DE1168601B - Process and device for achieving the desorption of molecules or atoms of gaseous or vaporous substances attached to the wall surfaces of a vacuum recipient - Google Patents

Process and device for achieving the desorption of molecules or atoms of gaseous or vaporous substances attached to the wall surfaces of a vacuum recipient

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DE1168601B
DE1168601B DEL37546A DEL0037546A DE1168601B DE 1168601 B DE1168601 B DE 1168601B DE L37546 A DEL37546 A DE L37546A DE L0037546 A DEL0037546 A DE L0037546A DE 1168601 B DE1168601 B DE 1168601B
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DEL37546A
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Inventor
Dr Hasso Moesta
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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E Leybolds Nachfolger AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H01J41/12Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps
    • H01J41/14Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of thermionic cathodes
    • H01J41/16Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of thermionic cathodes using gettering substances

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzielung der Desorption von an Wandflächen eines Vakuumrezipienten angelagerten Molekülen oder Atomen gas- bzw. dampfförmiger Substanzen In der Hochvakuumtechnik stellt die Schaffung weitgehend gereinigter Oberflächen ein sehr wesentliches und schwierig zu lösendes Problem dar, weil die von solchen Oberflächen fortgesetzt frei werdenden gas- oder dampfförmigen Substanzen eine Druckerhöhung im Innenraum herbeiführen, welche die Erreichung extrem hoher Vakuumwerte etwa unterhalb 10-s mm Hg unmöglich macht. Man ist daher bei Hoch- und Ultrahochvakuumapparaturen gezwungen, durch die Umhüllung der Bauteile mit Heizkörpern eine Aufheizung der Oberflächen gegebenenfalls bis auf etwa 400° C durchzuführen, wobei die an den Oberflächen außerordentlich festhaftenden, adsorbierten Moleküle oder Atome bei genügender Ausheizzeit schließlich freigesetzt werden und sich durch das angeschlossene Pumpsystem aus dem Vakuumrezipienten entfernen lassen. Es wird jedoch die Beheizung durch Strahlungsöfen u. dgl. als sehr unangenehm empfunden, weil sämtliche Bauelemente einschließlich der Dichtungen eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen müssen, so daß verschiedene, aus anderen Gründen günstig erscheinende Werkstoffe wegen der Unmöglichkeit eines Ausheizprozesses nicht angewendet werden können. Nachteilig ist es vor allem, daß die Wärmeeinwirkung überwiegend durch eine Beheizung von außen erfolgt und die inneren Oberflächen erst dann eine genügend hohe Temperatur annehmen, nachdem die Wandschichten und insbesondere die äußeren Verbindungs-und Anschlußteile bereits einen erheblich höheren Temperaturwert erreicht haben.Method and device for achieving the desorption of wall surfaces molecules or atoms in gaseous or vaporous form attached to a vacuum recipient Substances In the high vacuum technology represents the creation of largely purified Surfaces are a very significant and difficult problem to solve because the gaseous or vaporous substances continuously released from such surfaces bring about a pressure increase in the interior, which the achievement of extremely high Makes vacuum values about below 10-s mm Hg impossible. One is therefore at high and Ultra-high vacuum apparatus forced by enclosing the components with radiators to heat the surfaces up to approx. 400 ° C if necessary, the adsorbed molecules that adhere extremely firmly to the surfaces or atoms are finally released and get through if the heating time is sufficient remove the connected pump system from the vacuum recipient. It will However, the heating by radiant ovens and the like felt very uncomfortable, because all components including the seals have a high temperature resistance must have, so that different, for other reasons appear favorable Materials are not used because of the impossibility of a bakeout process can. It is particularly disadvantageous that the heat is predominantly by a Heating takes place from the outside and only then does the inner surfaces sufficiently Assume high temperature after the wall layers and especially the outer ones Connecting and connecting parts have already reached a considerably higher temperature value to have.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzielung der Desorption von an Wandflächen eines Vakuumrezipienten angelagerten Molekülen oder Atomen gas- bzw. dampfförmige Substanzen, wobei die zur Desorption anzuregenden Oberflächen mittels einer Lichtstrahlung bestrahlt werden.The invention relates to a method for achieving desorption of molecules or atoms attached to the wall surfaces of a vacuum recipient or vaporous substances, the surfaces to be excited for desorption be irradiated by means of light radiation.

Es ist bekannt, zwischen einer Treibmittelpumpe und einem Vakuumrezipienten ein elektrisches Heizelement anzuordnen, welches auf Glühtemperatur gebracht werden kann und dabei eine Lichtstrahlung aussendet. Der Zweck dieser Maßnahme ist jedoch darin zu sehen, daß der aus der Treibmittelpumpe nach dem Vakuumrezipienten rückströmende Dampf bei starker Erhitzung der Heizelemente durch einen Crackprozeß in solche Komponenten zerlegt wird, die durch die Treibmittelpumpe besser abgepumpt werden können. Außerdem ist eine hohe Temperatur der Heizelemente zur Steigerung des Elektronenaustrittes erwünscht. Die Anwendung höherer Temperaturen wird ausschließlich unter dem Gesichtspunkt einer Zerlegung der Dampfmoleküle in leichter abpumpbare Permanentgase vorgeschlagen. Die gemäß der Erfindung beabsichtigte Erwärmung der Wandflächen auf Temperaturen, die eine Desorption gebundener Gasmoleküle bewirken, wird nach der bekannten Vorrichtung keineswegs erreicht.It is known to be between a propellant pump and a vacuum recipient to arrange an electrical heating element, which are brought to the annealing temperature can and thereby emits a light radiation. The purpose of this measure, however, is it can be seen that the flowing back from the propellant pump to the vacuum recipient Steam when the heating elements are strongly heated by a cracking process into such components is disassembled, which can be pumped out better by the propellant pump. aside from that is a high temperature of the heating elements to increase the escape of electrons he wishes. The use of higher temperatures is solely from the point of view A breakdown of the vapor molecules into permanent gases that can be pumped off more easily is proposed. The heating of the wall surfaces intended according to the invention to temperatures which cause a desorption of bound gas molecules, according to the known device by no means achieved.

In einer anderen bekannten Vorrichtung zur Ausheizung von zu evakuierenden Glaskörpern wird eine Erhitzung des Glases durch direkte Stromerhitzung, Elektronenbombardement oder Hochfrequenz erreicht. Durch die dabei auftretende Strahlung der großen Elektroden wird das Glas stark erhitzt und entgast. Diese starke Erhitzung wird jedoch nach der erfindungsgemäßen Methode vermieden.In another known device for baking out to be evacuated Glass bodies are heated by direct current heating, electron bombardment or high frequency reached. Due to the radiation generated by the large electrodes the glass is heated strongly and degassed. However, this intense heating will after avoided the method according to the invention.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Lichtstrahlung eine solche Wellenlänge aufweist, bei der nach der Art der angelagerten gas- oder dampfförmigen Substanzen eine wenigstens annähernd maximale Desorption erreicht wird. Die Wirkung dieser Maßnahme, welche ohne äußere Beheizung der Bauelemente, lediglich eine Bestrahlung der inneren Oberflächen mit einer Strahlung von einem gewissen Gebiet der Wellenlänge vorsieht, dürfte darin begründet sein, daß eine Absorption der Strahlungsenergie an der Bindung der Moleküle oder Atome eintritt, welche die festhaftenden Oberflächenschichten zerbricht und deren Entfernung ermöglicht. Die Bauelemente werden hierbei nur einer wesentlich geringeren Wärmebelastung ausgesetzt, und diese tritt bevorzugt an der gewünschten Stelle, nämlich unmittelbar an den zu reinigenden Oberflächen ein.According to the invention it is proposed that the light radiation be such Has wavelength at which according to the type of accumulated gaseous or vaporous Substances an at least approximately maximum desorption is achieved. The effect this measure, which without external heating of the components, only an irradiation the inner surfaces with a radiation of a certain range of the wavelength provides, should be justified in the fact that an absorption of the radiant energy occurs at the bond of the molecules or atoms that form the firmly adhering surface layers breaks and enables their removal. The components are only one significantly less exposed to heat, and this occurs preferentially at the desired location, namely directly on the surfaces to be cleaned.

Die Wellenlänge der Strahlung muß in gewisser Weise der Art der angelagerten Substanzen angepaßt sein, wobei sich die günstigsten Ergebnisse im allgemeinen nur durch entsprechende Versuche ermitteln lassen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß besonders vorteilhafte Ergebnisse dann erreicht werden können, wenn man eine Lichtstrahlung mit einem erheblichen Anteil im Bereich des langwelligen Rot und Ultrarot, etwa zwischen 800 und 1000 nm Wellenlänge verwendet.The wavelength of the radiation must in some way match the nature of the accumulated Substances be adapted, with the most favorable results in general only can be determined by appropriate tests. It has been shown, however, that particularly beneficial results can then be achieved, if you have a Light radiation with a considerable proportion in the range of long-wave red and Ultrared, used approximately between 800 and 1000 nm wavelength.

Die Lehre der Erfindung läßt sich in verschiedenen Anordnungen und mit verschiedenen an sich bekannten Strahlungsquellen verwirklichen. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist zur Erzeugung der Lichtstrahlung im Inneren des Vakuumrezipienten eine UV-Lichtquelle von an sich bekannter Konstruktion angeordnet. Dabei erscheint eine in einem Quarzgefäß brennende Quecksilberdampfentladung als Strahlungsquelle besonders gut geeignet.The teaching of the invention can be in various arrangements and realize with different radiation sources known per se. With an expedient Embodiment is for generating the light radiation inside the vacuum recipient arranged a UV light source of known construction. Appears a mercury vapor discharge burning in a quartz vessel as a radiation source particularly suitable.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt. Man erkennt einen rohrförmigen Höchstvakuumrezipienten 1, in dem ein möglichst tiefer Druck unterhalb 10-7 Torr erzeugt werden soll. An diesen Hochvakuumrezipienten 1 ist eine Treibmittelpumpe 2 mit einer mechanischen Vorpumpe 3 unmittelbar angeschlossen. Etwa im Bereich der Mittelachse des Hochvakuumbehälters 1 ist ein Glühdraht 4 ausgespannt und an Anschlußstücken 5, 6, welche gleichzeitig zur Stromzuführung dienen, gehalten. Die Anschlußstücke 5, 6 werden über vakuumdichte Isoliereinsätze 7, 8 nach außen geführt und dort mit Zuleitungen 9, 10 verbunden. Die zur Beheizung erforderliche Energie liefert eine mit den Zuleitungen 9, 10 verbundene Batterie Il. In der Zuleitung 10 ist ein Regelwiderstand 12 vorgesehen, welcher die Einstellung einer bestimmten Stromstärke und damit die Festlegung der Temperatur des Glühdrahtes 4 erlaubt.In the drawing, an embodiment of an apparatus for performing the method is shown schematically. One recognizes a tubular maximum vacuum recipient 1 in which the lowest possible pressure below 10-7 Torr is to be generated. A propellant pump 2 with a mechanical backing pump 3 is directly connected to this high vacuum recipient 1. Approximately in the area of the central axis of the high vacuum container 1, a filament 4 is stretched out and held on connecting pieces 5, 6, which also serve to supply power. The connecting pieces 5, 6 are led to the outside via vacuum-tight insulating inserts 7, 8 and connected there to supply lines 9, 10 . The energy required for heating is supplied by a battery II connected to the supply lines 9, 10. In the supply line 10 a control resistor 12 is provided, which allows the setting of a certain current strength and thus the definition of the temperature of the filament 4.

Zur Beobachtung des Glühdrahtes 4 ist an dem Hochvakuumbehälter 1 ein Einblickfenster 13 vorgesehen, so daß die Temperatur des Glühdrahtes 4 etwa mit Hilfe eines optischen Pyrometers 14 durch Messung der gesamten Strahlung bestimmt werden kann. An die Stelle des Glühdrahtes 4 kann außerdem eine Quarzröhre treten, in der eine Quecksilberdampfentladung gezündet wird. Schließlich erscheint als Strahlungsquelle auch die Verwendung von sogenannten »Nernststiften« oder »Globaren« denkbar,-deren Strahlungseigenschaften sich den Eigenschaften eines schwarzen Körpers nähern.To observe the glow wire 4, the high vacuum container 1 a viewing window 13 is provided so that the temperature of the filament 4 is approximately determined with the aid of an optical pyrometer 14 by measuring the total radiation can be. A quartz tube can also take the place of the filament 4, in which a mercury vapor discharge is ignited. Eventually appears as a radiation source The use of so-called "Nernst pens" or "Globaren" is also conceivable, -their Radiation properties approach the properties of a black body.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erzielung der Desorption von an Wandflächen eines Vakuumrezipienten angelagerten Molekülen oder Atomen gas- bzw. dampfförmiger Substanzen, wobei die zur Desorption anzuregenden Oberflächen mittels einer Lichtstrahlung bestrahlt werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Lichtstrahlung eine solche Wellenlänge aufweist, bei der nach der Art der angelagerten gas- oder dampfförmigen Substanzen eine wenigstens annähernd maximale Desorption erreicht wird. Claims: 1. A method for achieving the desorption of Wall surfaces of a vacuum recipient, attached molecules or atoms gas or vaporous substances, the surfaces to be stimulated for desorption by means of a light radiation are irradiated, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that the light radiation has such a wavelength at which, according to Art of the accumulated gaseous or vaporous substances is at least approximately a maximum Desorption is achieved. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlung mindestens einen erheblichen Anteil im Bereich des langwelligen Rot und Ultrarot etwa zwischen 800 und 1000 nm Wellenlänge enthält. 2. The method according to claim 1, characterized in that that the light radiation at least a considerable proportion in the range of the long-wave Contains red and ultrared between about 800 and 1000 nm wavelength. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Lichtstrahlung im Inneren des Vakuumrezipienten eine UV-Lichtquelle von an sich bekannter Konstruktion angeordnet ist. 3. Device for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that that a UV light source is used to generate the light radiation inside the vacuum recipient is arranged by a known construction. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle eine vorzugsweise in einem Quarzgefäß eingeschlossene Quecksilberdampfentladung verwendet wird: In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 245 216; W. Espe und M. K n o 1 l , »Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik«, Springer Verlag Berlin, 1936, S. 191 und 192.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that a mercury vapor discharge preferably enclosed in a quartz vessel is used as the radiation source: Considered publications: USA.-Patent No. 2 245 216; W. Espe and M. K no 1 l, "Material science of high vacuum technology", Springer Verlag Berlin, 1936, pp. 191 and 192.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3701724A1 (en) * 1987-01-22 1988-08-04 Fraunhofer Ges Forschung METHOD AND DEVICE FOR IMPROVING A VACUUM IN A GAS SEAL CONTAINER
DE102013113019A1 (en) * 2013-11-25 2015-05-28 Heraeus Noblelight Gmbh Vacuum pump unit

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2245216A (en) * 1939-10-11 1941-06-10 Distillation Products Inc Vacuum apparatus

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