DE1268309B

DE1268309B - Ion pump

Info

Publication number: DE1268309B
Application number: DE19631268309
Authority: DE
Inventors: Helmuth Haubold; Dipl-Ing Franz Petersilka; Dr Rer Nat Rudolf Schittenhelm; Robert Weiss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-03-01
Filing date: 1963-03-01
Publication date: 1968-05-16

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTTWt PATENTAMT FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN WTTWt PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

HOIjHOIj

Deutsche KL: 27 d-5/04 German KL: 27d- 5/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

P 12 68 309.9-33
1. März 1963
16. Mai 1968P 12 68 309.9-33
March 1, 1963
May 16, 1968

Die Erfindung betrifft eine Ionenpumpe, bei welcher die in einer elektrischen Entladung zerstäubten Teilchen der Kathode nach Gasbindung auf einer Auffangfläche abgelagert werden. Bei den Ionenpumpen wird bekanntlich davon Gebrauch gemacht, daß die in einem geschlossenen Gefäß gezündete elektrische Entladung neben einer Kathodenzerstäubung auch eine Aufzehrung des in dem Raum vorhandenen Gases und damit die Erzeugung eines Vakuums bewirkt. The invention relates to an ion pump in which the atomized in an electrical discharge Particles of the cathode are deposited on a collecting surface after gas binding. With the ion pumps is known to make use of the fact that the ignited in a closed vessel electrical Discharge, in addition to cathode sputtering, also consumes what is present in the room Gas and thus causes the creation of a vacuum.

Die bei der elektrischen Entladung zerstäubten Teilchen werden als eine Schicht auf einer Auffangfläche, insbesondere auf der Anodenoberfläche, abgelagert. Bei längerer Betriebsdauer der Pumpe wird so eine stärkere Schicht gebildet. Außerdem tritt bei der Entladung eine Wärmewechselbeanspruchung der Einzelteile der Pumpe auf, die mechanische Spannungen zwischen der Schicht und der Auffangfläche hervorrufen kann. Die Spannungen ergeben die Möglichkeit, daß die abgelagerte Schicht sich löst und ao abblättert. Abgeblätterte Teile der Schicht können aber zu Kurzschlüssen führen und stellen so eine Gefahr für die Anlage dar.The particles atomized during the electrical discharge are deposited as a layer on a collecting surface, particularly on the anode surface. If the pump is in operation for a longer period of time so formed a thicker layer. In addition, thermal cycling occurs during the discharge Individual parts of the pump, the mechanical tension between the layer and the collecting surface can cause. The stresses give rise to the possibility that the deposited layer will loosen and ao flakes off. However, peeled off parts of the layer can lead to short circuits and thus constitute one Pose a risk to the plant.

Zur Vermeidung des Abblätterns der Schicht aus zerstäubtem Kathodenmaterial hat man daher vorgeschlagen, sowohl die Kathode als auch die Anode aus dem gleichen Material herzustellen. Dadurch erhalten die beiden Materialien gleiche Ausdehnungskoeffizienten, wodurch das Auftreten von Spannungen verhindert werden soll. Schon allein theoretisch ist dies aber nicht möglich, weil das aufgestäubte Material infolge der Bindung des Gase im Ausdehnungskoeffizienten verändert wird.In order to prevent the layer of sputtered cathode material from peeling off, it has therefore been proposed that to manufacture both the cathode and the anode from the same material. Through this the two materials get the same coefficient of expansion, which causes the occurrence of stresses should be prevented. In theory alone, however, this is not possible because it is dusted up Material is changed in the expansion coefficient as a result of the binding of the gases.

Erfindungsgemäß wird das Abblättern aufgestäubten Kathodenmaterials dadurch verhindert, daß die Auffangfläche für die zerstäubten Teilchen aufgerauht ist, indem sie aus einer Vielzahl unregelmäßig geformter kleiner Teilchen besteht, die miteinander verbunden sind. Oberflächen der genannten Art werden insbesondere dadurch erhalten, daß die Auffangfläche — etwa die Anode — entweder ganz aus zusammengesinterten Teilchen aufgebaut ist oder daß auf der Oberfläche einer an sich glatten Fläche Späne, Pulver oder Grieß aufgelötet bzw. aufgesintert sind. Zur Aufrauhung können aber auch glatte Oberflächen unregelmäßig abgetragen — etwa geätzt — werden.According to the invention, the flaking off sputtered cathode material is prevented in that the The collecting surface for the atomized particles is roughened by being made of a multitude of irregularities formed small particles that are connected to each other. Surfaces of the type mentioned are in particular obtained by the fact that the collecting surface - such as the anode - either completely off sintered together particles or that chips on the surface of an inherently smooth surface, Powder or semolina are soldered or sintered on. However, smooth surfaces can also be used for roughening be removed irregularly - for example, etched.

Durch die Sinterung von Spänen oder anderen Partikeln wird ein poröses Material erhalten. Die Poren der Oberflächen dieser Materialien sind unregelmäßig geformt und weisen in die Tiefe hin Er-Weiterungen auf. Bei der erfindungsgemäßen, rauhen Oberfläche dringt also das aufgestäubte Material in IonenpumpeA porous material is obtained by sintering chips or other particles. the The pores of the surfaces of these materials are irregularly shaped and extend into the depths on. With the rough surface according to the invention, the dusted material penetrates into Ion pump

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Henkestr. 127Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8520 Erlangen, Henkestr. 127

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Robert Weiß, 8521 Uttenreuth;Robert Weiß, 8521 Uttenreuth;

Dipl.-Ing. Franz Petersilka,Dipl.-Ing. Franz Petersilka,

Dr. rer. nat. Rudolf Schittenhelm,Dr. rer. nat. Rudolf Schittenhelm,

Helmuth Haubold, 8520 ErlangenHelmuth Haubold, 8520 Erlangen, Germany

Poren ein und wird so an der Oberfläche verankert. Dadurch wird ein späteres Loslösen der abgelagerten Schicht auch bei thermischer Beanspruchung verhindert. Pores and is anchored to the surface. This will cause a later loosening of the deposited Layer prevented even under thermal stress.

Wird die ganze Anode aus gesintertem Material hergestellt, so wird außerdem wegen der Kanäle im Material an Gewicht gespart, wodurch der Aufbau vereinfacht werden kann. Als Sintermaterial für die Auffangfläche kommen insbesondere Metalle in Betracht. Es können aber auch Nichtleiter, z. B. Glas oder Keramik, benutzt werden.If the entire anode is made of sintered material, then because of the channels in the Material saved in weight, whereby the structure can be simplified. As a sintered material for the Metals in particular come into consideration. But it can also non-conductors, z. B. Glass or ceramics.

Nachfolgend werden weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Die dargestellten Figuren umfassen in derFurther details and advantages of the invention are given below with reference to the drawings illustrated embodiments described. The figures shown include in

F i g. 1 das teilweise aufgebrochene Schaubild einer erfindungsgemäß ausgestalteten Ionenpumpe, in derF i g. 1 shows the partially broken away diagram of an ion pump designed according to the invention, in which

F i g. 2 den vergrößert dargestellten Querschnitt durch die an sich glatte Anodenwand, auf die Grieß aufgesintert ist, und in derF i g. 2 shows the enlarged cross-section through the anode wall, which is smooth per se, onto the semolina is sintered on, and in the

F i g. 3 den ebenfalls vergrößert dargestellten Querschnitt durch eine vollkommen aus gesintertem Material bestehende Anodenwand.F i g. 3 shows the cross section, also shown enlarged, through a completely sintered one Material existing anode wall.

Das Vakuumgehäuse 1, in welchem zwischen den Kathodenplatten 2 und 3 die Anode 4 untergebracht ist, wird über den Anschlußstutzen 5 an die nicht dargestellte, zu evakuierende Apparatur angeschlossen. Durch den Permanentmagneten 6, dessen Pole seitlich der Kathoden 2 und 3 außerhalb des Gehäuses 1 liegen, wird ein magnetisches Feld erzeugt, welches senkrecht zu den großen Flächen der Kathoden 2 und 3 liegt und gleichzeitig mit den in der Anode 4 durch die Zwischenwände 7 und 8 eingebrachten Zellen 9. Ein Schnitt durch die Wand der so als Wabengitter ausgebildeten Anode 4, etwa an der Stelle II-II, The vacuum housing 1, in which the anode 4 is accommodated between the cathode plates 2 and 3, is connected via the connection piece 5 to the apparatus to be evacuated, not shown. By the permanent magnet 6, the poles of which are on the side of the cathodes 2 and 3 outside the housing 1, a magnetic field is generated which is perpendicular to the large surfaces of the cathodes 2 and 3 and at the same time with those in the anode 4 through the partition walls 7 and 8 introduced cells 9. A section through the wall of the anode 4 designed as a honeycomb lattice, approximately at point II-II,

809 549/73809 549/73

ergibt den in der F i g. 2 dargestellten Querschnitt. Auf der Zelleninnenseite befinden sich an der Wand der Anode 4 aufgesinterte grießartige Körner 10. Die Wand der Anode 4 selbst besteht aus kompaktem Material 1, nämlich ebenso wie die Körner 10 aus Titan.gives the in FIG. 2 cross section shown. On the inside of the cell are on the wall the anode 4 sintered semolina-like grains 10. The wall of the anode 4 itself consists of compact Material 1, namely just like the grains 10 made of titanium.

Wird mittels der Gleichstromquelle 12 negatives Potential an die aus Tantal bestehenden Kathoden 2, 3 und positives Potential an die Anode 4 mit einer Spannungsdifferenz von 2000V gelegt und beträgt das magnetische Feld zwischen den beiden Polen des Magneten 6 etwa 800 Gauß, so zündet zwischen der Anode 4 und den Kathoden 2 bzw. 3 eine Glimmentladung, durch welche Teilchen der Kathoden 2 und 3 abgelöst werden. Diese abgelösten Teilchen werden dann bevorzugt auf die Anode 4 gebracht und lagern sich dort ab. Durch die zwischen den aufgesinterten Körnern 10 vorhandenen, schwalbenschwanzartigen Vertiefungen wird eine feste Verankerung der aufgestäubten Schichten erhalten. Sie können sich dann auch bei Wärmebeanspruchung der Anode nicht mehr ablösen.If a negative potential is applied to the cathodes made of tantalum by means of the direct current source 12 2, 3 and positive potential is applied to the anode 4 with a voltage difference of 2000V and amounts to the magnetic field between the two poles of the magnet 6 is about 800 Gauss, so ignites between the Anode 4 and cathodes 2 and 3, respectively, a glow discharge through which particles of cathode 2 and 3 to be replaced. These detached particles are then preferably brought onto the anode 4 and are deposited there. Due to the dovetail-like elements present between the sintered-on grains 10 In the wells, the sputtered layers are firmly anchored. she can then no longer peel off even when the anode is exposed to heat.

Der in F i g. 3 dargestellte Schnitt ist durch die Anode 4' einer Pumpe, die analog der in F i g. 1 dargestellten Art aufgebaut ist, an der Stelle durchgeführt, die der StelleΙΙ-Π in Fig. 1 entspricht. Der Unterschied zum vorhergehend beschriebenen Beispiel ist, daß das Material, aus dem die Wände der Anode 4' hergestellt sind, aus zusammengesinterten Körnchen 13 von Molybdän besteht.The in F i g. The section shown in FIG. 3 is through the anode 4 'of a pump which is analogous to that in FIG. 1 shown Art is built, carried out at the point that corresponds to the point-Π in FIG. Of the The difference to the example described above is that the material from which the walls of the Anode 4 'are made of sintered grains 13 of molybdenum.

Claims

Patent claims:

1. Ion pump, in which the particles are atomized in an electrical discharge Cathode are deposited on a collecting surface after gas binding, characterized in that that the collecting surface for the atomized particles is roughened by being made of a plurality of irregularly shaped small particles that are connected to each other.

2. Ion pump according to claim 1, characterized in that the collecting surface is the anode is.

3. Ion pump according to claim 1, characterized in that the particles are in the form of grit, which is sintered or soldered onto a surface that is smooth in itself.

4. ion pump according to claim 1, characterized in that when the anode is formed as Honeycomb lattice only the inner walls of the cells of the honeycomb lattice have a roughening.

5. ion pump according to claim 1, characterized in that the entire anode consists of sintered material.

6. ion pump according to claim 1, characterized in that the roughening of the surface has occurred through irregular removal.

Considered publications:
German patent specification No. 856 920.

1 sheet of drawings