DE3434787A1

DE3434787A1 - Getter-ionenzerstaeuber-kombinationspumpe fuer hoch- und ultrahochvakuumanlagen

Info

Publication number: DE3434787A1
Application number: DE19843434787
Authority: DE
Inventors: Friedrich 8000 München Löbs; Heinz Ing.(grad.) 8019 Haslach Mägdefessel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1986-04-03
Also published as: GB2164788A; GB2164788B; GB8523212D0

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 84 P 1 7 3 2 DE

Getter-Ionenzerstäuber-Kombinationspumpe für Hoch- -und Ultraho chvakuumanlagen.

Die Erfindung betrifft eine Getter-Kombinationspumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ionen-Zerstäuber-Pumpen sind allgemein bekannt und beispielsweise in dem Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker, IV. Band, Seiten 788 und 789 beschrieben, das 1957 im Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik GmbH, Berlin, erschienen ist.

Bereits bekannt sind auch Getter-Sorptionspumpen mit mindestens einem Getterkörper aus nichtverdampfendem Gettennaterial und einem zugehörigen Heizelement. Derartige Getterkörper gehen beispielsweise aus der DE-PS 22 04 714 als bekannt hervor.

In der Ionen-Zerstäuber-Pumpe sind der Effekt der elektrischen Gasaufzehrung und die Getterwirkung des zerstäubten Titans zu einer sich ergänzenden Funktion integriert. Die Menge des zerstäubten Titans hängt von der Größe des Entladungsstroms - also vom Druck - ab. Gerade im optimalen Einsatzbereich der Ionen-Zerstäuber-Pumpen, nämlich im Ultrahochvakuumbereich, ist die Zerstäubungsmenge gering. Wird der Betrieb der Ionen-Zerstäuber-Pumpe unterbrochen, dann hört die elektrische Gasaufzehrung auf. Die nachwirkende Getterfähigkeit des zuvor zerstäubten Titans ist gering und bei Anfall größerer Gasmengen (Nachgasungen, Lecks) sehr schnell erschöpft. Der unvermeidbar· erfolgende Druckanstieg kann dazu führen, daß sich die lonen-Zerstäuber-Pumpe ohne Zuschaltung einer Hilfspumpe nicht mehr starten läßt. Die Startprobleme werden in der Regel nicht durch den herrschenden Rb 1 Lk/18.9.1984

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Startdruck, sondern durch das Eigengasen der Pumpen infolge eines "Schneeballeffektes" verursacht. Der mit zunehmendem Druck ansteigende Entladungsstrom vergrößert zwar die Zerstäubungsrate des Titans, setzt aber gleichzeitig größere Mengen der zuvor gepumpten Gase wieder frei. Häufig wird hierbei das effektive Saugvermögen der Pumpe so stark herabgesetzt, daß der höhere Druck über längere Zeit aufrechterhalten wird. Das wiederum führt zur Erwärmung des Pumpensystems und noch stärkeren Ausgasungen.

Die Überwindung der Startschwierigkeiten hängt bisher allein von der Erfahrung und dem Einfallsreichtum des Experimentators ab. In der Regel ist größerer Zeitaufwand erforderlich. In vielen Fällen führten diese Probleme sogar dazu, daß man auf die Verwendung der an sich sehr vorteilhaften Ionen-Zerstäuber-Pumpen verzichtet hat und durch wesentlich teuere und störanfälligere Pumpen - mit erheblich größeren Betriebskosten - sie ersetzt hat. Das schnelle Nachlassen der Pumpwirkung bei Stromausfall und der nachfolgende Druckanstieg im Rezipienten infolge von Nachgasungen oder Lecks mußte hingenommen werden.

Der allgemein für Ionen-Zerstäuber-Pumpen angegebene Startdruck von 10~^mbar ist in der Praxis indiskutabel. Der bei diesem Druck herrschende Entladungsstrom verursacht erhebliche Ausgasungeri aus dem Pumpensystem, die durch die dabei entstehende starke Erwärmung der Pumpe noch vergrößert werden. Bei unsachgemäßer Handhabung kann die Pumpe hierbei beschädigt oder gar zerstört werden. Häufig sind sehr zeitaufwendige Startversuche mit zwischenzeitlichen Abkühlphasen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das technische Problem der Startschwierigkeiten bei Ionen-Zerstäuber-Pumpen infolge Eigenausgasungen erheblich zu vermindern

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bzw. vollkommen zu beseitigen. Außerdem soll bei Stromausfall der Pumprozeß über lange Zeit wirkungsvoll aufrechterhalten bleiben. Zudem sollen optimale Bedingungen für eine hochempfindliche Lecksuche bzw. Dichtheitsprüfung an Hoch- und Ultrahochvakuumanlagen geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Getter-Kombinationspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein in bzw. an der Getter-Kombinationspumpe angebrachtes, heizbares, nichtverdampfendes Getter hoher Porosität während der Anpumpzeit des Rezipienten aktiviert und nach Absperrung der Vorpumpe einen beachtlichen Teil der Startgase aus der Pumpe aufnimmt. Dadurch wird der Startvorgang erheblich beschleunigt und die Einsatzmöglichkeit der wirtschaftlichen und zuverlässigen Ionen-Zerstäuberpumpen erweitert.

Im Prinzip ist jedes beliebige Material nichtverdampfender Getter geeignet. Die besten Ergebnisse wurden jedoch mit den hochporösen Getter-Sinterkörpern auf Zirkonbasis (vgl. DE-PS 22 04 714) erzielt. Sie zeichnen sich besonders wegen ihrer zahlreichen Nachaktivierbarkeit aus. Ferner können sie notfalls leicht erneuert werden. Neben der problemlosen Aktivierbarkeit der widerstandserhitzten Getterkörper bietet sich die Möglichkeit, die jeweilige optimale Arbeitstemperatur des Getters einzustellen. In der Regel genügt die Raumtemperatur.

Einer der Vorteile von Ionen-Zerstäuber-Pumpen ist der, daß im Falle eines Stromausfalls eine Verunreinigung des Rezipienten vermieden wird, ohne daß besondere Sicherheits-

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Vorkehrungen erforderlich wären.

Erfolgen während der Abschaltphase stärkere Nachgasungen bzw. sind Lecks vorhanden, dann muß damit gerechnet werden, daß sich die Ionen-Zerstäuber-Pumpe ohne Zuschaltung der Vorpumpe nicht wieder starten läßt. Ferner können im Rezipienten vorhandene gasempfindliche Teile - z.B. Emissionskathoden, SEV-Systeme usw. - geschädigt werden. Alle diese Nachteile werden mit der erfindungsgemäßen Getter-Kombinationspumpe beseitigt bzw. in ihren Auswirkungen stark gemindert.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in den Figuren unbezeichnet oder weggelassen.

Es zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Getter-Kombinationspumpe schematisch teilweise im Schnitt und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Getter-Kombinations-Pumpe schematisch teilweise im Schnitt.

Die in den Figuren dargestellte Getter-Kombinations-Pumpe besteht im wesentlichen aus der Ionen-Zerstäuberpumpe 1, der eine Getter-Sorptionspumpe 2 vorgeschaltet ist. Die Ionen-Zerstäuberpumpe 1 weist einen elektrischen Anschluß 7 auf. In der Getter-Sorptionspumpe 2 ist der Getterkörper 3 angebracht, der über Heizanschlüsse 5 heizbar ist. Die Getter-Sorptionspumpe 2 ist mit einem Flansch 6 versehen, an den ein Rezipient anschließbar ist. Die Heizanschlüsse 5 sind mit einer Isolierung 4 umhüllt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Heizanschlüsse 5 (Getteranschlüsse) durch einen Flansch 8 hindurchgeführt .

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Die Erfindung ist auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Insbesondere kann bei Trioden-Pumpen eine Elektrode als aufheizbarer, nicht verdampfender hochporöser Getterkörper ausgebildet sein, und zwar einschließlich der Kombination mit dem zu zerstäubenden Titan der Ionen-Zerstäuber-Pumpe.

Bei geringeren Anforderungen an die Getterkapazität ist auch die Anwendung nichtverdampfender Getter mit niedrigen Aktivierungstemperaturen (<_500°C) möglich. Diese Getterkörper benötigen kein eigenes Heizelement und werden während des Aufheizens der Ionen-Zerstäuber-Pumpe gleichzeitig aktiviert. Sie können auf den gesamten Oberflächen des Pumpensystems aufgebracht werden.

4 Patentansprüche
2 Figuren

Claims

- & - VPA

Patentansprüche

»mm

Getter-Kombinationspumpe mit mindestens einem Getterkörper aus nichtverdampfendemGettermaterial für Hoch™ und Ultrahochvakuumanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß einer Ionen-Zerstäuber-Pumpe (1) eine Getter-Sorptionspumpe (2) vorgeschaltet ist.
2. Getter-Kombinationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial der Ionen-Zerstäuberpumpe (1) aus Titan besteht.
3. Getter-Kombinationspumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Getterkörper (3) in oder an der Getter-Sorptionspumpe (2) vorgesehen ist, der aus Zirkon, Titan, Thorium, Tantal, Platin, Niob, Cer, Palladium sowie deren Mischungen oder Legierungen besteht.
4. Getter-Kombinationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Getterkörper (3) der Getter-Sorptionspumpe (2) mit einem Heizelement (5) versehen ist.