DE1179325B - Ionen-Getter-Vakuumpumpe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F04f Deutsche Kl.: 27 d-5/04

Nummer: 1179 325

Aktenzeichen: V 21377 VIII c / 27 d

Anmeldetag: 29. September 1961

Auslegetag: 8. Oktober 1964

Die Erfindung betrifft eine Ionen-Getter-Vakuumpumpe, bei der das Pumpengehäuse eine zentrale Kammer bildet, die mit der zu evakuierenden Vorrichtung verbunden wird und mit einer Mehrzahl kleinerer Kammern in Verbindung steht, welche an der genannten zentralen Kammer nach außen sich erstreckend angesetzt sind und mit der zentralen Kammer die gleiche Längsrichtung haben und je eine Anodenanordnung und eine aus reaktivem Material bestehende Kathodenanordnung enthalten, welch letztere durch Bombardement zerstäubt, wobei sich die Elektrodenanordnung in einem die Kathoden und die Anodenanordnung durchsetzenden magnetischen Feld befindet und ein elektrisches Feld für die Zwecke der Erzeugung einer Glimmentladung zwischen der Kathodenanordnung und der Anodenanordnung erzeugt wird.

Die bisher gebräuchlichen Vakuumpumpen ließen sich im allgemeinen nur unbequem unter räumlich gedrängten Verhältnissen benutzen, weil ihre Außenform hierfür nicht geeignet war und sich verschiedene hervorstehende Teile an der Außenwandung des Pumpengehäuses befanden, beispielsweise bildeten solche störenden Teile die Magnetenanordnung und die Hochspannungsdurchführung. Die Hochspannungsdurchführung dient dem Zweck, die Hochspannung den Pumpenelementen zuzuführen, und die Durchführungsisolatoren ragten im allgemeinen an der Außenwandung hervor. Es konnte daher leicht zu Beschädigungen der Isolatoren und des Hoch-Spannungsanschlusses kommen.

Gemäß der Erfindung ist für die Zwecke der Zuführung der Hochspannung ein Durchführungsisolator in solcher Weise vorgesehen, daß der vakuumdicht abschließende Hochspannungsisolator in einer Vertiefung und innerhalb des Gehäuseprofils liegt.

Eine erfindungsgemäße Pumpe ist von gedrängter Bauweise und hat eine verhältnismäßig glatte Oberfläche, wobei die Gefahr der Beschädigung der Hoch-Spannungsdurchführung durch Anbringen des Hochspannungsisolators in einer Vertiefung wesentlich verringert ist.

Die Pumpe ist dabei so ausgebildet, daß die Außenwandungen des Pumpengehäuses eine praktisch nicht unterbrochene Fläche bilden, wobei die in der Vertiefung angeordnete Hochspannungsdurchführung so ausgebildet ist, daß ein beschädigter oder abgenutzter Isolator leicht ausgewechselt werden kann. Weiter kann die erfindungsgemäße Pumpe mit einer besonderen, den vorgenannten Zwecken angepaßten Magnetenanordnung versehen werden.

Ionen-Getter-Vakuumpumpe

Anmelder:

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

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

William Arthur Lloyd, Sunnyvale, Calif.,

Renn Zaphiropoulos, Los Altos, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 3. Oktober 1960 (60 156)

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ferner die Anwendung einer kleineren Kammer vorgesehen, die eine Verstärkungsrippe des Pumpengehäuses bildet.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe,

F i g. 2 eine teilweise gebrochene Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Pumpe entsprechend Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise gebrochene Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der auswechselbaren Hochspannungsdurchführung.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Vakuumpumpe besteht aus dem Vakuumgehäuse 11, welches beispielsweise aus nichtrostendem Stahl bestehen kann und eine mittlere rechteckige Kammer 12 bildet, an die zwei kleinere rechteckige Kammern 13 angesetzt sind, so daß diese kleineren Kammern über längliche, in den Seitenwandungen der mittleren rechteckigen Kammer 12 vorgesehene Öffnungen mit derselben in Verbindung stehen. Das obere und das untere Ende des Vakuumgehäuses 11 sind durch Wandungen 15 verschlossen, die beispielsweise im Wege der Schutzgasschweißung mit den Seitenwandungen des Pumpengehäuses 11 verbunden sind.

409 690/89

Ein rohrförmiger Anschlußstutzen 16, der ebenfalls aus nichtrostendem Stahl bestehen kann, ist an der eine Öffnung besitzenden oberen Wandfläche 15 vorgesehen und steht mit der mittleren Kammer 12 in Verbindung. Ein Flanschring 17, der auch aus nichtrostendem Stahl bestehen kann, ist am oberen Ende des Rohrstutzens 16 vakuumdicht befestigt und dient dem Zweck, die Pumpe an die zu evakuierende Vorrichtung anzuschließen.

Die Pumporgane der erfindungsgemäßen Pumpe befinden sich in den beiden kleineren Kammern 13, wobei diese Pumporgane aus Kathodenplatten 18 und einer Anodenanordnung 19 bestehen. Die Kathodenplatten 18 und die Anodenanordnung 19 bestehen aus reaktivem Material, beispielsweise aus Titan, und sind in den kleineren rechteckigen Kammern 13 unter Anwendung von Distanzierstücken 20 angeordnet; die Distanzierstücke 20 sind keramische Isolatoren, durch welche die Anode 19 gegenüber den Kathoden 18 isoliert wird, so daß der richtige Abstand zwischen den Kathodenplatten 18 und der zellenförmig ausgebildeten Anode 19 aufrechterhalten wird. Die Kathodenplatten 18 sind miteinander verbunden durch die Klammern 28, welche an dem auf Erdpotential befindlichen Pumpengehäuse 11 befestigt sind.

Hochspannung wird der Anode 19 durch die öffnung 21 zugeführt, die an der Seitenwandung des Gefäßes 11 vorgesehen ist, wobei an der Wandfläche eine zylindrische Vertiefung 22 vorgesehen ist, an deren innerem verschlossenem Ende der keramische Isolator 23 angeordnet ist. Der Isolator 23 wird von der die Hochspannung führenden Durchführung 24 durchsetzt, wobei die Durchführung über die Zuleitung 25 in geeigneter Weise mit der Anodenanordnung 19 verbunden ist. Die Vertiefung 22 bildet eine vakuumdicht abgeschlossene nach außen offene Kammer, deren Rand an dem Vakuumgehäuse 11 im Schutzgasschweißverfahren befestigt ist.

Ein magnetisches Feld von 1000 bis 1800 Gauß wird senkrecht zu den Kathodenplatten 18 durch eine Mehrzahl rechteckiger Ferritkörper 26 erzeugt. Die Ferritkörper sind an Polstücken 27 befestigt, welche die Form rechteckiger Platten haben und in einer passenden Weise an dem Pumpengehäuse befestigt sind.

Im Betrieb wird die Pumpe auf einen Druck von etwa 10"² mm Hg beispielsweise mittels einer mechanischen Pumpe evakuiert. Es wird dann ein positives Potential von etwa 3000VoIt gegenüber den Kathodenplatten 18 an die Anode 19 gelegt, zu dem Zweck, eine Glimmentladung auszulösen. Das von den Ferritkörpern 26 erzeugte magnetische Feld hat eine Stärke zwischen 1000 und 1800 Gauß.

Die sich ergebende Ionisierung und das Bombardement der negativen Kathodenplatten durch positive Ionen ist bei derartigen mit Getterwirkung arbeitenden Vakuumpumpen bekannt. Dadurch, daß im vorliegenden Fall die Hochspannungsdurchführung in einer Vertiefung angeordnet ist, ist die Gefahr einer Beschädigung der Isolatoren 23 und der Hochspannungszuführung 24 wesentlich verringert, da dieselben unterhalb der Außenfläche des Pumpengehäuses liegen.

Die Konstruktion der Pumpe ist derart, daß die rechteckigen Ferritkörper 26 sich gut den anliegenden Teilen der Pumpe anpassen. Auf diese Weise hat die erfindungsgemäße Pumpe einen denkbar geringen Raumbedarf und ist von glatter Außenform und dadurch bequem zu benutzen.

In den Fig. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das beispielsweise aus nichtrostendem Stahl bestehende Pumpengehäuse 31 bildet eine mittlere Kammer 32 von rechteckigem Querschnitt mit zwei angesetzten kleineren rechteckigen Kammern 33, welch letztere durch in der Längsrichtung sich erstreckende Öffnungen in gegenüberliegenden Wandflächen der mittleren rechteckigen Pumpkammer mit derselben in Verbindung stehen. Die Anzahl der kleineren Kammern 32 kann je nach Größe der Pumpe und der gewünschten Pumpgeschwindigkeit auch größer sein. Zusätzliche rechteckige Kammern 34 sind an den Seitenwandungen der Pumpe vorgesehen, welche an die mit den kleineren Kammern 33 in Verbindung stehenden Wandflächen angrenzen. Die Kammern 34 geben der Pumpe beträchtliche mechanische Widerstandsf ähigkeit, da sie wie eine sikkenartig das Pumpengehäuse 31 versteifende Rippe wirken. Die Enden des Gehäuses 31 sind durch die Endflächen 35 verschlossen, welche mit den Seitenwandungen des Pumpgehäuses 31 durch Schutzgasschweißung verbunden sein können.

as Ein zylindrischer Rohrstutzen 36 ist auf einer öffnung der oberen Fläche 35 vorgesehen und steht mit der mittleren Kammer 32 in Verbindung. Am oberen Ende des Rohrstutzens 36 ist vakuumdicht ein Ringflansch 37 befestigt, der dem Zweck dient, die Pumpe an die zu evakuierende Vorrichtung anzusetzen.

Die Pumporgane sind in den vier kleineren Kammern 33 angeordnet und entsprechen den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Elektrodensystemen.
Hochspannung wird den Anoden 39 der Elektrodensysteme durch eine Öffnung 41 in der Seitenwandung der Hauptkammer 32 zugeführt, wobei die Seitenwandung der Hauptkammer 32 eine zylindrische Vertiefung 44 aufweist, in der der keramische Isolator 43 angeordnet ist. Der Isolator 43 wird von einem Hochspannungsleiter 40 durchsetzt, der über Verbindungen 45 mit den Anoden 39 verbunden ist. Das innere Ende des Hochspannungsleiters 40 ist mit der Verbindungsleitung 45 so verbunden, daß diese Teile leicht voneinander gelöst werden können.

Wie in F i g. 4 dargestellt ist, ist die Vertiefung 42 an ihrem Ende 46 verschlossen und streckt sich mit diesem Ende in die mittlere Pumpkammer 32 hinein. Ein Ringflansch 47 ist am offenen Ende der Vertiefung vorgesehen und erstreckt sich an dem Pumpengehäuse 31 nach außen und ist mit der Pumpe mittels eines tragenden Flanschringes 48 verbunden, welch letzterer mit dem Pumpengehäuse verschweißt sein kann. Sowohl der Flansch 47 als auch der Ring 48 haben Gewindelöcher zur Aufnahme von Schraubbolzen 49, zu dem Zweck, das die Vertiefung bildende Rohr vakuumdicht mit der Pumpe zu verbinden.

Bei dieser Ausführungsform ist das die Hochspannungsdurchführung enthaltende Rohr so ausgebildet, daß wenn der Isolator 43 beschädigt oder verbraucht ist, derselbe samt der Hochspannungsdurchführung 40 leicht dadurch ausgewechselt werden kann, daß die Bolzen 49 gelöst werden und ein anderes einen Durchführungsisolator enthaltendes Rohr eingesetzt werden kann.

Das magnetische Feld wird auf die Elektroden durch die Permanentferritmagneten 51 ausgeübt, wobei die Magneten an den entsprechende Öffnungen

besitzenden Polplatten 52 befestigt sind. Die Polplatten 52 sind in geeigneter Weise an dem Vakuumgehäuse befestigt.

In der Wirkungsweise entspricht die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Pumpe der Ausführungsform gemaß den F i g. 1 und 2.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. lonen-Getter-Vakuumpumpe, bei der das Pumpengehäuse eine zentrale Kammer bildet, die mit der zu evakuierenden Vorrichtung verbunden wird und mit einer Mehrzahl kleinerer Kammern in Verbindung steht, welche an der genannten zentralen Kammer nach außen sich erstreckend angesetzt sind und mit der zentralen Kammer die gleiche Längsrichtung haben und je eine Anodenanordnung und eine aus reaktivem Material bestehende Kathodenanordnung enthalten, welch letztere durch Bombardement zerstäubt, wobei sich die Elektrodenanordnung in einem die Kathoden und die Anodenanordnung durchsetzenden magnetischen Feld befindet und ein elektrisches Feld für die Zwecke der Erzeugung einer Glimmentladung zwischen der Kathodenanordnung und der Anodenanordnung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchführungsisolator für die Zwecke der Zuführung der Hochspannung in solcher Weise vorgesehen ist, daß der vakuumdicht abschließende Hochspannungsisolator in einer Vertiefung und innerhalb des Gehäuseprofils liegt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsisolator in einem hohlen Rohr angeordnet ist, dessen inneres Ende vakuumdicht abgeschlossen ist und dessen äußeres Ende vakuumdicht mit dem Pumpengehäuse verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchführungsisolator enthaltende rohrförmige Vertiefung sich zum Teil in den mittleren Pumpenraum hinein erstreckt und zum Teil außerhalb der Pumpenwandung liegt, wobei der äußere Teil abnehmbar an der Außenwandung des Pumpengehäuses befestigt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mittleren Pumpenraum weitere als Versteifungsrippen wirkende Kammern vorgesehen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische den Hochspannungsisolator enthaltende Rohr an seinem äußeren Ende einen Flansch hat, der abnehmbar an der Außenwandung des Pumpengehäuses befestigt, beispielsweise dort angeschraubt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des Magnetfeldes vorgesehenen Permanentmagneten aus Ferritkörpern bestehen, welche sich den Außenwandungen der an die mittlere Kammer angesetzten kleineren Kammern so anschmiegen, daß die Pumpe eine glatte, nicht durch Absätze unterbrochene äußere Form hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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