JPS6331481Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、イオンポンプ用磁石装置に関するも
のである。

一般に、イオンポンプは、その本体は、イオン
を捕捉する電極と、これを収容する真空容器及び
電極に電圧を加えるリード線とから成立つてお
り、また、磁石装置は、この真空容器の内部にあ
る電極部分に磁界を印加するため真空容器の外側
に取り付けられている。今、ここで、従来のイオ
ンポンプの磁石装置の１例を図で示すと、添付図
面の第１及び第２図のとおりである。すなわち、
これらの図に示すように、従来の方式において
は、真空容器１０の外側に取り付けられる永久磁
石１及び２は、Ｎ及びＳの電極が向き合うように
容器に対して配置されており、また、これらの磁
石１，２の効率を高めるためにこれらの磁石１，
２の背後を軟鋼などの強磁性体を使用したヨーク
３によつてつなぎ、磁気回路を形成するようにし
てある。

ところで、現在一般に使用されているこのよう
な方式によるイオンポンプに用いられている電極
は、設計により、種々の形状があるが、いずれ
も、その電極は、一定の磁界中においてその性能
が最大に発揮されるように考慮されている。ま
た、電極は、陰極及び陽極から構成され、これら
の電極間には、数Ｋボルトの電圧が印加される
が、電極の形状や、極間距離などは、磁石装置に
よつて外部から加えられる磁界の強さが一定であ
ることを前堤として決められている。従つて、こ
のような設計条件からはずれた磁界領域では、電
極は充分な働きをすることができず、効率が低下
することとなる。

事実、従来のイオンポンプを１万時間程度10^-6
〜10^-7TORRで使用した後の陰極を観察した結果
によると、中心部においては正常な放電によるス
パツタリング跡が見られるものの、周辺部にはこ
れがほとんどみられないという現象が発見され
た。従つて、この部分の電極は、充分な機能を果
たしていないものと考えられる。これは、従来の
方式では、電極の中央部には必要とする磁界が発
生しているが、周辺部は磁気の漏れによる磁界の
低下があるためとみられる。すなわち、第１及び
２図に示すような構造を有するイオンポンプの磁
石装置の矢印Ａにおける方向の磁束分布を調べる
と、第３図に示すようになつている。この図から
分かるように、中心０の磁速密度に対し、磁石の
上端又は下端に向かうに従つて磁束密度の減衰が
著しい。これは、第１０図に、磁石１，２間の空
隙の磁束分布の模型図を示すように、空隙の磁束
分布は、中心部においては密となり、従つて、磁
束密度も高いが、中心から端部に行くに従い、周
辺への磁束の漏洩拡散のために磁束密度は疎とな
る。このために、Ａ方向の、これと直交する磁束
密度の分布は、中心と端部との間において差が大
きくなり、このために、第３図に示すような山形
の磁束分布となるものである。このように、磁石
の端部に近い部分の電極は、かなり低い磁界の中
にあり、イオンの捕捉効率が低下し、ポンプ全体
の性能を引き下げる原因となることが分かる。

以上の理由から、イオンポンプの効率を高める
ためには電極の置かれた部分にはある強度以上の
比較的均一な磁界が印加されることの必要である
ことが分かる。

しかしながら、このために用いられている従来
の磁石装置は、これらの事情に対する配慮が全く
なされていない。

そこで、本考案は、磁石装置の外周に近い部分
における磁界の減衰を大巾に改善したイオンポン
プ用磁石装置を得ることを、その目的とするもの
である。

本考案においては、この目的を達成するため
に、イオンポンプに使用する磁石装置において、
主磁石の外周部に１個あるいは数個の補助磁石を
配置したことを特徴とするものである。

以下、本考案をその実施例を示す添付図面の第
４〜８図に基づいて説明する。

第４及び５図に示すように、本考案の第１実施
例においては、イオンポンプ容器１０の両側を挾
む位置に主磁石１１及び１２がそれぞれ配置され
ており、これらの主磁石１１及び１２を軟鋼など
の強磁性体で作られたヨーク１３がつないでい
る。なお、第４図で見て左右の主磁石１１及び１
２は、それぞれ異極が向かい合うように磁化され
ている。また、ヨーク１３の底部内側には、補助
磁石１４が両主磁石１１，１２の間の中間部にそ
れらと平行に取り付けられているが、この補助磁
石１４の極性は、主磁石１１及び１２と同極がそ
れぞれ向き合うようなものとされている。

本考案は、このような構成を有するが、このよ
うな構成を有する磁石装置は、以下に述べるよう
な特長を有していることが分かる。すなわち、 (i) 磁界の均一性が大巾に改善されることすなわ
ち、第６図にその磁束密度分布曲線の１例を示
すが、この図から分かるように、本考案によつ
て補助磁石１４を取り付けると、その側の電極
端部における磁束密度は、約35％の向上が見ら
れること (ii) 平均磁界と、最高磁界とを増加させる効果が
あること 第６図の例によると、電極の中心部において
約５％、同じく反対側において約1.5％の向上
があること (iii) 全体を小形にまとめ得ること 外周寸法をほとんど変更することなしに、性
能の向上を図ることができること (iv) 構造が非常に簡単であること 従つて、製作価格の上昇も少なくて済み、重
量増加もわずかであること などである。

これは、第１１図に本実施例における磁石１
１，１２間の空隙の磁束分布の模型図を示すよう
に、ヨーク１３の一部に取り付けられた補助磁石
１４から発生する磁束は、Ｄにより示すように、
磁石１１，１２間の空隙に及んでおり、Ｂ方向の
これと直交する磁束密度の分布が、主磁石１１，
１２と、補助磁石１４との磁束密度の合成された
ものとなり、その結果、端部の磁束密度の著しい
低下を抑えることができることによるものであ
る。

また、本考案による補助磁石は、イオンポンプ
の磁石装置の底部の内側だけではなく、その周囲
の他の側面にも取り付けが可能であり、その１例
を第７及び８図に示してある。すなわち、第７及
び８図は主磁石２１，２２に対して補助磁石２
４，２５の２組を使用し、それぞれを主磁石２
１，２２の反対側に配置し、これらをヨーク２３
によつてつないだ場合の例であるが、この場合に
は、磁界の均一性は更に向上し、同図の矢印Ｃに
示す方向の磁界は、第９図において実線によつて
示すような磁束分布となり、磁界の均一性が、第
４及び５図に示す実施例に比べて一層良好になる
ことが分かる。

なお、本実施例の場合における磁束分布も、第
４及び第５図に示す実施例の場合について、第１
０図に基づいて説明したのと同様の原理が、両方
の補助磁石２４，２５に対して適用されることに
よるものである。

以上のように、本考案によると、イオンポンプ
用磁石装置として、従来公知のものにおける欠点
を除去し、磁束密度の分布を改善し、小形で高性
能を有している磁石装置を提供することができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のイオンポンプの磁石装置の１
例を示す側面図、第２図は、その縦断面図、第３
図は、その磁束分布曲線図、第４図は、本考案の
１実施例による磁石装置の側面図、第５図は、そ
の縦断面図、第６図は、その磁束分布曲線図、第
７図は、本考案の他の実施例を示す側面図、第８
図は、その縦断面図、第９図は、その磁束分布曲
線図、第１０図は、従来のイオンポンプの磁石装
置における磁束密度分布の説明模型図、第１１図
は、本考案の磁石装置における磁束密度分布の説
明模型図である。 １１，１２，２１，２２……主磁石、１３，２
３……ヨーク、１４，２４，２５……補助磁石。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. イオンポンプ容器１０の両側を挾む位置に主磁
   石１１，１２，２１，２２を配置し、これらの主
   磁石を強磁性体製のヨーク１３，２３によりつな
   いでいるイオンポンプに使用する磁石装置におい
   て、ヨーク１３，２３に主磁石１１，１２，２
   １，２２の間の中間部において、１個又は２個の
   補助磁石１４，２４，２５を取り付け、この場
   合、主磁石１１，１２，２１，２２と、補助磁石
   １４，２４，２５とが、同極を向き合うように配
   置して成る磁石装置。