteile die Aufteilung der Anode in eine Vielzahl getrenn-With regard to the application of a magnetic field, it should be noted that if the dimensions the partial discharge areas of the anode become smaller, collisions of the electrons with the cell walls take place and thereby the number of partial discharges that develop towards the anode, depends on the strength of the magnetic field and the homogeneity of the magnetic field. Apparently is for the advantages achieved by the invention, the division of the anode into a variety of separate

Ionen-Vakuumpumpe mit GlimmentladungIon vacuum pump with glow discharge

Anmelder:Applicant:

VARIAN Associates,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)VARIAN Associates,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
München-Solln, Franz-Hals-Str. 21Representative: Dr. phil. GB Hagen, patent attorney,
Munich-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Juli 1957Claimed priority:
V. St. v. America July 24, 1957

Lewis Dana Hall, John Calville Helmer,Lewis Dana Hall, John Calville Helmer,

Palo Alto, Calif.,
und Robert Lawrence Jepsen, Los Altos, Calif.Palo Alto, Calif.,
and Robert Lawrence Jepsen, Los Altos, Calif.

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. Α.),
have been named as inventors

ter Entladungsbahnen des Penning-Typs wesentlich. ter Penning-type discharge paths are essential.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Anode zellenförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl in Richtung des Magnetfeldes orientierter, nebeneinanderliegender und an ihren Stirnflächen offener Zellen aufweist. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Zellen der zellenförmig ausgebildeten Anode in Richtung des Magnetfeldes eine größere Ausdehnung haben als in einer senkrecht zum Magnetfeld liegenden Richtung; es wurde festgestellt, daß der Entladungsstrom zu einer einzelnen Zelle um so größer ist, je größer ihre Tiefe ist.A preferred embodiment of the invention provides that the anode is cell-shaped and a plurality oriented in the direction of the magnetic field, adjacent to one another and on theirs Has end faces of open cells. It is useful here that the cells of the cell-shaped Anode in the direction of the magnetic field have a greater extent than in a perpendicular to the Magnetic field lying direction; it was found that the discharge current to a single cell around the greater is the greater its depth.

Als zweckmäßig hat sich auch erwiesen, daß die Gase zu den Glimmentladungsbahnen durch seitliche Öffnungen Zutritt haben. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet sein, daß die Anode und die Kathode plattenförmig und kammähnlich ineinandergreifend ausgebildet sind, wobei die Kathodenflächen und/ oder die Anodenflächen durchlöchert sind und dadurch eine Vielzahl von Entladungsbahnen bilden, während von der Seite her die Gase auch in die Zwischenräume zwischen benachbarten Kathodenflächen und Anodenflächen eintreten können.It has also proven useful that the gases to the glow discharge paths through lateral Openings have access. This can be ensured, for example, that the anode and the cathode are plate-shaped and comb-like interlocking, the cathode surfaces and / or the anode surfaces are perforated and thereby form a plurality of discharge paths, while from the side, the gases also enter the spaces between adjacent cathode surfaces and anode surfaces can enter.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung hat die Wirkung, daß im Durchschnitt schräg die Ionenbahnen auf die zur Zerstäubung gelangenden Katho-Another embodiment of the invention has the effect that on average the ion trajectories are inclined on the catho-

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denflächen auftreffen, wodurch sich eine starke Zerstäubung der Kathode ergibt. Eine hierfür zweckmäßige Ausführungsform einer Kathode besteht aus einer Mehrzahl paralleler, vorzugsweise schräg zu dem Magnetfeld liegender Streifen. Dabei kann auf der der Anode abgewendeten Seite der aus Streifen ausgebildeten Kathode eine Ionenauffangfläche vorgesehen sein.the surfaces hit, creating a strong atomization the cathode results. An embodiment of a cathode which is expedient for this purpose consists of a plurality of parallel, preferably oblique to the Magnetic field stripes. In this case, on the side facing away from the anode, the strip formed from strips Cathode an ion trapping surface can be provided.

Die Kathoden einer .erfindungsgemäßen Pumpenanordnung nutzen zweckmäßigerweise die gesamte Innenfläche des Gefäßes aus; Abschirmmittel können vorgesehen sein, welche verhindern, daß sich zerstäubtes Kathodenmaterial auf dem Isolator niederschlägt, der die Kathode von der Anode trennt.The cathodes of a pump arrangement according to the invention expediently use the entire inner surface of the vessel; Shielding means can be provided which prevent sputtered cathode material from precipitating on the insulator, which separates the cathode from the anode.

Ein im Betriebsstromkreis der elektrischen Vakuumpumpe vorgesehenes Strommeßinstrument mit weitem Strommeßbereich kann dem Zwecke dienen, den Gasdruck in der Pumpenanordnung zu überwachen. A current measuring instrument provided in the operating circuit of the electric vacuum pump A wide current measuring range can be used to monitor the gas pressure in the pump arrangement.

Es ist ferner zweckmäßig, das Stromversorgungsgerät der Pumpenanordnung mit Strombegrenzermitteln auszurüsten, welche bei Vergrößern des Entladungsstromes ihren Widerstand erhöhen und so das Auftreten zu hoher Ströme und Beschädigungen der Pumpenanordnung verhindern.It is also expedient to equip the power supply device of the pump arrangement with current limiter means to equip, which increase their resistance when increasing the discharge current and so that Prevent excessive currents and damage to the pump arrangement.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Ionen-Vakuumpumpe ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen der Beschreibung und der Zeichnung. Von den Figuren zeigtFurther features and advantageous properties of an ion vacuum pump according to the invention result from the exemplary embodiments of the description and the drawing. From the figures shows

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Pumpanordnung,Fig. 1 is a schematic block diagram of an inventive Pumping arrangement,

Fig. 2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ionen -Vakuumpumpe,2 shows a cross section of an ion vacuum pump according to the invention,

Fig. 2 a eine gebrochene Darstellung einer weiteren Anodenanordnung,2a shows a broken representation of a further anode arrangement,

Fig. 3 einen Querschnitt einer Anordnung gemäß Fig. 2, wobei in Fig. 2 die Schnittlinie mit 3-3 bezeichnet ist,3 shows a cross section of an arrangement according to FIG. 2, the section line being designated by 3-3 in FIG. 2 is,

Fig. 4 einen Querschnitt einer weiteren Anordnung gemäß der Erfindung,4 shows a cross section of a further arrangement according to the invention,

Fig. 5 einen Querschnitt eines Teiles der in Fig. 4 dargestellten Anordnung, wobei in Fig. 4 die Schnittlinie mit 5-5 bezeichnet ist,FIG. 5 shows a cross section of part of the arrangement shown in FIG. 4, with the section line in FIG is denoted by 5-5,

Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teiles der Kathodenanordnung gemäß Fig. 4,6 shows an enlarged perspective illustration of part of the cathode arrangement according to FIG. 4,

Fig. 7 eine vergrößerte Teildarstellung der in Fig. 5 dargestellten Anordnung, wobei in Fig. 5 die Schnittlinie mit 7-7 bezeichnet ist,FIG. 7 shows an enlarged partial illustration of the arrangement shown in FIG. 5, with the section line in FIG is denoted by 7-7,

Fig. 8 eine vergrößerte Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Kathoden- und Anodenanordnung, die im wesentlichen der in Fig. 7 gezeigten Anordnung entspricht,8 shows an enlarged partial illustration of a further embodiment of a cathode and Anode arrangement which essentially corresponds to the arrangement shown in FIG. 7,

Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ionen-Pumpenanordnung,9 shows a cross-sectional illustration of a further ion pump arrangement,

Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Anordnung gemäß der Erfindung,10 shows a cross-sectional representation of a further arrangement according to the invention,

Fig. 11 eine Querschnittsanordnung der in Fig. 10 dargestellten Vorrichtung, wobei in Fig. 10 die Schnittlinie mit 11-11 bezeichnet und die Betrachtungsrichtung durch die Pfeile wiedergegeben ist,11 shows a cross-sectional arrangement of the device shown in FIG. 10, FIG. 10 showing the Section line designated 11-11 and the viewing direction is shown by the arrows,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines Querschnittes einer Pumpe gemäß der Erfindung,12 shows a perspective illustration of a cross section of a pump according to the invention,

Fig. 13 eine Querschnittsdarstellung eines Teiles der in Fig. 12 wiedergegebenen Anordnung, wobei in Fig. 12 die Schnittlinie mit 13-13 wiedergegeben und die Pfeilrichtung zu beachten ist,FIG. 13 shows a cross-sectional illustration of part of the arrangement shown in FIG. 12, wherein in Fig. 12 shows the section line with 13-13 and the direction of the arrow is to be observed,

Fig. 14 eine weitere Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe,14 shows a further cross-sectional illustration of a vacuum pump according to the invention,

Fig. 15 eine Querschnittsdarstellung der in Fig. 14 wiedergegebenen Anordnung, wobei in Fig. 14 die Schnittlinie .15-15 und die Pfeilrichtungen zu beachten sind,15 shows a cross-sectional illustration of the arrangement shown in FIG. 14, FIG. 14 showing the Section line .15-15 and the directions of the arrows must be observed,

Fig. 16 eine Querschnittsanordnung einer erfindungsgemäßen Pumpe,16 shows a cross-sectional arrangement of a pump according to the invention,

Fig. 17 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 16 wiedergegebenen Anordnung, wobei die entsprechende Schnittlinie mit 17-17 nebst Richtungspfeilen angegeben ist,FIG. 17 shows a perspective illustration of the arrangement shown in FIG. 16, the corresponding Section line is indicated with 17-17 together with directional arrows,

Fig. 18 ein schematisches Schaltbild eines Strom-Versorgungsgerätes für eine erfindungsgemäße Ionen-Pumpe, 18 is a schematic circuit diagram of a power supply device for an ion pump according to the invention,

Fig. 19 eine Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vakuumpumpe und19 shows a sectional illustration of a further vacuum pump according to the invention and

Fig. 20 eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines Teiles der in Fig. 19 gezeigten Anordnung, wobei in Fig. 19 die Schnittlinie mit 20-20 nebst zugehörigen Richtungspfeilen wiedergegeben ist.20 shows a perspective cross-sectional illustration of a part of the arrangement shown in FIG. 19, wherein in FIG. 19 the section line with 20-20 together with the associated Directional arrows is shown.

In Fig. 1, welche schematisch das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe nebst zu evakuierendem Vakuumgefäß wiedergibt, ist die Pumpe mit 1 bezeichnet, und über einen Leitungsabschnitt 2 an einen zylindrischen Raum 3 und über eine weitere Leitung 4 an die Anordnung 5 angeschlossen, die evakuiert werden soll. Der Raum 3 enthält einen Ventilmechanismus zu dem Zwecke, daß die Anordnung 5 nebst Leitung 4 entfernt und durch eine andere zu evakuierende Anordnung ersetzt werden kann, so daß nacheinander eine Mehrzahl von Vakuumgeräten evakuiert werden kann. Eine mechanische Flügelpumpe 6 steht über eine Leitung 7 und ein Ventil 8 mit dem Ventilraum 3 in Verbindung.In Fig. 1, which schematically shows the block diagram of a vacuum pump according to the invention in addition to that to be evacuated Reproduces vacuum vessel, the pump is denoted by 1, and via a line section 2 connected to a cylindrical space 3 and via a further line 4 to the arrangement 5, which evacuates shall be. The space 3 contains a valve mechanism for the purpose that the arrangement 5 together with line 4 can be removed and replaced by another arrangement to be evacuated, so that successively a plurality of vacuum devices can be evacuated. A mechanical vane pump 6 is in communication with the valve chamber 3 via a line 7 and a valve 8.

Um die Anordnung 5 zu evakuieren, wird die mechanische Flügelpumpe in Tätigkeit gesetzt, bis der Druck in dem Gerät 5 ungefähr 100 μ beträgt; dann wird das Ventil 8 geschlossen und die Ionen-Pumpe 1 in Betrieb gesetzt.To evacuate the assembly 5, the mechanical vane pump is put into action until the Pressure in the device 5 is approximately 100 μ; then the valve 8 is closed and the ion pump 1 put into operation.

Die Ionen-Pumpe erhält ihre Betriebsspannung von einer Spannungsquelle 9, die beispielsweise 60 Hertz Netzfrequenz und einen Transformator 11 aufweist.The ion pump receives its operating voltage from a voltage source 9, for example 60 Hertz Mains frequency and a transformer 11.

Die Sekundärspule des Transformators 11 arbeitet auf einen Gleichrichter 12 und einen Ladekondensator 13, so daß eine Gleichspannung sich ergibt, die als Spannung zwischen Anode und Kathode der Ionen-Vakuumpumpe 1 dienen kann.The secondary coil of the transformer 11 operates on a rectifier 12 and a charging capacitor 13, so that a direct voltage results, which is the voltage between the anode and cathode of the ion vacuum pump 1 can serve.

Mit einer Ionen-Vakuumpumpe, wie sie in soweit im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist, kann das zu evakuierende Gefäß bis auf einen Druck von 10~⁶ μ evakuiert werden.With an ion vacuum pump, as described so far in connection with FIG. 1, the vessel to be evacuated can be evacuated to a pressure of 10 ~ ⁶ μ.

Das so erhaltene Vakuum ist außerordentlich sauber, da die üblichen Verunreinigungen, beispielsweise öldämpfe und ähnliche Dämpfe, die bei Öl-Diffusionspumpen auftreten, nicht in das System eindringen können.The vacuum obtained in this way is extremely clean, since the usual impurities, for example Oil vapors and similar vapors that occur with oil diffusion pumps cannot enter the system can.

Weiterhin läßt sich durch Anwendung der Erfindung eine beträchtlich hohe Pumpgeschwindigkeit erzielen, beispielsweise Pumpgeschwindigkeiten von mehr als 5 1 pro Sekunde bei 10~² μ, wobei das gesamte Pumpvolumen lediglich 230 cm³ umfaßt.Furthermore, by using the invention, a considerably high pumping speed can be achieved, for example pumping speeds of more than 5 liters per second at 10 ~ ² μ, the total pump volume being only 230 cm ³ .

Es soll nunmehr im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 eine Ausführungsform einer Ionen-Pumpe 1 gemäß der Erfindung beschrieben werden. Es ist ein am einen Ende offenes rechteckiges Metallrohr 14 vorgesehen, welches beispielsweise aus Kupfer bestehen kann und an dem einen Ende mittels einer rechteckigen Wandfläche 15 abgeschlossen ist. Das andere Ende des rechteckigen Rohres 14 ist mit einer Flanschpartie 16 versehen und ist dadurch abgeschlossen, daß die Flanschränder dicht miteinander verschlossen sind.In connection with FIGS. 2 and 3, an embodiment of an ion pump 1 according to FIG of the invention will be described. A rectangular metal tube 14 open at one end is provided, which can for example consist of copper and at one end by means of a rectangular Wall surface 15 is complete. The other end of the rectangular tube 14 has a flange 16 provided and is completed in that the flange edges are tightly closed with one another.

Auf einem Stab 19 aus leitendem Material ist eine zylindrische, aus Einzelzellen bestehende Anode 18A cylindrical anode 18 consisting of individual cells is located on a rod 19 made of conductive material

vorgesehen, die beispielsweise aus Molybdän bestehen kann; der Stab 19 kann aus Kupfer bestehen und erstreckt sich aus dem rechteckigen Gefäß 14 durch eine öffnung in der Abschlußwand 17 hinaus. Der Stab 19 ist isoliert auf der Abschlußwand 17 angeordnet, und zwar mittels der Anschlußteile 21 und 22 und des zylindrischen Isolators 23, der beispielsweise aus Aluminiumoxyd-Keramik bestehen kann. Der Stab 19 endigt in einem zylindrischen Block 24, welcher eine Mehrzahl radialer Kühlungsrippen besitzt, die aus gut wärmeleitendem Material bestehen, beispielsweise aus Aluminium. Der Block 24 dient dem Zwecke, die Wärme von dem Stab 19 und der Anode 18 im Wege der Abstrahlung abzuleiten.provided, which for example consist of molybdenum can; the rod 19 may be made of copper and extends from the rectangular vessel 14 through a opening in the end wall 17 out. The rod 19 is arranged isolated on the end wall 17, and although by means of the connecting parts 21 and 22 and the cylindrical insulator 23, for example made of aluminum oxide ceramic can exist. The rod 19 ends in a cylindrical block 24, which a Has a plurality of radial cooling ribs made of a highly thermally conductive material, for example from Aluminum. The block 24 serves the purpose of keeping the heat from the rod 19 and the anode 18 in the way derive the radiation.

Die plattenförmig ausgebildete Kathode besteht aus reaktionsfähigem Material und ist so zusammengefügt, daß in dem rechteckigen Vakuumgefäß 20 eine Bekleidung sich ergibt. Die plattenförmige Kathode i*5 kann aus verschiedenen Materialien bestehen, beispielsweise aus Molybdän, Chrom, Wolfram, Tantal, Niob, Eisen, Titan, Zirkon, Nickel, Barium, Aluminium, Thorium, Magnesium, Kalzium, Strontium sowie weiteren Übergangselementen der IV., V. und VI. Gruppe des Periodischen Systems, seltene Erden eingeschlossen. Die Kathodenplatten 25 haben in der Mitte öffnungen an den Teilen, die den Abschlußwänden 15 bzw. 17 zugekehrt sind. Die Leitung 2 kann irgendeinen gewünschten Innendurchmesser aufweisen, der der gewünschten Pumpgeschwindigkeit angepaßt ist; die Leitung 2 ist an der einen EndwandThe plate-shaped cathode consists of reactive material and is assembled in such a way that that in the rectangular vacuum vessel 20 a clothing results. The plate-shaped cathode i * 5 can be made of different materials, for example made of molybdenum, chromium, tungsten, tantalum, niobium, iron, titanium, zirconium, nickel, barium, aluminum, Thorium, magnesium, calcium, strontium and other transition elements of the IV., V. and VI. Group of the Periodic Table, including rare earths. The cathode plates 25 have in the Center openings on the parts that face the end walls 15 and 17, respectively. Line 2 can have any desired inside diameter that corresponds to the desired pumping speed is adapted; line 2 is on one end wall

17 an der Öffnung derselben angeordnet und dient dem Zwecke, die Ionen-Vakuumpumpe mit dem zu evakuierenden Gefäß 5 zu verbinden.17 arranged at the opening of the same and serves the purpose of the ion vacuum pump with the to be evacuated Connect vessel 5.

Die die Kathode bildenden Flächen 25 sind zweckmäßig mechanisch in dem rechteckigen metallischen Raum 20 befestigt und nicht hart oder weich angelötet, um zu verhindern, daß Gase in dem Lötmaterial sich ansammeln, wenn die Pumpe bei niedrigem Druck betrieben wird. Die die Abschlußwandung bildende Kathodenplatte 25 in der Nähe der rechteckigen Verschlußplatte 17 hat eine Öffnung in ihrer Mitte, die von dem leitenden Stab 19 durchsetzt wird.The surfaces 25 forming the cathode are expediently mechanical in the rectangular metallic one Space 20 fixed and not soldered hard or soft to prevent gases from entering the solder accumulate when the pump is operated at low pressure. The one forming the end wall Cathode plate 25 in the vicinity of the rectangular shutter plate 17 has an opening in its center which is penetrated by the conductive rod 19.

Es ist eine radial sich erstreckende kreisförmige Abschirmwand 26, beispielsweise aus Molybdän bestehend, senkrecht auf dem Stab 19 angeordnet und befindet sich innerhalb des Kathodenraumes 25. Dieser Schirm dient dem Zwecke, daß zerstäubtes Kathodenmaterial nicht in die Nähe des Isolators 23 gerät, wo es die Isolation stören würde und zu unerwünschten Überschlägen Anlaß geben könnte.It is a radially extending circular shielding wall 26, for example made of molybdenum, arranged perpendicularly on the rod 19 and is located within the cathode space 25. This The screen is used to ensure that sputtered cathode material does not get into the vicinity of the insulator 23, where it would disturb the insulation and give rise to undesired flashovers.

Ein Hufeisenmagnet 27 befindet sich außerhalb des rechteckigen Hohlkörpers 14, so daß das Magnetfeld des Magneten sich durch den rechteckigen Hohlkörper parallel zu der kurzen Seiten wandfläche erstreckt. Die Stärke des magnetischen Feldes kann vorzugsweise 800 Gauß oder mehr sein.A horseshoe magnet 27 is located outside of the rectangular hollow body 14, so that the magnetic field the magnet extends through the rectangular hollow body parallel to the short side wall surface. the The strength of the magnetic field can preferably be 800 gauss or more.

Während des Betriebes werden etwa 2 bis 6 kV Gleichspannung der Anode 18 über den leitenden Stab 19 und den Block 24 zugeführt. Das Gehäuse und die Kathodenflächen 25 befinden sich auf Nullpotential. Mit einer solchen Anordnung wird ein intensives elektrisches Feld zwischen der Anode 18 und den Kathodenflächen 25 erzeugt.During operation, approximately 2 to 6 kV DC voltage is applied to the anode 18 via the conductive rod 19 and the block 24 supplied. The housing and the cathode surfaces 25 are at zero potential. With such an arrangement, an intense electric field is created between the anode 18 and the cathode surfaces 25 generated.

Zwischen der Anode 18 und den Kathodenflächen 25 werden vorhandene Elektronen zu der positiven AnodeElectrons present between the anode 18 and the cathode surfaces 25 become the positive anode

18 gezogen. Auf ihrem Weg zu der Anode 18 erhalten die Elektronen höhere kinetische Energie und erfahren Zusammenstöße mit neutralen Gasmolekülen in der Anordnung. Wenn ein Elektron hinreichende Energie erreicht hat, wird es ein neutrales Molekül ionisieren und ein freies Elektron und ein positives Ion liefern. Das positive Ion wird dann von der Kathode angezogen. 18 drawn. On their way to the anode 18, the electrons receive and experience higher kinetic energy Collisions with neutral gas molecules in the assembly. When an electron has sufficient energy it will ionize a neutral molecule and yield a free electron and a positive ion. The positive ion is then attracted to the cathode.

Das positive Ion nimmt beträchtlich kinetische Energie bei seinem Weg zu der Kathode auf und bewirkt, wenn es auf die Kathode auftrifft, ein Zerstäuben eines Teiles der Kathode. Auf diese Weise findet die Zerstäubung der Kathode statt. Das zerstäubte Kathodenmaterial diffundiert dann im InnerenThe positive ion absorbs considerable kinetic energy on its way to the cathode and causes when it hits the cathode, sputtering of part of the cathode. In this way sputtering of the cathode takes place. The sputtered cathode material then diffuses inside

ίο der Anode und kondensiert sich schließlich an den inneren Wandflächen. Ein besonders hoher Anteil am Kathodenmaterial kondensiert sich auf der Anodenanordnung 18. Da das Kathodenmaterial aus reaktionsfähigem Metall besteht, hat es zur Folge, daß andere gasförmige Moleküle aufgefangen werden, die auftreffen. Durch diesen Auffangmechanismus wird der Druck in der elektrischen Pumpenanordnung reduziert. ίο the anode and eventually condenses on the inner wall surfaces. A particularly high proportion of the cathode material condenses on the anode arrangement 18. Since the cathode material consists of reactive metal, it has the consequence that other gaseous molecules are captured that impinge. This catch mechanism is the pressure in the electric pump assembly is reduced.

Dadurch, daß die Anode 18 wabenförmige Struktur erhält, wird die Oberfläche der Anode in der Nähe der zerstäubenden Kathode 25 vergrößert. Es konnte festgestellt werden, daß die Pumpgeschwindigkeit der Pumpanordnung vielfach durch die zellenförmige Struktur der Anode vergrößert wird. Es wurde bisher beschrieben, daß die Erfindung eine Gleichstromquelle zum Betrieb benötigt, d. h. daß Gleichspannung der Anode 18 zugeführt wird; die Anordnung arbeitet aber auch gut bei Drücken, die höher als 10~*⁴ mm Hg, sind, wenn Wechselstromspannung oder pulsierende Gleichspannung zwischen der Anode und der Kathode zur Wirkung gebracht wird, beispielsweise kann die Wechselspannung 60 Hertz Periodenzahl besitzen. Es konnte festgestellt werden, daß praktisch jedes Molekül der reaktionsfähigen Kathode, welches von den Kathodenflächen 25 zerstäubt wird, als ein wirksamer Getter eines Moleküls des Gases dient, das abgepumpt werden soll.Because the anode 18 is given a honeycomb structure, the surface area of the anode in the vicinity of the sputtering cathode 25 is increased. It was found that the pumping speed of the pumping arrangement is increased many times by the cellular structure of the anode. It has been described so far that the invention requires a direct current source for operation, ie that direct voltage is supplied to the anode 18; However, the arrangement also works well at pressures higher than 10 ~ * ⁴ mm Hg when alternating current voltage or pulsating direct voltage is brought into effect between the anode and the cathode, for example the alternating voltage can have 60 Hertz periods. It has been found that virtually every molecule of the reactive cathode which is sputtered from the cathode surfaces 25 serves as an effective getter of a molecule of the gas which is to be pumped out.

Das Magnetfeld, welches der Magnet 27 erzeugt, dient dem Zwecke, daß die Elektronenbahnen Zykloidenform annehmen, wobei sich eine geringe Querbewegung in bezug auf das magnetische Feld ergibt. Auf diese Weise wird die Länge der Elektronenwege vergrößert, und dadurch treten mehr Zusammenstöße zwischen Elektronen und neutralen Molekülen, die gasförmigen Zustand besitzen, auf.The magnetic field which the magnet 27 generates is used for the purpose of making the electron orbits a cycloid shape assume, resulting in a slight transverse movement with respect to the magnetic field. In this way, the length of the electron paths is increased, and more collisions occur as a result between electrons and neutral molecules that are in the gaseous state.

In den Fig. 4 bis 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Außenwandung der Pumpe durch ein zylindrisches Rohr 29 gebildet, welches an dem einen Ende Flanschflächen besitzt. Das zylindrische Rohr 29 ist an beiden Enden mittels kreisförmiger Metallscheiben 31 und 32 abgeschlossen. Die Scheibe 32 hat einen dünnen ringförmigen Flansch, der beispielsweise aus Kupfer bestehen kann und mit einem ähnlichen Flansch, der auf dem zylindrischen Rohr 29 angeordnet ist, verschweißt werden kann. Diese Flanschteile sind am Rand miteinander verschweißt, beispielsweise im Wege des Heliarc-Verfahrens, so daß eine Verunreinigung der Gehäusewandung mit Materialien, die eventuell Gase aufnehmen, und dann wieder später die Gase abgeben und sich so nachteilig auf die Pumpwirkung auswirken können, vermieden wird.4 to 7, a further embodiment of the invention is shown. In this embodiment the outer wall of the pump is formed by a cylindrical tube 29 which is attached to the one end has flange surfaces. The cylindrical tube 29 is circular at both ends Metal discs 31 and 32 completed. The disc 32 has a thin annular flange, for example may be made of copper and with a similar flange to be fitted on the cylindrical tube 29 is arranged, can be welded. These flange parts are welded together at the edge, for example by way of the Heliarc process, so that contamination of the housing wall with Materials that may absorb gases and then release the gases again later and become so detrimental can affect the pumping action is avoided.

Es sind zwei kreisförmige Kathoden 33 und 34 in der Nähe der Abschlußplatten 31 und 32 angeordnet. Zwei halbzylindrische Kathodenflächen 35 und 36 befinden sich in der Nähe der inneren Wandung des zylindrischen Rohres 29 und erstrecken sich in der Längsrichtung in Nachbarschaft zu der zellenförmig aufgebauten Anode 18. Die beiden Kathodenflächen 35Two circular cathodes 33 and 34 are arranged in the vicinity of the end plates 31 and 32. Two semi-cylindrical cathode surfaces 35 and 36 are located near the inner wall of the cylindrical Tube 29 and extend in the longitudinal direction in the vicinity of the cellular built-up anode 18. The two cathode surfaces 35

und 36 sind an ihren freien Kanten miteinander durch eine Mehrzahl schlitzförmiger Gebilde 37 verbunden, die aus demselben Material wie die Kathodenflächen 35, 36, 34 und 33 bestehen können. Die Kathoden-Schitzanordnungen 37 erstrecken sich quer zu dem zylindrischen Rohr 29 und im wesentlichen parallel zu der Ebene der Anode 18, und zwar nur in geringem Abstand von der Anode 18. Die Kathodenstreifen 37 sind an den Kathodenflächen 35 und 36 beispielsweise mittels Punktschweißung befestigt.and 36 are connected to one another at their free edges by a plurality of slot-shaped structures 37, which can consist of the same material as the cathode surfaces 35, 36, 34 and 33. The cathode slot assemblies 37 extend transversely to the cylindrical tube 29 and substantially parallel to it the plane of the anode 18, to be precise only at a small distance from the anode 18. The cathode strips 37 are attached to the cathode surfaces 35 and 36, for example by means of spot welding.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4, 5, 6 und 7 ergibt sich im wesentlichen dieselbe Betriebsweise, die im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erörtert wurde. Man kann indessen eine Erhöhung der Pumpgeschwindigkeit erreichen, weil die verschiedenen Kathodenstreifen 37 einen schrägen Winkel mit den durchschnittlichen Ionenbahnen bilden, wodurch sich eine erhöhte Kathodenzerstäubung ergibt.In the embodiment according to FIGS. 4, 5, 6 and 7 there is essentially the same mode of operation that was discussed in connection with Figs. One can, however, increase the pumping speed achieve because the various cathode strips 37 an oblique angle with the average ion trajectories, which results in increased cathode sputtering.

Wenn ein Ion, das eine bestimmte kinetische Energie erreicht hat, unter einem schrägen Winkel auf eine Fläche auftrifft, so wird mehr Kathodenmaterial zerstäubt, als wenn das Ion auf die Kathodenfläche senkrecht aufprallen würde. Weiterhin bietet die Kathodenanordnung, die im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform gezeigt ist, den zusätzlichen Vorteil, daß die Rückenseite des benachbarten Kathodenstreifens sich in unmittelbarer Nähe des Streifens befindet, auf welchen die Ionen aufprallen, so daß die wirksame Oberfläche in unmittelbarer Nähe der Kathode wesentlich vergrößert wird. Es wird ferner eine zusätzliche Auffangfläche dadurch erreicht, daß die inneren Flächen der halbzylindrischen Kammer 38 an der Rückseite der Kathodenstreifen 37 von Wirksamkeit sind.When an ion that has reached a certain kinetic energy hits a Surface, more cathode material is sputtered than if the ion is perpendicular to the cathode surface would impact. Furthermore, the cathode arrangement provides that in connection with this embodiment is shown, the additional advantage that the back side of the adjacent cathode strip is in the immediate vicinity of the strip on which the ions impact, so that the effective Surface in the immediate vicinity of the cathode is significantly increased. There will also be an additional Receiving surface achieved in that the inner surfaces of the semi-cylindrical chamber 38 to the Back of the cathode strips 37 are effective.

In Fig. 8 ist eine weitere Kathodenanordnung gezeigt, die im wesentlichen der Kathodenanordnung gemäß Fig. 4, 5, 6 und 7 entspricht, abgesehen davon, daß die Kathodenstreifen 37 durch ein dicht gewebtes Drahtnetz 39 ersetzt sind. Es bestehen die Drähte, welche das Drahtnetz bilden, aus reaktionsfähigem Kathodenmaterial, so wie dies zuvor erörtert wurde, und in Anbetracht der Unregelmäßigkeit der Oberfläche ist die Wahrscheinlichkeit eines Aufprallens eines Ions auf die Kathode unter einem schrägen Winkel beträchtlich vergrößert. In Anbetracht des schrägen Aufprallwinkels der auftreffenden Ionen ist die Zerstäubung der Kathode größer, und es ergibt sich dementsprechend eine größere Pumpgeschwindigkeit. FIG. 8 shows a further cathode arrangement which essentially corresponds to the cathode arrangement 4, 5, 6 and 7 correspond, except that the cathode strips 37 by a tightly woven Wire mesh 39 are replaced. The wires that make up the wire mesh are made of reactive material Cathode material as previously discussed and considering the irregularity of the surface is the probability of an ion hitting the cathode under an oblique Considerably enlarged angle. In view of the oblique angle of impact of the impacting ions is the sputtering of the cathode is greater, and there is accordingly a greater pumping speed.

In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hier ist ein beispielsweise aus Kupfer bestehendes hohlzylindrisches Vakuumgefäß 41 an dem einen Ende mit einem Flansch versehen. Die Flanschpartie des Vakuumgefäßes 41 trifft auf einen ähnlichen Flansch eines zweiten kürzeren zylindrischen Gefäßteiles 42. Die beiden Flanschpartien sind miteinander beispielsweise im Wege des Heliarc-S ch weiß Verfahrens verbunden. Das andere Ende des kurzen zylindrischen Teiles des Vakuumgefäßes 42 ist mit einem zylindrischen Isolator 43 verbunden, welcher wiederum mit einem zylindrischen becherförmigen Teil 44 verbunden ist. Die Teile 42 und 44 bestehen aus Materialien, die im wesentlichen den gleichen thermischen Expansionskoeffizienten haben wie der Isolator 43.Another embodiment of the invention is shown in FIG. Here's one made of copper, for example existing hollow cylindrical vacuum vessel 41 provided at one end with a flange. the The flange portion of the vacuum vessel 41 meets a similar flange of a second, shorter cylindrical one Vessel part 42. The two flange parts are connected to one another, for example by way of the Heliarc-S I know procedure connected. The other end of the short cylindrical portion of the vacuum vessel 42 is connected to a cylindrical insulator 43, which in turn with a cylindrical cup-shaped Part 44 is connected. The parts 42 and 44 are made of materials that substantially have the same coefficient of thermal expansion as the insulator 43.

Der becherförmige Teil 44 hat in der Mitte eine Öffnung und gestattet die Durchführung einer Kathodenstange 45. Diese Stange 45 kann beispielsweise aus Kupfer bestehen und weist eine Mehrzahl radialer ringförmiger Flächen 46 auf, welche einen Teil der Kathode bilden und aus reaktionsfähigem Material bestehen, wie dies zuvor erörtert wurde. Diese .ringförmigen Scheiben 46 sind mittels Hohlzylinderringen 47 im Abstand voneinander gehalten, wobei die Ringe 47 .5 ebenfalls aus reaktionsfähigem Kathodenmaterial bestehen. The cup-shaped part 44 has an opening in the middle and allows a cathode rod to pass through 45. This rod 45 can for example consist of copper and has a plurality of radial annular surfaces 46 which form part of the cathode and consist of reactive material, as previously discussed. These .ring-shaped disks 46 are formed by means of hollow cylinder rings 47 held at a distance from each other, the rings 47 .5 also consist of reactive cathode material.

Ein hohlzylindrischer Abschirmkörper 48, der den Isolator abschirmt und beispielsweise aus Molybdän bestehen kann, ist an der Innenseite des AbschnittesA hollow cylindrical shielding body 48 which shields the insulator and is made, for example, of molybdenum can exist is on the inside of the section

ίο 42 angeschweißt und erstreckt sich koaxial zu dem Isolator 43 zwischen dem Isolator und der Kathodenstange 45, so daß verhindert wird, daß sich Kathodenmaterial auf dem Isolator 43 niederschlägt. Eine hohlzylindrische Anode 49, die beispielsweise aus Titan bestehen kann, befindet sich in der Nähe der Wandung des zylindrischen Gefäßteiles 41 und wird mechanisch im Abstand von der Wandung 41 gehalten, so daß verhindert wird, daß sich in ungewünschter Weise eingeschlossene Gase befreien können. Die zylindrische Anode 49 kann aus dem gleichen Material wie die Kathode bestehen oder auch aus anderem Material. Das Gefäß 41 hat in der Mitte eine Öffnung, so daß der Pumpstutzen 2 angeschlossen wetden kann. Das magnetische Solenoid 51 ist konzentrisch zu dem zylindrischen Gehäuse 41 angeordnet und erhält Strom von einer geeigneten Stromquelle zugeführt, so daß sich ein magnetisches Feld in dem Vakuumgefäß 41 ergibt. Während des Betriebes wird eine geeignete negative Spannung, beispielsweise 2 bis 6 kV, der Kathodenstange 45 zugeführt. Das Vakuumgefäß 41 und die Plattenanode 49 werden auf Erdpotential gehalten. Auf diese Weise ergibt sich ein starkes elektrisches Feld zwischen der Kathode und der Anode. Ein freies Elektron, das sich in der Apparatur befindet, wird zu der Anode 49 hingezogen, und in Anbetracht des axialen magnetischen Feldes wird das Elektron eine Zykloidenbahn beschreiben, so wie dies in einem Magnetron der Fall ist. Das Elektron nimmt dann kinetische Energie von dem elektrischen Feld auf, und bei einem Zusammenstoß mit einem neutralen Gasmolekül wird ein positives Ion gebildet.ίο 42 is welded and extends coaxially to the Insulator 43 between the insulator and the cathode rod 45, so that it is prevented that cathode material is reflected on the insulator 43. A hollow cylindrical anode 49, for example made of titanium can exist, is located near the wall of the cylindrical vessel part 41 and is mechanical held at a distance from the wall 41, so that it is prevented that in an undesirable manner included Can liberate gases. The cylindrical anode 49 can be made of the same material as the cathode consist or of other material. The vessel 41 has an opening in the middle so that the Pump nozzle 2 connected can wetden. The magnetic solenoid 51 is concentric with the cylindrical one Housing 41 is arranged and receives power from a suitable power source supplied so that a magnetic field in the vacuum vessel 41 results. During operation, a suitable negative Voltage, for example 2 to 6 kV, is supplied to the cathode rod 45. The vacuum vessel 41 and the plate anode 49 are held at ground potential. In this way there is a strong electric Field between the cathode and the anode. A free electron that is in the apparatus becomes the anode 49 is drawn, and considering the axial magnetic field, the electron becomes one Describe the cycloidal path, as is the case in a magnetron. The electron then takes kinetic Energy from the electric field, and upon collision with a neutral gas molecule a positive ion is formed.

Das positive Ion wird zu der Kathodenanordnung 45, 46 und 47 hin beschleunigt. In Anbetracht der ringförmig radial hervorstehenden Kathodenflanschflächen 46 ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein positives Ion auf die Kathodenanordnung unter einem schrägen Winkel auftritt, wesentlich größer, wodurch sich eine stärkere Kathodenzerstäubung und dementsprechend eine erhöhte Pumpgeschwindigkeit ergibt.The positive ion is accelerated towards the cathode assembly 45, 46 and 47. Considering the annular radially protruding cathode flange surfaces 46 is the likelihood of a positive Ion on the cathode assembly occurs at an oblique angle, much larger, resulting in a stronger cathode sputtering and, accordingly, an increased pumping speed.

In den Fig. 10 und 11 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen identisch mit der in Fig. 2 und 3 gezeigten; lediglich die Kathoden- und die Anodenanordnung unterscheiden sich. Die Anodenanordnung besteht aus einem U-förmig gebogenen Blech 53, welches eine Mehrzahl ebener, sich in Richtung der U-Schenkel erstreckender Trennwände 54 hat, wobei die genannten Wände im wesentlichen parallel zu den U-Schenkeln verlaufen. Die Trennwände 54 sind auf dem U-förmigen Körper 53 unter Anwendung umgebogener Zungen 55 befestigt, die durch den Mittelabschnitt des U-förmigen Teiles 53 geführt sind.A further embodiment of the invention is shown in FIGS. This embodiment is substantially identical to that shown in Figures 2 and 3; only the cathode and anode arrangement differ. The anode arrangement consists of a U-shaped bent sheet metal 53, which has a plurality of flat, in the direction of the U-legs extending partition walls 54, wherein said walls run essentially parallel to the U-legs. The partitions 54 are open the U-shaped body 53 using bent Tongues 55 attached, which are guided through the central section of the U-shaped part 53.

Die Kathode besteht aus einer Mehrzahl von Kathodenflächen 25, welche das Innere des rechteckigen vakuumdichten Gefäßes 20 auskleiden. Die untere Kathodenfläche 25 trägt eine Mehrzahl ebener Kathodenplatten 56, die im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Platte 25 angeordnet sind und sich in der Längsrichtung der Anordnung, und zwar im wesentlichen parallel zu den an der Anode angeordnetenThe cathode consists of a plurality of cathode surfaces 25, which the interior of the rectangular Line the vacuum-tight vessel 20. The lower cathode surface 25 carries a plurality of flat cathode plates 56, which are substantially below a right Angle to the plate 25 are arranged and extend in the longitudinal direction of the arrangement, namely substantially parallel to those arranged on the anode

Platten 54, erstrecken. Ebenso wie die Anodenplatten 54 sind die Kathodenplatten 56 mechanisch an der Kathodenplatte 25 befestigt, und zwar mittels einer Mehrzahl von Zungen 57, welche durch die Kathodenplatten hindurchragen und an der anderen Seite um- gebogen sind. Die schmale Seitenwandung des rechteckigen Gehäuses 20 hat in der Mitte eine öffnung, an welcher der Pumpstutzen 2 angesetzt ist. Die Kathodenplatte 25 in der Nähe der mit der öffnung versehenen Wandung 14 hat ebenfalls eine Öffnung.Plates 54, extend. Like the anode plates 54, the cathode plates 56 are mechanically attached to the Cathode plate 25 attached, namely by means of a plurality of tongues 57, which protrude through the cathode plates and on the other side around- are bent. The narrow side wall of the rectangular housing 20 has an opening in the middle, on which the pump nozzle 2 is attached. The cathode plate 25 in the vicinity of the one provided with the opening Wall 14 also has an opening.

Im Betrieb wird ein positives Potential der ebenen Anodenanordnung 53 über einen leitenden Stab 19 und einen mit Kühlrippen versehenen Block 24 zugeführt. Das rechteckige Gehäuse 20 wird auf Erdpotential gehalten, und dementsprechend werden die Kathodenflächen 25 und 56 ebenfalls auf Kathodenpotential gehalten. Es ergibt sich so ein starkes elektrisches Feld zwischen den sich durchsetzenden Anoden- und Kathodenplatten 54 und 56 und ebenso zwischen den Kathodenflächen 25 und den Seitenflächen der Anodenanordnung 53. Ein freies Elektron, welches dem elektrischen Feld zwischen Anode und Kathode ausgesetzt wird, erhält eine Beschleunigung zu der betreffenden Anode hin. Da ein magnetisches Feld im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu dem elektrischen Feld wirkt, wird das Elektron eine Zykloidenbahn annehmen, und es ergibt sich dadurch eine größere Wahrscheinlichkeit des Zusammenstoßes eines Elektrons und eines neutralen Gasmoleküls in der Anordnung. In operation, a positive potential of the planar anode arrangement 53 via a conductive rod 19 and a block 24 provided with cooling fins is supplied. The rectangular housing 20 is held at ground potential, and accordingly the cathode surfaces 25 and 56 are also held at cathode potential. This creates a strong electric field between the penetrating anode and cathode plates 54 and 56 and also between the cathode surfaces 25 and the side surfaces of the anode assembly 53. A free electron which is exposed to the electric field between anode and cathode receives an acceleration towards the anode in question. Because a magnetic field is essentially acts at a right angle to the electric field, the electron will adopt a cycloid orbit, and there is thereby a greater likelihood of an electron colliding and a neutral gas molecule in the array.

Positive Ionen, die durch den Zusammenstoß zwischen Elektronen und neutralen Gasmolekülen entstehen, werden zu den Kathodenflächen 25 und 56 hin beschleunigt. Beim Auftreffen auf diese Kathodenflächen werden die positiven Ionen einen Teil der Kathodenanordnung zerstäuben, so daß diese Teile von der Kathode hinwegdiffundieren und auf der benachbarten Anodenfläche aufgefangen werden.Positive ions, which are created by the collision between electrons and neutral gas molecules, are accelerated towards the cathode surfaces 25 and 56. When hitting these cathode surfaces the positive ions will sputter part of the cathode assembly so that these parts of diffuse away from the cathode and be collected on the adjacent anode surface.

In Anbetracht der ineinandergreifenden Struktur der Kathoden- und Anodenflächen ergibt sich eine große Anodenfläche in unmittelbarer Nähe der Kathodenanordnung, was die Bildung eines Überzuges auf der Anode begünstigt. In Anbetracht der zweckmäßigen Ausnutzung der elektrischen Felder und der Anodenflächen in der Anordnung bietet die Ausführungsform der Fig. 10 und 11 besonders günstige Pumpgeschwindigkeit.In view of the interlocking structure of the cathode and anode surfaces, one results large anode area in the immediate vicinity of the cathode arrangement, resulting in the formation of a coating favored on the anode. In view of the expedient use of the electric fields and the The embodiment of FIGS. 10 and 11 offers particularly favorable anode surfaces in the arrangement Pumping speed.

In Fig. 12 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die elektrische Vakuumpumpe ein hohlzylindrisches Rohr 61, das beispielsweise aus Kupfer bestehen kann. Das Rohr 61 ist durch entsprechende Wandteile an beiden Seiten abgeschlossen. Das zylindrische Rohr 61 hat an dem einen Ende eine Flanschpartie, und diese Flanschpartie wirkt mit einem ähnlichen Flansch an der Abschlußwand 63 zusammen. Die Flanschflächen werden miteinander vakuumdicht verschweißt.A further embodiment of the invention is shown in FIG. In this embodiment, the electric vacuum pump a hollow cylindrical tube 61, which can for example consist of copper. That Tube 61 is closed by corresponding wall parts on both sides. The cylindrical tube 61 has on at one end a flange part, and this flange part acts with a similar flange on the end wall 63 together. The flange surfaces are welded together in a vacuum-tight manner.

Die Anodenanordnung umfaßt eine Mehrzahl konzentrisch angeordneter hohler Zylinder 64, die auf einer Kreisscheibe 65 mittels Zungen befestigt sind, die an dem einen Ende der Hohlzylinder 64 vorgesehen sind. Der innerste konzentrische Anodenteil 66 besteht aus einem zylindrischen Bolzen, der sich quer zu der Scheibe 65 erstreckt. Die Kathodenanordnung umfaßt einen ersten rohrförmigen Teil 67, der konzenirisch und in der Nähe der Hohlzylinderwandung 61 angeordnet ist. Zwei dünne kreisförmige Kathodenplatten 68 und 69 sind in der Nähe und an der Innenseite der kreisförmigen Endflächen 62 und 63 angeordnet. Die untere Kathodenplatte 69 trägt eine Mehrzahl konzentrischer Hohlzylinder 71, welche an der scheibenförmigen Kathode 69 mittels Zungen befestigt sind, die an der Rückseite der kreisförmigen Kathodenfläche 69 umgebogen sind. Die Kathodenteile 67, 68, 69 und 71 sind mechanisch in dem Inneren des zylindrischen Gehäuses festgelegt und bestehen aus reaktionsfähigem Material, wie das bereits zuvor erörtert wurde.The anode assembly includes a plurality of concentrically arranged hollow cylinders 64, which on a circular disk 65 are fastened by means of tongues which are provided at one end of the hollow cylinder 64 are. The innermost concentric anode part 66 consists of a cylindrical bolt that extends transversely extends to the disk 65. The cathode assembly includes a first tubular portion 67 which is concentric and is arranged in the vicinity of the hollow cylinder wall 61. Two thin circular cathode plates 68 and 69 are disposed near and on the inside of the circular end surfaces 62 and 63. The lower cathode plate 69 carries a plurality of concentric hollow cylinders 71 which are attached to the disc-shaped cathode 69 are attached by means of tongues attached to the back of the circular cathode surface 69 are bent. The cathode parts 67, 68, 69 and 71 are mechanically in the interior of the cylindrical Enclosures are set and made of reactive material, as discussed earlier became.

Die zylindrische Seitenwandung des vakuumdichten Gehäuses 61 hat in der Nähe des flanschförmigen Endes eine Öffnung, an welche der Hohlstutzen 2 angesetzt ist, mit Hilfe dessen die Pumpe 1 an den zu evakuierenden Teil angeschlossen ist. Die zylindrische Kathodenfläche 67 hat eine ähnliche Öffnung an der Innenseite des Rohrstutzens 2, so daß Gas in die Pumpe strömen kann.The cylindrical side wall of the vacuum-tight housing 61 has in the vicinity of the flange-shaped At the end of an opening to which the hollow nozzle 2 is attached, with the help of which the pump 1 is connected to the evacuating part is connected. The cylindrical cathode surface 67 has a similar opening on the Inside of the pipe socket 2, so that gas can flow into the pump.

Im Betrieb wird ein positives Potential den Anodenteilen 64, 65 und 66 über einen leitenden Stab 19 zugeführt. Die Kathodenflächen 67, 68, 69 und 71 sind mit dem Gehäuse der Pumpe verbunden, welches auf Erdpotential sich befindet, und liegen daher ebenfalls auf Erdpotential. Wenn der Anordnung ein Potential zugeführt wird, ergibt sich ein starkes elektrisches Feld zwischen der konzentrisch angeordneten Anode und den Kathodenteilen. Ein gleichgerichtetes magnetisches Feld wird durch einen Permanentmagneten 27 erzeugt, wobei das Feld in Achsrichtung die Pumpenanordnung durchsetzt. Ein freies Elektron, das sich in dem Raum zwischen den konzentrischen Anoden- und Kathodenteilen befindet, wird bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes zwischen denselben zu der Anode hingezogen. Das Elektron wird im Flug zu der Anode hin eine Zykloidenbahn beschreiben in Anbetracht der Wirkung des axialen magnetischen Feldes.In operation, a positive potential is applied to the anode parts 64, 65 and 66 via a conductive rod 19. The cathode surfaces 67, 68, 69 and 71 are connected to the housing of the pump, which on Earth potential is located, and are therefore also at earth potential. When the arrangement has a potential is supplied, there is a strong electric field between the concentrically arranged anode and the cathode parts. A rectified magnetic field is generated by a permanent magnet 27 generated, the field penetrating the pump arrangement in the axial direction. A free electron that is is located in the space between the concentric anode and cathode parts, if present an electric field between them is drawn to the anode. The electron becomes the in flight Describe a cycloid path towards the anode in view of the effect of the axial magnetic field.

Positive Ionen, die durch Zusammenstöße zwischen solchen Elektronen und neutralen Gasmolekülen gebildet werden, werden zur Kathode hingezogen, und wenn sie auf die Kathode aufprallen, bewirken sie eine Zerstäubung des Kathodenmaterials, welches dann in leichter Weise diffundiert und sich auf in der Nähe liegenden Teilen der Anode kondensiert, wie dies zuvor erörtert wurde.Positive ions formed by collisions between such electrons and neutral gas molecules are attracted to the cathode, and when they hit the cathode, they cause a sputtering of the cathode material, which then diffuses easily and is reflected in the Condensed near parts of the anode, as previously discussed.

Die Anoden- und Kathodenkonstruktion, die in den Fig. 12 und 13 gezeigt ist, zeichnet sich durch das Ineinandergreifen konzentrischer Kathoden- und Anodenteile aus. Diese Anordnung bietet eine besonders wirksame Ausnutzung der elektrischen und magnetischen Felder und ebenso eine besonders wirksame Ausnutzung der Anoden- und Kathodenoberflächen, wodurch sich ergibt, daß ein hoher Anteil der Anodenfläche in der Nähe der Kathodenfläche sich befindet, was die Pumpgeschwindigkeit in hohem Maße vergrößert. The anode and cathode construction shown in Figures 12 and 13 is characterized by the interlocking concentric cathode and anode parts. This arrangement offers a special one effective use of the electric and magnetic fields and also a particularly effective one Utilization of the anode and cathode surfaces, which results in a high proportion of the anode surface near the cathode surface, which greatly increases the pumping speed.

In den Fig. 14 und 15 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform ist im Prinzip die gleiche, die im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 erörtert wurde; indessen findet eine andere Anoden- und Kathodenanordnung Anwendung. Insbesondere hat die untere rechteckige Kathodenplatte 25 eine Mehrzahl Kathodenstifte 73, die sich im wesentlichen unter rechten Winkeln zu der Kathodenfläche 25 erstrecken und koaxial in Wabenzellen der Anode 18 hineinragen. Die Kathodenstifte 73 bestehen aus Kathodenmaterial, wie dies zuvor erörtert wurde, und sind mechanisch an der Kathodenplatte befestigt, beispielsweise dadurch, daß ein Teil der Stifte durch Öffnungen in der Kathodenplatte hindurchragt und vernietet wird.14 and 15, a further embodiment of the invention is shown. This embodiment is basically the same as discussed in connection with Figures 2 and 3; meanwhile finds another Anode and cathode assembly application. In particular, the lower rectangular cathode plate 25 has a plurality of cathode pins 73 which are located in the extend substantially at right angles to the cathode surface 25 and coaxially in the honeycomb cells Anode 18 protrude. The cathode pins 73 are made of cathode material, as previously discussed, and are mechanically attached to the cathode plate, for example by having part of the pins through Openings in the cathode plate protrudes and is riveted.

Im Betrieb wird eine positive Spannung, beispielsweise 2 bis 6 kV, der Anode 18 über einen leitendenDuring operation, a positive voltage, for example 2 to 6 kV, is applied to the anode 18 via a conductive

109 508/90109 508/90

11 1211 12

Stab 19 zugeführt. Die Kathodenplatten 25 und die parallel zu den Anodenflächen 75 und 76 und greifenRod 19 fed. The cathode plates 25 and parallel to the anode surfaces 75 and 76 and grip

Kathodenstifte 73 sind mechanisch mit dem recht- kammförmig in dieselben hinein. Es ist eine MehrzahlCathode pins 73 are mechanically right-comb-shaped into the same. It's a plural

eckigen Gehäuse der Pumpe verbunden, welch letz- vertikal ausgerichteter Öffnungen 81 in den Kathoden-angular housing of the pump connected, which last vertically aligned openings 81 in the cathode

teres sich auf Kathodenpotential befindet. Wenn daher und Anodenflächen vorgesehen.teres is at cathode potential. Therefore, if provided and anode surfaces.

eine Betriebsspannung der Anordnung zugeführt wird, 5 Im Betrieb wird eine positive Gleichspannung, diean operating voltage is supplied to the arrangement, 5 In operation, a positive DC voltage, the

ergibt sich ein starkes elektrisches Feld zwischen den etwa 2 bis 6 kV betragen kann, den Anoden 75 undresults in a strong electric field between which can be about 2 to 6 kV, the anodes 75 and

Kathodenstiften 73 und den inneren Flächen der 76 mittels der leitenden Stäbe 19 und des leitendenCathode pins 73 and the inner surfaces of the 76 by means of the conductive rods 19 and the conductive

wabenförmig aufgebauten Anodenanordnung 18 und Blockes 24 zugeleitet. Die Kathodenplatten 78 sindhoneycomb-shaped anode arrangement 18 and block 24 supplied. The cathode plates 78 are

ebenso zwischen den äußeren Flächen der Anode 18 mechanisch mit dem Vakuumgefäß der Pumpenanord-also between the outer surfaces of the anode 18 mechanically with the vacuum vessel of the pump assembly

und den umgebenden Kathodenflächen 25. Die Katho- io nung verbunden und werden dementsprechend aufand the surrounding cathode surfaces 25. The cathode is connected and is accordingly based on

denzerstäubung und die Pumpwirkung, die durch die Erdpotential gehalten. Im Betrieb bildet sich ein star-atomization and the pumping action held by the earth potential. A strong

Felder bedingt ist, welche sich zwischen den äußeren kes elektrisches Feld zwischen der Anode und derFields is conditional, which is between the external kes electric field between the anode and the

Flächen der Anode und den Kathodenflächen 25 erge- Kathode aus. Insbesondere bildet sich ein starkesAreas of the anode and the cathode areas 25 result in the cathode. In particular, a strong one is formed

ben, wurde bereits zuvor im Zusammenhang mit den Randfeld in unmittelbarer Nachbarschaft der Öffnun-ben, was previously in connection with the edge field in the immediate vicinity of the openings

Fig. 2 und 3 erörtert. Bei einer Anordnung gemäß den 15 gen 81 zwischen den ineinandergreifenden Kathoden-Figures 2 and 3 are discussed. In an arrangement according to FIGS. 15, 81 between the intermeshing cathode

Fig. 14 und 15 findet indessen eine weitere Pumpwir- und Anodenflächen aus. Diese Randfelder liefern FeId-14 and 15, however, find another pumping wire and anode surface. These boundary fields provide field

kung statt. Insbesondere wird ein Elektron, welches komponenten, die sich unter einem Winkel in bezugkung instead. In particular, an electron is referred to which components are at an angle

in den Raum zwischen den Kathodenstiften 73 und auf das axiale magnetische Feld erstrecken. Auf dieseinto the space between the cathode pins 73 and onto the axial magnetic field. To this

der Anode 18 tritt, zu der Anode 18 hin beschleunigt. Weise wird ein Elektron, welches sich innerhalb derthe anode 18 occurs, accelerates towards the anode 18. Way becomes an electron, which is within the

Auf seinem Weg zu der Anode wird das Elektron eine 20 Anordnung in einem Raumteil starken elektrischenOn its way to the anode, the electron becomes a strong electrical arrangement in a part of space

Zykloidenbahn infolge des gleichsinnig gerichteten Feldes befindet, auf eine Anode 75 oder 76 hin, jeCycloidal trajectory is located as a result of the field directed in the same direction, towards an anode 75 or 76, depending

axialen magnetischen Feldes annehmen und dadurch nach den Verhältnissen, beschleunigt. In den Teilen,assume axial magnetic field and thereby accelerated according to the conditions. In the parts

einen wesentlich größeren Weg zurücklegen, wodurch in denen die starken Randfelder herrschen, besitzt dasTo cover a much longer distance, which is where the strong marginal fields prevail, has that

die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes mit Elektron eine Komponente, die unter einem rechtenthe probability of an electron collision with a component that is under a right

einem neutralen Gasmolekül erhöht wird. Wenn ein 25 Winkel zu dem axialmagnetischen Feld verläuft, unda neutral gas molecule is increased. When there is an angle of 25 to the axial magnetic field, and

Zusammenstoß stattfindet, wird ein positives Ion ge- ein solches Elektron wird eine Zykloidenbahn anneh-Collision takes place, a positive ion will be generated, such an electron will adopt a cycloid orbit.

bildet, und dasselbe wird zu dem Kathodenstift 73 ge- men, wodurch Zusammenstöße zwischen dem Elektronforms, and the same is added to the cathode pin 73, causing collisions between the electron

zogen; beim Auf treffen auf die Kathode wird ein Teil und neutralen Gasmolekülen häufiger werden. Daspulled; when it hits the cathode, a part and neutral gas molecules become more frequent. That

derselben zerstäubt, so daß Diffusion und Kondensa- positive Ion, welches durch den Zusammenstoß einessame atomized, so that diffusion and condensation positive ion, which by the collision of a

tion auf einem in derNähe befindlichen Teil der waben- 30 Elektrons mit einem neutralen Gasmolekül gebildettion is formed on a nearby part of the honeycomb electrons with a neutral gas molecule

förmigen Anodenzelle stattfinden. Das kondensierte wird, wird zu der Kathodenfläche 78 hin beschleunigt.shaped anode cell take place. That which is condensed is accelerated towards the cathode surface 78.

Kathodenmaterial dient dann dem Zwecke, neutrale Trifft das Ion auf die Kathodenfläche auf, so wirdCathode material then serves the purpose, neutral. If the ion hits the cathode surface, it becomes

Gasmolekühle, die mit ihm in Berührung kommen, reaktionsfähiges Kathodenmaterial atomar zerstäubtGas molecules that come into contact with it atomically atomize reactive cathode material

festzuhalten. und wird diffundieren und sich auf in der Nähe be-to hold on. and will diffuse and move on to nearby

Die spezielle Anoden- und Kathodenausführung 35 findlichen Anodenteilen niederschlagen, so daß neutraleThe special anode and cathode design 35 precipitate sensitive anode parts, so that neutral

gemäß Fig. 14 und 15 zeichnet sich dadurch aus, daß Gasmoleküle, die in Berührung mit solchen Teilen14 and 15 is characterized in that gas molecules which come into contact with such parts

eine wabenförmig aufgebaute Anode im Zusammen- treten, absorbiert werden.a honeycomb-shaped anode when coming together, can be absorbed.

wirken mit einer Mehrzahl von Kathodenstiften, die Die Wahrscheinlichkeit eines schrägen Auftreffensact with a plurality of cathode pins that reduce the likelihood of an oblique impact

koaxial zu den Wabenzellen angeordnet sind, verwen- eines positiven Ions auf die Kathodenfläche in derare arranged coaxially to the honeycomb cells, use a positive ion on the cathode surface in the

det wird. Auf diese Weise erhält man eine außeror- 40 Nähe der öffnung 81 ist beträchtlich erhöht in Anbe-will be. In this way one obtains an extremely close proximity to the opening 81 is considerably increased

dentlich wirksame Ionen-Vakuumpumpe, weil die tracht der starken Randfelder in unmittelbarer NäheA really effective ion vacuum pump, because the strong fringing fields are in the immediate vicinity

Anodenflächen sich in unmittelbarer Nähe der Katho- der öffnungen 81, welche zur Folge haben, daß auf-Anode surfaces are in the immediate vicinity of the cathode openings 81, which have the consequence that on-

denteile befinden und hinreichend viel Kathodenfläche treffende Ionen nach den Seitenwandungen der Öff-parts are located and a sufficient amount of the cathode surface is hit by ions towards the side walls of the opening

in der Nähe eines starken elektrischen Feldes vorhan- nung 81 hin abgelenkt werden. Auf diese Weise wirdin the vicinity of a strong electric field, the presence 81 can be deflected. That way will

den ist. 45 die Kathodenzerstäubung verstärkt, und es ergibt sichthat is. 45 the sputtering intensifies, and it surrenders

In Fig. 16 und 17 ist eine weitere Ausführungsform eine höhere Pumpgeschwindigkeit.In Figures 16 and 17, another embodiment is a higher pumping speed.

der Erfindung gezeigt. Die Anordnung entspricht im Die Anoden- und Kathodenanordnung gemäß denof the invention shown. The arrangement corresponds to the anode and cathode arrangement according to FIG

wesentlichen der in Fig. 10 und 11 gezeigten Ausfüh- Fig. 16 und 17 charakterisiert sich daher durch ein-essential of the embodiments shown in FIGS. 10 and 11. FIGS. 16 and 17 are therefore characterized by a

rungsform, abgesehen davon, daß eine andere Katho- ander durchsetzende, mit öffnungen versehene ebeneshape, apart from the fact that another cathode penetrating, plan provided with openings

den- und Anodenanordnung Anwendung findet. 50 Kathoden- und Anodenflächen.den- and anode arrangement is used. 50 cathode and anode surfaces.

Insbesondere besteht die Anodenanordnung aus In Fig. 18 ist ein Gerät zur Spannungsversorgung einem U-förmig gebogenen Teil 75, der am Ende eines einer erfindungsgemäßen Vakuumpume gezeigt. Die stromleitenden Stabes 19 angeordnet ist. Die Seiten- Primärspule eines Transformators 85 ist mittels wandungen des U-förmigen Teiles 75 verlaufen mit zweier Leitungen an die beiden Leitungen eines ihren Ebenen im wesentlichen parallel zu den breiten 55 50-Hertz-Netzes angeschlossen. Die Primärwicklung Flächen eines rechteckigen Vakuumgefäßes 20. Ein eines Heiztransformators 87 befindet sich parallel an zusätzlicher ebener Anodenteil 76 befindet sich zwi- die Netzleitung 86 mittels einer weiteren Leitung 88 sehen den beiden Seitenwandungen des U-förmigen angeschlossen. Ein Schalter 89 befindet sich in dem Teiles 75 und erstreckt sich von dem Querteil dessel- Leitungszweig 86, welcher die Primärspule des Transben und im wesentlichen parallel zu den Schenkel- 60 formators 85 speist. Ein zweiter Schalter 91 befindet flächen des U-förmigen Teiles. sich in der Leitung 86, welche die beiden parallelenIn particular, the anode assembly consists of In Fig. 18 is a power supply device a U-shaped bent part 75, which is shown at the end of a vacuum pump according to the invention. the conductive rod 19 is arranged. The side primary coil of a transformer 85 is by means of walls of the U-shaped part 75 run with two lines to the two lines of one their planes are connected essentially in parallel to the broad 55 50 Hertz network. The primary winding Areas of a rectangular vacuum vessel 20. One of a heating transformer 87 is located in parallel An additional flat anode part 76 is located between the power line 86 by means of a further line 88 see the two side walls of the U-shaped connected. A switch 89 is located in the Part 75 and extends from the transverse part of the line branch 86, which feeds the primary coil of the transbene and essentially parallel to the leg 60 formator 85. A second switch 91 is located surfaces of the U-shaped part. in line 86, which the two parallel

Die Kathodenanordnung umfaßt eine Mehrzahl von Zweige 86 und 88 speist. Der Schalter 89 dient demThe cathode assembly includes a plurality of branches 86 and 88 feeds. The switch 89 is used

Kathodenflächen 25, welche sich an den Innenwandun- Zwecke, die der Primärwicklung des TransformatorsCathode surfaces 25, which are located on the inner wall purposes, the primary winding of the transformer

gen des rechteckigen Vakuumgefäßes 20 befinden und 85 zugeführte Leistung zu schalten, und der Schaltergene of the rectangular vacuum vessel 20 and 85 to switch the power supplied, and the switch

dieselben bekleiden. Die Kathodenfläche 25 befindet 65 91 dient dem Zwecke, sowohl die Leistung, welchedress the same. The cathode surface 25 is located 65 91 serves the purpose, both the performance, which

sich an der Endfläche 15 und trägt einen U-förmigen dem Transformator 85, als auch die, die dem Heiz-on the end face 15 and carries a U-shaped transformer 85, as well as the one that the heating

Kathodenteil 78, der beispielsweise mittels Zungen, transformator 87 zugeführt wird, ein- und auszu-Cathode part 78, which is fed in, for example, by means of tongues, transformer 87, is inserted and removed.

die die Kathodenfläche 25 durchsetzen und umgebogen schalten.which enforce the cathode surface 25 and turn bent.

sind, befestigt ist. Die Schenkelabschnitte des U-för- An dem einen Ende der Sekundärwicklung desare attached. The leg sections of the U-för- At one end of the secondary winding of the

migen Kathodenteiles 78 befinden sich im wesentlichen 70 Transformators 85 befindet sich die Anode einesMigen cathode part 78 are essentially 70 transformer 85 is the anode of a

Gleichrichters 93 über einen Strom begrenzenden Widerstand 94 angeschlossen; beispielsweise kann der Strombegrenzungswiderstand aus acht bis zwölf ί 00-Watt-Lampen mit 110 V Spannung bestehen. Ein Beruhigungskondensator 95 befindet sich zwischen der Kathode des Gleichrichters 93 und dem anderen Pol der Sekundärspule des Transformators 85. Ein Nebenschlußwiderstand 96 ist parallel zu dem Beruhigungskondensator 95 vorgesehen. Eine Ionen-Vakuumpumpe 1, ein Mikroamperemeter 97 und ein Serienwiderstand 98 sind parallel an den Beruhigungskondensator 95 angeschlossen. Rectifier 93 connected through a current limiting resistor 94; for example, the The current limiting resistor consists of eight to twelve ί 00 watt lamps with 110 V voltage. A calming capacitor 95 is located between the cathode of the rectifier 93 and the other Pole of the secondary coil of transformer 85. A shunt resistor 96 is in parallel with the calming capacitor 95 provided. An ion vacuum pump 1, a micro-ammeter 97 and a series resistor 98 are connected in parallel to the calming capacitor 95.

Eine Mehrzahl von Nebenschlußwiderständen 99 verschiedener Größe sind parallel zu dem Amperemeter 97 angeordnet, und dienen dem Zwecke, wahlweise Nebenschlüsse zu dem Mikroamperemeter 97 und dem Widerstand 98 zu bilden, wobei zu diesem Zweck ein Umschalter 101 vorgesehen ist. Parallel zu den Nebenschlußwiderständen 99 und dem Drehschalter 101 ist ein Druckschalter 102 vorgesehen, welcher im wesentlichen einen Kurzschluß zu dem Mikroamperemeter 97 bildet, wenn keine Ablesungen des die elektrische Pumpe durchfließenden Stromes vorgenommen werden sollen.A plurality of different sizes of shunt resistors 99 are in parallel with the ammeter 97 arranged, and serve the purpose of optionally shunting to the micro-ammeter 97 and the resistor 98, a changeover switch 101 being provided for this purpose. Parallel to the shunt resistors 99 and the rotary switch 101, a pressure switch 102 is provided which essentially shorts to micro-ammeter 97 when there are no readings from the current flowing through the electric pump should be made.

Im Betrieb der Pumpe wird der Strom gemessen, der durch die Pumpe fließt, da derselbe ein Maß für den in der Pumpe herrschenden Druck ist. Dementsprechend sind das Mikroamperemeter 97, die zugehörigen Parallelwiderstände und der Druckknopfschalter 102 zu dem Zwecke vorgesehen, daß der von der Vakuumpumpe 1 aufgenommene Strom und damit der in derselben herrschende Druck gemessen werden kann. Der Strom wird in der Weise gemessen, daß ein geeigneter Strombereich mit Hilfe des Drehschalters 101 eingestellt und der Druckschalter 102 gedrückt wird. Es wird dann der von der Pumpe aufgenommene Strom am Milliamperemeter 97 abgelesen, welch letzteres in Druckwerten geeicht sein kann.When the pump is in operation, the current that flows through the pump is measured as it is a measure for is the pressure in the pump. Accordingly, the micro-ammeter 97, are the associated Parallel resistors and the push button switch 102 are provided for the purpose that the the vacuum pump 1 absorbed current and thus the pressure prevailing in the same can be measured can. The current is measured in such a way that a suitable current range is set using the rotary switch 101 is set and the push switch 102 is pressed. It then becomes the one picked up by the pump Current read on milliammeter 97, which latter can be calibrated in pressure values.

Bei einem verhältnismäßig hohen Druck in der Pumpe, wie er sich beim Inbetriebsetzen der Pumpe ergeben kann, kann der Strom, der die Pumpe durchfließt, sehr groß sein, was sich in hohem Leistungsverbrauch in der Pumpe äußert, so daß Teile in derselben zum Schmelzen kommen können. Um eine solche Beschädigung der Vakuumpumpe zu verhindern, ist der Begrenzerwiderstand 94 vorgesehen, welcher eine hohe Spannung an ihm entstehen läßt, wenn allzu großer Strom entnommen wird, so daß automatisch die Spannung, die an der Pumpe zur Einwirkung gelangt, reduziert wird.When the pressure in the pump is relatively high, as is the case when the pump is started up can result, the current flowing through the pump can be very large, which manifests itself in high power consumption in the pump, so that parts in the same can melt. To prevent such damage to the vacuum pump, the limiter resistor 94 is provided, which creates a high voltage on it when Too large a current is drawn, so that automatically the voltage that is applied to the pump is reduced.

Bevorzugterweise wird Gleichstrom zum Betrieb der Anordnung verwendet, wobei eine positive Gleichspannung der Anode zugeführt wird in bezug auf die Kathode; eine solche Betriebsweise ist jedoch nicht unumgänglich erforderlich. Insbesondere kann die elektrische Pumpe 1 auch mit Wechselstrom zwischen Anode und Kathode betrieben werden, in welchem Falle Anode und Kathode beide aus reaktivem Material bestehen, wie dies zuvor erörtert wurde.Preferably, direct current is used to operate the arrangement, with a positive direct voltage is fed to the anode with respect to the cathode; however, such a mode of operation is not absolutely necessary. In particular, the electric pump 1 can also use alternating current between Anode and cathode are operated, in which case anode and cathode are both made of reactive material as previously discussed.

Wenn Wechselspannungen der Pumpe 1 zugeführt werden, muß in dem Meßkreis ein Wechselstrommeßinstrument vorhanden sein, welches den Druck in der Pumpe abzulesen gestattet.If alternating voltages are supplied to the pump 1, an alternating current measuring instrument must be in the measuring circuit be present, which allows the pressure in the pump to be read off.

Fig. 19 und 20 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform, die im wesentlichen der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform entspricht, findet eine besondere Ausbildung der Anode Anwendung. Die Anode besteht aus einer Mehrzahl ebener Flächen 105, die im Abstand und parallel zueinander angeordnet sind und an dem einen Ende von einer querverlaufenden Fläche 106 getragen werden, welch letztere wiederum an dem Ende eines Stabes 19 vorgesehen ist. Die ebenen Anodenteile 105 bilden gewissermaßen Zinken eines Kammes in bezug auf die ebene Kathodenanordnung 25. Das offene Ende der kammähnlichen Anodenanordnung ist dem Pumpstutzen 2 zugewendet, so daß Gas, welches in die Pumpe hineindiffundiert, leicht in den Raum zwischen den parallelen Zinken des Kammes 105 gerät.19 and 20 show a further embodiment of the invention. In this embodiment, which is in essentially corresponds to the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, takes place in a special training the anode application. The anode consists of a plurality of flat surfaces 105 that are spaced apart and are arranged parallel to one another and carried at one end by a transverse surface 106 which in turn is provided at the end of a rod 19. The flat anode parts 105 form, as it were, teeth of a comb with respect to the flat cathode arrangement 25. The open end of the comb-like anode arrangement is facing the pump nozzle 2, so that gas, which diffused into the pump, easily gets into the space between the parallel prongs of the comb 105.

Im Betrieb wird die Anordnung gemäß Fig. 19 und 20 im wesentlichen genauso betrieben wie die Anordnung gemäß Fig. 2 und 3; die kammförmige Ausbildung der Anodenanordnung bedingt indessen den Unterschied, daß das Gas, welches abgepumpt werden soll, besonders leicht zwischen die Platten 105 hineindiffundiert. Es wurde festgestellt, daß die Ionen, die durch Elektronenstoß gebildet werden, im allgemeinen in den Teilen der Anodenanordnung entstehen und nicht in unmittelbarer Nähe der Kathodenplatten und dadurch eine höhere mittlere kinetische Energie erhalten, wenn sie auf die Kathodenplatten auftreffen. Dementsprechend bewirken die Anodenanordnungen gemäß Fig. 19 und 20, daß ein höherer Prozentsatz von Ionen, die auf die Kathode auftreffen, eine höhere mittlere kinetische Energie besitzen; das Gas kann nämlich leichter in das Innere der Anodenanordnung hineindiffundieren, ohne daß zuvor eine Diffusion durch einen Teil der Anordnung stattfindet, in dem die kinetische Energie der erzeugten Ionen gering ist. Da das Maß der atomaren Kathodenzerstäubung proportional der mittleren Energie der Ionen ist, ergibt sich eine höhere Pumpwirkung der Anordnung bei Anwendung einer kammförmigen Anodenanordnung.In operation, the arrangement according to FIGS. 19 and 20 is operated essentially in the same way as the arrangement according to FIGS. 2 and 3; the comb-shaped design of the anode arrangement, however, causes the difference that the gas which is to be pumped out diffuses particularly easily between the plates 105. It has been found that the ions which are formed by electron impact generally originate in the parts of the anode assembly and are not in the immediate vicinity of the cathode plates and thereby receive a higher mean kinetic energy when they impinge on the cathode plates. Accordingly, the anode assemblies according to Figure 19 20 effect and that a higher percentage of ions impinging on the cathode, have a higher average kinetic energy. This is because the gas can more easily diffuse into the interior of the anode arrangement without prior diffusion taking place through a part of the arrangement in which the kinetic energy of the ions generated is low. Since the degree of atomic cathode sputtering is proportional to the mean energy of the ions, a higher pumping effect of the arrangement results when a comb-shaped anode arrangement is used.

Eine ähnliche Wirkungsweise, wie zuletzt beschrieben, ergibt sich durch Anwendung einer zellenförmigen Anode 18 gemäß Fig. 1 und 2, wenn eine Mehrzahl von Öffnungen in den Seitenwandungen der Anordnung vorgesehen ist, so daß die Diffusion von Gasmolekülen in die Anodenzellen hinein erleichtert wird. Eine solche Anordnung ist in Fig. 2 a dargestellt. A similar mode of action, as described last, results from the use of a cellular one Anode 18 according to FIGS. 1 and 2, if a plurality of openings in the side walls of the Arrangement is provided so that the diffusion of gas molecules into the anode cells is facilitated will. Such an arrangement is shown in Fig. 2a.

Claims

Patent claims:

1. Ion vacuum pump, in which a glow discharge between an anode and a Cathode reaches the cathode for sputtering and the sputtering cathode metal on a The collecting surface is captured using a magnetic field that extends the electron trajectories, characterized in that the anode is subdivided in terms of area and / or space is that in a plane perpendicular to the direction of the magnetic field a plurality of separate, simultaneously occurring glow discharges is formed.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the largest spatial extent the anode is perpendicular to the direction of the magnetic field.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the total area of the anode is larger than the area of the cathode.

4. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized by such a training the anode assembly that they have at least four substantially in the direction of the magnetic field forms lying glow discharge paths.

5. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that openings

are provided for the lateral access of gases to the glow discharge paths.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the anode is cell-shaped is and of a plurality of side-by-side oriented ones in the direction of the magnetic field their faces are open cells.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the cells of the cell-shaped Anode in the direction of the magnetic field have a larger extension than in a perpendicular direction lying to the magnetic field.

8. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the cathode with pins in the Cells of the cell-shaped anode protrudes.

9. Arrangement according to claim 1, characterized in that the anode and preferably also the Cathode comprises a plurality of plates lying parallel one behind the other.

10. Arrangement according to claim 9, characterized in that the plates are parallel to the magnetic field are directed.

11. The arrangement according to claim 9 or 10, characterized in that the one behind the other Plates have a large number of holes next to each other and the holes more parallel Plates lie one behind the other in the direction of the magnetic field.

12. The arrangement according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the anode and the Cathode are formed comb-shaped interlocking.

13. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the cathode and / or the anode are perforated and preferably the holes of the anode and those of the Cathode lie one behind the other in the direction of the magnetic field.

14. Arrangement according to claim 1, characterized in that the anode is made up of a plurality coaxial cylinder extending in the direction of the field.

15. The arrangement according to claim 14, characterized in that the cathode and the anode consist of several interlocking coaxial cylinders.

16. The arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Anode arrangement arranged essentially centrally in a cathode hollow body surrounding it is.

17. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the cathode consists of a woven mesh.

18. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the cathode from a plurality of parallel, preferably oblique to the magnetic field and the paths of the stripes lying on the surface of the ions.

19. The arrangement according to claim 13, 17 or 18, characterized in that on that of the anode facing away from the cathode arrangement a collecting surface is provided, which is preferably is formed by the inner wall of the metallic pump housing.

20. The arrangement according to claim 16, characterized in that the vacuum vessel consists of a Metal housing consists in which the cathode assembly in the form of a through at their Edges interconnected active metal plates formed box is used.

21. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that anode and Cathode are made of the same material (molybdenum).

22. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the insertion point the anode lead covered by a screen arranged on the anode lead is.

23. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the flat Can-shaped vacuum housing of the pump from a connected to the pump connection line Housing part and an end plate carrying the anode assembly and both parts are connected by a flange soldered to the front edge.

24. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that a preferably A current measuring instrument having several current ranges and measuring the discharge current is provided.

25. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the power supply device is equipped with current limiting means, which when increasing the discharge current increase their resistance.

Considered publications:
German Auslegeschrift A 23048 I a / 27 d (published on June 21, 1956).

In addition 3 sheets of drawings