SU750612A1

SU750612A1 - Magnetic electric gas-discharge pump

Info

Publication number: SU750612A1
Application number: SU782603167A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Петрович Джевала
Original assignee: Предприятие П/Я А-3726
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1980-07-23

Description

(54) МАГНИТНЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ НАСОС(54) MAGNETIC ELECTRIC DISCHARGE PUMP

1one

Изобретение относитс к области вакуумной техники, в частности, к устройствам магнитных электроразр дных насосов, необходимых дл получени и поддержани сверхвысокого вакуума в вакуумных системах , а также дл тренировки ЭВП после отпа их с поста и откачки объема ЭВП в случае встроенного насоса.The invention relates to the field of vacuum technology, in particular, to devices of magnetic electric discharge pumps, which are necessary for obtaining and maintaining ultrahigh vacuum in vacuum systems, as well as for training the EDP after removing them from the post and pumping out the volume of EIS in the case of an integrated pump.

Известен магнитный электроразр дный насос, содержащий две катодные пластины, выполненные из титана, и расположенный между ними цилиндрический анод 1.A magnetic discharge pump is known, which contains two cathode plates made of titanium and a cylindrical anode 1 located between them.

Основными недостатками такого насоса вл ютс мала скорость откачки, низкий предельный вакуум.The main disadvantages of such a pump are low pumping speed, low ultimate vacuum.

Известен также магнитный электроразр дный насос, содержащий две катодные пластины, выполненные из материалов с различными коэффициентами распылени и расположенный между ними цилиндрический анод 2.A magnetic electric discharge pump is also known, which contains two cathode plates made of materials with different sputtering coefficients and a cylindrical anode 2 located between them.

В известном насосе катодные пластины выполнены из тантала и титана. Электродна система насоса расположена в магнитном поле, параллельном оси анода и катода, и к ней приложены соответствующие потенциалы дл образовани и поддержани холодного разр да.In a known pump, the cathode plates are made of tantalum and titanium. The electrode system of the pump is located in a magnetic field parallel to the axis of the anode and cathode, and the corresponding potentials are applied to it to form and maintain a cold discharge.

Однако, он также имеет недостатки: затухание вторичной электронной эмиссии с катода при понижении давлени ; мала 5 скорость откачки по инертным газам, завис ща от давлени в объеме; чувствительность к загр знению углеводородами; повыщенна «пам ть к откачиваемым газам; длительное врем старта (а некоторые вообще не стартуют) в области сверхвысо0 кого вакуума; низкий предельный вакуум ( .10 мм рт. ст).However, it also has drawbacks: attenuation of secondary electron emission from the cathode with decreasing pressure; low 5 pumping rate over inert gases, depending on the pressure in the volume; susceptibility to contamination by hydrocarbons; increased “memory for pumped gases; long start time (and some do not start at all) in the field of ultrahigh vacuum; low ultimate vacuum (.10 mmHg. st.).

Целью изобретени вл етс увеличение скорости откачки, улучщение предельного вакуума и уменьщение пам ти насоса к откачиваемым газам.The aim of the invention is to increase the pumping speed, improve the ultimate vacuum and reduce the memory of the pump to the pumped gases.

Это достигаетс тем, что катодна пластина с меньщим коэффициентом распылени выполнена с отверстием, в центре которого расположена спираль из материала, обладающего сорбирующими свойствами к остаточным газам, соединенна одним концом с пластиной с больщим коэффициентом распылени , а другой конец выведен за катодную пластину с меньшим коэффициентомThis is achieved by the fact that the cathode plate with a lower sputtering coefficient is made with a hole, in the center of which is a coil of material with sorbing properties for residual gases, connected at one end with a plate with a larger sputtering coefficient, and the other end is led out of the cathode plate with a smaller factor

распылени и соединен с дополнительным электродом.sprayed and connected to an additional electrode.

Кроме того, с целью уменьшени времени старта, и поддержани посто нными динамических характеристик насоса, он дополнительно содержит шпильку из вольфрама, расположенную внутри спирали.In addition, in order to reduce the start time and maintain constant dynamic characteristics of the pump, it additionally contains a tungsten stud located inside the helix.

На чертеже изображена конструкци предлагаемого магнитного электроразр дного насоса.The drawing shows the design of the proposed magnetic electric discharge pump.

Предлагаемый насос содержит катодные пластины 1 и 2, соответственно, из тантала и титана, которые соединены перемычкой 3. Между катодами расположен цилиндрический пустотелый анод 4, изготовленный, например , из стали марки Х18Н101. В титановой пластине 2 выполнено отверстие, в центре которого расположена спираль 5 из сплава TiNB, котора навита на вольфрамовую шпильку 6. Спираль 5 и шпилька 6 соединены одним концом с танталовой пластиной 1, а другим с дополнительным электродом 7, св занным с источником тока на 1,5-2 А. Катодные пластины 1, 2 заземлены , а цилиндрический анод 4 соединен с источником напр жени на 3 кВ.The proposed pump contains cathode plates 1 and 2, respectively, of tantalum and titanium, which are connected by a jumper 3. Between the cathodes there is a cylindrical hollow anode 4, made, for example, of steel grade Х18Н101. A titanium plate 2 has a hole in the center of which a helix 5 of TiNB alloy is located, which is wound on a tungsten hairpin 6. The helix 5 and hairpin 6 are connected at one end to the tantalum plate 1 and the other electrode 7 connected to the current source 1.5-2 A. The cathode plates 1, 2 are grounded, and the cylindrical anode 4 is connected to a voltage source of 3 kV.

Насос может работать в двух режимах.The pump can operate in two modes.

В первом случае прикладываетс разность потенциалов 3 кВ между катодными пластинами 1, 2 и анодом 4. Случайна радиаци , блуждающий электрон или автоэлектронна эмисси с острого кра любого из электродов привод т к образованию одного-двух ионов остаточного газа, которые , бомбардиру катодные пластины, вызывают эмиссию вторичных электронов, ускоРЯЮШ .ИХСЯ в поле электродов и в свою очередь образуюш,их новые ионы, благодар чему разр д нарастает до определенной величины . Передава импульс энергии атомам металла, ионы производ т .также распыление материала катодных пластин 1 и 2. Распыленный металл осаждаетс на противоположной катодной пластине, аноде, стенках насоса, поглош,а при этом газ. Насос с дифференциальными пластинами (Т и Tt) обладает большей скоростью откачки по инертным газам за счет повышенной скорости распылени тантала - менее химически активного материала, но обладающего больщим коэффициентом распылени , за счет чего увеличиваетс «замуровывание газов и тем самым уменьшаетс пам ть к ним. С целью увеличени количества распыл емого материала отверстие выполн етс в пластине 2 с меньшим коэффициентом распылени .In the first case, a potential difference of 3 kV between the cathode plates 1, 2 and the anode 4 is applied. Random radiation, a wandering electron or field emission from the sharp edge of any one of the electrodes leads to the formation of one or two residual gas ions, which, by bombarding the cathode plates, cause The emission of secondary electrons is accelerated by the NIGS in the field of electrodes and in turn forms their new ions, so that the discharge increases to a certain value. By transferring a pulse of energy to the metal atoms, the ions are produced. Also, the sputtering of the material of the cathode plates 1 and 2. The sprayed metal is deposited on the opposite cathode plate, the anode, the walls of the pump, and the gas is absorbed. A pump with differential plates (T and Tt) has a higher pumping rate for inert gases due to the increased sputtering rate of tantalum, a less chemically active material, but with a higher sputtering coefficient, thereby increasing the "mashing of the gases and thereby reducing memory to them." In order to increase the amount of material sprayed, the opening is made in plate 2 with a lower spray ratio.

В результате откачки давление все врем понижаетс , электроны ионизируют все меньщее число молекул газа, и настает такой момент , когда образующихс ионов недостаточно дл поддержани вторичной электронной эмиссии с катодных пластин 1 и 2, разр д гаснет, насос прекращает откачку.As a result of pumping, the pressure decreases all the time, the electrons ionize an ever smaller number of gas molecules, and the moment comes when there are not enough ions to maintain secondary electron emission from the cathode plates 1 and 2, the discharge goes out, the pump stops pumping.

После чего на дополнительный электрод 7 подаетс ток 1,5-2 А. Разр дна чейка насоса подпитываетс дополнительными электронами, эмиттируемыми обладающей малой работой выхода вольфрамовой шпилькой 6, благодар чему насос продолжает откачку в области сверхвысокого вакуума. При этом одновременно из TiNB спирали 7, обладающей высокой химической активностью к остаточным газам, дополнительно распыл ютс частицы материала, что способствует увеличению скорости откачки. Ток на дополнительный электрод 7 подаетс также в том случае, если при приложении разности потенциалов к катодным пластинам 1,2 и аноду 4 насос не стартует, при этом разр д в чейке «поджигаетс электронами , эмиттируемыми с вольфрамовой шпильки 6, в результате насос быстро и легко стартует, после чего потенциал с дополнительного электрода 7 может быть отключен , насос будет продолжать работу в режиме разр да Пеннинга.After that, the additional electrode 7 is supplied with a current of 1.5-2 A. The discharge cell of the pump is fed by additional electrons emitted by a tungsten pin 6 with a small work function, due to which the pump continues pumping out in the ultrahigh vacuum region. At the same time, material particles are additionally sprayed from TiNB helix 7, which has a high chemical activity towards residual gases, which contributes to an increase in the pumping rate. The current to the additional electrode 7 is also supplied if, when a potential difference is applied to the cathode plates 1,2 and the anode 4, the pump does not start, and the cell discharge "is ignited by electrons emitted from the tungsten stud 6, as a result, the pump quickly and starts easily, after which the potential from the additional electrode 7 can be turned off, the pump will continue to operate in the Penning discharge mode.

Во втором случае потенциалы прикладываютс одновременно к двум холодным 1, 2 и 4 и к дополнительному 7 электродам. Разр дна чейка насоса посто нно получает дополнительное количество электронов , эмиттируемых с вольфрамовой шпильки 6, и дополнительное распыление химически активного материала, св зывающего откачиваемые газы химически и замуровывающего их физически.,In the second case, the potentials are applied simultaneously to two cold 1, 2 and 4 and to an additional 7 electrodes. The discharge cell of the pump constantly receives an additional amount of electrons emitted from the tungsten stud 6, and the additional spraying of a chemically active material that binds the pumped-off gases chemically and physically bures them.

Магнитный электроразр дный насос предлагаемой конструкции позвол ет повысить скорость откачки, исключить десорбцию откачиваемых газов, снизить врем старта насоса. Такие его качества обуславливают большой экономический эффект от применени данной конструкции.The magnetic electric discharge pump of the proposed design allows increasing the pumping speed, eliminating desorption of pumped gases, and reducing the pump start time. Such qualities cause a great economic effect from the use of this construction.

Claims

1. Magnetic electric discharge pump containing two cathode plates made of materials with different sputtering coefficients and a cylindrical anode located between them, characterized in that, in order to increase the pumping speed, improve the ultimate vacuum and reduce the memory of the pump to the pumped gases, the cathode a plate with a lower spray ratio is made with a hole in the center of which is a coil of material with sorbing properties for residual gases, connected at one end plate with coefficient bolschoy spraying, and the other end of the cathode plate derived from mensche coefficient raspy5 laziness and connected to the additional electron .rodom.

2. A pump according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the start time and maintain the dynamic characteristics of the pump, it contains a tungsten stud located inside the helix.

Sources of information taken into account in the examination

1. “Electronic Technology, Series I, Vol. 8, 1967, p. 105

2. Groshkovsky J. "High vacuum technique," World, 1975, p. 617 (prototype).