JPH0551137B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ポンピング室をその中に有するポンプ真空体
と、上記ポンピング室を吸引すべき容積に接続す
る手段と、 上記ポンピング室内のカソードと、 上記ポンピング室内アノードと、上記アノード
に対する電気的接続をなすための上記真空体の開
孔と、 上記開孔に延伸する管状絶縁体と、上記管状絶
縁体に延伸するアノード接続とを具備し、上記管
状絶縁体が内部および外部面を有し、上記面の一
方が上記アノードに封止されると共に上記面の他
方が上記ポンプ真空体に封止されることで上記面
の一方が上記真空体内の上記ポンピング室内の真
空にさらされ、上記さらされた面が上記真空体の
上記開孔を通して上記絶縁体の周囲で完全に上記
面の部分を不可視とするために形状付けられてい
ることで、中間粒子のスパツタリング堆積が上記
不可視面部分で回避されるイオンポンプ。

２ ポンピング室をその中に有するイオンポンプ
体と、上記ポンピング室を吸引すべき容積に接続
するための上記ポンピング室への真空接続と、上
記ポンピング室内のカソードと、上記ポンプ体の
フイードスルー開孔と、 上記ポンピング室のアノードと、上記アノード
上で、上記アノードの支持と電気的接続のために
上記フイードスルー開孔を通して延伸するポスト
と、 外壁および内壁を有するもので、フイードスル
ー絶縁体を形成する管状セラミツク絶縁体ブツシ
ユングとを具備し、上記外壁の部分が上記イオン
ポンプ体に封止されると共に上記内壁の部分が上
記ポンピング室に完全な真空を提供するために上
記ポストに封止され、上記セラミツクブツシユン
グの上記外壁が上記ポンプ体の上記フイードスル
ー開孔の外部に放射状に延伸する放射外方突出環
状フランジを含み、上記環状フランジの外部放射
スペースが上記真空室の真空にさらされ、上記環
状フランジが上記絶縁体ブツシユングの周囲に完
全に延伸する外部横面を有すると共に上記ポンプ
体の上記フイードスルー開孔を通して不可視であ
ることで、上記絶縁体ブツシユングの周囲に完全
に延伸する上記外面が上記カソードからの直接ス
パツタリング線上にないイオンポンプ。

３ 上記フランジが上記ポンプ体の上記フイード
スルー開孔より大きな径を有していることで、上
記セラミツク管状絶縁体上の上記放射外方突出環
状フランジの外面が上記ポンピング室から不可視
である請求の範囲２のイオンポンプ。

４ 上記管状絶縁体ブツシユングおよびポンプ体
の上記フイードスルー開孔が上記アノード上の上
記ポストの軸の周囲の回転図形を規定すると共
に、上記アノード上の上記ポストが上記セラミツ
ク絶縁体ブツシユングの管状内部に延伸する請求
の範囲３のイオンポンプ。

５ 上記ポストがカツプに封止されると共に、上
記カツプがそれの端部で上記ポンピング室に隣接
する上記セラミツク絶縁体ブツシユングの内部に
封止される請求の範囲４のイオンポンプ。

６ 上記絶縁体ブツシユングが上記フランジから
外方に放射状に上記ポンプ体に封止されるカツプ
の手段によつて上記ポンプ体に封止されると共
に、上記ポンピング室に関して上記フランジの傍
で上記絶縁体ブツシユングの外面に封止される請
求の範囲５のイオンポンプ。

７ スパツタリングを生じると共にそれの壁に開
孔を有するチヤンバーと、 上記スパツタリングチヤンバーから離れた上記
開孔のサイド上に位置付けられる突出部分を有
し、該部分がそれの周囲に完全に延伸すると共
に、上記スパツタリングチヤンバーから不可視で
ある管状絶縁体と、 上記管状絶縁体の外部の周囲に真空シールを提
供するために上記壁に封止されると共に上記開孔
から離れた上記部分のサイドの傍で上記管状絶縁
体の外部に固着される第１のカツプと、上記スパ
ツタリングチヤンバー内で電気機器への電気的接
続のために上記管状絶縁体の内部に上記スパツタ
リングチヤンバーから延伸するコネクタと、 上記コネクタ、および上記管状絶縁体の内部を
通して真空シールを提供するために上記管状絶縁
体に封止される第２のカツプとを具備する高電圧
フイードスルー。

８ 上記開孔が円状開孔であると共に上記突出部
分が上記円状開孔に実質的に同軸の放射外方突出
環状フランジであることで、上記フランジの外横
面が上記円状開孔を通して不可視である請求の範
囲７の高電圧フイードスルー。

９ 上記チヤンバーがイオンポンプのポンピング
チヤンバーであると共に、上記フイードスルーが
上記イオンポンプのアノード接続を提供する請求
の範囲８の高電圧フイードスルー。

発明の背景 １ 発明の分野 この発明は特にイオンポンプに有益な高電圧フ
イードスルーに向けられる。

２ 関連技術の説明 真空ポンプのあるクラスはイオンポンプであ
る。活性および不活性ガスの双方は分子解離に続
く沈殿や吸着、カソード物質を新たにスパツタさ
れた下の消滅表面、放電によるイオン化に続くイ
オン消滅およびまたは高速の中間原子消滅によつ
て吸引される。このイオンポンプは基本的に低圧
コールドカソードペンニング放電である。ペンニ
ングセルにおいて、電界は二つのカソード間の電
位の井戸の電子をトラツプすると共に、軸方向の
磁界はアノードに到達する電子を妨げるために電
子を円軌道に乗せる。この電界と磁界の結合は、
アノードに衝突する前にスパイラル通路を生成す
る長距離を飛行することを電子にもたらす。これ
らの長い通路はガス分子と衝突するイオン化の高
確率をもたらす。0.2／secイオンポンプの出会
うそれらと同様のデイメンジヨンおよびオペレー
テイングパラメータを伴つた一流のイオンポンプ
の動作の説明は、ジヤーナル オブ アプライド
フエジイクス33巻、６号、2093〜2099頁（1962
年６月）に“低圧ペンニング放電のメカニズム”
としてWolfgang Knauerによつて与えられてい
る。

カソードにおけるこのアクテイビイテイの結果
としてスパツタリングが生じる。中間電荷を有す
るスパツタ物質はスパツタリング点から直線状に
飛ぶ。

アノードにフイーデイングする高電圧フイード
スルーはポンプの内部にさらされるセラミツク絶
縁体を含む。在来のポンプにおいて、スパツタ物
質はセラミツク絶縁体上に堆積する。十分な時間
が経過した後で、カソードメタルの導電層が造ら
れる。この層はカソード電位であるポンプ本体に
アノードを短絡する。スパツタリングはアノード
電流に直接比例しているので、ポンプの寿命はア
ノード回路を介して流される電荷の総計に直接比
例する。

この問題に対する一つの解決は、スパツタリン
グからセラミツクをシールドするために、カソー
ドの内側でアノードリード上にフラツトデイスク
を置くことでなされている。しかしながら、真空
容器の管状性質の観点において、デイスクが適当
なシールデイングを提供するために適当なサイズ
であるとき、真空容器の前面が余りにもこのフラ
ツトシールドデイスクに接近し過ぎるので、適当
なシールデイングが可能とはなされないでいた。
従つて、スパツタリングがアノードフイードスル
ー絶縁体に沿う短絡通路を形成することから避け
られる構成が必要となる。

発明の摘要 このようにして、この発明の目的と利点はイオ
ンポンプとして延長された寿命を提供するイオン
ポンプ用高電圧フイードスルーを提供することで
ある。

この発明のさらなる目的と利点はアノードフイ
ードスルー絶縁体に沿う短絡通路の形成を避ける
やり方でイオンポンプのアノードに対する電位を
支持すると共に供給するためフイードスルーコネ
クタを提供することである。

この発明のさらに別の目的と利点は、メインテ
ナンスが困難であると共に、特に長寿命が要求さ
れるところで使用し得るイオンポンプを提供する
ことである。

この発明によるイオンポンプはアノードとカソ
ードを収納するポンピング室を有するポンプ真空
体を含む。管状絶縁体を含むフイードスルー構体
はアノードへの電気的接続を生じるために上記真
空体の開孔を通して延伸する。このフイードスル
ー絶縁体はイオンポンプスパツタリングの照準線
外に形成されるので、スパツタ生成堆積を避け
る。

この発明のその他の目的と利点は次の明細書の
部分、請求の範囲および添付された図面の学習か
ら明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による高電圧フイードスルー
の第１の好ましい実施例を含むイオンポンプの上
側面図である。

第２図は第１図の２−２線に沿う拡大断面図で
あり、および 第３図はこの発明による高電圧フイードスルー
の第２の好ましい実施例を示す、第２図と同様の
拡大図である。

好ましい実施例の説明 第１図において、イオンポンプは１０で一般的
に示される。イオンポンプ１０は便利で且つ共通
サイズである0.2／secイオンポンプとしてもよ
い。高ポンピングレートが望まれるとき、通常複
数のイオンポンプが並列に接続される。イオンポ
ンプ１０はカソード電位としての円筒管状真空体
１２を有する。この真空体１２は、イオンポンプ
１０がガスを吸引するために、真空スペースに接
続される吸引チユーブ１４がそこに接続されてい
る。上記円筒管状真空体１２は、第２図にみられ
るように、ここでは真空体１２の端部がキヤツプ
１６および１８によつて閉成される。真空体１２
の両肩に向かつて上記キヤツプ１６および１８に
よつて保持された内部にはカソードデイスク２０
および２２が設けられる。これらのデイスクは共
にチタニウムからなる。Ｕ字状永久磁石２４は第
２図の左および右方向に且つ第１図のシートに対
しては垂直の磁界を与えるために上記キヤツプ１
６および１８の外側に位置付けられる磁極面２６
および２８を有する。代替的には、適切なポール
ピースを伴つて与えられる一つまたはそれ以上の
個別的な磁石を用いることができる。

アノード３０は薄壁構造の金属性の正円円筒チ
ユーブである。それは上記真空体１２の中央に搭
載されると共に、上記カソードデイスク２０およ
び２２から等しく離間される。それはアノード３
０に固着されるポスト３２の手段によつてこの位
置に保持されると共に、フイードスルー３３を通
してそこから外側に放射状に延伸する。ポスト３
２は上記アノード３０および上記ポンプ真空体１
２の軸に垂直であるフイードスルー軸を規定す
る。

凹部３４は上記ポンプ真空体１２の外面の部分
に形成される。凹部３４内は上記ポンプ真空体１
２の内部を通して凹部３４がオープンする開孔３
６である。カツプ３８は凹部３４内に搭載され
る。カツプ３８は基本的に減衰体であつて、凹部
３４内の大径部およびセラミツク絶縁体４２の上
ボス４０を保持する小径部を有する。この絶縁体
４２はそこを貫通する円筒孔を有すると共に、こ
の孔の下端内にカツプ４４が搭載される。このカ
ツプ４４はその中に孔を有し、且つ上記ポスト３
２が上記カツプ４４の孔を通して延伸される。上
記ポスト３２の肩は上記カツプ４４に関して上記
ポスト３２を位置付ける。カツプ３８および４４
は金属性であり、ポスト３２も同様である。上記
カツプ３８および４４は上記セラミツク絶縁体４
２に対してろう付けされ、且つ上記外カツプ３８
は真空体１２に対して締め付けられる。上記内カ
ツプ４４は上記ポスト３２に対してろう付けされ
る。このやり方で、電気的絶縁を伴う真空封止が
提供される。

電気的接続の生成を支援するために、フイツテ
イング４６が内部孔および外部スレツドに提供さ
れる。このフイツテイング４６は外カツプ上にろ
う付けされる。このフイツテイング４６の孔によ
ると、ピン３２が接近可能である。コンダクタ
（図示せず）はフイツテイング４６のスレツド上
に固着されると共に、ポスト３２を受けるために
取着されるソケツトを有している。上記フイツテ
イング４６および真空体１２はカソード電位であ
ると同時に、上記ソケツトは上記アノード３０と
上記カソードデイスク２０および２２との間に必
要な電圧を提供するためにアノード電位である。
好適なデイメンジヨンは上述したWolfgang
Knauer論文に開示されており、それの全体の開
示はこの参照文献によつてここに編入される。上
記磁界は通常1200ガウス以上であると同時に、供
給電圧は約3.5キロボルトである。

このように記述されたフイードスルーの部品の
全体は上記ポスト３２の軸の周囲に同軸である。
上記カソードデイスク２０および２２から上記絶
縁体４２の外面への照準線を避けるために、上記
絶縁体４２の外部が上記真空体１２の開孔３６の
上に放射外方突出環状フランジすなわち肩として
提供される。上記フランジ４８の連続上面４９は
上記絶縁体４２のすべての周囲に延伸され、且つ
開孔３６を通して不可視であり、且つ加えてこの
フランジ４８は上記開孔３６よりも大きな外径を
有し、そしてかようにして、フランジ４８の外円
筒面は開孔３６を通して不可視である。このやり
方で、上記チタニウムカソードからのスパツタ金
属が、第２図に示すように上記フランジ４８の外
面、上記フランジ４８の上部の放射上面４９およ
び上記フランジ上の円筒表面の堆積照準線から避
けられる。かようにして、大きな領域がスパツタ
されたカソード金属の受領をこうむらず、従つ
て、このようなスパツタ金属によつて惹起される
短絡に対して保護される。

加えて、外方に向けられたフランジ５０はカツ
プ４４の下端で且つセラミツク絶縁体の下に提供
される。このフランジ５０は上記絶縁体４２の上
ボス４０の小径部よりも大きな径で外方に放射状
に延伸する。これは上記絶縁体の下ボス５２の周
囲に開孔３６を通す堆積照準線を減少することを
助ける。極めて改善された寿命が達成される。

第３図は分解部分によるセクシヨンにおいて、
このときイオンポンプ５２の上部が示されるこの
発明のフイードスルーの第２の好ましい実施例を
示す。イオンポンプ５２は、イオンポンプ１０に
関して第１図および第２図に示される同じ部分に
対応する同様の真空体５４、キヤツプ５６および
５８、カソードデイスク６０および６２と永久磁
石からなるポールピース６４および６６を有す
る。同様に、アノード６８は真空体５４と同軸で
あると共に放射状に延伸するポスト７０を有す
る。ポスト７０はその上にポスト３２と同様の肩
７２を有する。ポスト７０は上記アノード６８を
正しい位置に保持すると共に、それにアノード電
位を供給するために用いられる。フイードスルー
７４は接続フイツテイングのスレツド端としてセ
ラミツク絶縁体の使用により第２図のフイードス
ルーよりも少ない部品を有して、より簡単な構成
である。

管状セラミツク絶縁体７６は、真空体５４の壁
に放射状に位置付けられる凹部８０内に固着され
る中空減衰ブツシユングすなわちカツプ７８上に
延伸される。開孔８２は真空体５４の内部と凹部
８０との間に延伸する。セラミツク絶縁体７６は
それの全長を通して同じ径の円筒内壁８４と、ス
レツド８８および放射外方突出環状フランジ９０
によつて中断される同軸円筒外壁８６を有する。
フランジ９０は開孔８２と等しいかまたは好まし
くは大きな径である。カツプ７８は、放射ポスト
７０の軸と同延のそれの軸で正しい場所に上記絶
縁体７６を固着するために、フランジ９０上の上
記外壁８６上に係合する。カツプ９２は、第３図
に示されるようにそれの下端で上記内壁８４に対
して固着されると共に、肩７２に対して固着され
る。すべての結合がろう付であるので、上記絶縁
体７６の外部が上記真空体５４に対して封止され
ると共に、絶縁体７６の内部が上記ポストに対し
て封止される。このやり方で、上記フイードスル
ー７４を通して完全な真空が達成される。

上記アノード６８への接続は上記ポスト７０を
越えるソケツトを置くことによつてなすことがで
きる。このソケツトは上記スレツド８８への係合
の手段によつて正しく保持される。この場合、分
離カソード接続がなされなければならない。しか
しながら、上記カソード電位は通常イオンポンプ
が取着される機器の電位であると共に、それ故
に、カソード接続は簡単になされる。

環状フランジ９０の径は開孔８２よりも大きい
ので、環状フランジ９０の上面９６または外面９
４のいずれも開孔８２を通してみることができな
い。上記フランジ９０の上およびカツプ７８の下
で上記絶縁体７６の部分９８はいずれも開孔８２
を通してみることができない。これらの各表面は
上記絶縁体７６の周囲に完全に延伸する。従つ
て、チタニウムカソード面にスパツタリングが生
じると共に中間金属粒子がそこからスパツタされ
たとき、この粒子は環状フランジ９０の外面およ
びそれの上の絶縁体表面９６および９８に到達す
ることができない。従つて、上記絶縁体はスパツ
タ金属の堆積によつて短絡されることがない。こ
のやり方で、長寿命イオンポンプが達成される。

この発明は現在実現し得る最良の形態で述べら
れると共に、進歩性能力の行使なしで当業者の能
力内で多くの変形、形態および実施例が可能であ
ることは明らかである。従つて、この発明の範囲
は次の請求の範囲によつて規定される。