DE1414572C

DE1414572C - Ion getter pump with cooling of the cathode plates

Info

Publication number: DE1414572C
Authority: DE
Inventors: Robert Lawrence Los Altos Calif. Jepsen (V.StA.)
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Publication date: 1972-02-24

Description

Die Erfindung betrifft eine lonengettcrpumpe, die nach dem Penningprinzip mit beiderseits der Anodenanordnung und dem Abstand von der Gehäusewandung angeordneten Kathodenplatten aus Gettermatcrial arbeitet. Es ist bei derartigen Pumpen durch die deutsche Patentschrift 1000 960 bekanntgeworden, Mittel zur Kühlung der Kathodenplatten vorzusehen. Mit einer solchen Kühlung lassen sich höhere Pumpgeschwindigkeiten erzielen.The invention relates to an ion chain pump which according to the Penning principle with both sides of the anode arrangement and the distance from the housing wall arranged cathode plates from Gettermatcrial works. It is through with such pumps the German patent specification 1000 960 became known, To provide means for cooling the cathode plates. With such a cooling can achieve higher pumping speeds.

Es ist weiterhin durch die deutsche Auslegeschrift 1 089 504 bekanntgeworden, bei einer ebenfalls mit Ionenentladung arbeitenden Hochvakuumpumpe die Gefäßwandung der Pumpe als von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlmantel auszubilden.It has also become known through the German Auslegeschrift 1 089 504, also with one Ion discharge working high vacuum pump the vessel wall of the pump than from a cooling liquid to form through-flow cooling jacket.

Die Verwendung von Kühlrohren zur Kühlung von Teilen im Inneren von Vakuumsystemen ist allgemein bekannt (vgl. R. Jaeckel, »Kleinste Drucke«, 1950, S. 240 und 243).The use of cooling tubes to cool parts inside vacuum systems is common known (see R. Jaeckel, "Kleinste Drucke", 1950, pp. 240 and 243).

Die Erfindung bezweckt die Kühlung der Kathodenplatten im Inneren einer Ionengetterpumpe nach dem Penningprinzip mittels eines von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlrohres in einer den speziellen, sich bei Ionengetterpumpen ergebenden Bedingungen besonders angepaßten Weise, d. h. derart, daß durch die Kühlrohre der Abstand zwisehen den Polflächen des Magneten nicht vergrößert wird.The invention aims to cool the cathode plates inside an ion getter pump according to the Penning principle by means of a cooling tube through which a cooling liquid flows specially adapted to the special conditions resulting from ion getter pumps, d. H. such that the distance between the pole faces of the magnet is not increased by the cooling tubes will.

Eine Ionengetterpumpe nach dem Penningprinzip mit beiderseits der Anodenanordnung und im Abstand von der Gehäusewandung angeordneten Kathodenplatten aus Gettermaterial, bei der Mittel zur Kühlung der Kathodenplatten vorgesehen sind, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß ein von einer Kühlflüssigkeit durchströmtes, mit den Kathodenplatten in innigem Wärmekontakt stehendes Kühlrohr derart mit den Kathodenplatten mechanisch verbunden ist, daß es an den der Anode zugewendeten Seiten liegt und an den Kathodenrändern verlaufende Rahmen bildet, deren umschlossene Fläche in jeder Ausdehnungsrichtung größer als die Fläche der Anode ist.An ion getter pump based on the Penning principle with both sides of the anode arrangement and at a distance of the housing wall arranged cathode plates made of getter material, in which means for Cooling of the cathode plates are provided, characterized according to the invention in that a through which a cooling liquid flows and is in intimate thermal contact with the cathode plates The cooling tube is mechanically connected to the cathode plates in such a way that it faces the anode Sides and forms running frames on the cathode edges, the enclosed area of which is larger than the area of the anode in each direction of expansion.

Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt ist darin zu sehen, daß die an den der Anode zugewendeten Seiten der Kathodenplatten vorgesehenen Kühlrohre es zulassen, daß die Kathodenplatten in nahem Abstand zu den Gehäusewandungen angeordnet sein können, so daß, durch Anwendung der Kühlrohre, keine Vergrößerung des Vakuumgefäßes der Pumpe bedingt ist. Dies ist insbesondere von Vorteil im Hinblick auf die Ausbildung des zur Erzeugung des magnetischen Feldes der Ionengetterpumpe vorgesehenen Magneten, denn jede Vergrößerung des Luftspaltes zwischen den magnetischen Polstücken eines Magneten äußert sich in einer Vergrößerung und daher in höheren Kosten des Magneten. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kühlmittel gestattet einen möglichst geringen Abstand zwischen den Polflächen des Magneten, da die Rahmen fläche des durch das an den Kathodenrändern verlaufende Kühlrohr gebildeten Rahmens größer als die Fläche der Anode ist und somit keine Erhöhung des F.lektrodenabstandes durch das Kühlrohr bedingt wird.The progress achieved by the invention can be seen in the fact that the one facing the anode Sides of the cathode plates provided cooling tubes allow the cathode plates to be in close proximity Distance to the housing walls can be arranged so that, by using the cooling tubes, no enlargement of the vacuum chamber of the pump is required. This is particularly advantageous in terms of on the formation of the intended for generating the magnetic field of the ion getter pump Magnets, because any enlargement of the air gap between the magnetic pole pieces of a magnet manifests itself in an increase in size and therefore in a higher cost of the magnet. The inventive The formation of the coolant allows the smallest possible distance between the pole faces of the magnet, since the frame surface of the through the at the cathode edges The frame formed by the cooling tube is larger than the area of the anode and therefore does not increase the F. electrode spacing is caused by the cooling tube.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren dargestellt. Von den Figuren zeigtAn embodiment of the invention is shown in the following description and the figures. From the figures shows

F i g. 1 eine gebrochene Seitenansicht einer Ionengetterpumpe, F i g. 1 is a broken side view of an ion getter pump;

F i g. 2 einen Querschnitt durch die in F i g. 1 dargestellte Pumpe.F i g. 2 shows a cross section through the in FIG. 1 shown pump.

In den F i g. 1 und 2 ist 10 das rechteckige becherförmige Pumpengehäuse, das an seinem oberen Ende einen Flansch aufweist und durch eine rechteckige Deckelplatte, die an ihrem Umfang mit dem Flansch verschweißt ist, abgeschlossen ist. Die Deckelplatte 6 hat zwei Öffnungen, die durch einen nach innen gerichteten Zylinderstutzen 8 und durch einen nach außen gerichteten Zylinderstutzen 9 verschlossen sind, wobei an dem Zylinderstutzen 9 ein becherförmiger Teil 11 so angeordnet ist, daß seine offene Seite der Verschlußplatte 6 abgewendet ist.In the F i g. 1 and 2, 10 is the rectangular cup-shaped pump housing that at its upper end has a flange and by a rectangular cover plate, which on its periphery with the flange is welded, is completed. The cover plate 6 has two openings through an inwardly directed Cylinder socket 8 and closed by an outwardly directed cylinder socket 9 are, wherein on the cylinder nozzle 9, a cup-shaped part 11 is arranged so that its open Side of the closure plate 6 is turned away.

Eine rechteckige, zellenförmig aufgebaute Anode 12, die aus Titan bestehen kann, ist in dem Vakuumgefäß 7 am Ende einer Metallstange 13 angeordnet; die Stange 13 erstreckt sich durch eine Öffnung in dem nach innen gerichteten Zylinder 8 aus dem Vakuumgefäß 7 nach außen. Die Stange 13 wird durch die Durchführungsisolatoren 14, IS und 16 und den zylindrischen Isolator 17 getragen. Das freie Ende der Stange 13 bildet eine Anschlußklemme zum Zuführen der positiven Anodenspannung. Die beiden rechteckigen Kathodenplatten 18 bestehen aus Gettermaterial. A rectangular, cell-shaped anode 12, which can consist of titanium, is in the vacuum vessel 7 arranged at the end of a metal rod 13; the rod 13 extends through an opening in the inwardly directed cylinder 8 from the vacuum vessel 7 to the outside. The rod 13 is through the bushing insulators 14, IS and 16 and the cylindrical insulator 17 are carried. The free end of the Rod 13 forms a connection terminal for supplying the positive anode voltage. The two rectangular ones Cathode plates 18 consist of getter material.

Die Kathodenplatten 18 sind an ihren Ecken durch die Bänder 19 im Abstand voneinander gehalten und sind an der Deckelplatte 6 durch den U-förmigen Tragbügel 21 und den Bolzen 22 so befestigt, daß sie parallel und im Abstand zu der Anode 12 gehalten werden. Die Seitenwandung des Vakuumgefäßes 7, die der Deckelplatte 6 gegenüberliegt, hat eine Öffnung und ist an die Pumpleitung 23 angeschlossen. Das die Pumpleitung bildende Rohr hat einen geeigneten Anschlußflansch 24.The cathode plates 18 are held at their corners by the bands 19 at a distance from one another and are attached to the cover plate 6 by the U-shaped support bracket 21 and the bolt 22 so that they be held parallel to and at a distance from the anode 12. The side wall of the vacuum vessel 7, which is opposite the cover plate 6, has an opening and is connected to the pump line 23. The pipe forming the pump line has a suitable connection flange 24.

Ein Hufeisen-Permanentmagnet hat zwei Polstücke 26, die so an dem rechteckigen Vakuumgehäuse 7 angeordnet sind, daß das magnetische Feld die Zellen der Anodenanordnung 12 im wesentlichen parallel zu deren Längsachsen durchsetzt.A horseshoe permanent magnet has two pole pieces 26 which are thus arranged on the rectangular vacuum housing 7 are that the magnetic field of the cells of the anode assembly 12 is substantially parallel to their longitudinal axes interspersed.

Das aus Kupfer bestehende Kühlrohr 25 bildet eine Rahmenanordnung, die an die Kanten der Kathodenplatten 18 an der der Anode zugewendeten Seite hart angelötet ist. Dadurch, daß das Kühlrohr, | 25 an der Anodenseite der Kathodenplatten 18 und \ nicht zwischen den Kathodenplatten und der Gehäusewandung des Vakuumgefäßes 7 angeordnet, ist, ergibt sich keine Vergrößerung des Luftspaltes zwischen den magnetischen Polstücken 26 und keine Gesamtvergrößerung des Pumpengehäuses. Dies ist wichtig im Hinblick auf die geringe Größe, das Gewicht und die Kosten der zur Erzeugung des magnetischen Feldes erforderlichen Magneten. Die Enden des Kühlrohres 25 erstrecken sich durch zwei Öffnungen in dem becherförmigen Teil 11. Der durch das Kühlrohr 25 gebildete Rahmen ist größer als die Rechteckfläche der Anode 12, so daß das Rohr sich außerhalb des Glimmentladungsweges zwischen der Anode und den Kathodenplatten befindet. Das Kühlrohr 25 steht in direktem Kontakt mit den aus Gettermaterial bestehenden Kathodenplatten 18. Der innige Kontakt ist von Wichtigkeit, da die hohen Isolationseigenschaften des Vakuums zur Folge haben, daß bereits die kleinste Trennung zwischen Kühlrohr und den aus reaktivem Material bestehenden Kathodenplatten eine beträchtliche Verringerung der Kühlung und damit auch der Pumpwirkung zur Folge hat. Typische Arbeitsbedingungen einer solchen PumpoThe cooling tube 25 made of copper forms a frame arrangement which is brazed to the edges of the cathode plates 18 on the side facing the anode. Because the cooling pipe, | Is not located on the anode side 25 of the cathode plates 18 and \ between the cathode plates and the housing wall of the vacuum vessel 7, there is no enlargement of the air gap between the magnetic pole pieces 26 and no overall increase in the pump housing. This is important in view of the small size, weight and cost of the magnets required to generate the magnetic field. The ends of the cooling tube 25 extend through two openings in the cup-shaped part 11. The frame formed by the cooling tube 25 is larger than the rectangular area of the anode 12, so that the tube is outside the glow discharge path between the anode and the cathode plates. The cooling tube 25 is in direct contact with the cathode plates made of getter material 18. The intimate contact is important, since the high insulation properties of the vacuum mean that even the smallest separation between the cooling tube and the cathode plates made of reactive material result in a considerable reduction in the Cooling and thus also the pumping effect. Typical working conditions for such a pump

sehen vor, daß eine positive Spannung zwischen 400 V und 10 KV oder mehr an die Anode 12 gelegt wird. Das Vakuumgehäuse 7 und die Kathodenplatten 18 werden zweckmäßigerweise auf Erdpotential gehalten.provide that a positive voltage between 400 V and 10 KV or more is applied to the anode 12. The vacuum housing 7 and the cathode plates 18 are expediently kept at ground potential.

Claims

5 claims:

1. Ion getter pump according to the Penning principle with both sides of the anode arrangement and in Distance from the housing wall arranged cathode plates made of getter material, with the means are provided for cooling the cathode plates, characterized in that a through which a cooling liquid flows and is in intimate thermal contact with the cathode plates The cooling tube is mechanically connected to the cathode plates in such a way that it is connected to the The sides facing the anode and forming frames running along the edges of the cathode, whose enclosed area is larger than the area of the anode in each direction of expansion.

2. ion getter pump according to claim 1, characterized in that both the anode as the cathodes and the cooling tube frame surrounding them are also rectangular.

3. ion getter pump according to claim 1 or 2, characterized in that the pump housing is a metallic, cup-shaped body with a welded-on cover plate and metallic bushings for the cooling tube on the cover plate and an insulated bushing is provided for the anode voltage.

For this 1 sheet of drawings