WO1997015943A1 - Pompe ionique a anode ajouree - Google Patents

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WO1997015943A1
WO1997015943A1 PCT/FR1996/001685 FR9601685W WO9715943A1 WO 1997015943 A1 WO1997015943 A1 WO 1997015943A1 FR 9601685 W FR9601685 W FR 9601685W WO 9715943 A1 WO9715943 A1 WO 9715943A1
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WO
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cylinders
anode
ion pump
openings
side wall
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Application number
PCT/FR1996/001685
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Inventor
Michel Bolore
Bruno Delomez
Claude Henriot
Jérôme MARTIGNAC
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H01J41/12Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps
    • H01J41/18Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of cold cathodes
    • H01J41/20Discharge 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 present invention relates to an ion pump.
  • FIGS. 1 and 2 An example of a known ion pump is schematically represented in FIGS. 1 and 2.
  • Figure 1 is a schematic and partial perspective view of this known ion pump while Figure 2 is a schematic sectional view of this ion pump.
  • the ion pump of FIGS. 1 and 2 comprises a single pumping block comprising:
  • An anode 2 comprising a set of juxtaposed electrically conductive cylinders 4 whose respective axes such as the X axis are parallel to each other, and
  • cylinders 4 are held against each other by suitable means such as, for example, metal blades 10, 12, 14 and 16 which frame all of the cylinders 4.
  • Means not shown are provided to bring all of the cylinders 4 to a positive potential with respect to the cathodes 6 and 8. This creates an electric field between these cathodes 6 and 8 and the anode 2, parallel to the axes of the cylinders 4 .
  • this ion pump also comprises an enclosure 18 with sealed walls in which the anode 2 and the two cathodes 6 and 8 are placed and which is provided with an opening 20 through which the gas which penetrates we want to trap with this pump.
  • the gas flow is symbolized by the arrows 22 in FIG. 2.
  • the enclosure 18 is provided with a flange 24 placed at the level of the opening 20 and making it possible to connect the ion pump to an enclosure or a pipe containing a gas which one wishes to trap. with the pump.
  • This pump also comprises means 26 external to the enclosure 18 and making it possible to create therein a magnetic field B parallel to the axes of the cylinders 4.
  • the enclosure 18 is of course made of a non-magnetic material which allows the establishment of this magnetic field B inside this enclosure.
  • an electric field of the order of 1 to 1.8 MV. ⁇ f " is created between each of the cathodes ⁇ and 8 and the anode 2.
  • the magnetic field B which is parallel to this electric field, is for example 0.14 T.
  • a spontaneous electrical discharge of electrons occurs between cathodes 6 and 8 and anode 2.
  • the trajectory of these electrons is lengthened by the spiral movement given to them by the magnetic field.
  • the cathodes 6 and 8 are made of a metallic material of the "getter” type which can be titanium or aluminum.
  • the positive ions thus created are attracted to cathodes 6 and 8 and bombard them. Under the effect of this bombardment, atoms of the “getter” type material are torn from the cathodes 6 and 8 and are deposited on the cylinders 4 of the anode 2, thus creating thin layers of this material. These thin layers make it possible to adsorb and absorb the gas as in a sublimation pump.
  • An ion pump is thus a cathode sputtering pump of a "getter” type material in the presence of a magnetic field. It is specified that the conductive cylinders 4 are generally made of stainless steel.
  • the enclosure of the ion pump is advantageously made of an electrically conductive and non-magnetic material and brought to the same potential as the anode of this ion pump.
  • the "getter” type material is capable of being sprayed onto the internal walls of the enclosure of this pump and the pumping surface is increased.
  • the flow rate of an ion pump of the kind of that of FIGS. 1 and 2 is proportional to the space existing between the cathodes 6 and 8 and the anode 2.
  • the distance between this anode 2 and each of the cathodes 6 and 8 is for example equal to 3 mm.
  • the present invention relates to an ion pump whose flow rate is higher than that of known ion pumps and which does not have the drawbacks mentioned above.
  • an anode or a plurality of anodes are used, at least part of the cylinders are perforated: thus the gas is penetrated not only at the base of the anode, but also perpendicular to this anode.
  • the subject of the present invention is an ion pump intended to trap a gas, this ion pump comprising at least one pumping block, each pumping block comprising:
  • An anode comprising a set of juxtaposed electrically conductive cylinders, the respective axes of which are parallel to each other, and
  • this ion pump also comprising an enclosure with a sealed wall in which is placed each pumping block and which is provided with an opening through which the gas penetrates and of an internal zone of the enclosure, called the pumping well, which is an extension of this opening, this ion pump being characterized in that, in at least one pumping block placed facing the pumping well, the wall lateral of at least part of the anode cylinders is perforated, in that the lateral additions of these cylinders are in direct view of the pumping well and in that, for each perforated cylinder, the perforated surface of this cylinder is less than 30 * of the lateral surface total ale of this cylinder.
  • the side wall of these perforated cylinders of the anode is perforated in its central part, the median plane of the perforations passing through the pumping well. Indeed, the end parts of the cylinders are more efficient for pumping than the central parts of these cylinders.
  • the side wall of these perforated cylinders of the anode of this pump is provided with holes constituting the perforations.
  • this side wall is provided with elongated openings which constitute the openings and extend parallel to the axis of the cylinder corresponding to this side wall.
  • this side wall comprises a peripheral screen part in the vicinity of the median plane of cross section of the corresponding cylinder.
  • this side wall is in two longitu ⁇ maiement parts spaced apart from one another.
  • the openings have the form of two diametrically opposite longitudinal slots, the plane of which passes through the pumping well.
  • this side wall comprises mesh parts of elongated shape which extend parallel to the axis of the cylinder corresponding to this side wall.
  • the side walls of the cylinders of the same line of cylinders of the anode are produced in the form of two corrugated plates diametrically spaced from one another.
  • the openings can be formed in the first cylinders of the anode, arranged directly in front of the pumping well, allowing direct communication with this pumping well.
  • the ion pump can comprise a single pumping block which is placed opposite the opening of the enclosure, the lateral openings of said cylinders being in direct view of this opening.
  • the openings can be formed in the first cylinders of the anode, arranged directly in front of the inlet of the pump, allowing direct communication with said inlet.
  • FIG. 1 is a schematic and partial perspective view of a known ion pump and has already been described
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the ion pump of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a particular embodiment of the ion pump object of the invention.
  • FIGS. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E and 4F are schematic views of various particular embodiments of cylinders which can be used to form the anode of an ion pump in accordance with the invention.
  • Figure 5 is a schematic sectional view of another particular embodiment with a plurality of pumping blocks.
  • the ion pump according to the invention which is schematically shown in section in FIG. 3, has a single pumping block (anode 2 and cathodes 6) which is placed opposite the opening 20 of the enclosure 18, and this pump simply differs from the ion pump of FIG. 2 in that the cylinders 4, the assembly of which constitutes the anode 2 of the pump of FIG. 3, are perforated.
  • each of these cylinders of the pump of FIG. 3 which are hollow and open at their ends
  • the open area is less than 30% of the total lateral surface of this cylinder.
  • this last pumping mode is predominant and it is advisable not to decrease the surface of the anode in too large proportions. For example, simple metal wires would deprive the pump of great efficiency. This is why the openings made on the cylinders must not be excessive, hence the choice of the limit value of 30% mentioned above for the perforated surface.
  • this perforated surface is less than a value of the order of 10% to 30% of the total lateral surface of this cylinder. In the case of Figure 2, the side wall of the cylinders has no opening.
  • perforated cylinders makes it possible to increase the pumping acceptance area at the level of anode 2 of the ion pump of FIG. 3 compared to the ion pump of FIG. 2.
  • FIGS. 4A to 4F Various examples of perforated cylinders are schematically represented in FIGS. 4A to 4F which will be described later. In all cases, an anode is obtained which can be described as "transparent".
  • the gas molecules can only pass, to be pumped, between the small spaces separating the anode from the cathodes of these known pumps.
  • an ion pump according to the invention like that of FIG. 3, there are, thanks to the perforated cylinders, additional openings which increase the flow rate of this pump compared to known ion pumps: the molecules of the gas to be pumped can pass from a cylinder of the anode of this pump according to the invention to another cylinder thereof.
  • the lateral openings of the cylinders 4 of the anode 2 are in direct view of the opening 20 of the enclosure of this ion pump.
  • FIGS. 4A to 4F Various examples of perforated cylinders, which can be used in the present invention, are schematically represented in perspective in FIGS. 4A to 4F.
  • the cylinder 2 of FIG. 4A is pierced with holes 30 around its entire periphery.
  • the cylinder 2 of FIG. 4B is pierced with openings 32 of elongated shape which extend parallel to the axis X of this cylinder and are distributed around the entire periphery thereof.
  • the side wall 5 of the cylinder 2 comprises a peripheral mesh part 34, which corresponds to the embodiment of FIG. 3.
  • the side wall of the cylinder 2 comprises meshed parts
  • the side wall of the cylinder 2 is formed of two parts 40 and 42 which are spaced from one another.
  • the anode comprising such juxtaposed cylinders is formed of two parts and leaves a completely free passage in the middle.
  • the side walls of the cylinders of the same line of cylinders of the anode are produced in the form of two corrugated plates 44 and 46 diametrically spaced from one another.
  • perforated cylinders in accordance with the invention does not disturb the electric and magnetic fields necessary for the operation of the ion pump.
  • the equipotential lines are the same, whether the anode cylinders have solid or perforated side walls.
  • the internal arrangement remains the same, the distribution of the magnetic induction depending only on the means 26 for creating the magnetic field.
  • These means 26 generally comprise two permanent magnets placed on either side of the enclosure 18 and formed of ferrite plates as well as a magnetic shielding (not shown) allowing the magnetic field generated by these magnets to close at the outside the enclosure 18.
  • the openings are arranged in the central part of the cylinders, the median plane of the openings passing through the opening of the enclosure. This is the case in FIGS. 3, 4A, 4B, 4C and 4E.
  • This median plane which is perpendicular to the axes of the cylinders, has the reference P in FIG. 3.
  • the openings form two diametrically opposite longitudinal slots.
  • the plan of these slots passes through the opening of the enclosure. This is the case in FIGS. 4D and 4F where this plane of the slots has the reference PI.
  • all the cylinders of an ion pump according to the invention do not have to be perforated. Only a part of them can be.
  • the openings are formed in the cylinders placed directly in front of the inlet of the pump to allow direct communication with this inlet, that is to say with the opening of the enclosure of this pump.
  • FIG. 5 Another ion pump according to the invention is schematically represented in section in FIG. 5 and comprises two pumping blocks 48 in an enclosure 18. We can also see in FIG. 5 the opening 20 of this enclosure and the flange 24 of which it is provided.
  • Each pumping block 48 is constituted like that of FIG. 3.
  • Each pumping block 48 is placed opposite this pumping well PP.
  • the axes of the cylinders of the anodes of the blocks are parallel to this well while the cathodes 8 are perpendicular thereto.
  • the lateral openings of the perforated cylinders are in direct view of this PP well.
  • the means for creating an appropriate magnetic field in each block have been symbolized by an arrow B, the magnetic field here being parallel to the pumping well PP.
  • the flow of the pumped gas has the reference F.
  • two groups can also be distinguished as was done above.
  • each perforated cylinder is perforated in its central part and the median plane P of the perforations passes through the pumping well PP.
  • the openings have the form of two diametrically opposite longitudinal slots whose plane passes through this pumping well.
  • cylinders have to be perforated in each pumping block. It suffices that part of the cylinders of each pump block anode is. Preferably, these openings are formed in the cylinders disposed directly in front of the pumping well, which allows direct communication with this pumping well PP.
  • pumping well PP still has a meaning in the case where there is only one pumping block (FIG. 3).
  • this block is still opposite this pumping well and the lateral openings are still in direct view of this well but, as can be seen in FIG. 3, the axes of the cylinders and the magnetic field are perpendicular to the PP well while the cathodes are arranged parallel thereto.
  • the other blocks are not placed opposite this well and have no perforated cylinder.

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Abstract

Cette pompe comprend au moins un bloc de pompage comprenant une anode (2) comportant un ensemble de cylindres conducteurs juxtaposés (4) et deux cathodes (6, 8) placées de part et d'autre de l'anode et faites d'un métal qui, lorsque la pompe est en fonctionnement, forme sur l'anode un dépôt capable d'adsorber et d'absorber le gaz, une enceinte à paroi étanche (18) dans laquelle est placé chaque bloc de pompage et qui est pourvue d'une ouverture (20) par laquelle pénètre le gaz et d'une zone interne dans le prolongement de cette ouverture. Dans au moins un bloc de pompage placé en regard de cette zone la paroi latérale (5) d'au moins une partie des cylindres de l'anode est ajourée, les ajours latéraux de ces cylindres sont en vue directe de la zone et pour chaque cylindre ajouré, la surface ajourée de ce cylindre est inférieure à 30 % de la surface latérale totale de ce cylindre. Application aux accélérateurs de particules et aux enceintes à vide poussé ou à ultravide.

Description

POMPE IONIQUE A ANODE AJOUREE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une pompe ionique.
Elle s'applique notamment à l'obtention de très basses pressions dans des accélérateurs de particules et plus généralement dans αes enceintes a vide poussé ou à ultravide.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Un exemple de pompe ionique connue est schématiquement représenté sur les figures 1 et 2.
La figure 1 est une vue en perspective schématique et partielle de cette pompe ionique connue tandis que la figure 2 est une vue en coupe schématique de cette pompe ionique.
La pompe ionique des figures 1 et 2 comprend un seul bloc de pompage comprenant :
• une anode 2 comprenant un ensemble de cylindres électriquement conducteurs juxtaposés 4 dont les axes respectifs tels que l'axe X sont parallèles les uns aux autres, et
• deux cathodes planes 6 et 8, pleines ou découpées, parallèles l'une à l'autre, placées de part et d'autre de l'anode 2, perpendiculairement aux axes des cylindres de cette anode, et faites d'un métal qui, lorsque la pompe est en fonctionnement, forme sur les cylindres de l'anode 2 un dépôt capable d'adsorber et d'absorber le gaz que l'on veut piéger avec cette pompe. Chacun des cylindres 4 de l'anode 2 est bien entendu creux et ouvert en ses deux extrémités.
Ces cylindres 4 sont maintenus les uns contre les autres grâce à des moyens appropriés comme par exemple des lames métalliques 10, 12, 14 et 16 qui encadrent l'ensemble des cylindres 4.
Des moyens non représentés sont prévus pour porter l'ensemble des cylindres 4 à un potentiel positif par rapport aux cathodes 6 et 8. On crée ainsi un champ électrique entre ces cathodes 6 et 8 et l'anode 2, parallèlement aux axes des cylindres 4.
Comme on le voit sur la figure 2, cette pompe ionique comprend également une enceinte 18 a parois étanches dans laquelle sont placées l'anode 2 et les deux cathodes 6 et 8 et qui est pourvue d'une ouverture 20 par laquelle pénètre le gaz que l'on veut piéger grâce à cette pompe.
Le flux de gaz est symbolisé par les flèches 22 sur la figure 2.
Comme on le voit sur cette figure 2, l'enceinte 18 est pourvue d'une bride 24 placée au niveau de l'ouverture 20 et permettant de raccorder la pompe ionique à une enceinte ou une canalisation contenant un gaz que l'on veut piéger avec la pompe.
Cette pompe comprend aussi des moyens 26 extérieurs à l'enceinte 18 et permettant de créer dans celle-ci un champ magnétique B parallèle aux axes des cylindres 4. L'enceinte 18 est bien entendu faite d'un matériau amagnetique qui permet l'établissement de ce champ magnétique B à l'intérieur de cette enceinte.
On crée par exemple un champ électrique de l'ordre de 1 à 1,8 MV.πf" entre chacune des cathodes β et 8 et l'anode 2. Le champ magnétique B, qui est parallèle à ce champ électrique, vaut par exemple 0,14 T.
Une décharge électrique spontanée d'électrons se produit entre les cathodes 6 et 8 et 1 ' anode 2.
La trajectoire de ces électrons est allongée par le mouvement spirale que leur donne le champ magnétique.
Les cathodes 6 et 8 sont faites d'un matériau métallique de type "getter" qui peut être du titane ou de l'aluminium.
Au cours de la trajectoire en spirale des électrons, de nombreuses collisions ont lieu avec les molécules du gaz que l'on veut piéger au moyen de la pompe .
Il en résulte une ionisation de ces molécules .
Les ions positifs ainsi créés sont attires par les cathodes 6 et 8 et bombardent celles-ci. Sous l'effet de ce bombardement, des atomes du matériau de type "getter" sont arrachés aux cathodes 6 et 8 et viennent se déposer sur les cylindres 4 de 1 ' anode 2, créant ainsi des couches minces αe ce matériau. Ces couches minces permettent d'adsorber et d'absorber le gaz comme dans une pompe à sublimation.
Une pompe ionique est ainsi une pompe à pulvérisation cathodique d'un matériau de type "getter" en présence d'un champ magnétique. On précise que les cylindres conducteurs 4 sont généralement en acier inoxydable.
On remarquera que l'ensemble de ces cylindres 4 a une structure du type "nid d'abeilles", et que les bases de ces cylindres peuvent revêtir des formes diverses (cercles, hexagones, carrés ...) . Les cathodes 6 et 8 peuvent être pleines ou, au contraire, ajourées.
Dans ce dernier cas, l'enceinte de la pompe ionique est avantageusement réalisée en un matériau électriquement conducteur et amagnetique et portée au même potentiel que l'anode de cette pompe ionique.
Dans ces conditions, le matériau de type "getter" est susceptible d'être projeté sur les parois internes de l'enceinte de cette pompe et la surface de pompage est augmentée.
Le débit d'une pompe ionique du genre de celle des figures 1 et 2 est proportionnel à l'espace existant entre les cathodes 6 et 8 et l'anode 2.
La distance entre cette anode 2 et chacune des cathodes 6 et 8 est par exemple égale à 3 mm.
Pour obtenir un débit supérieur a celui de la pompe ionique des figures 1 et 2, il est connu d'utiliser plusieurs modules de pompage qui sont du genre de cette pompe et que l'on fait fonctionner en parallèle, dans une même enceinte pour une même pompe.
On obtient ainsi un ensemble qui est lourd, encombrant et coûteux.
On a aussi propose de raccourcir les cylindres périphériques mais l'accroissement de débit qui en résulte est peu sensible.
EXPOSÉ DE L' INVENTION
La présente invention a pour objet une pompe ionique dont le débit est supérieur à celui des pompes ioniques connues et qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Selon la présente invention, pour augmenter le débit de la pompe ionique, on utilise une anode ou une pluralité d'anodes dont au moins une partie des cylindres sont ajourés : ainsi on fait pénétrer le gaz non seulement à la base de l'anode, mais aussi perpendiculairement à cette anode.
De façon précise, la présente invention a pour objet une pompe ionique destinée à piéger un gaz, cette pompe ionique comprenant au moins un bloc de pompage, chaque bloc de pompage comprenant :
• une anode comprenant un ensemble de cylindres électriquement conducteurs juxtaposés, dont les axes respectifs sont parallèles les uns aux autres, et
• deux cathodes planes, parallèles l'une à l'autre, placées de part et d'autre de l'anode, perpendiculairement aux axes des cylindres de cette anode, et faites d'un métal qui, lorsque la pompe est en fonctionnement, forme sur l'anode un dépôt capable d'adsorber et d'absorber le gaz, cette pompe ionique comprenant aussi une enceinte à paroi étanche dans laquelle est placé chaque bloc de pompage et qui est pourvue d'une ouverture par laquelle pénètre le gaz et d'une zone interne de l'enceinte, appelée puits de pompage, qui est dans le prolongement de cette ouverture, cette pompe ionique étant caractérisée en ce que, dans au moins un bloc de pompage placé en regard du puits de pompage, la paroi latérale d'au moins une partie des cylindres de l'anode est ajourée, en ce que les ajouts latéraux de ces cylindres sont en vue directe du puits de pompage et en ce que, pour chaque cylindre ajouré, la surface ajourée de ce cylindre est inférieure à 30* de la surface latérale totale de ce cylindre.
Selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, la paroi latérale de ces cylindres ajourés de l'anode est ajourée dans sa partie centrale, le plan médian des ajours passant par le puits de pompage. En effet, les parties d'extrémité des cylindres sont plus efficaces pour le pompage que les parties centrales de ces cylindres.
Selon une première variante correspondant à ce premier mode de réalisation particulier, la paroi latérale de ces cylindres ajourés de l'anode de cette pompe est pourvue de trous constituant les ajours.
Selon une deuxième variante, cette paroi latérale est pourvue d'ouvertures de forme allongée qui constituent les ajours et s'étendent parallèlement à l'axe du cylindre correspondant à cette paroi latérale.
Selon une troisième variante, cette paroi latérale comprend une partie grillagée périphérique au voisinage du plan médian de section droite du cylindre correspondant.
Selon une quatrième variante, cette paroi latérale est en deux parties longituαmaiement espacées 1 'une de 1 ' autre .
Selon un deuxième mode de réalisation particulier αe l'invention, les ajours ont la forme de deux fentes longitudinales diamétralement opposes dont le plan passe par le puits de pompage.
Selon une première variante correspondant a ce deuxième mode de réalisation particulier, cette paroi latérale comprend des parties grillagées de forme allongée qui s'étendent parallèlement à l'axe du cylindre correspondant à cette paroi latérale.
Selon une deuxième variante correspondant à ce deuxième mode de réalisation particulier, les parois latérales des cylindres d'une même ligne de cylindres de l'anode sont réalisées sous la forme de deux plaques ondulées diamétralement espacées l'une de l'autre.
Les ajours peuvent être formés dans les premiers cylindres de l'anode, disposés directement devant le puits de pompage, permettant une communication directe avec ce puits de pompage.
La pompe ionique peut comprendre un seul bloc de pompage qui est placé en regard de l'ouverture de l'enceinte, les ajours latéraux desdits cylindres étant en vue directe de cette ouverture.
Dans ce cas, les ajours peuvent être formés dans les premiers cylindres de l'anode, disposés directement devant l'entrée de la pompe, permettant une communication directe avec ladite entrée.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexes sur lesquels :
• la figure 1 est une vue schématique et partielle en perspective d'une pompe ionique connue et a déjà été décrite,
• la figure 2 est une vue en coupe schématique de la pompe ionique de la figure 1,
• la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation particulier de la pompe ionique objet de l'invention,
• les figures 4A, 4B, 4C, 4D, 4E et 4F sont des vues schématiques de divers modes de réalisation particuliers de cylindres que l'on peut utiliser pour former l'anode d'une pompe ionique conforme à l'invention, et
• la figure 5 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation particulier à pluralité de blocs de pompage. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
La pompe ionique conforme à l'invention, qui est schématiquement représentée en coupe sur la figure 3, a un seul bloc de pompage (anode 2 et cathodes 6) qui est placé en regard de l'ouverture 20 de l'enceinte 18, et cette pompe diffère simplement de la pompe ionique de la figure 2 par le fait que les cylindres 4, dont l'ensemble constitue l'anode 2 de la pompe de la figure 3, sont ajourés.
Plus exactement, c'est la paroi latérale 5 de chacun de ces cylindres de la pompe de la figure 3 (qui sont creux et ouverts en leurs extrémités) qui est ajourée. Pour chaque cylindre, la surface ajourée est inférieure à 30% de la surface latérale totale de ce cylindre.
En effet le phénomène de pompage est lié à deux causes :
- absorption des ions dans les cathodes, surtout dans l'axe de chacun des cylindres constituant l'anode ;
- adsorption des gaz sur les parois de l'anode ou est venu se déposer le matériau getter provenant des cathodes (phénomène de pulvérisation cathodique) .
Ce dernier mode de pompage est prépondérant et il convient de ne pas diminuer la surface de l'anode dans de trop grandes proportions. Par exemple, de simples fils métalliques priveraient la pompe d'une grande efficacité. C'est pour cela que les ouvertures pratiquées sur les cylindres ne doivent pas être excessives, d'où le choix de la valeur-limite de 30% mentionnée plus haut pour la surface ajourée. De préférence, pour chaque cylindre, cette surface ajourée est inférieure à une valeur de l'ordre de 10% à 30* de la surface latérale totale de ce cylindre. Dans le cas de la figure 2, la paroi latérale des cylindres ne comporte aucune ouverture.
L'utilisation de cylindres ajourés permet d'augmenter la surface d'acceptance de pompage au niveau de l'anode 2 de la pompe ionique de la figure 3 par rapport à la pompe ionique de la figure 2.
Divers exemples de cylindres ajourés sont schématiquement représentés sur les figures 4A à 4F qui seront décrites par la suite. Dans tous les cas, on obtient une anode que l'on peut qualifier de "transparente".
Dans les pompes ioniques connues, comme par exemple celle des figures 1 et 2, les molécules de gaz ne peuvent passer, pour être pompées, qu'entre les petits espaces séparant l'anode des cathodes de ces pompes connues .
Dans une pompe ionique conforme à l'invention comme celle de la figure 3, on dispose, grâce aux cylindres ajoures, d'ouvertures supplémentaires qui augmentent le débit de cette pompe par rapport aux pompes ioniques connues : les molécules du gaz à pomper peuvent passer d'un cylindre de l'anode de cette pompe conforme à l'invention a un autre cylindre de celle-ci. De plus, dans le cas de la figure 3, les ajours latéraux des cylindres 4 de l'anode 2 sont en vue directe de l'ouverture 20 de l'enceinte de cette pompe ionique.
Evidemment, les lames métalliques de maintien sont retirées aux endroits où elles obstrueraient les ajours des cylindres.
On peut les supprimer complètement, comme représenté en figure 3, et solidariser l'ensemble des cylindres par soudage. On peut aussi maintenir les cylindres à l'aide d'une lame en forme de U, l'ouverture du U étant orientée vers l'ouverture 20 de l'enceinte 18.
On peut également remplacer la lame 10 disposée en regard de l'ouverture 20 par deux tirants latéraux.
Divers exemples de cylindres ajourés, utilisables dans la présente invention, sont schématiquement représentés en perspective sur les figures 4A à 4F.
Le cylindre 2 de la figure 4A est percé de trous 30 sur tout son pourtour.
Le cylindre 2 de la figure 4B est percé d'ouvertures 32 de forme allongée qui s'étendent parallèlement à l'axe X de ce cylindre et sont réparties sur tout le pourtour de celui-ci.
Dans le cas de la figure 4C, la paroi latérale 5 du cylindre 2 comprend une partie grillagée périphérique 34, ce qui correspond au mode de réalisation de la figure 3.
Dans le cas de la figure 4D, ia paroi latérale du cylindre 2 comprend des parties grillagées
36 et 38 de forme allongée, qui s'étendent parallèlement à l'axe X de ce cylindre sur toute la longueur de celui-ci.
Dans le cas de la figure 4E, la paroi latérale du cylindre 2 est formée de αeux parties 40 et 42 qui sont espacées l'une de l'autre.
Dans le cas de cette figure 4E, l'anode comprenant de tels cylindres juxtaposés est formée de deux parties et laisse un passage entièrement libre en son milieu.
Ces deux parties de l'anode sont maintenues espacées l'une de l'autre par une lame métallique en forme de U dont il a été question plus haut dans la description de la figure 3.
Dans le cas de la figure 4F, les parois latérales des cylindres d'une même ligne de cylindres de l'anode sont réalisées sous la forme de deux plaques ondulées 44 et 46 diamétralement espacées l'une de l' autre.
L'utilisation de cylindres ajourés conformément à l'invention ne perturbe pas les champs électrique et magnétique nécessaires au fonctionnement de la pompe ionique.
En ce qui concerne le potentiel électrostatique, les lignes équipotentielles sont les mêmes, que les cylindres de l'anode aient des parois latérales pleines ou ajourées.
Ainsi, le champ électrique entre l'anode et les cathoαes conserve sa valeur.
En ce qui concerne le champ magnétique, la disposition interne reste la même, la distribution de l'induction magnétique ne dépendant que des moyens 26 de création du champ magnétique.
Ces moyens 26 comprennent généralement deux aimants permanents placés de part et d'autre de l'enceinte 18 et formés de plaques en ferrite ainsi qu'un blindage magnétique (non représenté) permettant au champ magnétique engendré par ces aimants de se refermer à l'extérieur de l'enceinte 18.
Avec une pompe ionique conforme à l'invention, utilisant des cylindres du genre de celui de la figure 4D, on a obtenu, par rapport à une pompe ionique classique, des gains qui vont de 10s à 40Î, pour des pressions d'utilisation de 10 Pa.
On notera que l'on peut distinguer deux groupes de pompes ioniques conformes à l'invention au vu des figures 3 à 4F. Dans le premier groupe, les ajours sont disposés dans la partie centrale des cylindres, le plan médian des ajours passant par l'ouverture de l'enceinte. C'est le cas des figures 3, 4A, 4B, 4C et 4E. Ce plan médian, qui est perpendiculaire aux axes des cylindres, a la référence P sur la figure 3.
Dans le deuxième groupe, les ajours forment deux fentes longitudinales diamétralement opposées. Le plan de ces fentes passe par l'ouverture de l'enceinte. C'est le cas des figures 4D et 4F où ce plan des fentes a la référence PI.
On précise que tous les cylindres d'une pompe ionique conforme à l'invention, comme par exemple celle de la figure 3, n'ont pas a être ajourés. Seule une partie d'entre eux peut l'être. Dans ce cas, il est préférable que les ajours soient formes dans les cylindres places directement devant l'entrée de la pompe pour pemettre une communication directe avec cette entrée, c'est-a-dire avec l'ouverture de l'enceinte de cette pompe.
Une autre pompe ionique conforme a l'invention est schématiquement représentée en coupe sur la figure 5 et comprend deux blocs de pompage 48 dans une enceinte 18. On voit encore sur la figure 5 l'ouverture 20 de cette enceinte et la bride 24 dont elle est munie.
Chaque bloc de pompage 48 est constitue comme celui de la figure 3.
On a représenté par des pointillés la zone PP interne a l'enceinte 18, qui prolonge l'ouverture 20 de celle-ci et qui est appelée puits de pompage.
Chaque bloc de pompage 48 est place en regard de ce puits de pompage PP. Les axes des cylindres des anodes des blocs sont parallèles a ce puits tandis que les cathodes 8 lui sont perpendiculaires.
Les ajours latéraux des cylindres ajourés sont en vue directe de ce puits PP. On a symbolisé par une flèche B les moyens de création d'un champ magnétique approprié dans chaque bloc, le champ magnétique étant ici parallèle au puits de pompage PP.
Le flux du gaz pompé a la référencé F. Bien entendu, dans le cas des pompes conformes à l'invention comprenant un puits de pompage, on peut encore distinguer deux groupes comme on l'a fait plus haut.
Dans ce cas, pour le premier groupe, la paroi latérale de chaque cylindre ajouré est ajourée dans sa partie centrale et le plan médian P des ajours passe par le puits de pompage PP. Pour le deuxième groupe, les ajours ont la forme αe deux fentes longitudinales diamétralement opposées dont le plan passe par ce puits de pompage.
De plus, tous les cylindres n'ont pas a être ajourés dans chaque bloc de pompage. Il suffit qu'une partie des cylindres de l'anode de cnaque bloc de pompage le soit. De préférence, ces ajours sont formés dans les cylindres disposés directement devant le puits de pompage, ce qui permet une communication directe avec ce puits de pompage PP.
Il est à noter que la notion de puits de pompage PP a encore un sens dans le cas où il n'y a qu'un bloc de pompage (figure 3) . Dans ce cas, ce bloc est encore en regard de ce puits de pompage et les ajours latéraux sont encore en vue directe de ce puits mais, comme on le voit sur la figure 3, les axes des cylindres et le champ magnétique sont perpendiculaires au puits PP tandis que les cathodes sont disposées parallèlement à celui-ci.
Dans un mode de réalisation particulier non représenté, il n'y a qu'un seul bloc de pompage à cylindre (s) ajouré (s) en regard du puits de pompage.
Les autres blocs ne sont pas placés en regard de ce puits et n'ont aucun cylindre ajouré.
Il peut aussi y avoir plusieurs blocs de pompage en regard de ce puits, parmi lesquels quelques uns seulement ont un ou plusieurs cylindres ajourés, les autres blocs n'étant pas placés en regard de ce puits et n'ayant aucun cylindre ajoure.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pompe ionique destinée à piéger un gaz, cette pompe ionique comprenant au moins un bloc de pompage, chaque bloc de pompage comprenant : • une anode (2) comprenant un ensemble de cylindres électriquement conducteurs juxtaposés (4), dont les axes respectifs sont parallèles les uns aux autres, et • deux cathodes (6, 8), parallèles l'une à l'autre, placées de part et d'autre de l'anode, perpendiculairement aux axes des cylindres de cette anode, et faites d'un métal qui, lorsque la pompe est en fonctionnement, forme sur l'anode un dépôt capable d'adsorber et d'absorber le gaz, cette pompe ionique comprenant aussi une enceinte à paroi étanche (18) dans laquelle est placé chaque bloc de pompage et qui est pourvue d'une ouverture (20) par laquelle pénètre le gaz et d'une zone interne de l'enceinte, appelée puits de pompage, qui est dans le prolongement de cette ouverture, cette pompe ionique étant caractérisée en ce que, dans au moins un bloc de pompage placé en regard du puits de pompage, la paroi latérale (5) d'au moins une partie des cylindres (4) de l'anode (2) est ajourée, en ce que les ajours latéraux de ces cylindres sont en vue directe du puits de pompage et en ce que, pour chaque cylindre ajouré, la surface ajourée de ce cylindre est inférieure à 30% de la surface latérale totale de ce cylindre.
2. Pompe ionique selon la revendication 1, caractérisée en ce que cette paroi latérale est ajourée dans sa partie centrale, le plan médian des ajours passant par le puits de pompage.
3. Pompe ionique selon la revendication 2, caractérisée en ce que cette paroi latérale est pourvue de trous (30) constituant les ajours.
4. Pompe ionique selon la revendication 2, caractérisée en ce que cette paroi latérale est pourvue d'ouvertures de forme allongée (32) qui constituent les ajours et s'étendent parallèlement à l'axe (X) du cylindre correspondant à cette paroi latérale.
5. Pompe ionique selon revendication 2, caractérisée en ce que cette paroi latérale comprend une partie grillagée périphérique (34) au voisinage du plan médian de section droite du cylindre correspondant.
6. Pompe ionique selon la revendication 2, caractérisée en ce que cette paroi latérale est en deux parties longitudinalement espacées l'une de l'autre (40, 42) .
7. Pompe ionique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ajours ont la forme de deux fentes longitudinales diamétralement opposées dont le plan passe par le puits de pompage.
8. Pompe ionique selon la revendication 7, caractérisée en ce que cette paroi latérale comprend des parties grillagées de forme allongée (36, 38) qui s'étendent parallèlement a l'axe du cylindre correspondant a cette paroi latérale.
9. Pompe ionique selon la revendication 7, caractérisée en ce que les parois latérales des cylindres d'une même ligne de cylindres de l'anode sont réalisées sous la forme de deux plaques ondulées (44, 46), diamétralement espacées l'une de l'autre.
10. Pompe ionique selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisée en ce que les ajours sont formes dans les premiers cylindres de l'anode, disposés directement devant le puits de pompage, permettant une communication directe avec ce puits de pompage.
11. Pompe ionique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul bloc de pompage qui est placé en regard de l'ouverture de l'enceinte et en ce que les ajours latéraux desdits cylindres sont en vue directe de cette ouverture.
12. Pompe ionique selon la revendication 11, caractérisée en ce que les ajours sont formés dans les premiers cylindres de l'anode, disposés directement devant l'entrée de la pompe, permettant une communication directe avec ladite entrée.
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