DE1104111B

DE1104111B - Method for improving the performance of a cold cathode discharge ion pump and for carrying out that method

Info

Publication number: DE1104111B
Application number: DEC21391A
Authority: DE
Inventors: Los Angeles; Clifford Edwar Berry; Wilson Marcus Brubaker
Original assignee: Consolidated Vacuum Corp
Current assignee: Consolidated Vacuum Corp
Priority date: 1959-05-25
Filing date: 1960-05-06
Publication date: 1961-04-06
Also published as: GB949219A; US3535054A; US3535055A; DE1107368B; NL251847A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Kaltkathoden-Entladungs-Ionenpumpe mit einer Anode und einem Kollektor. Die Erfindung ist besonders gut zur Evakuierung von Edelgasen und anderer im allgemeinen nicht reagierender Ionen brauchbar.The invention relates to a method for improvement the power of a cold cathode discharge ion pump with an anode and a collector. The invention is particularly useful for evacuating noble gases and other generally non-reactive gases Ions useful.

Ionenpumpen lassen sich allgemein einteilen in Bauarten mit Heißkathoden- und Kaltkathodenentladung. Die USA.-Patentschrift 2 850 225 betrifft eine Kaltkathoden-Ionenpumpe. Solche Pumpen haben im allgemeinen eine hohe Leistungsfähigkeit, haben aber den Nachteil, daß sie verhältnismäßig groß und teuer sind.Ion pumps can generally be divided into types with hot cathode and cold cathode discharge. U.S. Patent 2,850,225 relates to a cold cathode ion pump. Have such pumps generally high performance, but have the disadvantage that they are relatively large and are expensive.

Eine Kaltkathoden-Entladungsvorrichtung zur Messung des Druckes in einem evakuierten Raum wird in der USA.-Patentschrift 2197 079 beschrieben. Die Penning-Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Ringanode, die zwischen zwei Kathoden innerhalb einer evakuierten Umhüllung untergebracht ist. Die Anode und die Kathoden liegen innerhalb eines starken Magnetfeldes. Ein gegenüber der Kathode hohes positives Potential wird an die Anode angelegt. Das Gas zwischen der Anode und den Kathoden wird ionisiert, so daß ein Strom zwischen beiden ermöglicht wird. Die Größe des Ionisationsstromes zeigt den Druck an, der zwischen der Anode und den Kathoden herrscht. Eine solche Vakuummeß vorrichtung hat den Nachteil, daß sie das zu messende Vakuum stört, da Ionen aus dem evakuierten Raum in die Oberfläche der Kathode der Vorrichtung gepumpt werden. Das zu messende Vakuum wird dabei gegenüber dem Vakuum erhöht, das sonst vorhanden wäre.A cold cathode discharge device for measuring the pressure in an evacuated space is shown in U.S. Patent 2,197,079. The Penning device consists essentially of a ring anode, which is housed between two cathodes within an evacuated envelope. The anode and the cathodes lie within a strong magnetic field. One across from the cathode high positive potential is applied to the anode. The gas between the anode and the cathodes will ionized so that a current is made possible between the two. The size of the ionization current shows the Pressure that exists between the anode and the cathodes. Such a vacuum measuring device has the Disadvantage that it interferes with the vacuum to be measured, since ions from the evacuated space into the surface the cathode of the device. The vacuum to be measured is compared to the vacuum increased that would otherwise be present.

Eine brauchbare Vakuumpumpe läßt sich durch Kombinieren einer Anzahl solcher Penning-Vorrichtungen zu einer einzigen Einheit herstellen. Eine Pumpe, die einfach aus einer Anzahl von Penning-Entladungsvorrichtungen mit kalter Kathode besteht, hat eine geringe Leistungsfähigkeit bei der Evakuierung von Edelgasen, da nämlich der Evakuierungsdruck, der bei der Verwendung der Pumpe beim Abpumpen von Edelgasen erreicht wird, nicht konstant bleibt, sondern schwankt. Die geringe Leistungsfähigkeit beim Abpumpen von Edelgasen ist eine Folge der Tatsache, daß die Pumpenflächen unfähig sind, die Ionen der in sie hineingepumpten Edelgasionen zu gettern. Mit »Gettern« soll die Herstellung physikalischer oder chemischer Bindungen zwischen Atomen und Molekülen der Pumpenflächen und den aus dem Gas entfernten Ionen bezeichnet werden. Die Unfähigkeit der Pumpenflächen, Edelgasionen zu gettern, ist eine Folge der Reaktionsunfähigkeit dieser Ionen.A useful vacuum pump can be made by combining a number of such Penning devices into a single unit. A pump simply made up of a number of Penning discharge devices with a cold cathode has poor evacuation efficiency of noble gases, namely the evacuation pressure that occurs when the pump is used Pumping of noble gases is achieved, does not remain constant, but fluctuates. The low performance when pumping noble gases is a consequence of the fact that the pump surfaces are incapable are to getter the ions of the noble gas ions pumped into them. The production is supposed to be done with "getters" physical or chemical bonds between atoms and molecules of the pump surfaces and the ions removed from the gas. The inability of the pump surfaces to generate noble gas ions gettering is a consequence of the inability of these ions to react.

Werden reaktionsunfähige Ionen von in der Ionenpumpe herrschenden Kraftfeldern an deren Ober-If non-reactive ions are generated by force fields prevailing in the ion pump at its upper

Verfahren zur Verbesserung
der Leistung einer Kaltkathoden-Process for improvement
the performance of a cold cathode

Entladungs -Ionenpump e
und zur Durchführung dieses VerfahrensDischarge ion pump e
and to carry out this procedure

Anmelder:Applicant:

Consolidated Vacuum Corporation,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)Consolidated Vacuum Corporation,
Rochester, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. Dr. jur. Fr. Lehmann, Patentanwalt, München 5, Papa-Schmid-Str. 1Representative: Dr.-Ing. Dr. jur. Ms. Lehmann, patent attorney, Munich 5, Papa-Schmid-Str. 1

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. Mai 1959Claimed priority:
V. St. v. America May 25, 1959

Wilson Marcus Brubaker, Arcadia,Wilson Marcus Brubaker, Arcadia,

Los Angeles, Calif.,Los Angeles, Calif.,

und Clifford Edwar Berry,and Clifford Edwar Berry,

Altadena, Los Angeles, Calif. (V. St. Α.),Altadena, Los Angeles, Calif. (V. St. Α.),

sind als Erfinder -genannt wordenhave been named as inventors

flächen getrieben, so werden sie körperlich in den äußersten Molekularschichten der Pumpenoberflächen eingeschlossen. Dieses Einschließen besteht darin, daß die Ionen unter die Oberflächen-Molekularschichten der Pumpe getrieben werden, so daß sie körperlich von den einschließenden Molekularschichten festgehalten werden. Es besteht keine wesentliche physikalische oder chemische Bindung zwischen den einschließenden Molekularschichten und den auf diese Weise eingeschlossenen reaktionsunfähigen Ionen. Beim Einschließen werden die Ionen im wesentlichen neutralisiert.When driven across surfaces, they are physically located in the outermost molecular layers of the pump surfaces locked in. This entrapment consists in bringing the ions under the surface molecular layers The pump is driven so that it is physically held in place by the enclosing molecular layers will. There is no substantial physical or chemical bond between the enclosing ones Molecular layers and the unreactive ions enclosed in this way. Upon entrapment, the ions are essentially neutralized.

Durch die Neutralisation werden die eingeschlossenen Ionen zu Atomen reaktionsunfähiger Substanzen. Werden die einschließenden Molekularschichten entfernt, so kehren die reaktionsunfähigen Atome in den evakuierten Raum zurück, da keine Bindung vorhanden ist. Die Rückkehr führt zu einem Anstieg des in dem evakuierten Raum herrschenden Druckes, da in den Raum die vorher eingeschlossenen Atome zusätzlich hineingebracht werden.The neutralization turns the trapped ions into atoms of non-reactive substances. If the enclosing molecular layers are removed, the unreactive atoms return to the evacuated room, as there is no bond. The return leads to an increase in the The pressure prevailing in the evacuated space, as the atoms previously enclosed in the space are also included be brought in.

Eingeschlossene Atome werden durch einen Vorgang befreit, der mit »Zerstäuben« bezeichnet wird.Trapped atoms are freed through a process called "atomization".

Unter »Zerstäuben« und »Zerstäuben einer Fläche« soll verstanden werden, daß aus einer Fläche Teilchen in verschiedenen Richtungen herausgeschlagen werden. Eine Zerstäubung wird hervorgerufen durch Bombardieren der Fläche mit Ionen hoher Geschwindigkeit.The terms "atomization" and "atomization of a surface" should be understood to mean that particles are formed from a surface be knocked out in different directions. Atomization is caused by bombing the surface with high velocity ions.

109 539/145109 539/145

Beim Zerstäuben der Pumpenflächen werden die Molekularschichten des Oberflächenmaterials abgetragen, die die reaktionsunfähigen Atome einschließen. Dann kehren diese Atome in den evakuierten Raum zurück.When the pump surfaces are atomized, the molecular layers of the surface material are removed, which include the unreactive atoms. Then these atoms return to the evacuated space.

Die Schwingungsnatur des Vorganges beim Abpumpen reaktionsunfähiger Ionen bei herkömmlichen Kaltkathoden-Entladungs-Ionenpumpen ist offenbar die Folge eines kumulativen oder lawinenartigen Effektes beim Zerstäuben. Wenn die molekularen Oberflächenschichten alle reaktionsunfähigen Atome, die sie festhalten können, eingeschlossen haben, werden durch weiteren Ionenbeschuß die eingeschlossenen Atome aus den beschossenen Oberflächenteilen befreit. Diese Befreiung hat zwei sofortige Wirkungen. Erstens steigt der Druck in dem evakuierten Raum im Verhältnis zu der Zahl der befreiten Atome. Zweitens wird durch die Erhöhung der Atomzahl im evakuierten Raum die Zerstäubungsgeschwindigkeit der Oberfläche erhöht, da mehr Ionen zum Beschüß der einschließenden Oberflächen zur Verfügung stehen.The vibrational nature of the process when pumping out non-reactive ions in conventional Cold cathode discharge ion pumping is apparently the result of a cumulative or avalanche Effect when atomizing. When the molecular surface layers contain all unreactive atoms, who they can hold, have trapped, become trapped by further ion bombardment Atoms freed from the bombarded surface parts. This release has two immediate effects. First, the pressure in the evacuated space increases in proportion to the number of atoms released. Second, by increasing the number of atoms in the evacuated space, the atomization speed increases the surface area increases as more ions are available to bombard the enclosing surfaces stand.

Durch eine Erhöhung der Zerstäubungsgeschwindigkeit der einschließenden Oberflächen werden darin eingefangene reaktionsunfähige Atome mit höherer Geschwindigkeit befreit. Der Druck innerhalb des evakuierten Raumes steigt daher weiter an, bis die Befreiungsgeschwindigkeit der reaktionsunfähigen Atome infolge des Zerstäubens nicht mehr die Geschwindigkeit überschreitet, mit welcher die zerstäubten Oberflächen reaktionsunfähige Ionen einschließen. Danach schließen die zerstäubten Oberflächen wieder die reaktionsunfähigen Beschußionen ein, bis ihr Einschließvermögen erreicht ist. Bei weiterem Beschüß mit reaktionsunfähigen Ionen beginnt dann wieder eine Befreiung der eingeschlossenen reaktionsunfähigen Atome mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Geschwindigkeit, unter welcher andere reaktionsunfähige Ionen eingeschlossen werden. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich also. Die Schwingungscharakteristik bei der Evakuierung reaktionsunfähiger Ionen bei herkömmlichen Ionenpumpen mit Kaltkathodenentladung hat ihre Ursache also nicht in einer Unfähigkeit der Pumpe, reaktionsunfähige Ionen in die Oberflächen der Vorrichtung zu pumpen, sondern liegt an der Unfähigkeit der Oberflächen, die hineingepumpten Ionen festzuhalten.By increasing the rate of atomization, the enclosing surfaces become trapped therein unreactive atoms freed at higher speed. The pressure inside the evacuated The space therefore continues to rise until the speed of liberation of the non-reactive atoms no longer the speed as a result of the atomization with which the sputtered surfaces trap unreactive ions. Thereafter the atomized surfaces recapture the unreactive bombardment ions until their containment capability is reached. With further bombardment with unreactive ions, a liberation begins again of the enclosed non-reactive atoms with a speed that is greater than the speed, under which other unreactive ions become trapped. The process described so it repeats itself. The oscillation characteristics during the evacuation of non-reactive ions in conventional ion pumps with cold cathode discharge, it is not caused by an inability the pump to pump unreactive ions into the surfaces of the device, but lies the inability of the surfaces to hold on to the ions that are pumped into them.

Nach der Erfindung wird die Schwingungscharakteristik bei der Evakuierung von Edelgasen oder anderen reaktionsunfähigen Ionen bei Ionenpumpen mit Kaltkathodenentladung mit einer Anode und einem Kollektor dadurch beseitigt, daß Ersatzmaterial aus einem Ersatzmaterialelement, das während des Pump- \^rorganges mit der Gasentladung der Ionenpumpe in Berührung steht, an dem Kollektor abgelagert wird und hierdurch gleichzeitig die abgepumpten Ionen eingefangen und gegettert werden. Dieses abgelagerte Ersatzmaterial führt zu einem zusätzlichen Einschließvermögen der zerstäubten Kathodenflächen.According to the invention, the vibration characteristic in the evacuation of noble gases, or other non-reactive ions in ion pumps with cold cathode discharge with an anode and a collector is eliminated by replacement material from a substitute material element which is during the pumping \ ^r organges with the gas discharge of the ion pump in contact , is deposited on the collector and thereby the pumped-out ions are captured and gettered at the same time. This deposited substitute material leads to an additional containment capacity of the sputtered cathode surfaces.

Eine nach der Erfindung gebaute Pumpe besitzt mindestens eine Anode, mindestens eine Kathode sowie eine Ersatzmaterialelektrode, die in der Nachbarschaft der oder jeder Kathode angeordnet ist. Alle Elektroden liegen innerhalb der evakuierten Umhüllung. Teilchen der Ersatzmaterialelektrode werden auf den zerstäubten Kathodenflächen mit einer Geschwindigkeit abgelagert, die mindestens im wesentlichen der Geschwindigkeit gleicht, unter welcher insgesamt Kathodenmaterial durch Zerstäubung verlorengeht. Hierdurch wird das Einschließvermögen der Pumpe aufrechterhalten. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung und den Ansprüchen.A pump built according to the invention has at least one anode, at least one cathode as well a substitute material electrode disposed in the vicinity of the or each cathode. All Electrodes are inside the evacuated envelope. Particles of the substitute material electrode are on deposited on the sputtered cathode surfaces at a rate at least substantially that of The rate at which total cathode material is lost through sputtering. This will maintain the containment capacity of the pump. More details and benefits of the invention emerge from the following description of several exemplary embodiments in conjunction with the drawing and the claims.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Penning-Vorrichtung für Kaltkathodenentladung.Fig. 1 is a side view of a penning device for cold cathode discharge.

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Ionisationspumpe, die aus einer Anzahl von Penning-Vorrichtungen besteht.Figure 2 is a top plan view, partially in section, of an ionization pump comprised of a number of Penning devices consists.

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht nach Linie 3-3 in Fig. 2.FIG. 3 is a partially sectioned side view taken along line 3-3 in FIG. 2.

Fig. 4 zeigt in Kurvendarstellung die Schwingungscharakteristik des Evakuierungsdruckes der Ionenpumpe nach Fig. 2 beim Abpumpen von Argon.Fig. 4 shows in a graph the oscillation characteristics of the evacuation pressure of the ion pump according to Fig. 2 when pumping out argon.

Fig. 5 zeigt in lotrechtem Schnitt eine Ionenpumpe mit Kaltkathodenentladung nach einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher Material von Ersatzmaterialelektroden zerstäubt und auf zerstäubten Teilen der Kathoden abgelagert wird.5 shows, in a vertical section, an ion pump with a cold cathode discharge according to an embodiment of the invention, in which material from replacement material electrodes sputtered and deposited on sputtered parts of the cathodes.

Fig. 6 zeigt in Kurvendarstellung die verbesserte Evakuierungsdruckkennlinie der Pumpe nach Fig. 5.FIG. 6 shows in a graph the improved evacuation pressure characteristic of the pump according to FIG. 5.

Fig. 7 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist zusammen mit Magnetfeldern verwendbar, die über eine lange Strecke in Richtung parallel zum Feld gleichmäßig oder homogen sind. Hier wird Material von Ersatzmaterialelektroden zerstäubt und auf zerstäubten Teilen der Kathode abgelagert.Figure 7 is a cross section through another embodiment of the invention. This embodiment can be used together with magnetic fields that extend over a long distance in the direction parallel to the field are uniform or homogeneous. Here material is sputtered from replacement material electrodes and sputtered on Parts of the cathode deposited.

Fig. 8 ist ein lotrechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Kathoden längs der Entladungsachse durchsichtige Teile haben und das Ersatzmaterial in der Nachbarschaft dieser durchsichtigen Teile abgelagert wird.Figure 8 is a vertical section through another embodiment of the invention in which the cathodes have transparent parts along the discharge axis and the substitute material in the vicinity of these transparent parts is deposited.

Fig. 9 zeigt in lotrechtem Schnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Ersatzmaterial aus einer Ersatzmaterialelektrode verdampft wird, die zwischen der Anode und der benachbarten Kathode angeordnet ist.Fig. 9 shows in vertical section another embodiment of the invention, in which the substitute material is evaporated from a substitute material electrode between the anode and the neighboring Cathode is arranged.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Penning-Entladungsvorrichtung mit kalter Kathode aus einer evakuierten Umhüllung 20, die eine Anode 21 und zwei Kathoden 22 enthält. Die Anode 21 ist durch eine Leitung 23 mit einem Hochspannungsanschluß 24 verbunden, der durch die evakuierte Umhüllung hindurchragt. Die beiden Kathoden 22 sind mit Hilfe einer gemeinsamen Leitung 25 mit einem Kathodenanschluß 26 verbunden, der durch die evakuierte Umhüllung hindurchragt. Ein Elektromagnet 27 erzeugt ein magnetisches Feld zwischen der Anode 21 und den Kathoden 22. Ein Einlaß 28 verbindet die Vorrichtung mit einem zu evakuierenden Raum.As shown in Fig. 1, the Penning discharge device with cold cathode consists of an evacuated one Enclosure 20 containing an anode 21 and two cathodes 22. The anode 21 is through a line 23 connected to a high voltage terminal 24 which protrudes through the evacuated envelope. the both cathodes 22 are connected to a cathode connection 26 by means of a common line 25, which protrudes through the evacuated envelope. An electromagnet 27 generates a magnetic field between the anode 21 and the cathodes 22. An inlet 28 connects the device to one evacuating room.

Die Anode 21 ist ringförmig ausgebildet, so daß die Elektronen durch die Anode hindurchtreten können, wobei eine verhältnismäßig kleine Wahrscheinlichkeit besteht, daß sie auf die Anodenfläche auftreffen. Die Kathoden 22 sind massiv ausgebildet, so daß die Ionen, die die Kathoden erreichen, auf deren Oberfläche auftreffen. Ein hohes positives Potential aus einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle wird an den Anodenanschluß 24 angelegt, und der Kathodenanschluß 26 wird durch eine gemeinsame, nicht dargestellte Verbindung geerdet. In der evakuierten Umhüllung 20 haben Elektronen daher das Bestreben, sich infolge der Anziehung zwischen dem positiven Potential der Anode und der negativen Elektronenladung gegen die Anode zu bewegen.The anode 21 is ring-shaped so that the electrons can pass through the anode, there is a relatively small likelihood that they will strike the anode surface. the Cathodes 22 are solid, so that the ions that reach the cathodes on their surface hit. A high positive potential from a high-voltage source (not shown) becomes applied to the anode terminal 24, and the cathode terminal 26 is through a common, not shown Connection earthed. In the evacuated envelope 20, electrons therefore tend to due to the attraction between the positive potential of the anode and the negative electron charge to move against the anode.

Während die Elektronen versuchen, sich der Anode 21 zu nähern, werden sie durch das von dem Magnet 27 erzeugte Magnetfeld dazu gezwungen, zwischen der Anode und den Kathoden einer Spiralbahn zu folgen, anstatt sich unmittelbar gegen die Anode zu bewegen.As the electrons try to approach the anode 21, they are caught by that of the magnet 27 generated magnetic field forced to follow a spiral path between the anode and the cathodes, instead of moving directly against the anode.

Während dieses Spirallaufes rufen die Elektronen eine Ionisation im Bereich des Magnetfeldes dadurch hervor, daß sie mit freien Molekülen und Atomen des in der Umhüllung enthaltenen Gases zusammenstoßen.During this spiral movement, the electrons cause ionization in the area of the magnetic field by that they collide with free molecules and atoms of the gas contained in the envelope.

Diese Ionen werden von den Kathoden22 angezogen und stoßen beim Auftreffen auf eine der Kathoden in die Oberflächen-Molekularschichten der Kathode hinein. Die Entfernung dieser Ionen aus der Gasphase in der evakuierten Umhüllung setzt daher den Druck innerhalb der Umhüllung herab.These ions are attracted to the cathodes22 and hit one of the cathodes in the surface molecular layers of the cathode into it. The removal of these ions from the gas phase in the evacuated enclosure therefore reduces the pressure within the enclosure.

Fig. 2 zeigt eine übliche Ionenpumpe, die im wesentlichen aus sechsunddreißig Penning-Entladungszellen mit kalter Kathode besteht. Die Ionenpumpe nach Fig. 2 besitzt eine zellenförmige Anode 30 innerhalbFigure 2 shows a conventional ion pump consisting essentially of thirty-six Penning discharge cells with a cold cathode. The ion pump of Figure 2 has a cellular anode 30 within

durchragende Kathodenanschluß 35 ist mit den beiden Kathoden 34 durch eine nicht dargestellte Leitung verbunden. Ein Einlaß 36 steht mit dem zu evakuierenden Raum in Verbindung.The protruding cathode connection 35 is connected to the two cathodes 34 by a line, not shown tied together. An inlet 36 is in communication with the space to be evacuated.

Die Kathoden sind aus reaktionsfähigem Material hergestellt; z. B. können Titan, Magnesium, Aluminium, Molybdän oder verschiedene der seltenen Erden benutzt werden. Es wird ein positives PotentialThe cathodes are made of reactive material; z. B. Titanium, Magnesium, Aluminum, Molybdenum or various rare earths can be used. It becomes a positive potential

Abpumpen von Argon, einem Edelgas, gemessen wurde. Ein positives Potential von 3000 V gegenüber der Kathode wird an die Anode gelegt. Der Druck innerhalb der evakuierten Umhüllung schwankt zwi-5 sehen einem Minimum von 0,75 ■ 10 ~⁶ mm Hg und einem Maximum von 2,5-10~⁶mmHg. Die Perioden zwischen Spitzen maximalen Druckes betragen etwa 6 Minuten.Pumping of argon, a noble gas, was measured. A positive potential of 3000 V with respect to the cathode is applied to the anode. The pressure within the evacuated enclosure fluctuates between a minimum of 0.75 · 10 ~ ⁶ mm Hg and a maximum of 2.5-10 ~ ⁶ mmHg. The periods between peaks of maximum pressure are about 6 minutes.

Fig. 5 zeigt eine verbesserte Entladungs-Ionenpumpe ίο mit kalter Kathode nach der Erfindung. Eine evakuierte Umhüllung 50 enthält zwei negative Kollektorelektroden 51 und eine Zellenanode 52. Ein Kathodenanschluß 53 tritt durch die evakuierte Umhüllung 50 hindurch und ist mit zwei Kathoden 51 durch eineFig. 5 shows an improved discharge ion pump ίο with a cold cathode according to the invention. One evacuated Enclosure 50 contains two negative collector electrodes 51 and a cell anode 52. A cathode terminal 53 passes through the evacuated envelope 50 and is with two cathodes 51 through one

der evakuierten Umhüllung 31. Eine Anodenleitung 15 gemeinsame, nicht dargestellte Leitung verbunden. 32 verbindet die Anode 30 mit einem Hochspannungs- Weder die Kathoden noch die Anode müssen aus reakanschluß 33. tionsfähigem Material hergestellt sein. Eine Anoden-the evacuated envelope 31. An anode line 15 common line, not shown, is connected. 32 connects the anode 30 to a high voltage Neither the cathode nor the anode need to be connected 33. material capable of being produced. An anode

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht leitung 54 verbindet die Anode 52 mit einem Hochder Ionenpumpe nach Fig. 2. Zwei Kathoden 34 sind Spannungsanschluß 55. Zwei zellenförmige Elektroden der oberen und der unteren Fläche der Anode 30 be- 20 56 aus Ersatzmaterial sind zwischen der Anode und nachbart. Der durch die evakuierte Umhüllung 31 hin- den Kathoden angeordnet. Wie Fig. 5 zeigt, sindFig. 3 shows a partially sectioned side view of the conduit 54 connecting the anode 52 to a high der Ion pump according to FIG. 2. Two cathodes 34 are voltage connection 55. Two cell-shaped electrodes the upper and lower surfaces of the anode 30 are 20 56 made of substitute material between the anode and neighbor. The cathodes are arranged behind the evacuated envelope 31. As Fig. 5 shows, are

sechs Ersatzelektrodenzellen für jede Anodenzelle vorgesehen. Eine Ersatzelektrodenleitung 57 verbindet die Ersatzelektroden 56 mit einem Vorspannungs-25 anschluß 58, der durch die evakuierte Umhüllung 50 hindurchragt. Ein Einlaß 59 verbindet die Vorrichtung mit dem zu evakuierenden Raum.six spare electrode cells are provided for each anode cell. A spare electrode line 57 connects the replacement electrodes 56 with a bias terminal 58 which is passed through the evacuated enclosure 50 protrudes. An inlet 59 connects the device to the space to be evacuated.

Die Ersatzmaterialelektroden können aus jedem Material bestehen, das sich zufriedenstellend zerstäu-The replacement material electrodes can be made of any material that atomizes satisfactorily.

gegenüber den Kathoden von etwa 3000 V an die 3° ben läßt. Es ist nicht nötig, daß die Elektroden 56 aus Anode 30 mit Hilfe des Hochspannungsanschlusses 33 reaktionsfähigem Material, z. B. Titan, hergestellt angelegt. werden. Werden jedoch Gase, die sich gettern lassen,compared to the cathodes of about 3000 V to the 3 ° ben can. It is not necessary to have the electrodes 56 off Anode 30 with the help of the high-voltage connection 33 reactive material, e.g. B. titanium made created. will. However, if gases that can be gettered

Eine Gasentladung, die in derselben Weise auftritt, evakuiert, so ist es vorteilhaft, solche reaktionsfähigen wie sie hinsichtlich der Penning-Vor richtung beschrie- Materialien zu verwenden, so daß die Pumpwirkung ben wurde, wird eingeleitet. Die bei der Gasentladung 35 durch die zusätzliche Getterwirkung erhöht wird. Die erzeugten Ionen werden in die Kathodenflächen ge- Ersatzelektroden 56 werden so angeordnet, daß die trieben und unter deren Oberflächen-Molekularschich- durch sie hindurchlaufenden Zellenkanäle im wesentten eingeschlossen. Einige der reaktionsfähigen Ionen liehen rechtwinkelig zu den Oberflächen der Kathoden werden durch Getterwirkung, und zwar durch physi- 51 verlaufen. Die Zellenkanäle brauchen mit den kaiische oder chemische Bindung mit Atomen und 4° Anodenzellenwandungen nicht zu fluchten. Molekülen des Kathodenmaterials festgehalten. Ein gegenüber der Kathode positives Potential vonA gas discharge that occurs in the same way is evacuated, so it is advantageous to keep those reactive as described with regard to the Penning device before to use materials, so that the pumping action is initiated. Which is increased in the gas discharge 35 by the additional getter effect. the ions generated are placed in the cathode surfaces. Replacement electrodes 56 are arranged so that the and under their surface molecular layer - essentially cell channels running through them locked in. Some of the reactive ions borrowed perpendicular to the surfaces of the cathodes are run through a getter effect, namely through physical 51. The cell channels need with the Caustic or chemical bond with atoms and 4 ° anode cell walls not to be aligned. Molecules of the cathode material held. A positive potential of

Infolge der hohen Potentialdifferenz zwischen der 2000 bis 4000 V wird an die Anode 52 mit Hilfe des Anode und der Kathode treffen die Ionen auf die Hochspannungsanschlusses 55 angelegt. Ein negatives Kathode mit einer verhältnismäßig großen Geschwin- Potential von 2000 bis 4000 V wird an die Ersatzdigkeit auf. Daher wird Material an der Oberfläche 45 elektrode 56 mit Hilfe des Vorspannungsanschlusses der Kathoden zerstäubt und bewegt sich in der allge- 58 angelegt. Ein Magnetfeld von 1000 bis 2000 Gauß meinen Richtung auf die Anode und die gegenüber- wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Magnets in liegende Kathode zu. der Pumpe erzeugt.As a result of the high potential difference between the 2000 to 4000 V is applied to the anode 52 with the help of the The anode and the cathode hit the ions applied to the high-voltage terminal 55. A negative one Cathode with a relatively large speed potential of 2000 to 4000 V is used for replacement on. Therefore, material on surface 45 becomes electrode 56 by means of the bias terminal the cathode sputtered and moved in the general 58 applied. A magnetic field of 1000 to 2000 Gauss my direction towards the anode and the opposite one is shown in with the help of a magnet (not shown) lying cathode closed. generated by the pump.

Durch die Entfernung von Material von der Infolge der Zellenanordnung der Anode und derBy removing material from the cell arrangement of the anode and the

Kathodenfläche werden die eingeschlossenen, reak- 5° Ersatzelektroden haben die Ionen, die sich von der tionsunfähigen, neutralisierten Atome in der nächst- Anode zu den Kathoden bewegen, das Bestreben, folgenden Molekularschicht freigelegt. Diese Atome einer Bahn zu folgen, die im wesentlichen rechterhalten dadurch Gelegenheit, sich zu entfernen. winkelig zu den Seiten der Ersatzelektrodenkanäle Ein Teil des von einer Kathode zerstäubten Mate- verläuft, und verhältnismäßig wenige Ionen treffen auf rials wird an der gegenüberliegenden Kathode abge- 55 die Ersatzelektroden auf. Infolge der großen Potentiallagert. Zerstäubtes Material wird außerdem an der differenz zwischen der Anode und den Ersatzelek-Anode und den Umhüllungswandungen abgelagert. troden werden Ionen, die sich den Ersatzelektroden Infolgedessen übersteigt die Entfernungsgeschwindig- nähern, beschleunigt, und die auf die Ersatzelektroden keit des Materials von einer Kathode durch Zerstäu- auftreffenden Ionen nähern sich diesen mit verhältnisbung die Geschwindigkeit, mit der an der Kathode 60 mäßig hoher Geschwindigkeit. Diese Zusammenstöße Material abgelagert wird, das von der gegenüber- führen zum Zerstäuben des Materials der Ersatzelekliegenden Kathode zerstäubt wurde. Es ergibt sich ein troden in Richtung auf die Kathoden. Gesamtverlust von Kathodenmaterial. Es ist somit Da die Ionen die Ersatzelektroden mit einer Aboffensichtlich, daß nach einer kurzen Arbeitsperiode prallbewegung (mit schrägem Einfall) treffen, wird die oszillierende Pumpe auftritt, wenn reaktions- 65 pro Zusammenstoß verhältnismäßig mehr Material unfähige Ionen, z. B. aus einem Edelgas, abgepumpt von den Ersatzelektroden zerstäubt, als wenn ein Ion werden. die Kathodenflächen im wesentlichen rechtwinkelig Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des tatsäch- triff t. Daher zerstäubt eine kleinere Anzahl die Ersatzlichen Druckes, abhängig von der Zeit, der in einer elektroden treffender Ionen genügend Material zum Pumpe der in Fig. 2 und 3 dargestellten Art beim 70 Ersatz des Gesamtmaterialverlustes der Kathoden-The cathode surface is the enclosed, reactive 5 ° Replacement electrodes have the ions, which differ from the movement incapable, neutralized atoms in the next anode to the cathode, the endeavor, exposed following molecular layer. These atoms follow a path that is essentially right thereby an opportunity to move away. angled to the sides of the spare electrode channels Part of the material sputtered by a cathode runs and relatively few ions strike it The replacement electrodes are removed from the opposite cathode. As a result of the large potential storage. Sputtered material will also affect the difference between the anode and the replacement anode and deposited on the envelope walls. Electrodes are ions that form the replacement electrodes As a result, the removal speed exceeds, accelerates, and that of the replacement electrodes The ability of the material from a cathode due to sputtering ions approach these with a ratio the speed at which the cathode 60 is moderately high speed. These clashes Material is deposited from the opposite lead to the atomization of the material of the replacement electrode Cathode was sputtered. There is a trode in the direction of the cathodes. Total loss of cathode material. It is thus since the ions evidently leave the replacement electrodes with a that after a short period of work impact movement (with oblique incidence) will hit the oscillating pump occurs when responsive 65 proportionally more material per collision incompetent ions, e.g. B. from a noble gas, pumped out from the replacement electrodes atomized, as if an ion will. the cathode surfaces are substantially rectangular. FIG. 4 is a graph of the actual impact. Therefore, a smaller number will atomize the replacements Pressure, depending on the time, that enough material in an electrode meets enough material to Pump of the type shown in FIGS. 2 and 3 when replacing the total material loss of the cathode

flächen, der infolge des Zerstäubens durch eine größere Anzahl von Ionenzusammenstößen auftritt.areas that occur as a result of sputtering due to a larger number of ion collisions.

Die folgenden Einzelheiten sind typisch für die Bauweise einer Ionenpumpe nach der in Fig. 5 darge-The following details are typical of the construction of an ion pump according to the method shown in FIG.

ist, d. h., die Entladung entspricht ihrer Form nach im allgemeinen dem Umriß jeder Anodenzelle, und das Zerstäuben der Kathode ist am größten gegenüber der Mitte der Anodenzelle. Bei der Ausführungsform nachis, d. that is, the shape of the discharge generally corresponds to the outline of each anode cell, and that Sputtering of the cathode is greatest towards the center of the anode cell. In the embodiment according to

stellten Ausführungsform der Erfindung. Die Ionen- 5 Fig. 8 werden diejenigen Teile der Kathoden, die mitpresented embodiment of the invention. The ions 5 Fig. 8 are those parts of the cathodes that are connected to

pumpe besitzt eine Anode und zwei Kathoden, die aus rostfreiem Stahl hergestellt sind. Die Ersatzmaterialelektrode kann ebenfalls aus rostfreiem Stahl hergestellt sein. Wenn Luft oder andere Gase, die teilweisepump has an anode and two cathodes made of stainless steel. The replacement material electrode can also be made of stainless steel. If air or other gases that partially

der Achse der Entladung fluchten, durchsichtig gemacht. Die Ersatzmaterialelektroden werden auf der Entladungsachse angeordnet. Einige der Ionen schlagen statt auf die Kathoden auf die Ersatzmaterial-aligned with the axis of the discharge, made transparent. The replacement material electrodes are placed on the Discharge axis arranged. Some of the ions hit the substitute material instead of the cathodes.

die evakuierte Umhüllung 80 hindurch und ist mit zwei Kathoden 81 mittels Leitungen 84 verbunden. Die Anode 82 ist durch eine Anodenleitung 85 mit einem Hochspannungsanschluß 86 verbunden. Jede derthe evacuated envelope 80 and is connected to two cathodes 81 by means of lines 84. The anode 82 is connected to a high-voltage terminal 86 by an anode line 85. Each of the

nungsanschluß 89 verbunden, der durch die evakuierte Umhüllung 80 hindurchragt. Ein Einlaß 59 verbindet die Umhüllung 80 mit dem zu evakuierenden Raum.Connection port 89 connected by the evacuated Sheath 80 protrudes. An inlet 59 connects the enclosure 80 with the space to be evacuated.

Ein gegenüber den Kathoden 81 positives Potential wird an die Anode 82 über den Hochspannungsanschluß 86 angelegt. Ein gegenüber den Kathoden 81 negatives Potential wird an die Elektroden 88 über den Vorspannungsanschluß 89 angelegt. Ionen, dieA potential that is positive with respect to the cathode 81 is applied to the anode 82 via the high-voltage terminal 86. One opposite the cathodes 81 negative potential is applied to electrodes 88 via bias terminal 89. Ions that

gegettert werden können, abgepumpt werden, ist es io elektroden auf und zerstäuben deren Material. Dieses vorteilhaft, die Ersatzmaterialelektrode und die Ka- Material wird an den Kathoden abgelagert und bildet thode aus einem reagierenden Material herzustellen, die Einschließschichten.Can be gettered, pumped out, it is io electrodes and atomizes their material. This Advantageously, the replacement material electrode and the Ka material is deposited on the cathodes and forms method of producing the containment layers from a reactive material.

so daß die Pumpenleistung durch das Gettern der Die Vorrichtung nach Fig. 8 besitzt eine evakuierteso that the pump output by the gettering of the The device according to FIG. 8 has an evacuated

reaktionsfähigen Ionen gesteigert wird und nicht vom Kammer 80, die zwei Kathoden 81 und eine Zellen-Einschließen allein abhängt. Die Gesamtbreite der 15 anode 82 enthält. Ein Kathodenanschluß 83 führt durch Pumpe beträgt 47,6 mm. Die Anode und jede Ersatzmaterialelektrode messen 25,4 mm im Quadrat. Die
Anode hat sechs quadratische Zellen. Die Ersatzmaterialelektrode hat sechunddreißig quadratischereactive ions is increased and does not depend on the chamber 80, which has two cathodes 81 and a cell confinement alone. The total width of the 15 anode includes 82. A cathode connection 83 leads through the pump is 47.6 mm. The anode and each substitute material electrode measure 25.4 mm square. the
The anode has six square cells. The substitute material electrode has thirty-six square ones

Zellen. Die Anode ist 29,6 mm breit, und jede Ersatz- ao Kathoden 81 weist eine Reihe von öffnungen 87 auf, materialelektrode ist 6,3 mm breit. Der Abstand zwi- von denen jede mit der Entladungsachse der zugehörischen einer Kathode und der benachbarten Ersatz- gen Anodenzelle fluchtet. Ersatzmaterialelektroden 88 elektrode beträgt 1,6 mm. Der Abstand zwischen jeder sind in der Nähe der Öffnungen 87 angeordnet. Durch Ersatzmaterialelektrode und der Anode beträgt diese Lage der Elektroden 88 wird Material von diesen 2,4 mm. Ein gegenüber der Kathode positives Poten- 25 zerstäubt und an den Kathoden abgelagert. Die Elektial von 3000 V wird an die Anode und ein gegenüber troden 88 sind über Leitungen mit einem Vorspander Kathode negatives Potential von 2000 V an die
Ersatzelektroden gelegt.Cells. The anode is 29.6 mm wide, and each replacement ao cathode 81 has a series of openings 87, the material electrode is 6.3 mm wide. The distance between each of which is aligned with the discharge axis of the associated one cathode and the adjacent replacement anode cell. Replacement material electrodes 88 electrode is 1.6 mm. The spacing between each are arranged in the vicinity of the openings 87. With the replacement material electrode and the anode, this position of the electrodes 88 is 2.4 mm. A potential positive to the cathode is atomized and deposited on the cathode. The Elektial of 3000 V is to the anode and an opposite troden 88 are negative potential of 2000 V to the cathode via lines with a bias
Replacement electrodes placed.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung des Evakuierungsdruckes, abhängig von der Zeit, der mit einer Ionenpumpe von den vorerwähnten Abmessungen erzielt wurde. Die abgepumpte Substanz ist Argon. Ein im wesentlichen konstanter Druck von etwa 10~⁶mmHg herrscht in der evakuierten Umhüllung.Figure 6 is a graph of evacuation pressure versus time obtained with an ion pump of the aforementioned dimensions. The pumped substance is argon. A substantially constant pressure of about 10 ~ ⁶ mmHg prevails in the evacuated enclosure.

Die in Fig. 4 dargestellte Oszillationseigenschaft ist 35 durch die Kathodenöffnungen 87 hindurchtreten, trefbeseitigt. Der in Fig. 4 dargestellte Minimaldruck fen auf die Elektroden 88 auf und zerstäuben deren liegt etwas unter dem in Fig. 6 gezeigten mittleren Material. Das zerstäubte Material von der einen Druck, was anzeigt, daß die Pumpgeschwindigkeit des Ersatzmaterialelektrode wird in erster Linie an der Gerätes mit der Evakuierungskennlinie nach Fig. 6 gegenüberliegenden Kathode und Ersatzmaterialeleketwas höher war als die Pumpgeschwindigkeit des 40 trode abgelagert, da der-Winkel, unter dem die zerGerätes mit der Kennlinie nach Fig. 4. stäubenden Ionen die Elektrodenfläche treffen, fast ein Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Er- rechter ist. Da die Elektroden 88 infolge ihrer Anordfindung. Diese Ausführungsform ist besonders brauch- nung längs der Entladungsachse in größerem Ausmaß bar in Vorrichtungen mit Magnetfeldern, die inner- zerstäubt werden als die Kathoden 81, wird Material halb eines großen Abstands in Richtung parallel zum 45 der Ersatzmaterialelektroden an den Kathoden mit Magnetfeld gleichmäßig sind. Eine zylindrische Ka- einer Geschwindigkeit abgelagert, die größer ist als thode 70 ist konzentrisch innerhalb einer zylindrischen der infolge des Zerstäubens an den Kathoden aufAnode 71 untergebracht, wodurch ein Ringraum 72 tretende Gesamtmaterialverlust. Es wird also fortgebildet wird. Ersatzmaterialelektroden 73 verlaufen laufend eine Einschließschicht an den Kathoden abgeaus der Nachbarschaft der Kathode 70 radial nach 50 lagert, wodurch eine günstige Pumpcharakteristik bei außen gegen die Anode 71. Verwendung reaktionsunfähiger Ionen für die Ent-Ein gegenüber der Kathode hohes positives Poten- ladungs-Ionenpumpe mit kalter Kathode erzielt wird, tial wird an die Anode 71 angelegt. Ein gegenüber der Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform der Kathode hohes negatives Potential wird an die Ersatz- Erfindung, bei welcher Material von Ersatzmaterialmaterialelektroden 73 angelegt. Einige der Ionen, die 55 elektroden verdampft und an den zerstäubten Teilen sich gegen die Kathode 70 bewegen, zerstäuben Mate- der Kathode abgelagert wird. Eine evakuierte Kanir rial aus den Ersatzmaterialelektroden 73 bei einem mer 90 enthält zwei Kathoden 91 und eine Zellen-Vorgang, der dem im Zusammenhang mit Fig. 5 be- anode 92. Die Anode ist durch eine Leitung 94 mit schriebenen ähnelt. Das von den Elektroden 73 zer- einem Hochspannungsanschluß 95 verbunden. Neben stäubte Ersatzmaterial wird an der Oberfläche der 60 jeder der Kathoden 91 ist je eine Ersatzmaterialelek-Kathode 70 abgelagert, so daß für ein fortlaufendes trode 96 angeordnet, so daß die Anode 92 von jederThe oscillation property shown in FIG. 4 is eliminated when passing through the cathode openings 87. The minimum pressure shown in Fig. 4 fen on the electrodes 88 and atomize them is slightly below the average material shown in FIG. The atomized material from one Pressure, indicating that the pumping speed of the replacement material is primarily due to the electrode Device with the evacuation characteristic curve according to FIG. 6 opposite cathode and substitute material higher than the pumping speed of the 40 trode was deposited because of the angle at which the zerDevice with the characteristic curve according to Fig. 4, sputtering ions almost hit the electrode surface Fig. 7 shows another embodiment of the right hand. Since the electrodes 88 as a result of their arrangement. This embodiment is particularly useful along the discharge axis to a greater extent Bar in devices with magnetic fields that are sputtered internally as the cathodes 81 becomes material half a large distance in the direction parallel to the 45 of the replacement material electrodes on the cathodes Magnetic field are uniform. A cylindrical ka- deposited at a speed that is greater than Method 70 is concentric within a cylindrical anode as a result of sputtering at the cathodes 71 housed, whereby an annular space 72 occurring total loss of material. So it is trained will. Substitute material electrodes 73 continuously extend an containment layer on the cathodes the vicinity of the cathode 70 is superimposed radially to 50, whereby a favorable pumping characteristic at outside against the anode 71. Use of non-reactive ions for the Ent-Ein A high positive potential charge ion pump is achieved with a cold cathode compared to the cathode, tial is applied to the anode 71. A compared to FIG. 9 shows another embodiment of the Cathode high negative potential is applied to the replacement invention, in which material from replacement material material electrodes 73 created. Some of the ions that evaporated 55 electrodes and attached to the atomized parts move against the cathode 70, atomizing material- the cathode is deposited. An evacuated Kanir rial from the replacement material electrodes 73 at a mer 90 contains two cathodes 91 and a cell process, the anode 92 in connection with FIG wrote resembles. That of the electrodes 73 is connected to a high-voltage connection 95. Next to Dusted substitute material is deposited on the surface of the 60. Each of the cathodes 91 is a substitute material electrode 70 deposited so that for a continuous trode 96 arranged so that the anode 92 of each

Einschließen reaktionsunfähiger Ionen gesorgt wird, die in die Kathode hineingepumpt werden. Hierdurch wird eine günstige Arbeitsweise des Abpumpens reaktionsfähiger Ionen erzielt.Trapping unreactive ions is provided which are pumped into the cathode. Through this a favorable mode of pumping out reactive ions is achieved.

Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 8 ist besonders nützlich, wenn das Magnetfeld gleichmäßig, aber kurz ist. Es wurde ermittelt, daß die Dichtigkeit der das Zerstäuben hervorrufenden Ionen normaler-The embodiment of the invention according to Fig. 8 is particularly useful when the magnetic field is uniform, but is short. It has been determined that the density of the ions causing the sputtering is normal.

Kathode 91 durch eine Ersatzmaterialelektrode 96 getrennt ist. Die Elektroden 96 haben Leitungen 97, die
durch die Kathoden 91 hindurchführen. Die Leitungen
97 sind gegenüber den Kathoden 91 und der Umhüllung 90 isoliert. Eine Batterie 99 vervollständigt einen
elektrischen Stromkreis für jede Elektrode 96 und
dient zu deren Heizung.Cathode 91 is separated by a substitute material electrode 96. The electrodes 96 have leads 97 that
pass through the cathodes 91. The lines
97 are insulated from the cathodes 91 and the casing 90. A battery 99 completes one
electrical circuit for each electrode 96 and
serves to heat them.

Durch das Heizen wird Material der Elektroden 96The heating becomes the material of the electrodes 96

weise am größten längs der Achse der Gasentladung 70 verdampft. Das verdampfte Material wird an den be-evaporated most along the axis of the gas discharge 70. The evaporated material is transferred to the

nachbarten Kathodenflächen abgelagert. Diese Kathodenflächen sind die durch Ionenbeschuß zerstäubten Flächen. Die Verdampfungsgeschwindigkeit des Elektrodenmaterials wird durch das Potential der Batterien 99 geregelt, so daß Ersatzmaterial vorzugsweise an den zerstäubten Kathodenflächen mit einer Geschwindigkeit abgelagert wird, die im wesentlichen der Geschwindigkeit des durch das Zerstäuben entstehenden Gesamtmaterialverlustes der Kathoden 91 entspricht. Auf diese Weise wird ein kontinuierlicher Film von Kathodenersatzmaterial an den Kathoden 91 abgelagert, und zwar durch die Verdampfung des Ersatzmaterial von den Kathoden 96. Diese Elektroden, die Anode und die Kathode können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. Werden reaktionsfähige Ionen abgepumpt, so werden vorzugsweise reaktionsfähige Materialien für die Kathoden und die Ersatzmaterialelektroden verwendet, so daß zusätzlich eine Getterwirkung ausgeübt wird.deposited adjacent cathode surfaces. These cathode surfaces are those sputtered by ion bombardment Surfaces. The rate of evaporation of the electrode material is determined by the potential of the batteries 99 regulated so that replacement material is preferentially applied to the sputtered cathode surfaces at a speed is deposited, which is essentially the speed of the resulting from the sputtering Total material loss of the cathodes 91 corresponds. This way it becomes a continuous Film of cathode replacement material deposited on the cathodes 91 by the evaporation of the Substitute material from the cathodes 96. These electrodes, the anode and the cathode can be made from any suitable material. If reactive ions are pumped out, preferably reactive materials are used for the cathodes and the replacement material electrodes, so that in addition a getter effect is exerted.

Claims

Patent claims:

1. Method for improving the performance of a cold cathode discharge ion pump using an anode and a collector, characterized in that replacement material consists of a replacement material element, which is in contact with the gas discharge of the ion pump during the pumping process, is deposited on the collector and

1010

as a result, the pumped-out ions are captured and gettered at the same time.

2. The method according to claim 1, characterized in that the replacement material from the replacement material element is atomized onto the collector.

3. The method according to claim 1, characterized in that the replacement material from the replacement material element is evaporated.

4. Cold cathode discharge ion pump with anode and collector for carrying out the process according to claim 1 to 3, characterized in that the collector is the substitute material element adjacent and remote from the anode.

5. Pump according to claim 4, characterized in that the replacement material element is cell-like is built.

6. Pump according to claim 4, characterized by such an arrangement of the collector and of the replacement material element that the replacement material from the replacement material element during the Pumping process evaporates, is deposited on the collector surface and at the same time the pumped out Ions are collected.

Considered publications:
German Auslegeschriften No. 1 052 053, A23048 Ia / 27 d (published on June 21, 1956).

1 sheet of drawings