DE1100224B - Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Aufrechterhalten eines Hochvakuums und Verfahren zum Betrieb einer Hochvakuumpumpe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung und/oder Auf rechterhaltung eines weitgehend dampffreien Hochvakuums in einem anfänglich vorevakuierten Behälter, wobei die Getterwirkung eines kontinuierlich oder intermittierend verdampften und auf den metallischen Innenwandungen der Vorrichtung niedergeschlagenen Gettermetalls, vorzugsweise Titan, sowie eine Ionisierung oder Dissoziation des noch verbliebenen Restgases mittels Elektronenstoßes und das Hineintreiben der entstehenden Gasionen in den Getterniederschlag mittels eines elektrischen Feldes zur Erzeugung des Hochvakuums benutzt wird.

Die Freiheit von organischen Dämpfen ist bei vielen neuzeitlichen Vakuumverfahren außerordentlich wichtig, da diese Dämpfe an den inneren Flächen kondensieren können und somit eine chemische Verunreinigung dieser Flächen und damit eine Veränderung ihrer Eigenschaften hervorrufen. Für viele Verfahren und Untersuchungen, die nur unter Vakuum durchgeführt werden können, bilden solche Verunreinigungen ein großes Hindernis für eine einwandfreie Durchführung.

Die bisherige Erzeugung eines für viele Prozesse ausreichenden Vakuums von 10-⁴Torr und darunter geschah mit Hilfe von öl- oder Quecksilberdiffusionspumpen, denen noch eine mechanische Vorpumpe vorgeschaltet war. Diese Hochvakuumpumpen bilden aber eine Quelle von organischen oder Quecksilberdämpfen, die durch gekühlte oder geheizte Flächen teilweise zurückgehalten wurden. Öldiffusionspumpen haben zwar den Vorteil, daß die von ihnen ausgehenden öldämpfe leichter sind als der Quecksilberdampf von Quecksilberdiffusionspumpen, sie lassen sich auch mit größerer Förderleistung bauen als Quecksilberpumpen, sie haben aber demgegenüber den Nachteil, daß die öldämpfe sich unangenehmer bemerkbar machen als Quecksilberdämpfe. Beide Arten von Dämpfen lassen sich aber durch die bisher bekannten Mittel zur Verhinderung einer Rückdiffusion nicht vollständig beseitigen.

In abgeschlossenen Systemen, wie Rundfunkröhren od. dgl., hat man darum schon seit längerer Zeit eine Gettersubstanz verdampft, die die restlichen Gase und Dämpfe absorbiert. Hierbei wurde auch vorgesehen, solche Gettersubstanzen mehrfach in gewissen Zeitabständen zu verdampfen, wobei an die verschiedenen Teile des Röhrensystems und auch an die Getterfläche elektrische Potentiale angelegt wurden. Durch diese Potentiale wurde in dem Restgas eine Gasentladung erzeugt und die entstehenden Gasionen in den Getterniederschlag hineingetrieben.

Außerdem sind Einrichtungen bekanntgeworden, die eine Elektronenquelle und Anoden verschiedener Bauart enthalten, wobei durch den entstehenden Elek-Vorrichtung zum Erzeugen

und/oder Aufrechterhalten

eines Hochvakuums und Verfahren

zum Betrieb einer Hochvakuumpumpe

Anmelder:

Wisconsin Alumni Research Foundation, Madison, Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. November 1953

Raymond G. Herb, Madison, Wis. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

tronenstrom Gasmoleküle ionisiert und dissoziiert wurden, die entstehenden Ionen durch eine entsprechende Spannungsverteilung in einer bevorzugten Richtung getrieben und die sich an dem entsprechenden Ende der Einrichtung ansammelnden Gasmoleküle durch eine dort angeschaltete Pumpe abgesaugt wurden. Diese Einrichtungen waren teilweise an einen zu evakuierenden Raum anzuschließen, dienten also als »Ionenpumpen«. Diese Pumpen besitzen aber eine verhältnismäßig kleine Förderleistung, können also nur dort benutzt werden, wo die Gasentwicklung einen relativ kleinen Betrag erreicht. Ihre Verwendung war daher sehr stark beschränkt.

Die Erfindung besitzt aber eine Pumpgeschwindigkeit für fast alle Gase, die die von öldiffusionspumpen gleicher Größe etwa zehnmal übersteigt, wobei nur die Edelgase eine Ausnahme bilden. Sie erzeugt trotzdem ein von organischen und Quecksilberdämpfen vollständig freies hohes Vakuum, ohne daß ihre Pumpleistung durch die Verwendung von Baffles od. dgl. beschränkt wird.

Die Erfindung kennzeichnet sich durch eine solche Anordnung der an sich bekannten, als Kathode mit

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einer oder mehreren Anoden hoher Transparenz zusammenarbeitenden Elektronenquelle, daß in Verbindung mit Mitteln, um der Kathode und der oder den Anoden relativ zur metallischen Wand elektrische Potentiale aufzudrücken, die Gasionen, die auf den langen Bahnstrecken der Elektronen entstehen, in den Getterniederschlag auf der metallischen Wandung getrieben und dort durch weitere Schichten von niedergeschlagenem Gettermaterial überdeckt werden.

Es wird also eine Vorrichtung benutzt, die kontinuierlich oder intermittierend eine Gettersubstanz in einem Behälter verdampft, so daß es auf den inneren Flächen kondensiert und dort eine aktive Oberfläche bildet. Als solches Gettermaterial kann eine Anzahl von Metallen und Legierungen dienen. Beispielsweise können Titan, Zirkonium, Uran und andere Metalle, insbesondere der Gruppen IV und V des Periodischen Systems, benutzt werden. Titan wird aber vorzugsweise benutzt. Die Gründe dafür werden weiter unten erörtert werden.

Die zu verdampfende Gettersubstanz wird so gewählt, daß sich die Restgase mit den kondensierten Gettern verbinden und so aus dem gasförmigen Zustand in eine feste Phase gelangen, die zu dem Restgasdruck nichts mehr beiträgt. Bei kontinuierlicher oder intermittierender Verdampfung und Kondensation dieser Gettersubstanz werden einerseits die schon gebundenen Gase durch neue Getterschichten überdeckt und andererseits eine frische, sehr gute absorbierende Oberfläche gebildet.

Der Mechanismus, der bei einer Verbindung des Restgases mit der Gettersubstanz wirksam ist, hängt von der Art des verdampften Getters und der noch vorhandenen. Gase ab. Die Bildung einer chemischen Verbindung, Adsorption, Absorption, Lösung des Gases oder von Verbindungen des Gases in dem Gettermetall, sind die hauptsächlichsten Prozesse, die zum Einfangen des Gases führen und ein späteres Einschließen durch neu kondensiertes Gettermaterial ermöglichen.

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Da die Anziehungskräfte zwischen den Restgasmolekülen und der frisch kondensierten aktiven Oberfläche im allgemeinen nicht immer ausreichen, um die Gasmoleküle an der Oberfläche festzuhalten, bis sie von dem neuen Getter vollständig überdeckt oder eingeschlossen sind, sind Mittel vorhanden, um die Affinität der Gasmoleküle für die aktive Oberfläche durch Ionisierung, Dissoziation oder eine Kombination dieser Maßnahmen so zu vergrößern, daß die Produkte wirksamer eingefangen oder eingeschlossen werden, und um die Gasionen ausreichend tief in die aktive Oberfläche zu treiben, so daß ein Entweichen vor der Überhäufung mit neuem, auf der Oberfläche kondensierenden Getter verhindert wird. Hierbei hat sich Titan als Gettersubstanz besonders bewährt, da es eine gute aktive Oberfläche besitzt und mit fast allen vorkommenden Gasen stabile feste Stoffe mit sehr niedrigen Dampfdrücken bildet. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen öldampffreien Hochvakuumpumpe nach Fig. 3, in der Titan als Gettermaterial benutzt wurde, sind die in der folgenden Tabelle angegebenen Pumpgeschwindigkeiten gemessen worden.

Temperatur der .

aktiven Oberfläche angenähert 20° C

Verdampfungsmenge

des Titans 7 mg/min

Niedrigster
erhaltener Druck angenähert 1-10~⁷ mm Hg

Gas	Pump- geschwindigkeit (Liter je Sekunde)	Druck in mm Hg, gemessen mit einem Ionisations vakuummeter
Wasserstoff Stickstoff Sauerstoff Luft Argon Helium	7000 bis 8000 6500 bis 7500 6500 bis 7500 1000 9 4	1,5 · 10-6 1,5 · 10-6 1,5 · 10-6 1,5 · 10-6 5 · 10-6 5·ΙΟ-6

Mit Ausnahme von Argon und Helium betragen die Pumpgeschwindigkeiten ungefähr das Zehnfache einer Öldiffusionspumpe der gleichen Abmessungen. Diese Pumpgeschwindigkeiten wurden dadurch gemessen, daß Gas in einer bekannten Menge durch ein kleines Rohr eingelassen wurde, das in der Nähe des geometrischen Mittelpunktes des Pumpenbehälters endigte, so daß das Gas nur einen geringen Strömungswiderstand überwinden mußte.

Zur Verbesserung der Pumpgeschwindigkeit für Argon und Helium, die ionisiert und in die Oberfläche getrieben werden müssen, kann ein magnetisches Feld zur Vergrößerung der Bahnlänge der ionisierenden Elektronen angelegt werden. Auch ein elektrisches Feld mit entsprechender Frequenz kann verwendet werden, um die Elektronen zur Bewegung auf Schwingungsbahnen vergrößerter Länge zu veranlassen. Höhere Beschleunigungsspannungen vergrößern die Eindringung der Ionen in die Oberfläche und können die Pumpgeschwindigkeit sowie das endgültige Vakuum verbessern. Eine Entgasung der Gettersubstanz vor ihrer Verwendung kann ihre Gasaufnahmefähigkeit ebenfalls erhöhen und somit die Pumpgeschwindigkeit und das endgültige Vakuum verbessern.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch eine einfache Getterpumpe, bei der ein widerstandsbeheizter Schmelztiegel zur Verdampfung des Getters benutzt wird,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch eine nach der Erfindung abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 1 veranschaulichten Getterpumpe mit zusätzlichen Vorrichtungen für die Ionisierung und/oder Dissoziation der Gasmoleküle und für das Hineintreiben der Gasionen in den Getterniederschlag; die Gettervorrichtung entspricht der in Fig. 1 gezeigten mit der Ausnahme, daß die Pumpe um 90° um eine senkrechte Achse gedreht worden ist,

Fig. 3 einen teilweisen Schnitt durch eine bevorzugte abgeänderte' Ausführungsform der Erfindung, bei der die Verdampfung von einem durch Elektronenbombardement erwärmten Verdampfer aus erfolgt und ein Heizdraht Elektronen gleichzeitig für die Verdampfung und für die Ionisierung erzeugt,

Fig. 4 einen waagerechten Querschnitt durch die in Fig. 3 gezeigte Drahtvorschub- oder -Zuführungsvorrichtung,

Fig. 5 eine abgebrochen gezeichnete Seitenansicht der Drahtvorschubvorrichtung, von der rechten Seite gemäß Fig. 3 gesehen,

Fig. 6 einen Querschnitt durch das äußere Ende der Vorschubvorrichtung, deren Eingriff mit einem äußeren Drehorgan veranschaulicht ist,

Fig. 7 einen vergrößerten, Einzelheiten darstellenden Schnitt durch die Drahtvorschubvorrichtung nach Fig. 3,

Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht der Drahtvorschubvorrichtung, welche die Lage der zusammenarbeitenden Teile der Vorrichtung in einer Betriebsphase veranschaulicht,

Fig. 9 eine der Fig. 8 ähnliche Ansicht, die eine andere Betriebsphase der Vorrichtung darstellt, und Fig. 10 eine den Fig. 8 und 9 entsprechende Ansicht, die eine dritte Betriebsphase der Vorrichtung zeigt.

In Fig. 1 ist eine einfache Getterpumpe gezeigt. Das Pumpengefäß besteht aus einem Metall- (Stahl-) Gehäuse oder -Zylinder 10, das bzw. der mit Flanschen 11 unter Verwendung von Kupferring-Vakuumdichtungen 12 versehen ist. Der Anschluß an die zu evakuierende Anlage erfolgt durch einen Einlaßkanal oder durch eine Rohrleitung 13. Eine mechanische Vorpumpe ist durch einen Auslaßkanal oder eine Auslaßrohrleitung 14 über das Vakuumventil 15 mit dem Pumpengefäß verbunden. Ein Titandraht 16 wird kontinuierlich oder intermittierend durch die Führungsröhre 17 mittels eines Zuführungs- oder Vorschubmechanismus (der mit weiteren Einzelheiten in den Fig. 4 bis 10 dargestellt ist) in einen Schmelztiegel 18 vorgeschoben, der aus einem Graphitstab herausgearbeitet ist. Der Schmelztiegel wird auf eine Temperatur von ungefähr 2000° C dadurch erhitzt, daß man mit Hilfe von Kupferelektroden 19 einen Strom hindurchschickt. Titan wird von dem Schmelztiegel verdampft und kondensiert an der zylindrischen Innenfläche des Pumpengefäßes, wobei es die aktive Oberfläche 20 bildet. Das in das Pumpengefäß eintretende Gas kommt mit der aktiven Oberfläche in Kontakt und vereinigt sich mit dem Titan oder einer anderen Gettersubstanz. Da sich die aktive Oberfläche immer wieder neu bildet, entsteht eine Pumpwirkung. Zum Anlassen dieser Pumpe wird die Vorpumpe durch öffnen des Ventils 15 angeschlossen. Der Tiegel kann erhitzt werden, um den Graphit zu entgasen, während die Vorpumpe angeschlossen ist. Wenn ein Vakuum von ungefähr 10"³mmHg erzielt ist, wird die Vorpumpe durch Schließen des Ventils 15 von dem Pumpenbehälter abgesperrt. Die Temperatur des Schmelztiegels wird angemessen erhöht, und der Drahtvorschub beginnt. Falls sich gewisse Komponenten der Gase nicht mit der Gettersubstanz vereinigen, kann diese Ausführungsform der Erfindung mit anderen Vakuumerzeugungsvorrichtungen in Reihen- oder Parallelschaltung benutzt werden. Diese Ausführungsform kann auch in Reihen- oder Parallelschaltung mit anderen Vakuumerzeugungsvorrichtungen verwendet werden, um organische Dämpfe einschließende Komponenten zu pumpen. In einer Ausführungsform dieser Bauart, die zu einer öldiffusionspumpe parallel geschaltet ist, beträgt die geschätzte Pumpgeschwindigkeit für Wasserstoff ungefähr das Zehnfache der Pumpgeschwindigkeit einer öldifFusionspumpe gleicher räumlicher Abmessung.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht der Verdampfungsmechanismus dem der Ausführungsform nach Fig. 1. Diese Ausfuhrungsform enthält Vorrichtungen zur Dissoziation und Ionisierung der Gase sowie für das Hineintreiben der Ionen in die aktive Getteroberfläche entsprechend der Erfindung. Elektronen werden von einer Kathode emittiert, die aus einem Haarnadel-Heizdraht 21 besteht, und nach außen dadurch beschleunigt, daß dem inneren Gitter oder der zylindrischen Anode 22 ein geeignetes positives Potential gegen die Kathode gegeben wird. Die aus Drähten bestehende gitterförmige Anode 22 bietet den einfallenden Elektronen eine verhältnismäßig kleine Auftrefffläche dar, so daß die meisten Elektronen hindurchlaufen und in den Raum zwischen der Anode 22 und dem äußeren Gitter oder der Anode 23 gelangen. Die Anode 23, die ebenfalls eine kleine Auftrefffläche hat, ist mit der Anode 22 elektrisch verbunden, so daß die Elektronen durch einen feldfreien ίο Bereich zwischen den Anoden mit voller Ionisierungsenergie hindurchfliegen. Die Kathode 21 hat ein ausreichend positives Potential gegen die Wand des Pumpenbehälters, so daß die Elektronen, die aus der Anode 23 kommen, von der Wand abgestoßen werden und ohne Energieverlust in den erwähnten feldfreien Bereich zurückkehren. Nach Durchquerung des feldfreien Bereiches treten diese zurückkehrenden Elektronen in den von der Anode 22 umschlossenen inneren Raum ein, wo ihre Bewegungsrichtung wiederum umgekehrt wird, falls sie nicht auf den Heizdraht treffen. Dies ist infolge der kleinen Heizdrahtoberfläche jedoch nicht wahrscheinlich. Auf diese Weise erhalten die Elektronen eine Schwingungsbewegung durch beide Anoden, so daß sie lange Strecken zurücklegen, bevor sie von den Anoden oder dem Heizdraht aufgefangen werden. Die energiereichen Elektronen dissoziieren das Gas in Komponenten, die von dem Titan oder einer anderen Gettersubstanz aufgenommen werden können. Die Elektronen ionisieren auch das vorhandeneGas. Da der von derAnode22 eingeschlossene Raum, verglichen mit dem der Anode 23, klein ist, bringt die normalerweise vorhandene thermische Bewegung aus dem feldfreien Bereich zwischen den Anoden die so entstandenen Gasionen mit großer Wahrscheinlichkeit in den Bereich zwischen der Anode 23 und der Wand und nur selten in den Innenraum der Anode 22. Das gegenüber der Wand hohe positive Potential der Anode 23 treibt die Ionen in die aktive Schicht 20, wo sie zumindest so lange festgehalten werden, bis sie von neuem kondensierenden Gettermetall vollständig überdeckt oder eingeschlossen sind. Eine kleine Menge zusätzliches Gas kann durch Vereinigung des Gases mit dem warmen Heizfaden entzogen werden. Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxyd, Schwefelhexafluorid, Äthan, Methan, Ammoniak, Argon, Helium und Luft wurden mit dieser Ausführungsform ohne die Unterstützung einer anderen Vakuumerzeugungsvorrichtung gepumpt.

Zur Inbetriebsetzung dieser Ausführungsform wird ein Vorvakuum dadurch hergestellt, daß eine mechanische Pumpe über das Ventil 15 an den Pumpenbehälter angeschlossen wird. Der Schmelztiegel wird zwecks Entgasung des Graphits erhitzt. Wenn ein Druck von etwa 10~³mmHg erreicht ist, wird der Heizdraht 21 erwärmt und entgast. Nun wird der Vorschub des Titandrahtes 16 von der Spule 24 über die Führungsröhre 17 in Gang gesetzt, wobei gleichzeitig die Anoden 22 und 23 auf Spannungen von ungefähr 100 V gebracht werden. Das Ventil 15 wird geschlossen, und der Druck vermindert sich stetig auf ungefähr 3 · 10 ~⁷ mm Hg. Die Entgasung des Pumpenbehälters während des Evakuierens mittels der Vorpumpe kann dazu verwendet werden, um das Freiwerden von Gasen aus der vorhandenen Titanschicht und aus anderen Metallteilen zu vermindern.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 stellt in mehreren Beziehungen eine Verbesserung der Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 dar. Titan oder eine andere Gettersubstanz wird von einem Verdampfer 25 aus Graphit verdampft, der durch Elektronenbombarde-

ment erhitzt wird. Dieses Verdampfungsverfahren verbessert die Lebensdauer der Pumpenbauteile und vermindert den Leistungsbedarf. Bei dieser Ausführungsform sind die geometrischen Verhältnisse so gewählt, daß das Getter auf eine größere Fläche aufgedampft und dadurch die aktive Schicht gleichmäßiger ist. Dieselbe Kathode, die als Heizspirale 21 ausgebildet ist, wird als Elektronenquelle sowohl für das Elektronenbombardement des Verdampfers wie auch für die Ionisierung und/oder die Dissoziation der Restgase verwendet. Die zur Ionisierung und Dissoziation benutzten Elektronen werden dadurch aus der Kathode 21' herausgezogen, daß man dem inneren Gitter oder der Anode 22' ein positives Potential von 1000 V gegen die Kathode gibt. Die Anode 22' ist so aufgebaut, daß sie den Elektronen eine kleinste Auffangfläche darbietet, so daß die meisten Elektronen in den Bereich zwischen der Anode 22' und dem äußeren Gitter oder Anode 23' verlaufen. Die Anode 23', die auch so ausgebildet ist, daß sie eine kleinste Anzahl einfallender Elektronen abfängt, ist mit der Anode 22' elektrisch verbunden. Infolgedessen behalten die Elektronen die volle Ionisierungsenergie bei, bis sie durch die Anode 23' verlaufen. Außerhalb der Anode 23' wird die Bewegungsrichtung der Elektronen durch den Potentialabfall von 1100 V von der Anode 23' zu der Wand umgekehrt. Die Elektronen fliegen durch den Raum zwischen den Anoden zurück und werden in der Mitte wieder zurückgeworfen, falls sie nicht auf den Heizdraht treffen. Dies ist jedoch wegen der kleinen Querschnittsfläche des Heizdrahtes unwahrscheinlich. Auf diese Weise fliegen die Elektronen über lange Wegstrecken, bevor sie von den Anoden oder von dem Heizdraht aufgefangen werden. Infolge des von der Anode 22' eingeschlossenen kleinen Raumes, verglichen mit dem entsprechenden Raum der Anode 23', werden die meisten zwischen den Anoden gebildeten Ionen nicht von der Anode 22' aufgefangen, sondern gelangen mit der üblichen thermischen Geschwindigkeit in den Bereich zwischen der Anode 23' und der Wand. Auf der Außenseite der Anode 23' werden die Ionen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und in die aktive Schicht 20 getrieben, wo sie eingefangen oder eingeschlossen und eingesenkt werden.

Die mit dieser Ausführungsform erhaltenen Pumpgeschwindigkeiten und Drücke sind in der vorerwähnten Tabelle als Beispiele veranschaulicht. Ausgenommen für Argon, Helium und Luft (da Luft 1 % Argon enthält) sind die Pumpgeschwindigkeiten gegenüber denen für Öldiffusionspumpen mit etwa den gleichen räumlichen Abmessungen beträchtlich höher. Mit der in Fig. 3 dargestellten Pumpe wird die Anlage am leichtesten in Betrieb gesetzt, indem man einen Ofen um den Pumpbehälter 10 herum anordnet und diesen bei ungefähr 300° C entgast, während die Vorpumpe über das Ventil 15 angeschlossen ist. Wenn ein Druck von ungefähr 10-³mmHg erhalten worden ist, wird der Ofen entfernt, und die Vorpumpe wird durch Schließen des Ventils 15 abgetrennt. Der Verdampfer und die Anoden werden auf geeignete Spannungen gebracht. Der Heizstrom wird vergrößert, bis ein geeigneter Elektronenstrom zu dem Verdampfer und zu den Anoden entsteht. Wenn der Verdampfer so ausreichend heiß ist, daß die Gettersubstanz verdampft, wird die Vorschubeinrichtung eingeschaltet, und die Verdampfung beginnt. Bei dieser Ausführungsform war es zweckmäßig, die aktive Oberfläche nach dem Anlaufen der Anlage zu kühlen. Die Werte der Tabelle wurden bei Wasserkühlung gemessen, um die aktive Oberfläche auf etwa 20° C zu halten.

In den Ausführungsformen der Fig. 1, 2, und 3 hat das zu verdampfende Getter Drahtform. Die Wahl des Vorschubmechanismus, der zur Bewegung des Drahtes 16 von der Spule 24 zu der Verdampfungsvorrichtung benutzt wird, kann ziemlich willkürlich getroffen werden, sofern der Mechanismus nur eine zwangläufige Vorschubwirkung erzielt, die den Reibungswiderstand überwinden kann, den der Draht bei der Bewegung durch die Führungsröhre antrifft. Außerdem muß der Vorschubmechanismus die erforderliche Bewegung in die Vakuumanlage ohne Verwendung organischer Dichtungsringe oder Fettpackungsdichtungen übertragen. Da sich Reibungskräfte in einem Vakuum vergrößern, ist ein Vorschubmechanismus ohne Gleitflächen im Vakuum erwünscht.

Die in den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 verwendete, bevorzugte Drahtvorschubeinrichtung ist in den Fig. 4 bis 10 dargestellt. Die Arbeitsweise dieses Mechanismus ist zwangläufig. Er enthält keine organischen Materialien und auch keine Gleitflächen im Vakuum.

Wie in Fig. 4, 5 und 6 gezeigt wird, ist ein biegsames, dünnwandiges Rohr 30 auf dem Absatz eines Loches in einem Stahlblock 31 mittels einer starren, vakuumdichten Silberlotverbindungsstelle32 befestigt. Der obere Teil des Rohres ist durch einen Antriebskopf 33 verschlossen, der mit Silberlot in das Rohr eingelötet ist. Bei normalem Betrieb der Pumpe herrscht innerhalb des biegsamen Rohres 30 Atmosphärendruck, während außerhalb des Rohres ein Vakuum aufrechterhalten wird. Aluminium oder Kupferdichtungen 34 an jedem Ende des keramischen Zylinders 35 bilden eine Vakuumdichtung zwischen dem Block 31 und der Wand 10 des Pumpenbehälters. Der keramische Zylinder 35 und der keramische Zylinder 36 isolieren den Vorschubmechanismus in elektrischer Hinsicht gegen die Wand des Pumpenbehälters 10 und verhindern, daß die Verdampfungsvorrichtung über den Vorschubmechanismus geerdet wird, wenn der Draht die Verdampfungsvorrichtung berührt. Eine solche Isolation ist in der Ausführungsform nach Fig. 3 erforderlich, da die Verdampfungsvorrichtung nicht an Erdpotential liegt.

Der Draht 16 wird durch geeignete Bewegung des Schwingstabes 37, der an der Basis des biegsamen Rohres 30 mittels des Kugelgelenkes 38 drehbar gelagert ist, vorgeschoben. Das eine Ende des Stabes befindet sich in einem locker angepaßten Loch des Antriebsstöpsels 33, und das andere Ende erstreckt sich um ein geeignetes Stück aus dem mit Spielraum versehenen Loch 49 hinaus. Der Querschnitt des Schwingstabes 37 erhöht die Starrheit des Stabes auf ein Maximum, ermöglicht jedoch eine Bewegung des Rohres und des Stabes. Wenn das äußere Ende des Stabes aus der Ruhelage auf der Achse des mit Spielraum ausgebildeten Loches (Fig. 6) entfernt wird, dreht sich der Stab auf dem Lager 38, und sein oberes Ende verschiebt den Antriebskopf 33 in die entgegengesetzte Richtung, wodurch das Rohr gebogen wird. Da der Stab eine Ablenkkraft am Rohrende ausübt, entspricht die Biegung der eines einfachen am Ende belasteten Trägers. Dadurch, daß die Ablenkkraft am Ende des Rohres und nicht an einem Punkt zwischen dem Ende und der Basis ausgeübt wird, wird eine maximale Verschiebung des Antriebskopfes erhalten. Für eine gegebene Verschiebung des Antriebskopfes verringert die Ausübung der Ablenkkraft am Rohr-

ende die Spannungen in der Rohrwand auf ein Minimum, so daß die entstehenden Beanspruchungen oder Formänderungen hinreichend unter der Elastizitätsgrenze des Metallrohres liegen.

Während des Betriebes wird das äußere Ende des Stabes auf einer Kreisbahn von einer festen Stahlstange 39 angetrieben, die an einer Seite 40 flach ausgeschnitten ist, um eine Anpassung an das äußere Ende des Stabes herzustellen, das sich zwischen der ebenen Fläche des Stangenausschnittes und der Wand des Toleranzloches befindet. Die Stange hat den gleichen Durchmesser wie das Loch, und der Absatz 41, der durch den flachen Teil gebildet ist, wird verwendet, um den Stab in seiner Lage zu halten. Ein (nicht dargestellter) Elektromotor dreht die Stange 39, so daß der flache Teil 40 das äußere Ende des Stabes 37 auf einer Kreisbahn mitnimmt. Dieser Stab dreht sich nicht um seine eigene Achse, sondern auf dem Lager 38 derart, daß beide Enden eine Kreisbahn beschreiben, wobei die begrenzenden Federblätter 46, 47 und 48 unberücksichtigt bleiben.

Die dem Antriebsstöpsel gegebene Kreisbewegung erteilt dem Draht eine lineare Bewegung in einer periodischen Folge von Vorgängen, wie in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist. Fig. 7 zeigt die Lage des Antriebsstöpsels 33 in Ruhelage vor dem Eingriff des Kreiselstabes 37 mit dem flachen Teil 40 der umlaufenden Stange 39. Der Antriebsstöpsel drückt den Draht gegen das Antriebsfederblatt 42, das an der Feder 43 gelenkig gelagert ist, mit so ausreichend großer Kraft, daß die Feder 43 von dem Block 31 weggebogen wird. Der an der Feder 43 mit dem Halter 45 angebrachte Sperrarm 44 wird auf diese Weise von dem Draht abgehoben, so daß sich dieser frei bewegen kann, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Der Antriebsstöpsel schiebt den Draht vorwärts und nimmt die gelenkige Antriebsfeder mit so ausreichender Kraft mit, daß der Sperrarm weggezogen gehalten wird. Fig. 9 zeigt den Endzustand des Schubvorganges. Da sich der Antriebsstöpsel von dem Draht löst, drückt die Feder 43 den Sperrarm gegen den Draht, so daß ein Zurückrutschen des Drahtes verhindert wird, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Der Antriebsstöpsel drückt sich gegen das gelenkige Begrenzungsfederblatt 46, wenn er sich von dem Draht wegbewegt. Die Begrenzungsfederblätter 46 und 47 bestimmen die Länge des Schubes, indem sie die Bahn des Antriebsstöpsels parallel zu dem Draht begrenzen. Beim Lösen des Begrenzungsfederblattes 46 greift der Antriebsstöpsel an dem gelenkigen Begrenzungsfederblatt 48 an, wodurch verhindert wird, daß der Antriebsstöpsel zwecks geeigneter Berührung des Federblattes 47 zu weit hinausschwingt. Nach dem Angreifen an dem Federblatt 47 drückt der Antriebsstöpsel den Draht gegen das Antriebsfederblatt 42, worauf sich der Kreislauf wiederholt. Durch die Wirkung der Begrenzungs- und Antriebsfederblätter bewegt sich der Antriebsstöpsel nicht auf einer kreisförmigen, sondern auf einer rechteckigen Bahn.

Der Draht bewegt sich um Zuwachsstrecken von etwa 1,59 mm vorwärts, und die Anzahl der Zuwachsstrecken oder Stangenumdrehungen pro Minute ändert sich zwischen ¹A und 20. Der Vorschub kann auch nur gelegentlich vorgenommen werden, sowie der Druck erniedrigt werden soll. Wenn sich das zu verdampfende Metall in Drahtform befindet, können auch andere Vorschubvorrichtungen verwendet werden. Die Einfachheit, Zuverlässigkeit, zwangläufige Arbeitsweise sowie das Fehlen organischer Bestandteile oder von Fett in der Vorschubvorrichtung begrenzen jedoch die Auswahl anderer Einrichtungen.

Wenn das Getter Drahtform hat und von einer Spule 24 geliefert wird, hat sich gezeigt, daß der Draht beim Verlassen des Endes des Führungsrohres seine frühere Krümmung wieder anzunehmen sucht. Diese Eigenschaft des Drahtes machte es schwierig, ihn in genauer Weise zur Verdampfung dem heißen Schmelztiegel zuzuführen. Bei weiterer Untersuchung

ίο wurde entdeckt, daß der Draht seine Tendenz zur Wiederannahme seiner früheren Krümmung vollständig verlor, wenn das Führungsrohr erwärmt wurde. Bei erwärmtem Führungsrohr wurde beispielsweise gefunden, daß der von dem Rohrende geradlinig ohne Auflage vorgerückte Draht auch dann genau auf der gewünschten Stelle der Verdampfungsvorrichtung auftraf, wenn der Abstand zwischen der Verdampfervorrichtung und dem Rohrende ausreichend groß war, um die an dem Rohrende kondensierende Metallmenge auf ein Minimum zu verringern. Das Führungsrohr oder ein Teil dieses Rohres kann durch beliebige Mittel einschließlich elektrischer Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Widerstandswicklung, eine Hochfrequenzinduktionsspule usw., erwärmt werden. Praktisch hat es sich jedoch gezeigt, daß es zu bevorzugen ist, den unteren Teil des Führungsrohres durch die Wärmeabstrahlung der Verdampfungsvorrichtung zu erhitzen. Die optimale Anordnung des Führungsrohres zur Verhinderung einer Verstopfung durch kondensierendes Getter und die optimale Temperatur, auf die das Führungsrohr erwärmt werden muß, können leicht durch einen Vorversuch bestimmt werden. In jedem Falle soll die Temperatur des Führungsrohres unter dem Punkt liegen, bei dem das Getter seine Drahtform verliert oder schmilzt.

Die Erfindung kann praktisch gemäß den Ausführungsformen der beschriebenen Figuren durchgeführt werden, wobei aber betont wird, daß sie nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im besonderen sind die geometrischen Abmessungen und Verhältnisse des Pumpenbehälters und der innen befindlichen Bauteile nicht im Sinne der obigen Ausführungsformen begrenzt. Die optimale Größe der aktiven Oberfläche ändert sich bei j edem Anwendungsfall und kann durch Anordnung von Rippen in dem Pumpenbehälter vergrößert werden. Die zu verdampfende Gettersubstanz ist nicht auf Titan beschränkt, sondern kann beliebig gewählt werden. Die erläuterten Ausführungsformen sind nicht so auszulegen, daß sie andere Verdampfungsmittel, wie z. B. Zerstäubung, bei der praktischen Durchführung der Erfindung ausschließen. Der Verdampfungsvorgang kann auch intermittierend statt kontinuierlich sein. Bei manchen Ausführungsformen kann es zweckmäßig sein, das zu verdampfende Getter vor dem Gebrauch zu entgasen und auf diese Weise die Gasaufnahmefähigkeit des Getters zu erhöhen. Geeignete magnetische Felder, die konstant und schwingend sein können, können verwendet werden, um die Elektronenbahnlänge zu ver-

ßo größern und infolgedessen die Ionisierung zu verbessern. Die an die Anoden angelegte Elektronenbeschleunigungsspannung kann ebenfalls konstant oder ständig wechselnd sein. Die an den Heizdraht, die Anoden und die Wandung angelegten Spannungen können sich von den erwähnten Werten unterscheiden, wobei der optimale Betriebszustand einer bestimmten Pumpe leicht durch Vorversuche festgestellt werden kann. Die optimale Temperatur der aktiven Oberfläche kann in verschiedenen Anlagen variieren und unterschiedliche Werte an den verschiedenen Teilen der

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aktiven Oberfläche haben. Dies kann durch Gebrauch normaler Wassermäntel an der Pumpe erreicht werden, bei denen Wasser mit verschiedenen Temperaturen benutzt wird.

Die Anlaßverfahren variieren bei den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung und können die sehr rasche Verdampfung oder eine »plötzliche oder blitzartige Getterung« einer kleinen Gettermenge in einer Vorrichtung einschließen, die sich von der Vorrichtung für ununterbrochene Verdampfung unterscheidet. Eine Grund- oder Vorfüllung an Getter kann ebenfalls von dem Schmelztiegel bei der Einleitung des Auspumpvorgangs verdampft werden. An Stelle des Ausheizens und Entgasens, das im Zusammenhang mit · der Arbeitsweise der Pumpe gemäß Fig. 3 beschrieben wurde, können auch örtlich begrenzte Ausheizungen vorgenommen werden. Viele weitere verschiedenartige Abänderungen, die im Rahmen der Erfindung und innerhalb des Erfindungsgedankens liegen, werden nunmehr für die Fachleute offensicht-Hch sein.

Veranschaulichte Beispiele von Abwandlungen, die in den Bereich der Erfindung fallen, schließen beispielsweise die Verwendung eines Stromreglers zur Erhöhung der Lebensdauer des Heizdrahtes ein. In der Praxis wurde gefunden, daß sich der von dem Heizdraht zu dem Verdampfer fließende Strom bei zunehmender Verdampfungsgeschwindigkeit der Titanmenge zu erhöhen sucht (was beispielsweise durch die Entwicklung von geschmolzenem Getter auf- dem Verdampfer vor der Verdampfung bewirkt wird) und daß der entstehende Überstrom den Heizdraht schädigen kann. Dies kann durch Verwendung eines Stromreglers, beispielsweise in der Form einer gewöhnlichen Wolframdrahtlampe für 110 V, beseitigt werden, da sich der Widerstand des Wolframs sehr schnell mit wachsender Temperatur erhöht. Bei Verdampferheizungen, die eine Spannung bis zu 1500V benutzen, sind für eine zuverlässige Regelung acht in Reihe geschaltete 110-V-Lampen erforderlich. Für verschiedenartige Pumpen kann die angemessene oder optimale Anzahl der für zuverlässige Stromregelung anzuwendenden Lampen leicht bestimmt werden. In den Anordnungen nach der Erfindung können auch beliebige andere Stromregler, wie beispielsweise eine gesättigte Drosselspule, benutzt werden.

Zur Unterstützung des Anlaufens der Pumpen können auch verschiedene Arten von Einrichtungen (»Primer«) verwendet werden. Ein solcher Primer kann beispielsweise aus einem Getter, z. B. Titandraht, bestehen, das bzw. der um einen Graphit- oder Wolframheizstab gewickelt ist. Veranschaulichende Beispiele hierfür sind Titandrähte mit ungefähr 0,51 mm Durchmesser, die auf Graphitstäbe von etwa 0,32 mm Durchmesser oder auf Wolframstäbe von angenähert 1,02 bis 1,27 mm Durchmesser gewickelt sind. Praktisch wurde gefunden, daß die Verdampfung im allgemeinen ziemlich schwach war, wenn das Getter kontinuierlich in Längsrichtung des Stabes herumgewickelt wurde, da sich das geschmolzene Getter in eine oder zwei große Kugeln zusammenzuziehen sucht. Dies kann dadurch vermieden werden, daß man das Getter in kurzen, getrennten Segmenten auf den Stab wickelt. Titansegmente von etwa 1,27 bis 2,54 cm Länge mit Abständen von 3,18 bis 6,35 mm sind Beispiele, bei denen sich gute Verdampfung ohne übermäßige Schädigung des Heizstabes gezeigt hat. Eine Gesamtlänge von 20,32 cm Titandraht reicht zum Anlaufen aus. In einer Reihe von Fällen genügte eine Ladung für mehrmaliges Anlassen der Pumpe. Es können auch mehrere, beispielsweise zwei, drei oder mehr solcher Primer verwendet werden, um die erneute Beschickung bei jedem Anlaufen der Pumpe zu vermeiden.

Wenn der Primer angenähert Erdpotential hat, muß er so angeordnet werden, daß ein Elektronenstrom von ihm zu irgendeinem Metallteil auf Verdampferoder Gitterpotential vermieden wird. Ein solcher Strom kann die Entgasung der massiven Teile bewirken und Leistung aus der Verdampfer-Strom-Versorgung entnehmen. Ungekühlte Oberflächen, die einen geringeren Abstand als 2,4 cm von dem Zündstab haben, können dort durch Strahlung erhitzt werden, wo die Entwicklung von Gas das Ingangsetzen schwieriger macht. Zur Erzielung der besten Ergebnisse soll der Primer so angeordnet werden, daß ein geeigneter Bruchteil des Titans auf entfernten gekühlten Flächen niedergeschlagen wird.

Das bevorzugte Verfahren zum Anlassen der Pumpe mit einem Primer ist folgendes: Der Druck wird wird zuerst mittels der Vorpumpe reduziert. Der Heizdraht wird dann auf geeignete Temperatur gebracht, und die Verdampfer-Strom-Versorgung wird eingeschaltet. Nunmehr setzt eine Niederspannungsgasentladung ein. Der Strom zu dem Primer wird jetzt eingeschaltet, der nun auf die Temperatur zur Verdampfung des Getters gelangt. Wenn das Getter verdampft, nimmt der Druck ab, die Gasentladung setzt sich mit immer größerer Schwierigkeit fort, und die Verdampferspannung steigt an. Dadurch entsteht eine erhöhte Verdampfertemperatur mit weiterer Entgasung. Wenn die Verdampfertemperatur ausreichend hoch ist, wird der Drahtvorschub eingeschaltet, und die Pumpe befindet sich im Betrieb. Diese Folge von Betriebsvorgängen hat sich als wesentlich erwiesen, wenn der Verdampfer und benachbarte Teile entgast werden sollen, während die Verdampfung des Primers fortschreitet, so daß jede Einzelschicht des kondensierten Getters ihren Gasanteil absorbieren kann. Die Entladungsbedingungen regeln die Verdampfertemperaturen und steuern somit selbsttätig die Entgasungsgeschwindigkeiten und stellen sie auf die Verdampfungsgeschwindigkeiten ein.

Die Verdampfer können, wenn sie in der Anordnung nach der Erfindung zur Verdampfung des Getters verwendet werden, aus verschiedenen Materialien und nicht nur aus Graphit hergestellt werden. Beispielsweise können als Verdampfermaterialien Molybdän, eine Legierung aus Tantal und Wolfram (Tantung), Wolframkarbid (Carboloy), Titankarbid, Titannitrid, Wolfram usw. benutzt werden.

Die Pumpen gemäß der Erfindung können auch mit einem Schirm versehen sein, um den Getterdraht und das Führungsrohr gegen das Elektronenbombardement zu schützen. Ein übermäßiges Bombardement des Führungsrohr es kann beispielsweise bewirken, daß der Getterdraht bis zu dem Ende des Führungsrohr es zurückgeschmolzen wird, das dann ebenfalls durchschmilzt und den Vorschub des Getterdrahtes hemmt und stillsetzt. Die Anbringung einer Metallabschirmung, die auf oder angenähert auf Erdpotential gehalten wird, beseitigt diese Schwierigkeit. Der Abschirmungsteil kann die Form eines Drahtringes, einer mit einem Loch versehenen Platte oder irgendeine andere Form haben, die eine ausreichende elektrische Abschirmung der Führungsrohrspitze gegen die Elektronenquelle ausübt.

Die Pumpen gemäß der Erfindung können auch mit Reflektoren versehen sein, um die Verdampfung des Getters nach unten zu richten und auf diese Weise

die Bildung verhältnismäßig dicker Getterniederschläge zu vermeiden, die sich auf Teilen oberhalb und in der Nähe der Verdampfungsquelle auszubilden suchen. Der Reflektor, der die Form eines Lampenschirmes haben und oberhalb des Verdampfers angeordnet sein kann, wird auf angenähert der gleichen Temperatur wie der Verdampfer gehalten. Das Getter, das sich an der Unterseite sammelt, wird dann jeweils verdampft, wobei ein großer Teil des Getters nach unten gerichtet bewegt wird. Diese Art der Anordnung verbessert die Winkel verteilung des entstehenden Getterdampfes und verringert wesentlich solche Schwierigkeiten (z.B. elektrische Kurzschlüsse), die infolge der Bildung starker Getterniederschläge entstehen können. Die Verdampfer können auch so angeordnet (z. B. unter einem Winkel angebracht) oder hinsichtlich ihrer Form (z. B. eiförmig) ausgebildet sein, daß sie den Fluß des geschmolzenen Getters zu einem Ende oder zu der Unterseite fördern, wo eine Verdampfung nach unten zu erfolgt. Die Verwendung eines Reflektors wird jedoch bevorzugt.

Der Reflektor kann leicht durch eine geeignete geometrische Anordnung von Teilen ersetzt werden, bei der beispielsweise solche Teile, die sich nahe an der oberen Halbkugel des Verdampfers, d. h. an der Verdampfungsfläche, befinden, vermieden sind. In einer solchen Anordnung ist der Verdampfer in der Nähe des Bodens des Pumpbehälters angeordnet, und die Verdampfung ist nach oben gerichtet. Der Raum oberhalb des Verdampfers wird von Hindernissen, an denen sich Gettersubstanz sammeln könnte, so weit wie möglich freigehalten. Das Führungsrohr ist klein und konisch ausgebildet und steht dem Verdampfer mit einer nur kleinen Fläche gegenüber, um den dortigen Niederschlag von Getternsubstanz auf ein Minimum zu verringern. Der Heizdraht ist unterhalb des oberen Verdampferteiles angeordnet und einem Minimum an Getterdampf ausgesetzt. Die Anordnung des Heizdrahtes in dieser Weise vermindert auch das Bombardement des Drahtes und der Führungsrohrspitze, so daß keine Abschirmung erforderlich ist.

Bei dieser Anordnung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Führungsrohr mit dem Verdampfer über einen Widerstand elektrisch zu verbinden. Der zu dem Draht und zu der Führungsrohrspitze züge- +5 führte Strom kann durch Regelung des Reihenwiderstandes eingestellt werden. Wenn dieser Widerstand geeignet gewählt ist, wird der Draht so ausreichend erhitzt, daß er gerade in der Nähe der Verdampfermitte hängt. Die Erwärmung ist nicht so stark, daß der Draht zu dem Führungsrohr zurückgeschmolzen wird.

Die Pumpen nach der Erfindung können auch ohne einen Verdampfer zur Verdampfung des Getters betrieben werden. Dies kann auf verschiedenartige Weise erreicht werden, beispielsweise dadurch, daß das Getter an sich bombardiert wird. In einer solchen Anordnung wurde ein Getterdraht, der auf einem hohen positiven Potential gehalten wurde, durch ein Loch in einer geerdeten Abschirmplatte vorgeschoben, und ein erhitzter Heizdraht, der angenähert Erdpotential hatte, lieferte Elektronen zur Bombardierung des Getters und zur Erhitzung auf die Verdampfungstemperatur. In einer anderen Anordnung ohne Verdampfer wurde der Getterdraht mit einem anderen Draht verschlungen und verdrillt und auf eine Vorratsspule gewickelt. Der zusammengesetzte Draht wurde durch einen Bereich geschickt, in dem er durch Elektronenbombardement auf eine Temperatur erwärmt wurde, bei der ein geeigneter Teil des Getters verdampft wird. Der übrigbleibende Draht verläuft dann zu einer zweiten Spule, auf der er wieder aufgewickelt wird. In einer abgeänderten Ausführungsform dieser Anordnung ist Titandraht von etwa 0,51 mm Durchmesser mit Molybdändraht \^ron ungefähr 0,25 mm Durchmesser umwickelt. Der kombinierte Draht wird dann mit Elektronen beschossen, wobei das gesamte oder angenähert das gesamte Titan von der heißen Oberfläche des Molybdändrahtes verdampft. Der Molybdändraht kann gesammelt oder erneut aufgewickelt werden, wie vorher angegeben wurde, oder er kann durch intensiveres Bombardement beseitigt werden, wenn er in eine andere Lage vorrückt. In einer weiteren Anordnung ohne Verdampfer wird der Getterdraht durch periodische, starke Elektronenimpulse erhitzt, deren Längen zeitlich so kurz sind, daß nur eine dünne Außenschicht auf Verdampfungstemperatur erhitzt wird. In solchen Anordnungen können sowohl Reflektoren als auch Abschirmungen verwendet werden.

Es ist begreiflich, daß die vorher beschriebene Drahtvorschubeinrichtung lediglich ein Beispiel darstellt und daß verschiedenartige Gettervorschubvorrichtungen im Zusammenhang mit der Erfindung benutzt werden können. Eine solche Vorrichtung verwendet einen Streifen aus nichtrostendem Stahl oder einen Widerstandsdraht, der an dem oberen Teil des oberen Schenkels eines unter Federspannung stehenden L-förmigen Gliedes angebracht ist. Wenn der Stahlstreifen durch einen Leitungsstrom erwärmt wird, dehnt er sich in Längsrichtung aus. Dadurch bewegt sich der obere Schenkel des L-förmigen Gliedes nach links, und der untere Schenkel des L-förmigen Gliedes verschiebt sich nach oben. Wenn der Strom ausgeschaltet ist, kühlt sich der Stahlstreifen ab und zieht sich zusammen (verkürzt sich). Infolgedessen bewegt sich der obere Schenkel des L-förmigen Gliedes nach rechts und sein unterer Schenkel nach unten. Diese Bewegung des unteren Schenkels, die durch die Ausdehnung und Zusammenziehung des Stahlstreifens oder -bandes bedingt ist, kann in einfacher Weise benutzt werden, um den Getterdraht vorzuschieben, wenn der untere Schenkel mit Mitteln versehen ist, die den Draht bei der Abwärtsbewegung fassen oder einspannen. Dieses Mittel kann ein gewöhnliches Federstahlband sein, das so gegen einen Block angeordnet ist, daß das Federstahlband bei der Aufwärtsbewegung auf dem Draht gleitet und den Draht bei der Abwärtsbewegung faßt oder einspannt. Entsprechende Vorrichtungen, die oberhalb des unteren Schenkels angebracht sind, können ebenfalls verwendet werden, itm die Aufwärtsbewegung des Drahtes zu verhindern und um zu gewährleisten, daß sich der Draht nur nach unten bewegt. Die Vorschubgeschwindigkeit kann leicht durch Einstellung des periodischen Wertes oder der Größe des Heizstromes reguliert werden. Es können auch verschiedenartige andere Gettervorschubvorrichtungen im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch als Leckanzeigeinstrument, wie beispielsweise die kommerziell verfügbaren Heliumleckanzeigegeräte, benutzt werden.

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Aufrechterhalten eines weitgehend dampffreien Hochvakuums in einem anfänglich vorevakuierten Behälter, wobei die Getterwirkung eines kontinu-

ierlich oder intermittierend verdampften und auf den metallischen Innenwandungen der Vorrichtung niedergeschlagenen Gettermetalls, vorzugsweise Titan, sowie eine Ionisierung oder Dissoziation des noch verbliebenen Restgases mittels Elektronenstoßes, und das Hineintreiben der entstandenen Gasionen in den Getterniederschlag mittels eines elektrischen Feldes zur Erzeugung des Hochvakuums benutzt wird, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der an sich bekannten als Kathode mit einer oder mehreren Anoden hoher Transparenz (22, 23) zusammenarbeitenden Elektronenquelle (21), daß in Verbindung mit Alitteln, um der Kathode (21) und der oder den Anoden (22,23) relativ zur metallischen Wandung

(20) elektrische Potentiale aufzudrücken, die Gasionen, die auf den langen Bahnstrecken der Elektronen entstehen, in den Getterniederschlag auf der metallischen Wandung (20) getrieben und dort durch weitere Schichten von niedergeschlagenem Gettermaterial überdeckt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Kathode

(21) und Anode (22, 23) sowie die elektrischen Potentiale so gewählt sind, daß die Elektronen eine Schwingungsbewegung ausführen und dadurch längere Bahnstrecken mit entsprechend vermehrter Ionisierung und Dissoziation der vorhandenen Gase durchlaufen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch an sich bekannte Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes derart, daß die Elektronenbahnen wesentlich vergrößert werden.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Mittel, um das den Anoden (22, 23) aufgedrückte Potential in Schwingungen zu versetzen, so daß die Elektronenbahnen durch erzwungene Schwingungen vergrößert werden.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel zur Entgasung der Lieferquelle (17) des zu verdampfenden Gettermetalls.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsvorrichtung (25) durch Elektronenbeschuß beheizbar ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung des Gettermaterials durch Elektronenbeschuß des kontinuierlich oder intermittierend nachgelieferten Getterdrahtendes (16) erfolgt.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Vergrößerung der aktiven Oberfläche (20), die der Aufnahme und dem Festhalten der Gasmoleküle und -ionen dienen.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Mittel (»Primer«), um bei solchen Drücken, die für den kontinuierlichen oder intermittierenden Betrieb der vorhandenen Verdampfungs- oder Ionisierungseinrichtungen zu hoch sind, eine erste Gettermetallmenge zu verdampfen, so daß die für die Vorevakuierung nötige Zeit vermindert 6g wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Mittel zum Vorschieben eines zu verdampfenden, vorzugsweise drahtförmigen Gettermetalls (16) durch ein Führungsrohr (17) in Richtung zur Verdampfungsvorrichtung (18, 25).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (17) für den Getterdraht (16) in einem Abstand von der Verdampfungsstelle (18, 25) endet, der die Kondensierung des verdampften Metalls auf dem Rohrende so gering werden läßt, daß sie keine Störung des Drahtvorschubs mehr bewirkt.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Führungsrohres (17) für den Getterdraht (16) auf eine solche Temperatur heizbar ist, daß der Draht seine Tendenz zur Wiederannahme seiner früheren Krümmung verliert und selbst bei größerem Abstand zwischen dem Rohrende (17) und der Verdampfungsstelle (18, 25) ohne weitere Abstützung so geradlinig vorrückt, daß er genau auf die Verdampfungsvorrichtung (18, 25) gelangt.

13. Hochvakuumpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Verdampfen der Gettersubstanz eine Spule (24) mit Getterdraht, vorzugsweise Titan, und eine Vorschubeinrichtung für den Transport des Drahtes (16) durch ein Führungsrohr (17) auf eine etwas vom Ende des Rohres entfernte Verdampfungsvorrichtung (18, 25) umfaßt.

14. Hochvakuumpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsvorrichtung aus einem elektrisch beheizten Graphittiegel (18) besteht.

15. Hochvakuumpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsvorrichtung aus einem durch Elektronenbeschuß beheizten Graphitständer oder -stab (25) besteht.

16. Hochvakuumpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung des drahtförmigen Gettermaterials (16) durch Elektronenbeschuß des Drahtendes erfolgt.

17. Hochvakuumpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenanordnung einen ersten elektronendurchlässigen Teil (22) in der Nähe der Elektronenquelle und einen zweiten, elektronendurchlässigen Teil (23) in der Nähe der Sammel- und Auffangfläche (20) für die zu beseitigenden Gasmoleküle enthält, so daß ein Raum durch diese Teile abgegrenzt wird, der im wesentlichen frei ist von elektrischen Feldern, und daß weiterhin Mittel vorgesehen sind zum Anlegen einer Spannung an die Anoden (22,23), die positiv ist gegenüber der Elektronenquelle und der Auffangfläche (20).

18. Verfahren zum Betrieb einer Hochvakuumpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochvakuumpumpe zusammen mit dem angeschlossenen zu evakuierenden Rezipienten zunächst durch bekannte rotierende und/oder dampfbetriebene Vakuumpumpen in bekannter Weise beispielsweise auf einen Druck von 10~³ mm Hg evakuiert wird, daß nach Abschluß der Verbindungsleitung zu diesen Pumpen durch eine besondere Vorrichtung (»Primer«) zur ersten guten Evakuierung ein- oder mehrmals eine gewisse Menge Gettermaterial verdampft wird und daß dann eine kontinuierliche oder intermittierende Verdampfung von Gettermaterial in Betrieb gesetzt und das Gettermaterial auf den Innenwänden des Pumpgehäuses

niedergeschlagen wird, wobei die Restgase durch Elektronen dissoziiert und/oder ionisiert und die entstehenden Ionen durch eine Elektrodenanordnung und durch eine Potentialverteilung in den Getterniederschlag getrieben und dort von weiterhin verdampftem Gettermaterial überdeckt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 596 017, 659 554;

deutsche Patentanmeldung C 4411 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 2. 7. 1953);

USA.-Patentschriften Nr. 2 636 664, 2 460 175, 282 401;

Dr. Georg Wagner, Erzeugung und Messung von Hochvakuum, 1950, S. 68;

Swani Inanananda, High Vacua, 1947, S. 293;

J. Yarwood, High Vacuum Technique, 1943, S. 46 bis 48.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

105 527/130 2.61