DE19959210A1 - Ionengetterpumpe - Google Patents

Abstract

Es wird eine Ionengetterpumpe (10) mit einer Elektrodenanordnung aus einer Anodeneinrichtung (20) und einer Kathodeneinrichtung (30) beschrieben, die zur Erzeugung einer Gasentladung in einem Vakuum ausgebildet sind, wobei die Anodeneinrichtung (20) durch einen zylinderförmigen Anodenring (21) gebildet wird und die Kathodeneinrichtung (30) zwei Kathodenplatten (31, 32) mit einem thermisch aktivierbaren Gettermaterial umfaßt, die senkrecht von der Zylinderachse des Anodenringes (21) geschnitten werden, und wobei der Anodenring (21) an seinen Rändern (22) eine durch thermische Behandlung gebildete, ungeordnete Festkörperstruktur besitzt. Die Ionengetterpumpe zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und einen über Jahre wartungsfreien Betrieb aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ionengetterpumpe, die den Aufbau einer Ionenzerstäuberpumpe vom Penningtyp besitzt, und Verfah­ ren zum Betrieb bzw. Verwendungen einer derartigen Ionenget­ terpumpe.

Es ist allgemein bekannt, zur Aufrechterhaltung eines Vakuums in abgeschlossenen Gefäßen Gettermaterialien zu verwenden. Nach dem Abpumpen binden Gettermaterialien Restgase bzw. Gase, die aus den Werkstoffen des Gefäßes austreten. Der Einsatz vor Gettermaterialien ist allerdings nur wirksam, wenn beim Abpum­ pen des Gefäßes auch ein Ausheizen auf rd. 400°C vorgenommen wird. Diese Temperaturbehandlung ist jedoch bei vielen Anwen­ dungen unerwünscht, falls sich beispielsweise wärmeempfind­ liche Bauteile, wie Photokathoden oder CCDs, im Gefäß befin­ den. In diesen Fällen werden relativ kleine Ionenzerstäuber­ pumpen, die allerdings eine höhere Saugleistung als ein einfa­ ches Gettermaterial besitzen, außen an das Vakuumgefäß ange­ baut und mit dem Gefäß durch ein Rohr verbunden.

Ionenzerstäuberpumpen vom Penningtyp sind allgemein bekannt und werden beispielsweise in "Theorie und Praxis der Vakuum­ technik" (Herausgeber: M. Wutz, H. Adam, W. Walcher, Verlag Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden, S. 248 ff.) be­ schrieben. Der Elektrodenaufbau einer herkömmlichen Ionenzer­ stäuberpumpe 10' vom Penningtyp ist in Fig. 6 (Stand der Tech­ nik) illustriert. Die Ionenzerstäuberpumpe 10' enthält einen zylindrischen Anodenring 21' und zwei ebene Kathodenplatten 31', 32', die mit Abstand von den Enden 22' des Anodenringes 21' senkrecht zur Zylinderachse Z des Anodenringes 21' ange­ ordnet sind. Die Kathodenplatten 31', 32' bestehen aus einem Gettermaterial (z. B. Titan). Die Elektroden 21', 31' und 32' befinden sich in einem Magnetfeld B.

Die Ionenzerstäuberpumpe wird wie folgt betrieben. Durch Anle­ gen einer Hochspannung zwischen den Kathodenplatten 31', 32' und der Anode 21' wird in einem bereits evakuierten Raum eine Gasentladung (Glimmentladung) gezündet. In der Gasentladung erzeugte Ionen werden zu den Kathodenplatten 31', 32' be­ schleunigt und beim Auftreffen in diese implantiert (gasart­ unabhängige Pumpwirkung). Durch den Einschlag der ionisierten Atome wird von den Kathodenplatten 31', 32' Gettermaterial zerstäubt, das sich laufend auf den Anoden- und Kathodenober­ flächen niederschlägt und Gasteilchen bindet (gasartselektive Pumpwirkung). Im Verlauf des Betriebs können an den zunächst ebenen Kathodenplatten Unebenheiten auftreten, wie dies an der Kathodenplatte 32' illustriert ist.

Die herkömmlichen Ionenzerstäuberpumpen besitzen die folgenden Nachteile. Beim Dauerbetrieb von Ionenzerstäuberpumpen, wie er z. B. zur Erhaltung eines Vakuums an gasempfindlichen optischen Detektoren oder bei der Vakuumlagerung gasempfindlicher Bau­ teile vorgesehen ist, treten nach einigen Monaten Kurzschlüsse zwischen den Elektroden auf. Es hat sich gezeigt, daß sich zwischen den Enden 22' des Anodenrings 21' und den Kathoden­ platten 31', 32' nadelförmige Kristalle (Whisker) ausbilden, die den Kurzschluß auslösen. Auch wenn ein Whisker durch einen Kurzschlußstoß oft wieder zerstört wird, kommt es durch das Whiskerwachstum bald zum endgültigen Ausfall der Pumpe. Dies ist besonders kritisch, falls die Pumpe am Betriebsort, z. B. beim Einsatz in Weltraumflugkörpern, nicht zugänglich ist.

Neben der ungenügenden Zuverlässigkeit der herkömmlichen Ionenzerstäuberpumpen besteht ein weiteres Problem in deren eingeschränktem Einsatzbereich. Zur Aufrechterhaltung der Ga­ sentladung ohne Überschläge können Ionenzerstäuberpumpen bis­ lang nur bei Drucken unterhalb von 10^-5 mbar betrieben werden. Außerdem erfordert der Pumpenbetrieb laufend eine Energiezu­ fuhr zur Aufrechterhaltung der Gasentladung. Ein Ausfall der Hochspannungsversorgung führt auch zum Ausfall der Pumpwir­ kung.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Ionenget­ terpumpe bereitzustellen, die eine erhöhte Betriebszuverläs­ sigkeit und einen erweiterten Anwendungsbereich besitzt. Die Ionengetterpumpe soll insbesondere über viele Monate wartungs­ frei bei geringem Stromverbrauch oder ohne Energiezufuhr be­ trieben werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, neuartige Betriebsverfahren und Verwendungen einer Ionenget­ terpumpe anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch eine Ionengetterpumpe, eine Pum­ peneinrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1, 8 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungs­ formen und Verwendungen der Erfindung ergeben sich aus den ab­ hängigen Ansprüchen.

Die Grundidee der Erfindung besteht in der Schaffung einer Io­ nengetterpumpe vom Penningtyp, bei der die Anodeneinrichtung mindestens im Bereich von Rändern, Kanten, Spitzen oder son­ stigen stark gekrümmten oder geknickten Bereichen des Anoden­ materials eine ungeordnete Festkörperstruktur mit zufällig verteilten Kristallitausrichtungen besitzt. Dadurch wird ein Whiskerwachstum während Niederschlags von zerstäubtem Katho­ denmaterial vermieden und statt dessen ein gleichförmiger, schichtartiger Niederschlag erzielt.

Beispielsweise ist bei einer Ionengetterpumpe mit dem oben er­ läuterten, an sich bekannten Aufbau ein zylindrischer Anoden­ ring vorgesehen, der mindestens an seinen Enden eine durch ei­ ne thermische Behandlung ausgebildete, ungeordnete Festkörper­ struktur besitzt. Die Enden des Anodenringes besitzen abgerun­ dete oder gewölbte Oberflächen, die durch ein Aufschmelzen des Materials, z. B. eine Laserbehandlung, bei der Herstellung des Anodenringes gebildet sind.

Das Rundschmelzen von unstetig berandeten Anodenabschnitten stellt sicher, daß die oben erläuterten Kurzschlußausfälle durch Whiskerwachstum vermieden werden. In einer herkömmlichen Ionenzerstäuberpumpe besteht der Anodenring nämlich aus einem Stück gezogenen Edelstahlrohres. Durch den Ziehvorgang werden die Kristalle im Stahl in der Richtung der Rohrachse ausge­ richtet, so daß sich eine Vorzugsrichtung für das Whisker­ wachstum ergibt. Eine solche Vorzugsrichtung wird beim erfin­ dungsgemäßen Einsatz von Anoden mit ungeordneter Festkörper­ struktur im Anodenmaterial ausgeschlossen.

Gemäß einem weiteren wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung ist in einer Ionengetterpumpe eine Kathodeneinrichtung mit einem Schichtaufbau aus einem im Vakuum thermisch aktivierbaren Get­ termaterial vorgesehen. Besteht die Kathodeneinrichtung aus Kathodenplatten, wie bei der herkömmlichen Ionenzerstäuberpum­ pe, so werden die Kathodenplatten durch dieses Gettermaterial gebildet oder als Träger für eine Beschichtung aus dem Getter­ material verwendet. Das thermisch aktivierbare Gettermaterial, das beispielsweise eine stark absorbierende Legierung aus Zir­ konium, Aluminium, Eisen und/oder Titan enthält, ist zunächst durch die Bildung einer Oxidschicht passiviert. Erst im Be­ triebszustand der Ionengetterpumpe erfolgt eine Aktivierung des Gettermaterials durch ein Aufheizen der Kathodeneinrich­ tung auf eine Temperatur, bei der die passivierende Oxid­ schicht aufgebrochen wird. Diese Temperatur beträgt beispiels­ weise rund 400 bis 500°C. Das aktivierte Gettermaterial lie­ fert eine ständige Pumpwirkung, unabhängig davon, ob die Io­ nengetterpumpe mit einer Gasentladung betrieben wird oder nicht.

Der Einsatz des thermisch aktivierbaren Gettermaterials wirkt sich zusätzlich vorteilhaft auf die Unterbindung des Whisker­ wachstums aus. Das Gettermaterial verbessert das Vakuum beim Pumpenbetrieb und verringert dadurch eine Substanzquelle für das Whiskerwachstum.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Einsatz der erfindungsgemäßen Ionengetterpumpe, bei dem diese mit zu­ nächst passiviertem Gettermaterial in oder an einem Vakuumge­ fäß angebracht wird, das Vakuumgefäß anschließend evakuiert wird und schließlich eine Aktivierung der Ionengetterpumpe durch Aufheizen der Kathodeneinrichtung erfolgt.

Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile. Der Einsatz einer Anodeneinrichtung mit ungeordneter Festkörperstruktur ermöglicht eine Verhinderung des Whiskerwachstums, so daß Kurzschlüsse beim Pumpenbetrieb über viele Monate, bis hin zu 5 bis 10 Jahre, ausgeschlossen sind. Die Ionengetterpumpe kann durch Wärmekontakt von außen aktiviert werden, ohne daß das gesamte Vakuumgefäß ausgeheizt werden muß. Des weiteren sind auch zusätzliche Heizer auf der Innenseite des Vakuumgefäßes überflüssig. Die erfindungsgemäße Ionengetterpumpe besitzt ei­ ne gegenüber herkömmlichen Ionenzerstäuberpumpe erheblich ver­ besserte Pumpleistung. Auch bei Ausfall der Energieversorgung wird eine Pumpwirkung aufrechterhalten. Die erfindungsgemäße Ionengetterpumpe besitzt einen vergrößerten Einsatzbereich, da sie sowohl als Zerstäuberpumpe vom Penningtyp als auch als einfache Getterpumpe verwendet werden kann. Des weiteren ist auch ein Einsatz als Druckmesser möglich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht der Elektro­ denanordnung einer erfindungsgemäßen Ionen­ getterpumpe,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Anodenringes einer Ionengetterpumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Kathodeneinrichtung der Ionengetterpumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 4 Draufsichten der Elektrodenanschlüsse für die Ionengetterpumpe gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Magneteinrichtung einer erfindungsgemäßen Ionengetterpumpe, und

Fig. 6 eine Schnittansicht der Elektrodenanordnung der herkömmlichen Ionenzerstäuberpumpe (Stand der Technik).

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf einen koaxia­ len Pumpenaufbau beschrieben, wie er an sich von herkömmlichen Ionenzerstäuberpumpen bekannt ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den koaxialen Zylinderaufbau beschränkt, sondern kann anwendungsabhängig auch mit anderen Geometrien verwirk­ licht werden. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß eine Pumpeneinrichtung mit einer Vielzahl von Ionengetter­ pumpen aufgebaut wird, wobei gegebenenfalls zwischen zwei großflächigen Kathodenplatten matrixartig eine Vielzahl von Anoden angeordnet sind.

Fig. 1 illustriert den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ionen­ getterpumpe 10 mit geöffnetem Gehäuse. Die zugehörige Ma­ gneteinrichtung wird unten unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Die Ionengetterpumpe 10 enthält eine Elektrodenanordnung, die zur Erzeugung einer Gasentladung im Vakuum ausgebildet ist und eine Anodeneinrichtung 20 bzw. eine Kathodeneinrichtung 30 um­ faßt.

Die Anodeneinrichtung 20 wird durch einen Anodenring 21 in Form eines geraden Zylinders gebildet. Der Anodenring 21 (s. auch Fig. 2) besteht aus Edelstahl. Er besitzt beispielsweise einen Außendurchmesser von 18 mm, eine Materialdicke von rd. 0.8 mm und eine Höhe von rd. 6 mm. Die Ränder 22 des Anoden­ rings 21 besitzen eine ungeordnete Festkörperstruktur mit ei­ ner gewölbten oder abgerundeten Oberfläche. Zur Ausbildung der Ränder 22 werden diese einer thermischen Behandlung, (Schmel­ zen) unterzogen. Das Aufschmelzen erfolgt beispielsweise unter Verwendung eines fokussierten Nd-YAG-Lasers (mittlere Lei­ stung: 15 W, Taktfrequenz: 15 Hz, Pulsbreite: 50 µs bis 100 µs, Pulsenergie: 1 J). Das Aufschmelzen der Ränder 22 be­ wirkt, daß eine gegebenenfalls im Anodenring in Richtung der Zylinderachse Z gebildete Kristallvorzugsrichtung zerstört und durch eine statistisch ungeordnete Kristallorientierung er­ setzt wird.

An der Außenseite des Anodenringes 21 ist mittig eine Anoden­ leitung 23 in einer Aufnahme 24 (s. Fig. 2) angebracht. Die Anodenleitung 23 dient der Halterung des Anodenrings 21 rela­ tiv zu der Kathodeneinrichtung und der elektrischen Verbindung mit dem positiven Pol (z. B. rd. +5000 V) einer (nicht darge­ stellten) Hochspannungsquelle. Die Anodenleitung 23 besitzt beispielsweise einen Durchmesser von 1 bis 2 mm.

Der Anodenring kann erfindungsgemäß zweischichtig oder doppel­ wandig aufgebaut sein. Eine Außenwand besteht dabei aus Titan und eine Innenwand aus Edelstahl. Bei Inbetriebnahme der Pumpe kann bei diesem Aufbau ein kurzzeitiger Entladungsbetrieb zwi­ schen dem Anodenring und dem Gehäusering 35 (siehe unten) mit umgekehrter Polarität (Ring auf rd. -5000 V, Gehäuse auf Mas­ se) vorgesehen sein, bevor der unten erläuterte Pumpenbetrieb aufgenommen wird. Diese kurzzeitige Betriebsweise ermöglicht einen höheren Startdruck.

Die Kathodeneinrichtung 30 umfaßt zwei Kathodenplatten 31, 32 (s. auch Fig. 3), von denen in Fig. 1 nur die untere Katho­ denplatte 31 eingezeichnet ist. Die Kathodenplatten 31, 32 sind kreisrunde Scheiben, die eine Beschichtung 33, 34 (in Fig. 1 schraffiert gezeichnet) aus thermisch aktivierbarem Gettermaterial tragen. Das Gettermaterial besteht beispiels­ weise aus einer Legierung aus Zirkonium, Aluminium, Eisen und/oder Titan oder einer entsprechenden Mischzusammensetzung mit eingesintertem Titanpulver, z. B. aus dem Material "ST122 SP Getter" (Hersteller: SAES Getters, Milano, Italien). Die Kathodenscheiben 31, 32 bilden mit einem elektrisch leitfähi­ gen Gehäusering 35 ein dosenförmiges Gehäuse, in dem der An­ odenring 21 elektrisch und räumlich von den Kathodenplatten 31, 32 getrennt angeordnet ist. Das Gehäuse mit den Kathoden liegt auf Massepotential. Der Gehäusering 35 besitzt an seinen Rändern 36 jeweils eine umlaufende Kante 37 mit einem Durch­ messer entsprechend dem Außendurchmesser der Kathodenplatten 31, 32. Beim Zusammenbau der Elektrodenanordnung werden nach Einsetzen und Ausrichten des Anodenrings 21 die Kathodenschei­ ben 31, 32 in die umlaufenden Kanten 37 eingelegt und mit dem Gehäusering 35 unter Verwendung eines Lasers vakuumdicht ver­ schweißt.

Der Gehäusering 35 besitzt eine Ausnehmung 38 zur Aufnahme des Anschlußrohres 41 für eine Kathodenleitung (nicht dargestellt) und eine weitere Ausnehmung 39 zur Aufnahme einer Hochspan­ nungsdurchführung 42 für die Anodenleitung 23 (s. auch Fig. 4).

Die Anschlußelemente 40 gemäß Fig. 4 umfassen das Anschlußrohr 41 bzw. die Hochspannungsdurchführung 42. Das Anschlußrohr 41 verbindet die Pumpe mit dem zu evakuierenden Gefäß. Es dient gleichzeitig als elektrische Verbindung der Kathodenplatten 31, 32 mit dem Massepotential. Es besteht vorzugsweise aus ei­ nem dünnwandigen Edelstahlrohr, um die Wärmeableitung von der Pumpe zum Gefäß klein zu halten, und besitzt einen Außendurch­ messer, der den Dimensionen von Halterungsschlitzen im Gehäuse der Magneteinrichtung angepaßt ist und beispielsweise 8.5 mm beträgt. Die Wandstärke des Anschlußrohrs 41 beträgt rd. 0.2 mm. Am Ende 43 des Anschlußrohrs 41 ist ein (nicht dargestell­ ter) Flansch zur Anbringung der Ionengetterpumpe 10 an einem Gehäuse oder Behältnis vorgesehen, in dem das Vakuum ausgebil­ det bzw. aufrechterhalten werden soll.

Die Hochspannungsdurchführung 42 ist ein rohrförmiger Isolator (z. B. Keramikrohr) zur Ummantelung für die Anodenleitung 23 und besitzt einen Außendurchmesser, der an die Aufnahme 39 im Gehäusering 35 (s. Fig. 3) bzw. an einen entsprechende Halte­ rungsschlitz der Magneteinrichtung angepaßt ist und beispiels­ weise rd. 5 mm beträgt. Die Isolation kann z. B. mit Al₂O₃ ge­ bildet werden.

Fig. 5 illustriert den Aufbau einer Magneteinrichtung 50 zur Ausbildung eines parallel zur Zylinderachse Z der Elektroden­ anordnung ausgerichteten Magnetfelds. Die Magneteinrichtung 50 umfaßt ein Magnetjochgehäuse 51 und einen Schraubdeckel 52, die aus vernickeltem Reineisen bestehen. Das Magnetjochgehäuse 51 besitzt einen runden Querschnitt mit einem Außendurchmesser von rd. 35 mm. Am Boden des Magnetjochgehäuses 51 bzw. auf der Innenseite des Deckels 52 ist jeweils ein plattenförmiger Per­ manentmagnet 53, 54 zur Erzeugung des Magnetfeldes angebracht. Die Permanentmagneten 53, 54 bestehen beispielsweise aus Ko­ balt-Samarium und erzeugen ein Magnetfeld in der Größenordnung von einem Millitesla (1 mT). In der Seitenwand des Magnetjoch­ gehäuses 51 sind Schlitze 55 für das Anschlußrohr 41 bzw. die Hochspannungsdurchführung 42 eingearbeitet.

Beim Betrieb der Ionengetterpumpe 10 wird die Elektrodenanord­ nung gemäß Fig. 1 in der Magneteinrichtung 50 gemäß Fig. 5 un­ tergebracht. Durch die Schraubverbindung zwischen dem Magnet­ jochgehäuse 51 und dem Deckel 52 ist die Magneteinrichtung 50 ohne weiteres mit der Elektrodenanordnung verbunden. Die Io­ nengetterpumpe 10 wird zunächst ohne die Magneteinrichtung 50 über den (nicht dargestellten) Anschlußflansch am Ende 43 des Anschlußrohrs 41 an einem zu evakuierenden Behältnis oder Ge­ häuse befestigt. Nachdem das Behältnis und über das Anschluß­ rohr 41 die Elektrodenanordnung 20, 30 mit einer herkömmlichen Vakuumpumpe auf einen Druck von rd. 10^-5 mbar evakuiert worden ist, wird die Ionengetterpumpe durch Aufheizen der Kathoden­ platten 31, 32 aktiviert. Hierzu genügt es, daß die Außensei­ ten der Kathodenplatten 31, 32 mit einem genügend heißen Löt­ kolben oder einer ähnlichen Heizquelle in Verbindung gebracht werden (425°C, rd. 15 min).

Anschließend wird die Magneteinrichtung 50 angebracht und die Anodenleitung 23 mit der Hochspannungsversorgung verbunden. Im Hochspannungsfeld zwischen den Elektroden bildet sich eine Gas- oder Glimmentladung aus. Unter der Wirkung des axialen Magnetfelds bewegen sich die Elektronen auf Kreisbahnen, so daß ein langer Weg zur Erhöhung des Ionisationswahrscheinlich­ keit gebildet wird. Bei der Entladung wird durch Kathodenzer­ stäubung Material von den beschichteten Kathodenplatten 31, 32 abgetragen. Das Material kondensiert auf dem Anodenring und begräbt dabei Gasatome, die sich in der Pumpe befinden. Die Kondensation findet vorzugsweise an Rändern und Kanten des Anodenringes statt, wobei jedoch wegen der ungeordneten Anodenstruktur keine Whisker oder Spitzenkristalle des konden­ sierten Materials entstehen.

Eine erfindungsgemäße Ionengetterpumpe mit den oben beschrie­ benen Merkmalen besitzt ein Gewicht von nur 150 g. Sie ist für eine Pumpleistung von rd. 0.5 l/s ausgelegt und erreicht ein Endvakuum von rd. 3.10^-9 mbar. Damit ist diese Ionengetter­ pumpe besonders für den Einsatz unter extremen Bedingungen, z. B. in Instrumenten im Weltraum geeignet. Sie besitzt ein ge­ ringes Gewicht und kann über Jahre wartungsfrei bei geringem Strombedarf (Leistung rd: 2 mW) betrieben werden. Eine weitere interessierende Anwendung betrifft die Lagerung und Bereithal­ tung von gasempfindlichen Bauteilen. Bei Bildwandlern, Rönt­ genbildverstärkern und großen Senderöhren wie Klystrons ist der Ausgasvorgang nach der Herstellung noch nicht vollständig abgeschlossen. Die freigewordenen Restgase können von in der Röhre befindlichem warmen Gettermaterial aufgenommen werden. Wird die Röhre gleich nach der Herstellung nicht in Betrieb genommen, dann bleibt sie kalt und der Innendruck steigt lang­ sam an. Wird eine solche Röhre nach Monaten zum erstenmal in Betrieb genommen, dann kann es zu Gasentladungen innerhalb der Röhre kommen. Diese Entladungen können empfindliche Bauteile wie Infrarotkathoden oder CCDs zerstören. Eine erfindungs­ gemäße Getterpumpe trägt wesentlich dazu bei, diese Gefahr zu vermeiden. Durch die Druckanzeige der GPI läßt sich sicher er­ kennen, ob die Röhre sofort betriebsbereit ist.

Bei vakuumisolierten Thermoskannen für verflüssigte Edelgase ermöglicht eine Druckmessung eine sichere Aussage, mit welchen Verlusten während des Transports zu rechnen ist. Eine GPI kann sich bei teuren Edelgasen schon mit der ersten Füllung bezahlt machen.

Die erfindungsgemäße Ionengetterpumpe kombiniert drei wichtige Merkmale in einer Vakuumeinrichtung, Erstens bildet die Pumpe einen Getter zur Erhaltung von Vakuum in einem evakuierten Sy­ stem. Zweitens bildet die Pumpe ein Penning-Meßelement zur Vakuummessung in einem Vakuumsystem. Schließlich kann die Pum­ pe als Ionengetterpumpe zur Absenkung des Gasdrucks in einem Vakuumbehältnis verwendet werden. Die erwartete Lebensdauer der Ionengetterpumpe beträgt rd. 5 bis 10 Jahre. Ein besonde­ rer Vorteil der erfindungsgemäßen Ionengetterpumpe besteht darin, daß das Gettermaterial innerhalb der Pumpe an einem Ort angeordnet ist, der zur thermischen Aktivierung einfach von außen zugänglich ist. Dadurch werden jede interne Heizung und entsprechende elektrische Durchführungen vermieden.

Der Betrieb der Ionengetterpumpe mit der Magneteinrichtung ist kein zwingendes Merkmal der Erfindung. Da die Glimmentladung bei einem Druck von rd. 10^-4 mbar auch ohne Magnetfeld brennt, kann anwendungsabhängig auf die Magneteinrichtung verzichtet werden, falls kein besseres Vakuum erreicht werden soll.

Claims (10)

1. Ionengetterpumpe (10) mit einer Elektrodenanordnung aus ei­ ner Anodeneinrichtung (20) und einer Kathodeneinrichtung (30), die zur Erzeugung einer Gasentladung in einem Vakuum ausgebil­ det sind, wobei die Anodeneinrichtung (20) durch einen zylin­ derförmigen Anodenring (21) gebildet wird und die Kathodenein­ richtung (30) zwei Kathodenplatten (31, 32) mit einem Getter­ material umfaßt, die senkrecht von der Zylinderachse des Anodenringes (21) geschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenring (21) an seinen Rän­ dern (22) eine durch thermische Behandlung gebildete, ungeord­ nete Festkörperstruktur besitzt.

2. Ionengetterpumpe gemäß Anspruch 1, bei der die Ränder (22) des Anodenringes (21) eine abgerundete Oberfläche besitzen.

3. Ionengetterpumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Get­ termaterial eine im Vakuum thermisch von außen aktivierbare Substanz umfaßt.

4. Ionengetterpumpe gemäß Anspruch 3, bei der das Gettermate­ rial eine Legierung aus Zirkonium, Aluminium, Eisen und/oder Titan umfaßt.

5. Ionengetterpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kathodenplatten (31, 32) kreisrunde Scheiben sind und mit einem Gehäusering (35) ein zylinderförmiges Gehäuse bilden, in dem der Anodenring (21) angeordnet ist.

6. Ionengetterpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Elektrodenanordnung in einer Magneteinrichtung (50) angeordnet ist, die ein Magnetjochgehäuse (51) und einen Deckel (52) umfaßt, die lösbar miteinander verbunden sind.

7. Ionengetterpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Anodenring (21) doppelwandig aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist.

8. Pumpeneinrichtung, die eine Vielzahl von Ionengetterpumpen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfaßt.

9. Verfahren zum Betrieb einer Ionengetterpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten

• - Anbringung der Ionengetterpumpe (10) an einem zu evakuieren­ den Gehäuse durch Verbindung der Elektrodenanordnung über ein Anschlußrohr (41) mit dem Gehäuse,
• - Evakuierung des Gehäuses mit einer Vakuumpumpe,
• - Aktivierung der Ionengetterpumpe (10) durch Erhitzen der Kathodenplatten (30, 32), und
• - Anbringung der Magneteinrichtung (50) an der Elektrodenan­ ordnung (20, 30).

10. Verwendung einer Ionengetterpumpe gemäß einem der Ansprü­ che 1 bis 7 zur Evakuierung von Meßinstrumenten, zur Aufrecht­ erhaltung eines Vakuums für gelagerte gasempfindliche Bautei­ le, zur Überwachung der Aufbewahrung verflüssigter Edelgase und/oder als Druckmeßgerät.