EP0200641B1 - Pompe ionique à courant proportionnel au débit - Google Patents

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EP0200641B1
EP0200641B1 EP19860400885 EP86400885A EP0200641B1 EP 0200641 B1 EP0200641 B1 EP 0200641B1 EP 19860400885 EP19860400885 EP 19860400885 EP 86400885 A EP86400885 A EP 86400885A EP 0200641 B1 EP0200641 B1 EP 0200641B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
electrode
ion pump
networks
pump according
Prior art date
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Expired
Application number
EP19860400885
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0200641A1 (fr
Inventor
Patrice Le Baud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FRAMATOME TE COURBEVOIE, FRANKRIJK.
Original Assignee
Novatome SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Novatome SA filed Critical Novatome SA
Publication of EP0200641A1 publication Critical patent/EP0200641A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0200641B1 publication Critical patent/EP0200641B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H01J41/12—Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps
    • H01J41/18—Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of cold cathodes
    • H01J41/20—Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of cold cathodes using gettering substances

Definitions

  • the invention relates to an ion pump with a current proportional to the flow rate such as used for example to create a high vacuum or ultra-vacuum conditions in an enclosure or to determine quantities or flow rates of substances present in small quantity in an enclosure.
  • Such ion pumps which, for some of them are called “diode pumps”, comprise a chamber whose internal wall is coated at least partially with a chemically active metallic trapping material or “getter” and an electrode placed inside the chamber and electrically insulated from the walls of this chamber.
  • An electrical supply to the electrode makes it possible to give it an anodic polarity with respect to the walls of the chamber which are earthed.
  • This electrode has a hollow structure delimiting a set of cells inside the chamber which are as many pumping cells. When the electrode is supplied with electric current, it thus constitutes a Faraday cage, inside the pump chamber.
  • An active magnetic circuit generally comprising permanent magnets is placed around the chamber so as to create a magnetic field in the interior volume of this chamber.
  • the electrode with anodic polarity is generally constituted by the assembly with parallel axes of small cylindrical tubes joined in stainless steel, each tube constituting an elementary pumping cell.
  • This anode is fixed inside the chamber and supplied with electric current by means of elements which are electrically insulated from the walls of the chamber.
  • the flow-current characteristic of this pump evolves to become non-linear. This change in the characteristic of the pump is a major drawback in the case where it is used for flow measurement or for dosing of substance in an enclosure.
  • wearter material which can be for example titanium
  • the getter pieces placed on the walls of the chamber generally being constituted by flat plates having tendency to widen.
  • a deposit of getter metal is observed inside the cells, on the anode supports and on the insulating bushing of the wall through which the electrical conductor supplying the connected anode passes, outside the pumping chamber, to a high voltage supply.
  • the object of the invention is therefore to propose an ion pump with a current proportional to the flow rate comprising a chamber whose internal wall is coated at least partially with a chemically active metallic trapping material such as titanium, an electrode connected to an electrical conductor. surrounded, at its entry into the room, by a piece of electrical insulation, carrying a piece constituting a baffle protecting the piece of electrical insulation and ensuring the setting of the anodic potention and the electrical supply as well as the fixing in the room, of the electrode placed inside the chamber and electrically isolated from the walls of this chamber, a means of electrical supply to the electrode, and a magnetic circuit creating a magnetic field in the chamber, said electrode being constituted by a metal wire structure defining at least one cell inside the chamber and thus constituting a Faraday cage, this ion pump keeping a c linear flow-current characteristic during long-term use, having an extended service life without degrading its conditions of use and having a simple structure allowing inexpensive construction.
  • a chemically active metallic trapping material such as titanium
  • the electrode comprises two substantially planar networks, made of metal wire, connected together by wires substantially perpendicular to the planes of the networks, the part carried by the conductor is a hollow washer comprising a cylindrical peripheral rim directed towards the wall of the chamber traversed by the conductor and a projecting part of this cylindrical wall, with a diameter less than the diameter of the peripheral part of the hollow washer penetrates over a certain length inside the hollow washer.
  • Fig. 1 we see the chamber 1 of an ion pump, the walls of which are coated internally with titanium plates 2 constituting the pump getter material. All the interior walls of chamber 1 are coated with smooth titanium plates, without surface layer and chemically active.
  • the surface of the chamber can also be coated with several types of getter materials. It may be advantageous to provide different materials for coating the perpendicular faces of the chamber, that is to say, for example, a first getter material for the horizontal faces and a second material for the vertical faces, in the case of chamber 1 shown in FIG. 1.
  • An electrode 3 is placed inside the chamber, in a central position, without contact with the walls of this chamber coated with titanium.
  • the electrode 3 is connected to an electrical conductor 5 allowing the supply of the electrode 3 by a high voltage electric current source 6, of the order of 4 kV.
  • the conductor 5 passes through the wall 1a of the enclosure 1 thanks to an insulating bushing part 7 fixed in this wall. The attachment of the electrode 3 inside the chamber 1 is ensured only by the conductor 5.
  • the walls of the enclosure 1 are earthed by means of a conductor 9.
  • the current source 6 imposes a positive polarity on the electrode 3 which thus constitutes an anode, relative to the walls of the enclosure.
  • An active magnetic circuit 10 comprising permanent magnets is placed around the chamber 1 so that its pole pieces 10a and 10b concentrate the magnetic field in the central part of the chamber.
  • the pole pieces 10a and 10b have, in the configuration of the electrode 3 according to FIG. 5, a shape such that the air gap 8 is smaller at the central part of the chamber 1.
  • FIG. 2 we see the electrical conductor 5 passing through the wall 1a of the chamber 1 at the crossing piece 7 which at the same time seals the wall 1a.
  • the wall 1a has a protruding part 11 on its internal surface, of annular shape and coaxial with the conductor 5.
  • the conductor 5 carries a hollow washer 12 coaxial with the conductor and the protruding part 11 of the wall 1a so that the flange cylindrical exterior of the washer 12 surrounds the projecting part 11 and covers it over part of its length in the axial direction.
  • a baffle is thus produced separating the insulating part 7 from the interior walls 2 of titanium from the chamber 1.
  • the baffle is such that there is no point on the interior wall of the chamber 1 coated with titanium which can be joined to a point of the insulation by a straight path avoiding the two barriers of the chicane.
  • the residual pressure that may be between 2 and 1,333.10- 1,333.10- 10 Pa (10- 4 and 10- 12 Torr)
  • titanium walls can be caused to vaporize, even at temperatures moderate.
  • the titanium vapor produced is deposited on all parts of the pump, inside the enclosure, in direct view with respect to the walls.
  • the baffle 11, 12 thus makes it possible to avoid metallization of the insulating part 7 which is not in direct view of the walls 2.
  • the insulation of the conductor 5 therefore remains satisfactory during the operation of the pump, even under ultrahigh vacuum.
  • FIG. 3 an embodiment of the anode 3 of a pump according to the invention is seen.
  • This anode is produced in the form of a structure made of stainless steel wires with a diameter of 5 10 '"m.
  • the structure comprises two planar networks 13 and 14 each consisting of a set of circular turns 15 of metallic wire each connected by welding points 17 to the turns adjacent to the network which thus comprises circular meshes and meshes in the shape of a curvilinear triangle.
  • the two planar networks 13 and 14 are connected by a set of rectilinear wires 16 parallel to each other and perpendicular to the planes of networks 13 and 14.
  • the whole of the electrode thus constitutes a cage-shaped structure comprising juxtaposed cells.
  • Electrode 3 which thus forms a Faraday cage inside the pump chamber.
  • the electrode 3 in the form of a small diameter wire structure is very light tee so that it can be easily suspended inside the pump chamber through the electrical conductor 5 only. It is interesting that the axis of the electrode 3 is horizontal so that the conductor 5 is vertical, which gives this conductor which is also the support of the electrode 3, better resistance (work in traction rather than in bending).
  • the electrode offers a small surface exposed to titanium vapors, which reduces the metallization of this electrode made of metal wire.
  • the electrode as described used in a pump as shown in FIG. 1 provides a high vacuum with excellent efficiency.
  • the power flow-current characteristic of this pump is perfectly linear throughout the range of use of the pump and during its entire service life.
  • the currents measured for a supply voltage of a few kV range from a few microamps to a few hundred milliamps.
  • the pump according to the invention is therefore perfectly suitable when it is desired to measure flow rates or quantities of gas entering a vacuum enclosure.
  • Fig. 4 an alternative embodiment of the electrode 3 is seen, the cells 15 ′ of the two planar networks 13 ′ and 14 ′ all having a hexagonal shape; each of the cells 15 ′ has metal wire sides which are common from one cell to the neighboring cell, as in the production of a grid.
  • rectilinear wires 16 ' make it possible to join the two planar networks 13' and 14 'and are perpendicular to these two planar networks.
  • a second embodiment of an electrode 3 according to the invention is seen, the flat networks 23 and 24 of this electrode comprising meshes open inwards, in the radial direction.
  • the planar networks 23 and 24 are constituted by a peripheral contour of circular shape 26 made of metal wire onto which are successively rectilinear wires of radial direction 27a and 27b, the wires 27a being of a length greater than the wires 27b.
  • the two networks 23 and 24 are interconnected by rectilinear wires 28 perpendicular to the planes of the networks 23 and 24.
  • the wires 28 are connected by welding to the networks 23 and 24, at the junction point of the wires 27a and 27b with the circular wire peripheral 26 as well as at the interior ends of the radial wires 27a and 27b.
  • the cage-shaped structure of the electrode 3 made of metal wire thus comprises two circular contours made of metal wire joined via two sides of rectangular contours 30 perpendicular to the planes of the circular contours. It is preferable to round the angles of the rectangular contours 30 to avoid the peak effects of the electric current.
  • the successive rectangular contours are of large and small widths corresponding to the length of the successive radial wires 27a, 27b.
  • wires 29 perpendicular to the planes of the networks 23 and 24 can be welded to the wires 27a of great length, approximately at their middle part.
  • the electrode made of metal wire has a great lightness and a small surface offered to metallization.
  • the supply conductor 5 is generally fixed to the middle part of one of the connecting wires between the two plane networks of the electrode.
  • the electrode wires can be made with a getter metal.
  • the main advantages of the pump according to the invention are a very good proportionality between the supply current and the flow rate, a great lightness of the electrode which allows an extremely simple mounting of this electrode without support piece, reduced metallization of the electrode and of the insulating part of the power supply and a very good yield obtained thanks to the increase in the surface covered by the getter metal and the improvement of the magnetic field.
  • the invention is not limited to the embodiments which have been described. This is how we can imagine other forms of planar networks with closed cells of square or triangular shape for example or open cells with radial or other arrangement.
  • the maximum dimension of each of these cells can be variable and for example between 5 mm and 100 mm.
  • the length of the rectilinear son of junction between the flat networks can be variable and between 5 mm and 50 mm.
  • baffle of different shape from that which has been described, to protect the insulating part from penetration of the electrical conductor, against metallization by the metal getter.
  • the walls of the chamber parallel to the gratings of the electrode can be coated with a getter material different from the getter material for coating the walls of the chamber perpendicular to the flat gratings of this electrode. , in order to increase the efficiency of the pump.
  • the invention applies to all ion pumps for the creation of a high vacuum or of ultrahigh vacuum in an enclosure or for the measurement of flow rate or quantity of residual gaseous substance in an enclosure.

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • L'invention concerne une pompe ionique à courant proportionnel au débit telle qu'utilisée par exemple pour créer un vide poussé ou des conditions d'ultravide dans une enceinte ou pour déterminer des quantités ou des débits de substances présentes en faible quantité dans une enceinte.
  • De telles pompes ioniques qui sont pour certaines d'entre elles appelées «pompes diodes» comportent une chambre dont la paroi interne est revêtue au moins partiellement par un matériau métallique de piègeage chimiquement actif ou «getter» et une électrode placée à l'intérieur de la chambre et isolée électriquement des parois de cette chambre. Une alimentation électrique de l'électrode permet de lui donner une polarité anodique par rapport aux parois de la chambre qui sont mises à la terre. Cette électrode a une structure creuse délimitant un ensemble de cellules à l'intérieur de la chambre qui sont autant de cellules de pompage. Lorsque l'électrode est alimentée en courant électrique, elle constitue ainsi une cage de Faraday, à l'intérieur de la chambre de la pompe. Un circuit magnétique actif comportant généralement des aimants permanents est placé autour de la chambre de façon a créer un champ magnétique dans le volume intérieur de cette chambre. Des phénomènes complexes d'ionisation, de transport et de piègeage des substances gazeuses résiduelles dans la chambre de la pompe mise en communication avec l'enceinte dans laquelle on réalise le vide permettent d'expliquer l'effet de pompage. L'électrode à polarité anodique est généralement constituée par l'assemblage à axes parallèles de petits tubes cylindriques accolés en acier inoxydable, chaque tube constituant une cellule élémentaire de pompage. Cette anode est fixée à l'intérieur de la chambre et alimentée en courant électrique grâce à des éléments qui sont isolés électriquement par rapport aux parois de la chambre. En début d'utilisation d'une telle pompe, on constate une proportionalité entre le débit de pompage et le courant d'élimentation de la pompe alors qu'après un certain temps de fonctionnement, la caractéristique débit-courant de cette pompe évolue pour devenir non linéaire. Cette évolution de la caractéristique de la pompe est un inconvénient majeur dans le cas où elle est utilisée pour une mesure de débit ou pour un dosage de substance dans une enceinte.
  • Parallèlement à la modification de la caractéristique débit-courant de la pompe, on observe une usure du matériau getter (qui peut être par exemple du titane), les pièces de getter placées sur les parois de la chambre étant généralement constituées par des plaques planes ayant tendance à se creuser. On observe un dépôt de métal getter à l'intérieur des cellules, sur les supports de l'anode et sur la traversée isolante de la paroi dans laquelle passe le conducteur électrique d'alimentation de l'anode relié, à l'extérieur de la chambre de pompage, à une alimentation à haute tension. Ces dépôts de métal du getter se traduisent par des fuites électriques se superposant au courant de mesure et rendent le signal délivré inexploitable pour la mesure.
  • Le but de l'invention est donc de proposer une pompe ionique à courant proportionnel au débit comportant une chambre dont la paroi interne est revêtue au moins partiellement par un matériau métallique de piègeage chimiquement actif tel que le titane, une électrode reliée à un conducteur électrique entouré, à son entrée dans la chambre, par une pièce d'isolation électrique, portant une pièce constituant une chicane protégeant la pièce d'isolation électrique et assurant la mise au potention anodique et l'alimentation électrique ainsi que la fixation dans la chambre, de l'électrode placée à l'intérieur de la chambre et isolée électriquement des parois de cette chambre, un moyen d'alimentation électrique de l'électrode, et un circuit magnétique créant un champ magnétique dans la chambre, ladite électrode étant constituée par une structure en fil métallique délimitant au moins une cellule à l'intérieur de la chambre et constituant ainsi une cage de Faraday, cette pompe ionique gardant une caractéristique débit-courant linéaire au cours d'une utilisation de longue durée, ayant une durée de vie allongée sans dégradation de ses conditions d'utilisation et possédant une structure simple permettant une construction peu coûteuse.
  • Dans ce but, l'électrode comporte deux réseaux sensiblement plans, en fil métallique, reliés entre eux par des fils sensiblement perpendiculaires aux plans des réseaux, la pièce portée par le conducteur est une rondelle creuse comportant un rebord périphérique cylindrique dirigé vers la paroi de la chambre traversée par le conducteur et une partie en saillie de cette paroi cylindrique, d'un diamètre inférieur au diamètre de la partie périphérique de la rondelle creuse pénètre sur une certaine longueur à l'intérieur de la rondelle creuse.
  • Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réalisation d'une pompe ionique à courant proportionnel au débit, suivant l'invention.
  • Dans ces figures:
    • - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une pompe ionique suivant l'invention;
    • - la Fig. 2 est une vue à plus grande échelle du détail A de la Fig. 1;
    • - la Fig. 3 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation de l'anode d'une pompe ionique suivant l'invention;
    • - la Fig. 4 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de l'anode de la pompe;
    • - la Fig. 5 est une vue en perspective d'un second mode de réalisation de l'anode d'une pompe ionique suivant l'invention;
    • - la Fig. 5a est une vue suivant A de la Fig. 5 d'une variante de réalisation de l'anode de la pompe.
  • Sur la Fig. 1, on voit la chambre 1 d'une pompe ionique dont les parois sont revêtues intérieurement par des plaques 2 en titane constituant le matériau getter de la pompe. L'ensemble des parois intérieures de la chambre 1 est revêtu par des plaques de titane lisses, sans couche de surface et chimiquement actives. La surface de la chambre peut également être revêtue de plusieurs types de matériaux getter. Il peut être avantageux de prévoir des matériaux différents pour revêtir les faces perpendiculaires de la chambre, c'est-à-dire, par exemple, un premier matériau getter pour les faces horizontales et un second matériau pour les faces verticales, dans le cas de la chambre 1 représentée à la Fig. 1. Une électrode 3 est placée à l'intérieur de la chambre, dans une position centrale, sans contact avec les parois de cette chambre revêtues de titane. L'électrode 3 est reliées à un conducteur électrique 5 permettant l'alimentation de l'électrode 3 par une source de courant électrique 6 à haute tension, de l'ordre 4 kV. Le conducteur 5 traverse la paroi 1a de l'enceinte 1 grâce à une pièce de traversée isolante 7 fixée dans cette paroi. La fixation de l'électrode 3 à l'intérieur de la chambre 1 est assurée uniquement par le conducteur 5.
  • Les parois de l'enceinte 1 sont mises à la terre grâce à un conducteur 9. La source de courant 6 impose une polarité positive à l'électrode 3 qui constitue ainsi une anode, par rapport aux parois de l'enceinte. Un circuit magnétique actif 10 comportant des aimants permanents est placé autour de la chambre 1 de façon que ses pièces polaires 10a et 10b concentrent le champ magnétique dans la partie centrale de la chambre. Les pièces polaires 10a et 10b ont, dans la configuration de l'électrode 3 suivant la Fig. 5, une forme telle que l'entrefer 8 soit plus faible à la partie centrale de la chambre 1.
  • Sur la Fig. 2, on voit le conducteur électrique 5 traversant la paroi 1 a de la chambre 1 au niveau de la pièce de traversée 7 qui assure en même temps l'étanchéité de la paroi 1a. La paroi 1a comporte une partie en saillie 11 sur sa surface interne, de forme annulaire et coaxiale au conducteur 5. Le conducteur 5 porte une rondelle creuse 12 coaxiale au conducteur et à la partie en saillie 11 de la paroi 1a de façon que le rebord extérieur cylindrique de la rondelle 12 entoure la partie en saillie 11 et recouvre celle-ci sur une partie de sa longueur dans la direction axiale. On réalise ainsi une chicane séparant la pièce isolante 7 des parois intérieures 2 en titane de la chambre 1. La chicane est telle qu'il n'y a aucun point de la paroi intérieure de la chambre 1 revêtu de titane qui puisse être joint à un point de l'isolant par un parcours rectiligne évitant les deux barrières de la chicane. Lorsque la chambre est sous un vide poussé, la pression résiduelle pouvant être comprise entre 1,333.10-2 et 1,333.10-10 Pa (10-4 et 10-12 Torr), le titane des parois peut être amené à se vaporiser, même à une température modérée. La vapeur de titane produite se dépose sur toutes les parties de la pompe, à l'intérieur de l'enceinte, en vue directe par rapport aux parois. La chicane 11, 12 permet ainsi d'éviter la métallisation de la pièce isolante 7 qui n'est pas en vue directe des parois 2. L'isolation du conducteur 5 reste donc satisfaisante pendant le fonctionnement de la pompe, même sous ultravide.
  • Sur la Fig. 3, on voit un mode de réalisation de l'anode 3 d'une pompe suivant l'invention. Cette anode est réalisée sous forme d'une structure en fils d'acier inoxydable d'un diamètre de 5 10'" m. La structure comporte deux réseaux plans 13 et 14 constitués chacun par un ensemble de spires circulaires 15 en fil métallique reliées chacune par des points de soudure 17 aux spires voisines du réseau qui comporte ainsi des mailles circulaires et des mailles en forme de triangle curviligne. Les deux réseaux plans 13 et 14 sont reliés par un ensemble de fils rectilignes 16 parallèles entre eux et perpendiculaires aux plans des réseaux 13 et 14. L'ensemble de l'électrode constitue ainsi une structure en forme de cage comportant des cellules juxtaposées. L'un des fils verticaux 16 est relié par soudure au conducteur électrique 5 qui permet l'alimentation et la mise au potentiel anodique de l'électrode 3 qui constitue ainsi, à l'intérieur de la chambre de la pompe, une cage de Faraday. L'électrode 3 sous forme d'une structure en fil métallique de petit diamètre est d'une grande légereté si bien qu'elle peut être facilement suspendue à l'intérieur de la chambre de la pompe par l'intermédiaire du conducteur électrique 5 uniquement. Il est intéressant que l'axe de l'électrode 3 soit horizontal de façon que le conducteur 5 soit vertical ce qui confère à ce conducteur qui est aussi le support de l'électrode 3, une meilleure résistance (travail en traction plutôt qu'en flexion). En outre, l'électrode offre une surface faible exposée aux vapeurs de titane, ce qui réduit la métallisation de cette électrode réalisée en fil métallique. L'électrode telle que décrite utilisée dans une pompe telle que représentée sur la Fig. 1 permet d'obtenir un vide poussée avec un excellent rendement.
  • De plus, la caractéristique débit-courant d'alimentation de cette pompe est parfaitement linéaire dans toute la plage d'utilisation de la pompe et au cours de toute sa durée de vie. Les courants mesurés pour une tension d'alimentation de quelques kV vont de quelques microam- pères à quelques centaines de milliampères. La pompe suivant l'invention convient donc parfaitement lorsqu'on désire mesurer des débits ou des quantités de gaz pénétrant dans une enceinte sous vide.
  • Sur la Fig. 4, on voit une variante de réalisation de l'électrode 3, les cellules 15' des deux réseaux plans 13' et 14' ayant toutes une forme hexagonale; chacune des cellules 15' comporte des côtés en fil métallique qui sont communs d'une cellule à la cellule voisine, comme dans la réalisation d'un grillage. Comme précédemment, des fils rectilignes 16' permettent de joindre les deux réseaux plans 13' et 14' et sont perpendiculaires à ces deux réseaux plans.
  • Sur la Fig. 5, on voit un second mode de réalisation d'une électrode 3 selon l'invention, les réseaux plans 23 et 24 de cette électrode comportant des mailles ouvertes vers l'intérieur, dans la direction radiale. Comme il est visible sur les Fig. 5 et 5a, les réseaux plans 23 et 24 sont constitués par un contour périphérique de forme circulaire 26 en fil métallique sur lequel sont soudés des fils rectilignes successifs de direction radiale 27a et 27b, les fils 27a étant d'une longueur supérieure aux fils 27b.
  • Les deux réseaux 23 et 24 sont reliés entre eux par des fils rectilignes 28 perpendiculaires aux plans des réseaux 23 et 24. Les fils 28 sont reliés par soudure aux réseaux 23 et 24, au point de jonction des fils 27a et 27b avec le fil circulaire périphérique 26 ainsi qu'au niveau des extrémités intérieures des fils radiaux 27a et 27b. La structure en forme de cage de l'électrode 3 en fil métallique comporte ainsi deux contours circulaires en fil métallique joints par l'intermédiaire de deux côtés de contours rectangulaires 30 perpendiculaires aux plans des contours circulaires. Il est préférable d'arrondir les angles des contours rectangulaires 30 pour éviter les effets de pointe du courant électrique. Les contours rectangulaires successifs sont de forte et de faible largeurs correspondant à la longueur des fils radiaux successifs 27a, 27b.
  • Comme il est visible sur la Fig. 5a, on voit qu'a titre de variante, des fils 29 perpendiculaires aux plans des réseaux 23 et 24 peuvent être soudés sur les fils 27a de grande longueur, approximativement à leur partie médiane.
  • On voit que dans tous les cas l'électrode réalisée en fil métallique présente une grande légèreté et une faible surface offerte à la métallisation.
  • En particulier, dans le cas d'une structure entièrement symétrique par rapport à un axe, comme représenté sur les Fig. 5 et 5a, il est intéressant de concentrer le champ magnétique à la partie centrale de la chambre qui correspond à la partie centrale de l'électrode, lorsque cette électrode est placée dans la chambre. Pour assurer un montage équilibré, on fixe généralement le conducteur d'alimentation 5 à la partie médiane de l'un des fils de jonction entre les deux réseaux plans de l'électrode.
  • Les fils de l'électrode peuvent être réalisés avec un métal getter.
  • Les principaux avantages de la pompe suivant l'invention sont une très bonne proportionnalité entre le courant d'alimentation et le débit, une grande légèreté de l'électrode qui permet un montage extrêmement simple de cette électrode sans pièce d'appui, une métallisation réduite de l'électrode et de la pièce d'isolation de l'alimentation électrique et un très bon rendement obtenu grâce à l'augmentation de la surface recouverte par le métal getter et l'amélioration du champ magnétique.
  • L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits. C'est ainsi qu'on peut imaginer d'autres formes de réseaux plans avec des cellules fermées de forme carrée ou triangulaire par exemple ou des cellules ouvertes à disposition radiale ou autres. La dimension maximale de chacune de ces cellules peut être variable et par exemple comprise entre 5 mm et 100 mm. De même, la longueur des fils rectilignes de jonction entre les réseaux plans peut être variable et comprise entre 5 mm et 50 mm.
  • On peut imaginer une chicane de forme différente de celle qui a été décrite, pour protéger la pièce isolante de pénétration du conducteur électrique, contre la métallisation par le métal getter.
  • Quelles que soient leurs positions (horizontale, verticale ou oblique), les parois de la chambre parallèles aux réseaux de l'électrode peuvent être revêtues par un matériau getter différent du matériau getter de revêtement des parois de la chambre perpendiculaires aux réseaux plans de cette électrode, afin d'augmenter l'efficacité de la pompe.
  • Enfin, on peut imaginer toute forme de circuit magnétique à aimant permanent ou à enroulement adaptée à la forme de l'anode.
  • L'invention s'applique à toutes les pompes ioniques pour la création d'un vide poussé ou de l'ultravide dans une enceinte ou pour la mesure de débit ou de quantité de substance gazeuse résiduelle dans une enceinte.

Claims (10)

1. Pompe ionique à courant proportionnel au débit comportant une chambre (1) dont la paroi interne est revêtue au moins partiellement par un matériau métallique de piègeage chimiquement actif (2) tel que le titane, une électrode (3) reliée à un conducteur électrique (5) entouré, à son entrée dans la chambre (1), par une pièce d'isolation électrique (7), portant une pièce (12) constituant une chicane protégeant la pièce d'isolation électrique (7) et assurant la mise au potention anodique et l'alimentation électrique ainsi que la fixation dans la chambre (1), de l'électrode placée à l'intérieur de la chambre et isolée électriquement des parois (1a) de cette chambre, un moyen d'alimentation électrique (6) de l'électrode, et un circuit magnétique (10) créant un champ magnétique dans la chambre (1), ladite électrode (3) étant constituée par une structure en fil métallique délimitant au moins une cellule à l'intérieur de la chambre (1) et constituant ainsi une cage de Faraday, caractérisée par le fait que l'électrode (3) comporte deux réseaux sensiblement plans (13, 14; 13', 14'; 23, 24) en fil métallique reliés entre eux par des fils (16, 16'; 28, 29) sensiblement perpendiculaires aux plans des réseaux (13, 14; 13', 14'; 23, 24), que la pièce (12) portée par le conducteur (5) est une rondelle creuse comportant un rebord périphérique cylindrique dirigé vers la paroi (1a) de la chambre (1) traversée par le conducteur (5) et qu'une partie en saillie (11) de cette paroi (1a) cylindrique, d'un diamètre inférieur au diamètre de la partie périphérique de la rondelle creuse (12) pénètre sur une certaine longueur à l'intérieur de la rondelle creuse (12).
2. Pompe ionique suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que les réseaux plans (13, 14) de l'électrode (3) sont constitués par des spires circulaires (15) en fil métallique assemblées les unes aux autres pour constituer un réseau a mailles circulaires et à mailles en forme de triangle curviligne.
3. Pompe ionique suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que les réseaux plans (13', 14') comportent des mailles en forme de polygones réguliers accolés tels que des hexagones.
4. Pompe ionique suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que les réseaux plans (23, 24) de l'électrode (3) comportent chacun un contour circulaire externe (26) et des fils rectilignes (27a, 27b), de direction radiale par rapport au contour (26) et d'une longueur inférieure au rayon du contour (26).
5. Pompe ionique suivant la revendication 4 caractérisée par le fait que les fils rectilignes radiaux (27a, 27b) sont alternativement de grande et de petite longueurs.
6. Pompe ionique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'entrefer du circuit magnétique (10) est plus faible vers le centre de la chambre correspondant au centre de l'électrode.
7. Pompe ionique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la dimension maximale des mailles des réseaux plans est comprise entre 5 mm et 100 mm et que la longueur des fils rectilignes (16) de jonction entre ces réseaux plans (13, 14) est comprise entre 5mm et 50 mm.
8. Pompe ionique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que l'électrode (3) est réalisée en matériau de piègeage.
9. Pompe ionique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte plusieurs matériaux de piègeage.
10. Pompe ionique suivant la revendication 9, caractérisée par le fait que le matériau de piègeage de revêtement des parois de la chambre (1) placées parallèment aux plans des réseaux (13, 14) de l'électrode (3) est différent du matériau de piègeage de revêtement des parois de la chambre (1) perpendiculaires aux plans des réseaux (13,14) de l'électrode (3).
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