DE1489230C3

DE1489230C3 - ion vacuum pump

Info

Publication number: DE1489230C3
Application number: DE19631489230
Authority: DE
Inventors: Helmuth; Petersilka Franz Dipl.-Ing.; Schittenhelm Rudolf Dr.rer. nat 8520 Erlangen; Weiß Robert 8521 Uttenreuth Haubold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-03-14
Filing date: 1963-03-14
Publication date: 1977-05-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Ionenvakuumpumpe zum Abpumpen von Gasen oder Gasgemischen, wie Luft, die zumindest einen Anteil an Edelgasen, vorzugsweise Argon, enthalten, mit wabenförmiger Anode und miteinander gegenüberstehenden gesinterten oder legierten unmagnetischen Kathodenplatten auf jeder Seite, die aus Eisen, Chrom und Nickel bestehen. Solche Pumpen sind besonders dort vorteilhaft einzusetzen, wo Luft abgepumpt werden muß, weil diese bekanntlich einen Edelgasanteil besitzt.The invention relates to an ion vacuum pump for pumping gases or gas mixtures, such as air, the contain at least a portion of noble gases, preferably argon, with a honeycomb anode and opposing sintered or alloyed non-magnetic cathode plates on each Side made up of iron, chrome and nickel. Such pumps are particularly advantageous to use where Air must be pumped out because it is known to have a noble gas content.

Bei den Ionenvakuumpumpen ist es nachteilig, daß inreaktive Gase, wie die Edelgase, nicht permanent gebunden werden. Diese Gase lagern sich zwar bei der Entladung in die Elektroden ein, sie können aber wieder austreten und einen Druckanstieg bewirken. Bei dem Betrieb von Hochvakuumanlagen sind aber Vakuumschwankungen unerwünscht.In the case of ion vacuum pumps, it is disadvantageous that inreactive gases, such as the noble gases, are not permanent be bound. These gases are stored in the electrodes during discharge, but they can again leak and cause a pressure increase. In the operation of high vacuum systems, however, there are vacuum fluctuations undesirable.

Zur Vermeidung unkontrollierbarer Druckanstiege durch Austritt nur vorübergehend gebundener Gasanteile wurde bereits vorgeschlagen, die Kathode, deren Material zerstäubt wird, laufend mit neuem Kathodenmaterial zu bedampfen. Die Bedampfung wird dabei so gesteuert, daß das zerstäubte Material ersetzt und darüber hinaus noch eine zusätzliche Schicht aufgetragen wird. Dadurch soll erreicht werden, daß alle an der Kathode angelagerten Gasteilchen durch Bedecken mit zusätzlichem Material gebunden bleiben. Bei einer bekannten anderen Ausbildung ist nur eine sehr kleine Kathode benutzt, die von einer großen gegenüber der Anode ebenfalls auf negativem Potential liegenden Fläche umgeben ist. Bei dieser Anordnung wird eine große Menge der zu bindenden Gase auf den Umgebungsflächen der Kathoden gebunden. Bei beiden Ausführungen sind zusätzliche bauliche Maßnahmen notwendig, die sich in einer komplizierten Konstruktion der Pumpe äußern.To avoid uncontrollable pressure increases due to the escape of only temporarily bound gas components it has already been proposed that the cathode, the material of which is sputtered, be continuously replaced with new cathode material to steam. The vaporization is controlled in such a way that the atomized material is replaced and in addition, an additional layer is applied. This is to ensure that everyone participates in the Gas particles deposited on the cathode remain bound by covering them with additional material. At a known other training is only a very small cathode used, which is compared to a large one Anode is also surrounded by a surface lying at negative potential. With this arrangement, a large amount of the gases to be bound bound on the surrounding surfaces of the cathodes. By both Executions are additional structural measures necessary, which result in a complicated construction of the pump.

Eine Stabilisierung von Ionenvakuumpumpen gegenüber inaktiven Gasen, wie z. B. Edelgasen, insbesondere aber gegenüber Argon, wird erzielt, indem die Kathode aus verschiedenen Stoffen kombiniert wird und nach einem älteren Vorschlag (DT-PS 14 14 559) Eisen, Chrom und Nickel enthält. Versuche haben gezeigt, daß bei Anwesenheit dieser Elemente auch die Edelgase, insbesondere das in der Luft vorkommende Argon, bleibend festgehalten werden. Eine Erklärung, warum gerade diese Werkstoffkombination eine feste Bindung der Edelgase bewirkt, kann darin gesehen werden, daß durch die gleichzeitige Zerstäubung und Ablagerung der Materialien aktive Zentren, etwa Störstellen im Gitteraufbau des abgelagerten Materials gebildet werden, in welchen die Absorption der Edelgase stattfindet.A stabilization of ion vacuum pumps against inactive gases, such as. B. noble gases, in particular but as opposed to argon, is achieved by combining the cathode of different substances and gradually an older proposal (DT-PS 14 14 559) contains iron, chromium and nickel. Tests have shown that in the presence of these elements also the noble gases, especially the argon occurring in the air, be held permanently. An explanation of why this combination of materials creates a strong bond The effect of the noble gases can be seen in the fact that through the simultaneous atomization and deposition of the Materials active centers, such as defects in the lattice structure of the deposited material in which the absorption of the noble gases takes place.

Erfindungsgemäß enthält die Kathode 75% Eisen, 18% Chrom und 8% Nickel. Diese Legierung ist insbesondere zum Abpumpen von Luft geeignet. Diese Zusammensetzung der Legierung berücksichtigt nicht nur die Anteile der verschiedenen Gase in der Luft und die unterschiedlichen Aufzehrcharakteristiken der drei Metalle, sondern auch die durch unterschiedliche Diffusionsgeschwindigkeiten in den evakuierten Rezipienten entstehenden Verschiebungen in der Gaszusammensetzung. Die Kombination von Eisen, Chrom und Nickel ist auch besonders günstig, weil sie unmagnetisch ist und so das an die Pumpe angelegte magnetische Feld nicht stört.According to the invention, the cathode contains 75% iron, 18% chromium and 8% nickel. This alloy is particularly suitable for pumping out air. This composition of the alloy does not take into account only the proportions of the different gases in the air and the different consumption characteristics of the three Metals, but also those caused by different diffusion speeds in the evacuated recipient resulting shifts in the gas composition. The combination of iron, chrome and nickel is also particularly cheap because it is non-magnetic and so is that applied to the pump magnetic field does not interfere.

Anhand der folgenden Figuren werden Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Es zeigenExemplary embodiments are described with further details on the basis of the following figures. It show

Fig. 1 das teilweise aufgebrochene perspektivische Schaubild einer mit einer erfindungsgemäßen Kathode ausgestatteten Pumpe, und1 shows the partially broken away perspective diagram of a cathode according to the invention equipped pump, and

Fig.2 einen Querschnitt durch einen Teil einer Kathodenplatte, die Eisen, Chrom und Nickel enthält.Figure 2 is a cross-section through part of a cathode plate containing iron, chromium and nickel.

In dem vakuumdichten Metallgehäuse 1, welches über den Stutzen 2 an einer nicht dargestellten Vakuumapparatur anschließbar ist, befindet sich zwischen den beiden Kathodenplatten 3 und 4 die Anode 5. Von außen sind den beiden Kathodenplatten 3 und 4 die beiden Pole des Permanentmagneten 6 zugeordnet. Zur Erzeugung der elektrischen Entladung wird zwischen den Kathoden 3, 4 und der Anode 5 mittels der Gleichstromquelle 7 ein elektrisches Feld gelegt.In the vacuum-tight metal housing 1, which is connected via the nozzle 2 to a vacuum apparatus, not shown can be connected, the anode 5 is located between the two cathode plates 3 and 4 the two poles of the permanent magnet 6 are assigned to the two cathode plates 3 and 4. To generate the An electrical discharge is established between the cathodes 3, 4 and the anode 5 by means of the direct current source 7 applied electric field.

Beträgt das mittels der Stromquelle 7 angelegte elektrische Feld 2000 Volt und das magnetische Feld, welches durch den Magneten 6 angelegt ist, 800 Gauß, so zündet in der Pumpe eine elektrische Entladung. Das Magnetfeld liegt außerdem mit seinen KraftlinienIf the electric field applied by means of the power source 7 is 2000 volts and the magnetic field, which is applied by the magnet 6, 800 Gauss, ignites an electrical discharge in the pump. The Magnetic field also lies with its lines of force

40-parallel zu den Achsen der durch die Wände 8,9,10 und 11 in der Anode abgeteilten Zellen. Bei dieser Entladung werden die abzupumpenden Gasteilchen ionisiert und auf die Kathodenplatten 3 und 4 zu beschleunigt. Durch das Auftreffen der ionisierten Gasteilchen werden aus diesen Platten 3,4, die aus einer Legierung bestehen, die 74% Eisen, 18% Chrom und 8% Nickel enthält, Teilchen zerstäubt, die insbesondere auf der Anode niedergeschlagen werden. Bei dieser Zerstäubung werden auch die Edelgase gebunden.40-parallel to the axes of the through the walls 8,9,10 and 11 cells divided in the anode. With this discharge the gas particles to be pumped are ionized and accelerated onto the cathode plates 3 and 4. Through the impact of the ionized gas particles are made of these plates 3.4, which consist of an alloy that Contains 74% iron, 18% chromium and 8% nickel particles atomized, which are deposited in particular on the anode. This atomization will also be the noble gases bound.

Fig.2 zeigt, wie das Eisen, Chrom und Nickel enthaltende Material einer Kathode jeweils für sich in Körnchen 29, 30, 31 enthalten ist, welche aus den besagten Materialien bestehen und zusammengesintert sind. Die Körnchen 29 bis 31 sind verschieden schraffiert, so daß durch 29 die Körnchen, die Chrom enthalten, durch 30 die Körnchen, die Nickel enthalten und durch 31 die Körnchen, die Eisen enthalten, symbolisiert sind. Auch bei dieser Anordnung wird bei Kathodenzerstäubung die Beseitigung der Edelgase aus dem Pumpraum erzielt. Es ist nicht notwendig, daß die gesamte Kathode aus Eisen, Chrom und Nickel besteht. Dies ist nur für die der Entladung ausgesetzten Oberflächenbereiche erforderlich.2 shows how the iron, chromium and nickel-containing material of a cathode in each case in itself Granules 29, 30, 31 is included, which consist of said materials and sintered together are. The granules 29 to 31 are hatched differently, so that by 29 the granules representing the chromium by 30 the granules containing nickel and by 31 the granules containing iron are symbolized. With this arrangement, too, the elimination of the noble gases is eliminated with cathode sputtering achieved the pumping chamber. It is not necessary that the entire cathode be made of iron, chromium and nickel. This is only necessary for the surface areas exposed to the discharge.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Ion vacuum pump for pumping out gases or gas mixtures such as air, the at least one Contains a proportion of noble gases, preferably argon, with a honeycomb anode and facing each other sintered or alloyed non-magnetic cathode plates on each side that are made of Iron, chromium and nickel consist, characterized in that the cathode (3, 4) 74% Contains iron, 18% chromium and 8% nickel.