DE1940137A1

DE1940137A1 - Getterpumpe

Info

Publication number: DE1940137A1
Application number: DE19691940137
Authority: DE
Inventors: Cesare Pisani; Paolo Della Porta; Mario Zucchinelli
Original assignee: SAES Getters SpA
Current assignee: SAES Getters SpA
Priority date: 1968-08-10
Filing date: 1969-08-07
Publication date: 1970-02-12
Also published as: FR2016916A1; US3780501A; NL163054C; GB1280891A; DE1940137C3; DE1940137B2; NL163054B; NL6911978A

Description

Patentanwalt

Anmelderin;

S.A.E.S. GETTERS S.ρ.Α., Via Gallarate, 215 20151 - MILANO / Italien

Titel:

Getterpumpe

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Getterpumpen und betrifft insbesondere eine Getterpumpe mit einem ringförmigen, hin- und hergefalteten Metallstreifen, an dessen Oberfläche eine nicht verdampfende oder Aktivgettermasse angeheftet ist, und mit einem koaxial in diesem Ring angeordneten Heizelement.

Sublimationspumpen, die durch Verdampfung eines gasreaktiven Metalles, wie etwa Titan arbeiten, werden gewöhnlich zur Erzeugung oder Aufrechterhaltung eines Vakuums in Behältern, wie etwa Elektronenröhren, benutzt. Diese Sublimationspumpen haben jedoch einige Nachteile, wie etwa ihre niedrige Gasadsorptionsgeschwindigkeit und die Gefahr der Erzeugung von Kurzschlüssen in der Elektronenröhre durch Ablagerung aktiven Metalls auf isolierenden Oberflächen. Bei diesen Sublimationspumpen sind daher Insbesondere bei hohen Gasadsorptionsgeschwindigkeiten sorgfältig ausgearbeitete Steuereinheiten erforderlich. Außerdem neigt der Reaktionsmetallfilm, der sich

909887/1233

auf den Innenwändken der Behälter absetzt, zur-Abschälung,--so daß lose Teile Im Behälter verbleiben, die Kurzschlüsse und
andere Schwierigkeiten verursachen können.

Die vorliegende Erfindung soll daher neue Getterpumpen schaffen, bei denen einer oder mehrere der Nachteile der Sublimationspumpen praktisch nicht auftreten. Die Gette-rpuniDen ^ernäß der Erfindung sollen Gase mit hoher Geschwindigkeit adsorbieren können. Auch sollen bei den Getterpumoen semäß der Erfindung keine komplizierten Steuersysteme erforderlich sein. Die Erfindung soll ferner einen neuen, hin- und hergefalteten
Streifen schaffen, der eine Gettermasse trä^t und in den Getterpumpen gemäß der Erfindung besonders■nützlich ist. Ferner soll die Erfindung Getterpumpen schaffen, bei denen eine Verdampfung des aktiven Metalls'nicht erforderlich ist.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, eines der Erläuterung und nicht etwa der Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienenden
Ausführungsbeispiels, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Getterpumpe gemäß der Erfindung in einer teilweise aufgeschnittenen Seitenansicht,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 in einer schematischen Darstellung das Verfahren zur

Faltung oder "Plissierung¹¹ der im Rahmen der Erfindung verwendeten Streifen, die als Träger für eine nicht

909887/1233

verdampfende Gettermasse dienen, und Fie. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4.

Die Lösung der obigen Aufgaben wird gemäß der Erfindung durch eine Getterpumpe erreicht, die einen ringförmigen Metallstreifen aufweist, der vorzugsweise hin- und hergefaltet ("plissiert") ist und an dessen Oberfläche eine nicht verdampfende Gettermasse befestigt ist, wobei koaxial in diesem Metallstreifenring ein Heizelement angeordnet ist.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Figuren 1 und 2 ist eine Getterpumpe 10 dargestellt, die ein zylindrisches Gehäuse 11 aufweist, in dem zahlreiche Gasdurchlässe in Form von Ausnehmungen 12 vorgesehen sind. Am Gehäuse 11 ist mit geeigneten Mitteln eine Grundplatte 13 befestigt und in der Mitte dieser Grundplatte befindet sich eine Ausnehmung, durch die ein Schaft 14 hindurchtritt. Der Schaft 14 tritt auch durch einen elektrischen und thermischen Isolator 15 hindurch, um den ein Draht 16 mit hohem elektrischem Widerstand, beispielsweise ein Wolfram- oder Tantaldraht, schraubenlinienförmig gewickelt ist. Der Draht 16 und der Isolator 15 bilden gemeinsam ein Heizelement, wobei- der Draht 16 an eine geeignete, nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen ist. Der Isolator 15 wird mittels einer Mutter 17 und eines Isolators 18 koaxial im Gehäuse 11 festgehalten. An der Außenseite'des Gehäuses 11 sind mehrere Stäbe 19 befestigt, die auf ihrer ganzen Länge mit einem Gewinde versehen sind und Muttern 20 und 21 tragen, die einen Arm 22 festhalten, der an einem Halter 23 befestigt ist, dessen Zweck ürid Funktion weiter unten noch beschrieben wird. Auf jedem der Stäbe 19 sind ferner mit Muttern 24 und 25 ein Abstandshalter -26, ein Ringschirm 27 und mit einem. Träger 29 ein

' 9 0 9 88 7A12 3 3 -

flacher Schirm 28 befestigt.

In Fig. 3 ist der Halter 23 allgemein in Gestalt eines sirius-förmig gebogenen Streifens dargestellt, der einen hin- und ^; hergefalteten, einen Ring 30 bildenden Streifen 31 festhält. Da der Heizdraht 16 koaxial im Ring 30 angeordnet ist, wird dieser Ring 30 gleichmäßig erhitzt.

Die besondere Bauweise des Ringes 30 bildet ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung und ist am besten aus den Figuren 4 und 5 erkennbar, die ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Ringes 30 aus einem Streifen 31 zeigen. Der Streifen 31 x^eist einen flachen Teil 32 und einen hin-und hergefalteten oder "plissierten" Teil 33 auf. Am flachen Teil 32 ist am besten zu erkennen, daß am Mittelteil.des Streifens 31 eine pulverförmige Gettermasse 34 befestigt ist, wobei diese Gettermassebeschichtung kurz vor den Kanten 35 und 36 des Streifens 31 endet, so daß ein Randstreifen verbleibt, der nicht mit Gettennasse 34 beschichtet ist.

Der Streifen 31 weist mehrere Querschlitze 37 auf, die sich quer zum Streifen 31 bis in den Beschiehtungs-freien Rand hinein erstrecken. Man erkennt aus den Figuren 4 und 5, daß der Ring 30 durch Hin- und Herbiegung des flachen Teils 32-gebildet wird, wie es im hin- und hergefalteten Teil 33 dargestellt ist, so daß ein Ring 30 entsteht, der zahlreiche, im wesentlichen radial verlaufende ebene Teilflächen 38 aufweist, deren Außenkanten durch schmale Verbindungsteile oder "Brücken" 39 verbunden sind, die nicht mit Gettermasse beschichtet sind. Desgleichen sind die Innenkanten benachbarter, ebener Teilflächen 38 miteinander durch gleiche Verbindungsteile oder "Brücken" verbunden. Dank dieser Ausbildung des Streifens 31

909887/1233

kann man den Streifen hin- und herfalten, ohne daß irgend ein mit Gettermasse beschichteter Teil des Streifens gebogen werden muß; würde man nämlich einen mit Gettermasse beschichteten Teil des Streifens biegen, dann würde die Gettermasse sich ablösen und unerwünschte Partikel bilden. Der aus einem hin- und 'hergefalteten Streifen bestehende Ring 30 ist ein besonders nützliches Mittel zur Schaffung einer sehr großen Oberfläche für die Gasadsorption bei vahältnismäßig geringem Volumen.

Der Streifen 31 kann aus irgend einem geeigneten Werkstoff bestehen, er besteht vorzugsweise jedoch aus Metall, wie etwa Eisen oder rostfreiem Stahl, das weicher als die Gettermasse 34 ist. Die Gettermasse 34 kann irgend eine bekannte, nicht verdampfende Gettermasse sein, beispielsweise Zirkon, Titan, Tantal, Niobium sowie Legierungen von zwei oder mehr dieser Elemente. Eine bevorzugte Gettermasse 34 ist eine Legierung aus Zirkon und Aluminium, die 40° Aluminium und 60% Zirkon und besonders vorzugsweise 84% Zirkon und 16% Aluminium enthält; diese Legierung ist im Handel unter der Bezeichnung "St 101" erhältlich. .

Die Gettermasse wird in Form eines Pulvers benutzt, um eine große Oberfläche im Verhältnis zur Masse zu haben und dadurch die Gasadsorption zu erleichtern. Vorzugsweise ist das Pulver so fein, daß es durch das USA-Standardsieb mit 270 Maschen/ Inch hindurchtritt. Das Pulver wird am Streifen 31 mit irgend welchen geeigneten Mitteln, beispielsweise durch Walzung oder Pressung befestigt, wobei durch diese Befestigungsverfahren die Gesamtoberfläche des Pulvers nicht wesentlich verringert wird.

Im Betrieb wird die Pumpe 10 in der zu evakuierenden Röhre oder dem zu evakuierenden Behälter angeordnet und der Draht 16 wird vorzugsweise außerhalb des Behälters über einen Schalter an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen. Der Behälter wird dann so weit wie möglich durch irgend welche geeigneten Mittel, wie etwa eine mechanische Pumpe, eine Vakuum-Ionen-Pumpe (vac-ion pump) oder eine Diffusionspumpe evakuiert) um die Pumpkapazität der Pumpe 10 zu bewahren. Zur Aktivierung der Pumpe 10 und Bindung oder Getterung der Restgase wird der Schalter geschlossen, so daß der Draht 16 heiß wird. Diese Hitze wird zum Streifen 31 und zur Gettermasse hin abgestrahlt, so daß die Gettermasse in bekannter Weise , aktiviert wird, indem zuvor adsorbierte Gase in die Mitte jedes Partikels der Gettermasse getrieben werden, so daß eine frische Adsorptionsoberfläche entsteht. Die Stromzufuhr zum Draht 16 erfolgt derart, daß die Temperatur der Gettermasse 34 auf 600 bis 900° G und vorzugsweise auf 700 bis 800° G gehaltenwird. Bei Temperaturen unter diesem weiten Bereich erfolgt die Aktivierung für die Praxis zu langsam, während bei Temperaturen über diesem weiten Bereich eine Sinterung der Gettermassepartikel zugleich mit einer Diffusion des Metalls des Streifens 31 auftritt, die beide die Gasadsorptionsfähigkeit der Gettermasse 34 verringern.

Nachdem einmal die Aktivierung erreicht ist, ist die Gettermasse 34 bei Raumtemperatur adsorptionsfähig, wobei die Gasadsorptionsgeschwindigkeit jedoch durch Erhitzung der Gettermasse 34 in der oben beschriebenen Weise oder vorzugweise auf eine Temperatur von 300 bis 450 C vergrößert werden kann, um die Entwicklung von Wasserstoff zu vermeiden, der in der Gettermasse als feste Lösung enthalten ist. Die Gettermasse 34 bleibt nach Beendigung der Erhitzung gasadsorptionfähig und

909887/1233

-J-

adsorbiert weiter die während der Lebensdauer der Röhre entstehenden Gase. SoLlte der Gasdruck in der Röhre in unerwünschter Weise steigen, so muß man nur den Draht 16 an die Stromquelle anschließen, um die Gettermasse 34 wieder zu aktivieren. Auf diese Weise kann man ein sehr hohes Vakuum in einem Behälter oder einer Röhre während deren Lebensdauer aufrechterhalten, bis die Gettermasse 34 mit Gasen gesättigt ist.

Die Getterpumpen gemäß der Erfindung verwendet man als Ergänzungen zu einer Vakuum-Ionen-Pumpe und Diffusionspumpen und man kann sie zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Vakuums in kontinuierlich abgepumpten Vakuumsystemen und in adsorbierten Vakuumsystemen benutzen. Diese Pumpen kann man als. sogenannte "Anhangpumpen'¹ dauernd in Klystronröhren und Bildverstärkerröhren einbauen. -

Die Erfindung wurde hier ausführlich anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch selbstverständlich, daß das beschriebene Ausführungsbeispiel im Rahmen des fachmännischen Könnens vielfältig abgewandelt werden kann, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

9 0 9 8 8 7/123 3

Claims

_φ 5 KOLN-LiKiDENTHAL ₆. August 1969

• G · Bachemer Straße 55

V/bo

Telefon: (02 21) 417756

Mein Zeichen; G 17/8

Anmelderin; S.A.E.S. GETTERS S.p.A., Via Gallarate, 215

20151 - MILANO / Italien

AN S P R 0 C Ii E

IJ Getterpumpe zur Erzeugung und Aufrechterhai-

tung eines Valcuums in Vakuumbehältern mittels einer nicht verdampfenden Gettermassei dadurch gekennzeichnet, daß die Gettermasse (34) an der Oberfläche eines koaxial ura ein Heizelement (15, 16) herum angeordneten Wetallstreifens (31) angebracht ist.
2. Getterpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Gettermasse (34) beschichtete Metallstreifen (31) hin- und hergefaltet ("plissiert") und nach Art einer Krone um das Heizelement (15, 16) angeordnet ist. ■"■■-. · ■ --".
3. Getterpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet' durch ein mit .zahlreichen Gasdurchtrittsöffnungen (12) versehenes zylindrisches Gehäuse (11), durch wenigstens ein

9 0 9 8 8 7/12 33

axial im Gehäuse angeordnetes Widerstandsheizelement (15, 16) und durch einen nach Art einer Krone um das Widerstandsheizelement angeordneten, hin- und hergefalteten Metallstrelfen (31), von dem wenigstens eine Seite mit der nicht verdampfenden Gettermasse (34) beschichtet ist.
4. Getterpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und hergefaltete Metallstreifen (31) mit der nicht verdampfenden Gettermasse (34) derart beschichtet ist, daß die Gettermassebeschichtung kurz vor der Metallstreifenkante (35, 36) endet und so ein Teil des Metallstreifens unbeschichtet ist, und daß der Metallstreifen einen Ring (30) bildet, der zahlreiche, im wesentlichen radial verlaufende, ebene TeilfLachen (38) aufweist, wobei die Außenencle-n und die Innenenden benachbarter Teilflächen (38) durch die unbeschichteten Metallstreifenteile (39) miteinander verbunden sind. _-.■-■
5. ' Getterpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht verdampfende Gettermasse (34) eine Aluminium-Zirkon-Legierung mit 1 bis 40% Aluminiumgehalt ist. .
6. Getterpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (31) die Teilflächen (38) voneinander trennende, vor den Kanten (35, 36) des Metallstreifens endende Querschlitze (37) aufweist, wobei die Teil- £ Lachen (38) durch die seitlich der Querschlitze (37) vorhandenen, unbeschichteten Metallstreifenteile (39.) miteinander verbunden sind.

909 887/1233

L e e r s e i t e