EP0144522A2 - Getter-Sorptionspumpe mit Wärmespeicher für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen - Google Patents

Getter-Sorptionspumpe mit Wärmespeicher für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen Download PDF

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EP0144522A2
EP0144522A2 EP84109511A EP84109511A EP0144522A2 EP 0144522 A2 EP0144522 A2 EP 0144522A2 EP 84109511 A EP84109511 A EP 84109511A EP 84109511 A EP84109511 A EP 84109511A EP 0144522 A2 EP0144522 A2 EP 0144522A2
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EP
European Patent Office
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getter
sorption pump
individual
pump
gas discharge
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/02—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J7/00—Details not provided for in the preceding groups and common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J7/14—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J7/18—Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering

Definitions

  • the invention relates to a getter sorption pump for high vacuum and gas discharge systems with at least one getter body made of non-evaporating getter material and an associated heating element.
  • the working temperature either had to be varied or the individual getters had to be kept at different temperatures with at least two heating circuits.
  • the invention has for its object to increase the specific performance of getter pumps with a simultaneous reduction in the required heating power and to stabilize long-term with the help of heat storage and to achieve a high pumping speed through an extremely large surface area in the smallest space.
  • the pumping speed of a getter body increases with its surface, i.e. also with its porosity, but the capacity with its mass. Both factors together determine the temporal stability over the amount of gas sorbed. Furthermore, this stability is influenced by the working temperature depending on the type of gas.
  • the reduction in the required heating output compared to the use of many individual getters results from the more economical use of the heating output from the heating element, e.g. a heating coil (less radiation losses).
  • the heat storage is achieved by the ceramic mass integrated in the construction.
  • the possibilities are extremely versatile and can be optimized in a practical way.
  • Another advantage of energy-saving heat storage is that the heat-related good pumping effect is retained for a long time after the heating voltage has been switched off. For example, such a cut-off 'is essential required in nuclear accelerator facilities to avoid interference from external fields.
  • the slow cooling of the getter body has an advantageous effect in that the temperature-sensitive selective optimal pumping areas pass very slowly and thus all important gas type-related sorption maxima are recorded.
  • the getter sorption pump shown in Fig. 1 consists essentially of the heating element 1, which is arranged in an insulating tube 2.
  • the plurality of single getter bodies 3 is spaced apart on the insulating. tube 2 attached.
  • This arrangement is surrounded by a pump vessel 7, which can be connected to the high vacuum system with a pump flange 8.
  • the heating connections 9 are passed through the pump vessel 7.
  • the insulating tube 2 again shows the insulating tube 2, which is provided with the heating element 1 and is preferably made of ceramic and serves as a heat store.
  • the individual getter bodies 3 are on metal disks 5 brought.
  • the metal disks 5 are provided with spacer beads 6.
  • the metal disks 5 can also be designed as tubular attachment parts. This creates both a good heat-conducting connection with the insulating tube 2 and the desired distance between the individual metal disks.
  • FIG. 3 shows a getter sorption pump in which the individual getter bodies 3 applied to the insulating tube 2, in which the heating element 1 runs, are spaced apart from one another by metal or ceramic rings 4.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getter-Sorptionspumpe mit mindestens einem Getterkörper (3) aus nichtverdampfendem Gettermaterial und einem zugehörigen Heizelement (1). Bei dieser Getterpumpe soll eine hohe Pumpgeschwindigkeit durch eine extrem große Oberfläche auf kleinstem Raum erreicht werden. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß das Heizelement (1) in einem Isolierrohr (2) angeordnet ist, und daß eine Vielzahl von Einzel-Getterkörpern (3) voneinander beabstandet auf dem Isolierrohr (2) angebracht ist. Eine erfindungsgemäße Getterpumpe findet in Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen Verwendung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getter-Sorptionspumpe für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen mit mindestens einem Getterkörper aus nichtverdampfendem Gettermaterial und einem zugehörigen Heizelement.
  • Um eine große Pumpleistung zu erzielen, mußten bisher eine Vielzahl von Einzelgettern zusammengeschaltet werden, wodurch sich der auf der Heizleistung bezogene Wirkungsgrad zunehmend verschlechterte, das Problem der Wärmeabführung sich vergrößerte sowie der Platzbedarf für die Unterbringung der Einzelgetter sich problematisch erhöhte. Um die Pumpleistung über längere Zeit zu stabilisieren mußte ständig Heizleistung zugeführt werden.
  • Da die gebräuchlichen Getterstoffe ihre optimalen Pumpfähigkeiten für verschiedene Gase nur bei bestimmten Temperaturen entfalten (selektive Pumpeigenschaften), mußte die Arbeitstemperatur entweder variiert werden oder mit mindestens zwei Heizstromkreisen die einzelnen Getter auf unterschiedliche Temperaturen gehalten werden.
  • In der Anwendungspraxis wurden diese notwendigen Maßnahmen in der Regel vernachlässigt, so daß die optimalen Gettereigenschaften der nichtverdampfenden Getter ungenutzt blieben. Auch die bisher bekannten Getterpumpen, die an Stelle vieler Einzelgetter einen größeren kompakten Getterkörper besitzen, weisen die wesentlichsten genannten Nachteile auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die spezifische Leistungsfähigkeit von Getterpumpen bei gleichzeitiger Herabsetzung der erforderlichen Heizleistung zu erhöhen und mit Hilfe einer Wärmespeicherung langzeitig zu stabilisieren sowie eine hohe Pumpgeschwindigkeit durch eine extrem große Oberfläche auf kleinstem Raum zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Getter-Sorptionspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
  • Die Pumpgeschwindigkeit eines Getterkörpers erhöht sich mit seiner Oberfläche, d.h. auch mit seiner Porosität, die Kapazität hingegen mit seiner Masse. Beide Faktoren zusammen bestimmen die zeitliche Stabilität über die sorbierte Gasmenge. Ferner wird diese Stabilität von der gasartabhängigen Arbeitstemperatur beeinflußt.
  • Die Herabsetzung der erforderlichen Heizleistung gegenüber der Verwendung von vielen Einzelgettern ergibt sich aus der wirtschaftlicheren Ausnutzung der Heizleistung aus dem Heizelement, z.B. einer Heizspirale (weniger Strahlungsverluste).
  • Die Wärmespeicherung wird durch die in die Konstruktion integrierte Keramikmasse erzielt. Die Möglichkeiten sind außerordentlich vielseitig und zweckdienlich optimierbar.
  • Ein weiterer Vorteil der energiesparenden Wärmespeicherung ist, daß die wärmebedingte gute Pumpwirkung längere Zeit erhalten bleibt, nachdem die Heizspannung abgeschaltet ist. Eine solche Abschaltung' ist z.B. unbedingt erforderlich in Nuklear-Beschleunigeranlagen, um Störungen durch Fremdfelder zu vermeiden.
  • Außerdem wirkt sich die langsame Abkühlung des Getterkörper dadurch vorteilhaft aus, daß die temperaturbedürftigen selektiven optimalen Pumpbereiche sehr langsam durchfahren und damit alle wichtigen gasartbedingten Sorptionsmaxima erfaßt werden.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in den Figuren unbezeichnet oder weggelassen. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch teilweise im Schnitt:
    • Fig. 1 eine erfindungsgemäße Getter-Sorptionspumpe und die
    • Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Getter-Sorptionspumpe.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Getter-Sorptionspumpe besteht im wesentlichen aus dem Heizelement 1, das in einem Isolierrohr 2 angeordnet ist. Die Vielzahl von Einzelgetterkörpern 3 ist voneinander beabstandet auf dem Isolier-. rohr 2 angebracht. Diese Anordnung ist von einem Pumpgefäß 7 umgeben, das mit einem Pumpflansch 8 an die Hochvakuumanlage angeschlossen werden kann. Die Heizanschlüsse 9 sind durch das Pumpgefäß 7 hindurchgeführt.
  • Fig. 2 zeigt wiederum das mit dem Heizelement 1 versehene vorzugsweise aus Keramik bestehende und als Wärmespeicher dienende Isolierrohr 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Einzel-Getterkörper 3 auf Metallscheiben 5 aufgebracht. Die Metallscheiben 5 sind mit Abstandssicken 6 versehen. Die Metallscheiben 5 können auch als Rohransatzteile ausgebildet sein. Damit wird sowohl eine gut wärmeleitende Verbindung mit dem Isolierrohr 2 als auch der gewünschte Abstand der einzelnen Metallscheiben geschaffen.
  • In Fig. 3 ist eine Getter-Sorptionspumpe dargestellt,bei der die auf das Isolierrohr 2, in dem das Heizelement 1 verläuft, aufgebrachten Einzel-Getterkörper 3 durch Metall- oder Keramikringe 4 voneinander beabstandet sind.

Claims (5)

1. Getter-Sorptionspumpe für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen mit mindestens einem Getterkörper aus nichtverdampfendem Gettermaterial und einem zugehörigen Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (1) in einem Isolierrohr (2) angeordnet ist, und daß eine Vielzahl von Einzel-Getterkörpern (3) voneinander beabstandet auf dem Isolierrohr (2) angebracht ist.
2. Getter-Sorptionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Getterkörper (3) durch Metall- oder Keramikringe (4) voneinander beabstandet sind.
3. Getter-Sorptionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Getterkörper (3) auf Metallscheiben (5) aufgebracht sind, die mit Abstandssicken (6) versehen sind.
4. Getter-Sorptionspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheiben (5) aus Molybdän oder Wolfram bestehen.
5. Getter-Sorptionspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Getterkörper (5) aus Zirkon, Titan, Thorium, Tantal, Platin, Niob, Cer, Palladium sowie deren Mischungen oder Legierungen bestehen.
EP84109511A 1983-09-09 1984-08-09 Getter-Sorptionspumpe mit Wärmespeicher für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen Withdrawn EP0144522A3 (de)

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