DE2455712A1 - Cryogenic adsorption vacuum pump - has metal plates with adsorbent lacquer within insulated casing shielded from radiation - Google Patents
Cryogenic adsorption vacuum pump - has metal plates with adsorbent lacquer within insulated casing shielded from radiationInfo
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Abstract
Description
Cryo-Sorptionspumpe Die Erfindung betrifft eine Qryo-Sorptionspumpe für aZakuumanlagen. Derartige Pumpen eignen sich besonders zur Erzielung treibmitteifreier Restgasatmosphären in der Vakuum- und UHV-Technik, insbesondere ermöglichen sie die Erzeugung extrem niedriger Restgasdrucke. Cryo-sorption pump The invention relates to a cryo-sorption pump for a vacuum systems. Such pumps are particularly suitable for achieving propellant-free Residual gas atmospheres in vacuum and UHV technology, in particular, they enable the generation of extremely low residual gas pressures.
Bei den Cryo-Sorptionspumpen-wird das Verhalten von Sorptionsmitteln wie Aluminiumoxid (Zeolith) oder Aktivkohle ausgenutzt, bei tiefen Temperaturen ihre Adsorptionsfähigkeit beträchtlich zu erhöhen. Damit ist es möglich, den Druck in vorevakuierten Vakuumgefäßen von etwa 10 2 bis 10 3 Torr auf Werte unter i0-8 Torr zu erniedrigen. Bei den bisherigen Anlagen werden deshalb-diese Sorptionsmittel in Form von kleinen Körnchen mit einem evtl. zur besseren Wärmeleitung mit Kupfer pulver vermischten Klebemittel auf kühlbare Metallflächen aufgebracht. Die Nachteile dieses Verfahrens liegen darin, daß die Herstellung der Sorptionsfläche sehr zeitraubend und umständlich und daß die thermische Ankopplung des Sorptionsmittels an die Kühlfläche keineswegs optimal ist. Diese Pumpen werden deshalb in der Regel auch nur bei Temperaturen von etwa 10 bis 20 0K betrieben. In the case of cryo-sorption pumps, the behavior of sorbents such as aluminum oxide (zeolite) or activated carbon exploited at low temperatures to increase their adsorptive capacity considerably. With this it is possible to reduce the pressure in pre-evacuated vacuum vessels from about 10 2 to 10 3 Torr to values below i0-8 Degrade torr. In the previous systems, therefore, these sorbents in the form of small grains with a possibly for better heat conduction with copper powder mixed adhesive applied to coolable metal surfaces. The disadvantages this method is that the production of the sorption surface is very time consuming and cumbersome and that the thermal coupling of the sorbent to the cooling surface is by no means optimal. These pumps are therefore usually only used at temperatures operated from about 10 to 20 0K.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für die Sorptionsflächen anzugeben, das diese Nachteile nicht aufweist und eine Pumpenanordnung zu beschreiben, die auch bei höheren Temperaturen (z.B. 77 0K) -6 einen brauchbaren Enddruck von 10 Torr bis 10 7Torr liefert. The invention is based on the object of a manufacturing method indicate for the sorption surfaces that these Does not have any disadvantages and to describe a pump arrangement which can also be used at higher temperatures (e.g. 77 0K) -6 provides a usable final pressure of 10 Torr to 10 7 Torr.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sorptionsflächen durch Beschichten mit einem Sorptionslack (Pat. Nr. P 24 51 717.7) erzeugt werden. Aufgrund der ausgezeichneten Haftfestigkeit dieses Lackes auch bei tiefen emperaturen und infolge seiner guten thermischen Eigenschaften sowie des hohen Sorptionsvermögens liegen die erreichbaren Enddrucke bei einer Temperatur von 77 0K zwischen 10 5 Torr und 10 7 Torr und bei einer Temperatur von 10 bis 200K unter 10-8 Torr. This object is achieved according to the invention in that the sorption surfaces by coating with a sorption varnish (Pat. No. P 24 51 717.7). Due to the excellent adhesive strength of this varnish, even at low temperatures and due to its good thermal properties and high sorption capacity are the achievable final pressures at a temperature of 77 0K between 10 5 Torr and 10 7 Torr and at a temperature of 10 to 200K below 10-8 Torr.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Herstellung der Sorptionsflächen sehr einfach ist, da der Lack durch Tauchen, Spritzen oder Streichen auf jede beliebige Unterlage aufgebracht werden kann. The advantages achieved by the invention are, in particular, that the production of the sorption surfaces is very simple, since the paint is dipped, Spraying or brushing can be applied to any surface.
Schließlich ist die mechanische und thermische Kopplung des Lackes an die Unterlage so gut, daß die Sorptionsfähigkeit schon bei ca. 77°K ausreicht, um ölfreie Ehddrücke von 1 x 10 Torr und niedriger zu erreichen. Bei weiterer Kühlung des Adsorbers mit einem handelsüblichen Refrigerator auf 10 bis 20 0K werden Enddrücke unter 10 8 Torr erzielt.Finally, there is the mechanical and thermal coupling of the paint on the base so well that the sorption capacity is sufficient at approx. 77 ° K, to achieve oil-free pressures of 1 x 10 Torr and lower. With further cooling of the adsorber with a commercially available refrigerator to 10 to 20 0K are final pressures scored below 10 8 torr.
Die Cryopump-Wirkung des Sorptionslackes ermöglicht es insbesondere den Restgasdruck evakuierter Behälter niedrich zu halten. Zudem ist es möglich, durch Beschichten von flüssig Stickstoff-Kühlfallen mit dem Sorptionslack einfache Cryo-Sorptionspumpen herzustellen, die ölfreie Endvakua im 10 6Torr-Bereich gewährleisten.The cryopump effect of the sorption varnish makes it possible in particular to keep the residual gas pressure in evacuated containers low. It is also possible by coating liquid nitrogen cold traps with the sorption varnish Manufacture cryo-sorption pumps that guarantee oil-free ultimate vacuums in the 10 6 Torr range.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig.An embodiment of the invention is shown in FIG.
dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.and is explained in more detail below.
Die eigentliche Cryo-Sorptionspumpe befindet sich in einem zylinderförmigen an den Stirnseiten mit Flanschenversehenen Gefäß (1) aus einem geeigneten Material, vorzugsweise VA-Stahl. Zum Anschluß an eine Vorpumpe weist dieses Außengefäß einen Flansch (9) auf. Durch einen über einen Steg (6) gekühlten Strahlungsschild (3) und durch ein optisch dichtes gekühltes Baffle (17) sind die Cryo-Sorptionsflächen (16) nach außen gegen Wärmestrahlung abgeschirmt. Zur Kühlung sind sie mit einem flüssig Stickstoff Vorratsgefäß (15) verbunden. Zur Vergrößerung der Sorptionsflächen sind sowohl die Außenwände des flüssig Stickstoff-Gefäßes (15) als auch der Baffle-Halte-Zylinder (2) sowie das Baffle (17) selbst mit Sorptionslack beschichtet. Zur Erzielung einer guten Pumpwirkung ist es vorteilhaft, wenn diese Teile aus einem gut wärmeleitenden Material wie Silber, Kupfer, Aluminium oder speziellen Legierungen hergestellt sind. Durch geeignete Formgebung der Cryo-Sorptionsflächen läßt sich das Volumen des Adsorbers in weiten Grenzen variieren. Ein Ausführungsbeispiel ist eine pyramidenförmige Aufeinanderschichtung von Metallplatten, die lösbar oder fest miteinander verbunden sind. The actual cryo-sorption pump is located in a cylinder-shaped one Flanged vessel (1) made of a suitable material on the front sides, preferably VA steel. For connection to a backing pump, this has Outer vessel a flange (9). With a radiation shield cooled by a bar (6) (3) and an optically tight, cooled baffle (17) are the cryo-sorption surfaces (16) shielded from the outside against thermal radiation. For cooling they come with a liquid nitrogen storage vessel (15) connected. To enlarge the sorption areas are both the outer walls of the liquid nitrogen vessel (15) and the baffle holding cylinder (2) and the baffle (17) itself coated with sorption varnish. To achieve a good pumping effect, it is advantageous if these parts consist of a well-thermally conductive Material like silver, copper, aluminum or special alloys are made. The volume of the adsorber can be determined by suitable shaping of the cryo-sorption surfaces vary within wide limits. One embodiment is a pyramidal layer on top of one another of metal plates that are detachably or permanently connected to one another.
Zur Vergrößerung der Oberfläche können statt dessen auch einseitig geschlossene Hohlzylinder ineinander gesteckt werden.To enlarge the surface, you can also use one-sided instead closed hollow cylinders are plugged into one another.
Geeignete Materialien zur Herstellung der Sorptionsflächen sind gut wärmeleitende Metalle wie Silber, Kupfer, Aluminium oder spezielle Legierungen.Suitable materials for making the sorption surfaces are good thermally conductive metals such as silver, copper, aluminum or special alloys.
Soll die Cryo-Sorptionspumpe bei Temperaturen unter 770K arbeiten, so kann mit Hilfe einer Öffnung in der Bodenplatte (10) ein handelsüblicher Refrigerator (11) angeschlossen werden, auf dem nun die Cryo-Sorptionsfläche (16) befestigt wird. Flüssig Stickstoff-Behälter (15), Haltezylinder (2) und Baffle (17) übernehmen in diesem Fall neben ihrer Sorptionsfähigkeit für Gase,insbesondere auch Öldampf>noch die Aufgabe eines Strahlenschildes (770K). Bei genügend hoher Kälteleistung des Refrigerators kann auf das flüssig Stickstoff-Vorratsgefäß verzichtet werden und der gesamte äußere Teil von dem Refrigerator entweder durch Wärmeleitung oder über Wärmestrahlung abgekühlt werden. Hierbei kommt die besondere Eigenschaft des "Kohle-Sorptionslackes" zur Geltung, neben seiner Sorptionsfähigkeit für Gase auch einen hohen Emissionsfaktor für Wärmestrahlung zu besitzen. Zum Betrieb wird die Pumpe mit dem Plansch (1) an einen Rezipienten angeschlossen0If the cryo-sorption pump is to work at temperatures below 770K, a commercially available refrigerator can be used with the aid of an opening in the base plate (10) (11) to which the cryo-sorption surface (16) is now attached. Liquid nitrogen container (15), holding cylinder (2) and baffle (17) take over in In this case, in addition to their sorption capacity for gases, especially oil vapor> still the task of a radiation shield (770K). If the cooling capacity of the Refrigerators can dispense with the liquid nitrogen storage vessel and the entire outer part of the refrigerator either by conduction or via Thermal radiation can be cooled. Here comes the special property of the "carbon sorption varnish" comes into its own, in addition to its sorption capacity for gases, it also has a high emission factor to own for thermal radiation. For operation, the pump is switched on with the splash (1) connected to a recipient 0
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OHN | Withdrawal |