JPS59123152A - イオンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオンポンプに関し、特にその材質の改善と
構造の簡素化とをはかったイオンポンプに関する。

従来のイオンポンプとしては第１図ｉこ示すようなもの
かあり、マグネット１の磁場内にステンレス鋼製ポンプ
容器２の一部２ａか入り込むよう）こ配設されてい１− て、その内部にステンレス鋼製陽極３とチタン製陰極４
とか設けられている。

そして、ペニング放電の結果、チタン原子がスパッタリ
ングによりポンプ容器２の内面にイ・１着すると、この
活性のチタン原子によりポンプ容器２内のガス分子か吸
着されるようになっている。

このようにして、ポンプ容器２内におけるガスの排除す
なわも排気作用により、ポンプ容器２に接続する所要の
容器（図示せず）からの仙、気か行なわれ、その高真空
度か得られるようになっている。

ところで従来のイオンポンプでは、その４・」質として
ステンレス鋼やチタンが用いられているので、加熱処理
の際に４５　＋１　℃以−１−の高温度で長時間（４と
ｊ時間程度）保つ必要があり、またチタン製のＩｌｉ：
極は著しく高価になるという問題点もある。

本発明は、このような問題点の負イ１次をはかろうとす
るもので、材質の改善をはかりなから、構造の簡素化も
はかり、しかも性能の向−にをはかれるようにしたイオ
ンポンプを提供することを目的とする。

＝２− このため本発明のイオンポンプは、磁場内に介挿された
ポンプケーシングの内部に、絶縁部材で支持された陽極
をそなえ、上記のポンプケーシングと陽極とが共にアル
ミ系の金属で形成されて、同ポンプケーシングが陰極を
兼ねていることを特徴としている。

そして、」１記ポンプケーシングを形成するアルミ系の
金属に、微量のチタン、ジルコニウム、またはマグネシ
ウムが含まれていることが好ましい。

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第２図は本発明によるイオンポンプの概略構造を示す断
面図、第３図はその斜視図、第４図はその陽極を示す斜
視図であり、第５図はその陽極の他の例を示す斜視図で
ある。

第２へ４図に示すように、永久磁石１１のＮ極とＳ極と
の間の磁場内に、ポンプケーシング１２が介挿されてお
り、その一端壁には高圧端子１３が取付けられ、辿端壁
の開口部には加速器等の真空容器へ接続される７ランジ
１４が設けられでいる。

ポンプケーシング１２の材質としてはアルミ系の金３− 属が用いられ、その５　（１（’）　’Ｃ程度に保たれ
た素材（ビレット：ｌ＋ｉ　ｌ　１ｅｔ）を押出し成形
することにより第３図に破線で示す内側断面１２ａをも
った継目なしパイプか作られてから、その一方の端部に
は高圧端子１３をもつ端壁１２１）か溶接され、他方の
端部には７ランジ１４が形成される。

ポンプケーシング１２の成形加工の際に、その−側にヒ
ーター溝１５と磁石固定用凸条１６とか形成されでおり
、ヒーター溝１５には電熱線１７が取イτｊけられ、凸
条］６には永久磁石１］がボルト締めなどの手段により
固定される。

ポンプケーシング１２の内部には陽極１８かセラミック
製絶縁部材１９．２ｆ）を介しで支持され、高圧端子１
３から陽極１８へ接続される高圧電線２１は、絶縁部材
１９内に埋設されている。

陽極１８の４・〕質としてはアルミ系の金属が用いられ
、その金属薄板を丸めて第４図に示すごとく円筒状にし
たもの１８ａを、複数個つなげることにより陽極１８が
形成されている。

４− なお陽極１８については、第５図に示すように、アルミ
系の金属薄板に多数の穴をあけたちの１８ｂを、薄いス
ペーサを介し積層することにより形成してもよい。

本発明のイオンポンプでは、特にポンプケーシング１２
が陰極を兼ねており、図示しないアース線に接続−され
ている。

そして、ポンプケーシング１２および陽極１８を形成す
るアルミ系金属材としては、純アルミニウムのほか、適
宜のアルミ合金が用いられるが、陰極を兼ねるポンプケ
ーシング１２を形成するアルミ系金属材には、微量（０
，１〜１．０重量％）のチタン、ジルコニウムまたはマ
グネシウムを含ませておくことが望ましい。

本発明のイオンポンプは上述のごとく構成されているの
で、その使用に際しては、７ランジ１４を介して真空と
すべき容器への接続が行なわれたのち、電熱線１７で数
時間（２４時間位）にわたり加熱（１２０−１５０℃）
を行ないなが呟図示しない補助ポンプを接続して内部ス
ペースの排気を行ない、１０−５〜１０−７ｔｏｒｒ程
５一 度の真空度に保つようにする。なお、」−述の加熱によ
り、ポンプケーシング１２の内面や陽極１８の表面に付
着していた酸化物や水分は、分解したり気化したりしで
、」−記補助ポンプにより排出されるようになる。

その際、材質がアルミ系の金属であるため、その表面に
形成されている酸化アルミニウム（Ａρ２０いの層に含
まれた水分が、１２０〜１５０℃程度の温度で十分に除
かれるのであり、加熱時間も短くてすむのである。

また従来のステンレス鋼製の場合に比べて、アルミ系金
属材は放出ガスが少なく、この点でも有利である。

ついで陽極１８に高い直流電圧（５，５ＫＶ程度）をか
けることにより、ペニング放電を行なわせると、まず陰
極としてのポンプケーシング１２から電子が飛び出し、
これが磁場内で螺旋運動を行なう。そして、この電子が
例えばポンプケーシング１２内の窒素分子に衝突すると
、窒素イオンと新たな電子とを生ヒさせる。

このようにして生じた窒素のプラスイオンは、陰極とし
てのポンプケーシング１２の内壁に衝突して吸収６− されるとともに、ポンプケーシング１２を形成している
Ａρやチタン（あるいはジルコニウム、マグネシウム）
などの原子をはじき出すが、これらの原子は再び陽極１
８やポンプケーシング１２の内面にイ」着する。

−１一連のごとく、アルミニウム原子あるいはチタン原
子などがスパッタリングによりポンプケーシング１２の
内面（こ付着すると、これらの活性を有する付着原子に
よりポンプケーシング１２内のガス分子が効率よく吸着
されるのであり、このような内部ガスの排除すなわち排
気作用により、容易に１０＝０ｔｏｒｒの高真空度へ到
達することが、実験により硫認されている。

以上詳述したように、本発明のイオンポンプによれば、
従来必要とされていた高価なチタン製陰極を省略するこ
とかでと、安価なアルミ系金属で作られたポンプケーシ
ングに陰極としての機能を兼ねさせなが呟効率のよい排
気効果が得られるのである。

また本発明のイオンポンプでは、ポンプケーシングと共
に陽極もまたアルミ系金属で形成されるので、排気時に
おけるその表層部からの放出ガスが少なく、前７− 処理としての加熱（ベーキング）も従来の場合に比べて
はるかに低温の１２　ｆ１〜１５０°Ｃ程度ですむほか
、加熱時間も２４時間程度に短縮されるのである。

さらに本発明のイオンポンプでは、ポンプケーシングが
陰極を兼ねるので、ポンプケーシング内には陽極を設け
るだけとなり、これにより磁極間の間隔が縮少されて、
同し強さの磁場を得るのに小型の磁石ですむ利点がある
。

本発明によるイオンポンプは、加速器のほか、核融合反
応装置などにも用いられるが、その際、ポンプケーシン
グや陽極がアルミ系金属で作られているため、放射能の
減衰が従来のステンレス鋼製の場合よりも桁ちかいに早
くなり、作業員の危険防止の点で有利となるほか、アル
ミ系金属の有する良好な熱伝導性により、冷却性能も高
く、熱負荷の高い場所でも安全に使用しうるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイオンポンプの概略構造を示す断面図で
あり、第２図は本発明によるイオンポンプの概略＝８− 構造を示す断面図、第３図はその斜視図、第４図はその
陽極を示す斜視図であり、第５図はその陽極の池の例を
示す斜視図である。 １１・・永久磁石、１２・・ポンプケーシング、１２ａ
・・ポンプケーシングの内側断面、１２１）・・端壁、
１３・・高圧端子、１４・・７ランジ、１５・・ヒータ
ー溝、１６・・磁石固定用凸条、１７・・電熱線、１８
・・陽極、１９．２０・・セラミック製絶縁部材、２１
・・高圧電線。 代理人　弁理士　飯沼義彦 ９− 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　磁場内に介挿されたポンプケーシングの内部
   に、絶縁部材で支持された陽極をそなえ、上記のポンプ
   ケーシングと陽極とが共にアルミ系の金属で形成されて
   、同ポンプケーシングが陰極を兼ねていることをＷ徴と
   する、イオンポンプ。
2. （２）　　上記ポンプケーシングを形成するアルミ系の
   金属に、微量のチタン、ノルコニウム、またはマグネシ
   ウムが含まれている、特許請求の範囲第１項に記載のイ
   オンポンプ。