DE608240C

DE608240C - Verfahren zum Regenerieren des Vakuums in Hochvakuumgefaessen

Info

Publication number: DE608240C
Application number: DEA60706D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Dobke
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-02-12
Filing date: 1931-02-12
Publication date: 1935-01-18

Description

AUSGEGEBEN AM
18. JANUAR 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 13 so

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Februar 1931 ab

Es ist bereits bekannt, Vorrichtungen zum mehrmaligen Regenerieren des Vakuums in Hochvakuumgefäßen zu konstruieren, und zwar auf Grund der bekannten Fähigkeit der Alkali- und Erdalkali-Metalle, beim Verdampfen im Vakuum Gasreste zu absorbieren. Eine derartige Regenerierung ist in der Weise angegeben, daß Absorptionsmetallvorrat in das Vakuum oder einen Hilfsraum eingebaut und, sei es thermisch mit Hilfe einer Heizvorrichtung, sei es durch Ionenbombardement bzw. Kathodenzerstäubung, im Falle einer Verschlechterung des Vakuums ein Teil dieses Metalles verdampft wird. Die Kondensation des Metalldampfes an den Wänden der Vakuumgefäße ist dann von einer Gasabsorption begleitet, die ein höheres Vakuum schafft. In der Praxis ergeben sich hierbei jedoch bedeutende Schwierigkeiten.

Es hat sich gezeigt, daß die Lebensdauer derartiger Absorptionseinrichtungen sehr beschränkt ist. Das liegt erstens daran, daß kein genügend großer Metallvorrat in das Vakuumgefäß eingebracht werden kann, um praktisch beliebig oft das Vakuum zu regenerieren, und zweitens daran, daß der Metallvorrat nur schwer gasfrei genug in das Vakuumgefäß eingebracht werden kann. Ist dies aber nicht der Fall, dann wird beim Erhitzen des Absorbenten Gas frei, und es sind nun neue Metallmengen zu verdampfen, um diese neuen Gasmengen zu binden, wodurch der Metallvorrat bald erschöpft wird. Außerdem bringt die Heizvorrichtung manche Komplikation mit sich. Für die Mehrzahl der Fälle, wo man mit einer Pumpwirkung des verdampfenden Metalles arbeitet, genügt die einmalige Absorption nach dem Abschmelzen des Vakuumgefäßes völlig, weil z. B. bei der Röhrenfabrikation die Metallteile während des Pumpens weitgehend entgast werden und das Absorptionsmetall nur die durch den Abschmelzvorgang frei werdenden Gasreste zu binden hat und eine nachträgliche Gasabgabe kaum zu befürchten ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird nun eine Anordnung angegeben, die es gestattet, auch Vakuumgefäße, bei denen eine vollständige Entgasung aller Teile nicht vorgenommen werden kann, also ein langsames Steigen des Gasdruckes infolge des Freiwerdens anfänglich gebundener Gasmengen festzustellen ist, immer wieder, und zwar praktisch beliebig oft auf Höchstvakuum zu bringen. Es ist leicht einzusehen, daß eine derartige Vorrichtung für große Hochvakuumapparate mit umfangreichen Metallmassen von prinzipieller Bedeutung ist, da auf diese Weise die fast unvermeidlichen nachträglichen kleinen Gasabgaben, die genügen, um den Hochvakuumapparat unbrauchbar zu machen, weggebracht und somit

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Günther Dobke in Berlin-Reinickendorf.

der Sicherheitsgrad solcher Höchstvakuumapparate erheblich gesteigert werden kann.

Erfindungsgemäß wird das Absorptionsmittel, insbesondere Erdalkalimetall, das in an sich bekannter Weise in einem Hilfsraum zur Verdampfung gebracht wird, bei der Herstellung der Röhre in weitgehend gasfreiem Zustande auf die Wandung des Hilfsraumes aufgedampft und die späterhin im Betriebe ίο auftretenden Restgase in der Weise absorbiert, daß sie in dem Hilfsraum ionisiert und dadurch an den Beschlag des Absorptionsmittels auf der Wandung des Hilfsraumes gebunden werden. Es wird also zum Absorptionsvorgang kein Metall verdampft, sondern z. B. mit Hilfe einer schwachen glühelektrischen Entladung zwischen einer Kathode und einer Anode eine Ionisation der Restgase vorgenommen, und die so elektrisch aktivierten Restgase werden von der gasfreien Metallschicht augenblicklich gebunden.

Das Verfahren stellt gegenüber den bisher angewandten thermisch betriebenen Absorptionseinrichtungen einen wesentlichen Fortschritt dar, weil es nicht mehr auf eine jedesmalige neue Verdampfung des Gettermetalls angewiesen ist, sondern die während des Evakuierungsprozesses hergestellte gasfreie Metallschicht kalt bleibt und nur eine glühelektrische Hilfsentladung verhältnismäßig kleiner Intensität für den Absorptionsprozeß notwendig ist.

Außerdem ist auf diese Weise die Wirksamkeit des Absorbenten so gesteigert worden, daß von verhältnismäßig kleinen Metallmengen sehr große Gasmengen aufgenommen werden können und damit das Vakuum praktisch beliebig oft regeneriert werden kann. Z. B. absorbiert in der angegebenen Anordnung eine Magnesiummenge von ungefähr ι g mehrere 100 mm⁸ Luft oder CO₂ oder H₂ von 760 mm Hg durch.

Betriebsmäßig besitzt das Verfahren ebenfalls einen Vorzug. Die in dem bekannten Verfahren verwandte Kondensationsgetterung ist mit einer großen thermischen Beanspruchung des betreffenden Apparates verbunden, da ja das Gettermetall auf Verdampfungstemperatur gebracht werden muß. Demgegenüber wird der Sicherheitsgrad bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erhöht. Es verwendet weder Hochspannung wie das bei Röntgenröhren verwandte Zerstäubungsverfahren, noch braucht der Gettermetallvorrat geheizt zu werden.

Aufbau und Wirkungsweise der Regeneriervorrichtung sollen an Hand der Zeichnung erläutert werden. In dem Gefäß 1, das mit dem Hochvakuumgefäß 2 durch das Rohr 3 verbunden ist, befindet sich, vorzugsweise in Blechform, der Absorptionsmetallvorrat 4, der gleichzeitig als Anode für den Wolframglühdraht 5 als Kathode dient. Wenn das Hochvakuumgefäß . ausgepumpt, ausgeheizt und soweit als möglich entgast ist, wird der Glühdraht 5 geheizt und zwischen ihn und die Magnesiumanode 4 eine geeignete Spannung gelegt. Infolgedessen wird die Magnesiumanode durch Elektronenbombardement langsam verdampft und dabei die Wand des Ansatzgefäßes 1 verspiegelt. Ein vor dem Verbindungsrohr angeordneter Schirm 6 hindert die von der Anode ausgehenden Dämpfe vor einem Eindringen in das Hauptgefäß. Dieser Verdampfungsprozeß muß unter dem extremsten Vakuum vor sich gehen, damit die Magnesiumschicht weitgehend gasfrei aufgedampft wird. Dadurch erhält die Absorptionsschicht die Fähigkeit, große Gasmengen zu absorbieren. Wenn die Absorptionsschicht eine genügende Dicke erreicht hat (ungefähr 0,01 mm), kann der Vakuumapparat von der Pumpe abgezogen werden. Das. Ansatzrohr 1 stellt nun die Regeneriervorrichtung dar, die in Funktion tritt, sobald der Glühdraht 5 geglüht und mit Hilfe einer geeigneten Spannung zwischen Glühdraht 5 und Anode 4 oder noch zweckmäßiger, wie in der Zeichnung dargestellt, zwischen Glühdraht 5 und den Schirm 6 ein Elektronenstrom von einigen Milliampere erzeugt wird. Diese Vorgänge können selbsttätig durch ein Ionisationsmanometer 7 eingeleitet werden. Durch diesen Elektronenstrom werden die eventuell vorhandenen Restgase ionisiert und die Ionen unter Wirkung des elektrischen Feldes an die Metallschicht der Wandung befördert, wo sie von dem Metall gebunden werden. Die Absorptionsgeschwindigkeit ist so groß, daß in einigen Sekunden auch der Hauptvakuumraum ausgepumpt ist, wobei das Volumenverhältnis von Hauptraum zu Absorptionsraum bis 20 :1 betragen kann. Die beschriebene Anordnung ähnelt in ihrem Aufbau sehr den bekannten Dreielektrodenröhren. Es wird aber durch sie etwas grundsätzlich Neues erreicht, nämlich die Steigerung der Absorptionsfähigkeit von Erdalkalimetallen um ein Vielfaches gegenüber der Verdampfungsabsorption durch geeignete Vorbehandlung des Getters (gasfreies Aufdampfen) und die elektrische Aktivierung der Restgase. Die Anordnung stellt ein wichtiges Zusätzgerät für Hochvakuumapparate dar, das infolge seines einfachen Aufbaues leicht an jeden Hochvakuumapparat (Vakuumschalter, Vakuumkondensator) angeordnet werden kann. Die einfache Art der Betätigung, zu der das Einschalten des Heizstromes genügt, macht diese Absorptionspumpe sehr geeignet für eine selbsttätig sich vollziehende Vakuumregenerierung.

Claims

(508240

Patentansprüche:

ι. Verfahren zum Regenerieren des Vakuums in Hochvakuumgefäßen, bei dem in einem Hilfsraum ein Absorptionsmittel, insbesondere ein Erdalkalimetall, zur Verdampfung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel bei der Herstellung der Röhre in weitgehend gasfreiem Zustand auf die Wandung des Hilfsraumes aufgedampft wird und die späterhin im Betrieb auftretenden Restgase dann in der Weise absorbiert werden, daß sie in dem Hilfsraum ionisiert werden und dadurch von dem Beschlag des AbsorptionsstofEes auf der Wandung des Hilfsraumes gebunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen der Absorptionsschicht durch Elektronenbombardement des vorzugsweise in Blechform eingebrachten Absorptionsmetalles vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Beeinflussung der Restgase durch thermionisch erzeugte Elektronen erfolgt, die mittels einer Hilfsanode so weit beschleunigt werden, daß sie die Restgase ionisieren können.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr zwischen Haupt- und Hilfsraum mittels eines Schirmes derart abgedeckt wird, daß keine Metalldämpfe in den Hauptraum gelangen können.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Absorptionseinrichtung selbsttätig bei Überschreiten eines gewissen, noch zulässigen Gasdrucks erfolgt und daß als Regelorgan in an sich bekannter Weise ein Ionisationsmanometer dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen