Способ откачки газов и электродуговой испарительный насос

 

1. Способ откачки газов, включающий предварительную откачку в диапазоне давлений 10 - 7,65 Па и откачку злектродуговым испарительным насосом, содержащим катод и анод, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности откачки, анод электродугового насоса вьтолняют целиком или частично из геттерного материала , а откачку этим насосом осуществляют начиная с давления 10 13 ,3 Па. 2. Электродуговой испарительный . насос, содержащий герметичный корпусанод и размещенный в нем катод, о т- i (/) л и чающийся тем, что корпусанод вьтолнен с выступом из геттерного материала, расположенным в зоне . прямой видимости с катода, при этом кратчайшее расстояние между рабочими поверхностями катода и выступа меньше 0,8 кратчайшего расстояния между СП катодом и корпусом-анодом. ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 01 J 41.2, 1.„.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 3548844/24-21 (22) 02.02.83 (46) 30. 10.88. Бюл, В 40 (72) И.Ю.Баранов, Д.А.Карпов, С.Л.Потехин и Г.Л.Саксаганский (53) 621.528(088.8) (56) Саксаганский Г.Л. Сверхвысокий вакуум в радиационном и физическом аппаратостроении. М., Атомиздат, 1976, с. 109.

Гуревич Л.С. и др. Высоковакуумные испарительные геттерные насосы с нанесением сорбирующих пленок плазменным напылением. Proc. 8-th Congr

Trienn Met Jett Union Vac. Sci Techn.

and Арр1. Cannes, 22-26 Sept., V2, Paris.1980, р. 334-337.

Саблев Л.А. и др. Высоковакуумный электродуговой сорбционный агрегат

АВЭД 2/260М. В сб. Вопросы атомной науки и техники. Физика и техника высокого вакуума., вып. 1(7), 1977, с. 12.

„„SU„„1152433 A (54) СПОСОБ ОТКАЧКИ ГАЗОВ И ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ИСПАРИТЕЛЬНЫЙ НАСОС (57) 1. Способ откачки газов, включающий предварительную откачку в диапазоне давлений 10 — 7,65 Па и откачку электродуговым испарительным насосом, содержащим катод и анод, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения эффективности откачки, анод электродугового насоса выполняют целиком или частично из геттерного материала, а откачку этим насосом осуществляют начиная с давления 10

13,3 Па.

2. Электродуговой испарительный . насос, содержащий герметичный корпус- Е анод и размещенный в нем катод, о т-, л и ч а ю шийся тем, что корпус- %ФУ анод выполнен с выступом из геттерно- С го материала, расположенным в:зоне прямой видимости с катода, при этом я кратчайшее расстояние между рабочими поверхностями катода и выступа меньше 0,8 кратчайшего расстояния между ве катодом и корпусом-анодом.. CA

М

1152433

Изобретение относится к технике получения вакуума и может быть использовано в вакуумных насосах, принцип действия которых основан на сорб5 ции газов пленкой материала геттера.

Целью изобретения является увеличение эффективности откачки путем расширения диапазона рабочих давлений насоса. 10

Предложенный способ состоит в следующем. Откачку газов начинают с давления (10 — 13,3) Па. При поджигании дуги она горит в режиме анодных пятен. Анодными пятнами распыляют 15 электрод из геттерного материала и таким образом производят откачку га-, зов на постоянно возобновляемой пленке геттера, напыпяемой на внутренние поверхности насоса. По мере уменьше- 20 ния давления дуговой разряд переходит в режим катодных пятен, это происходит при давлении — 7,65 Па. При переходе дугового разряда в режим катодных пятен откачку газов продолжа- 25 .ют, распыляя электрод из геттерного материала катодными пятнами дугового разряда. Таким образом, откачка газов может производиться до сверхвысокого вакуума. 30

Преимуществом предлагаемого способа является возможность сорбционной откачки с любого начального давления (вплоть до атмосферного). Однако начинать сорбционную откачку непосредственно с атмосферного давления эффективно лишь для малых откачиваемых объемов. Для откачки таким образом больших объемов необходимо распыление слишком большого количества геттера (из расчета 1. r геттера на 30 л. Торр газа). Для откачки больших объемов более эффективно проводить предварительную откачку форввкуумным насосом до давлений 133 - 13,3 Па в зависимости от откачиваемого обьема) и затем сорбционную откачку до высокого вакуума. В области давлений 10 — 13,3.Па скорость откачки форвакуумных насосов близка к максимальной, а при дальнейшем уменьшении давления экспоненциально уменьшается. Этим определяется выбор диапазона давлений 10

13,3 Па в первом пункте формулы.

Откачка газов по данному способу осуществляется в следующей последовательности. В замкнутом объеме, содержащем газ при давлении выше

7,65 Па, зажигается дуговой разряд, горящий в режиме анодных пятен, рас, пыляющих геттер. Распыленный геттерный материал, осажцаясь на части внутренней поверхности объема, покрывает ее пленкой. На напыленной пленке происходит сорбция газов, при этом уменьшается давление в откачиваемоьг объеме. Время откачки в режиме анодных пятен зависит от начального давления, площади поверхности пленки, от величины объема, скорости испарения геттера. При достижении давления, равного 7,65 Па, и при меньших давлениях дуговой разряд переходит в режим катодных пятен. Распыпение катодными пятнами катода из материала гет тера приводит к напылению на внутренней поверхности объема пленки, сорбирующей активные газы. При этом происходит дальнейшая откачка газов в объеме.

Принципиальное отличие предлагае мого способа состоит в том, что откачка газов вначале происходит на, пленке, образовавшейся в результате распыпения геттера анодными пятнами, и продолжается, как и в известном способе на пленке, образованной в результате распьления геттера катодными пятнами. Это отличие позволяет проводить откачку замкнутых .объемов, находящихся под давлением — 133 Па до высокого вакуума, достигая тем самым увеличения эффективности насоса..Пример реализации предложенного способа. Проводилась откачка установки, имеющей внутренний объем, равный

30 л, заполненный азотом при температуре 293 К и давлении 133 Па. Использовалось устройство, описанное ниже. В соответствии с предложейным способом проводилось распыление геттерного материала анодными пятнами в течение двух минут (ток дуги 200 А), импульсами длительностью 5 с, паузы между импульсами составляли 30 с.

Спустя 15 мин после начала откачки давление в объеме установилось равным 7,65 Па. При данном давлении дуга самопроизвольно перешла в режим катодных пятен, и в этом режиме проводилось распыление геттерного материала импульсами длительностью 5 с при паузе 30 с. После восьми импуль сов полученное давление оказалось меньше 10 з Па. Данный эксперимент показал эффективность предлагаемого способа для откачки активных газов.

1152433

V P

"P н где Ч вЂ” объем установки.

Оптимальное соотношение времен распыления геттера t p и паузы t„, при которых быстрота действия остается постоянной во времени, определяется по формулам

810 nFe

t э в g î "Г!

Fi !" Я юв

3,3 1О .g<(P; Ф;, К„; где n - количество монослоев (и =

= 5-10);

Fo, F †площа поверхности испарения и входного отверстия насоса, — поверхность непосредственного

16 массообмена между поверхностью напыления и испарителем; — скорость испарения геттера (10 г/с);

К вЂ” коэффициент неравномерности

Г распределения слоя геттера (0,2-0,8), К ..- коэффициент неравномерности

ln1 распределения молекулярного потока;

Ф;, — коэффициент, учитывающий переотражения молекул на различных поверхностях устройства;

" молекулярный поток, входящий

1 в насос через входное сечение; — критическая степень насыщения кр. и пленки титана, молек./см ; р - коэффициент прилипания погло-! щаемой поверхности.

На чертеже представлена конструкция насоса для осуществления данного способа.

Насос содержит герметичный корпусанод 1и размещенный в нем катод 2, выполненный из геттерного материала, :электрический экран 3, защищающий . гермоввод с токовводом 4 и нерабочую поверхность катода от попадания ка15 пятна локализуются на поверхности выступа 5, поскольку расстояние от этой поверхности является меньше какого-либо другого, соединяющего анод и катод устройства. При распыпении выступа 5 иэ материала геттера анод25 нымн пятнами происходит напыпение сорбирующей пленки геттера на внутренние поверхности насоса, посредством которой осуществляется откачка газа. При уменьшении давления до

7,65 Па дуговой разряд начинает переходить в режим катодных пятен. В этой промежуточной области возможно существование катодных и анодных пятен.

Анодные пятна локализуются на поверхности выступа 5, а катодные пятна— на поверхности катода, нерабочие поверхности которого защищены электростатическим экраном 3. Распыление материала геттера при этом осуществляl ется как катодными, так и анодными пятнами. При дальнейшем уменьшении давления дуговой разряд переходит в режим катодных пятен, и дальнейшая откачка газов (вплоть до сверхвысоко-.

45 го вакуума) осуществляется при распылении материала геттера катодными пятнами.

55

Суммарное количество геттера, необходимое для откачки определенного газового потока, можно оценить из расчета 1 r титана на величину потока, равную 5-10 л Па. Время откачки герметичной системы (t) до давления

P от начального Р„ при постоянной быстроте действия насоса S определяется как тодных пятен, выступ 5 из геттерного материала, находящийся под потенциалом анода, подложку 6, выполненную из металла. При этом кратчайшее расстояние от рабочей поверхности выступа до испаряемой поверхности катода меньше 0,8 кратчайшего расстояния между испаряемой поверхностью катода и корпусом-анодом.

Устройство работает следующим образом. При зажигании дуга (зажигать разряд можно с атмосферного давления) в зависимости от.давления горит в режиме катодных либо анодных пятен.

Г

Режим анодных пятен реализуется в диапазоне давлений от атмосферного до 7,65 Па. В этом случае анодные

Возможны также варианты конструкции, в которых выступ 5 из геттерного материала электрически не соединен с корпусом насоса (в этом случае подложка 6 выполняется из электроизолирующего материала, и под потенциалом анода находится только выступ 5), либо варианты, в которых корпус-анод

: насоса частично или полностью защищен с внутренней стороны электростатическим экраном.

11-52433

Эксперименты показали, что крат чайшее расстояние между рабочими поверхностями катода 2 и выступа 5 должно быть меньше 0,8 кратчайшего расстояния между катодом и корпусоманодом.

Jfи

Редактор Н.Сильнягина

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Патай

Заказ 4897

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Еще одно достоинство предлагаемых способа и электродугового испарительного насоса — защита корпуса насоса от прожигания его анодными пятнами.

При случайном попадании атмосферы в насос анодные пятна возникают не на корпусе-аноде, а на анодном электроде из геттерного материала и распыпяют не корпус, а анодный электрод. )p

Предлагаемый способ откачки позволяет значительно повысить давление запуска насоса, что дает возможность заменить форвакуумный насос для предварительной откачки электрофиэических установок, в которых для получения высокого вакуума используются плаз- . менные дуговые сорбционные насосы, на насос с меньшей производительностью, значительно сократить время его работы, перейти практически полностью на безмасляные способы откачки, а также защитить корпус насоса от прожигания анодными пятнами в случае аварийного попадания в него атмосферы.

Способ откачки газов и электродуговой испарительный насос Способ откачки газов и электродуговой испарительный насос Способ откачки газов и электродуговой испарительный насос Способ откачки газов и электродуговой испарительный насос 

 

Похожие патенты:

Предложена комбинированная насосная система (10), содержащая геттерный насос (12) и ионный насос (13), обеспечивающая создание сверхвысокого вакуума. Геттерный и ионный насосы (12, 13) установлены на одном и том же фланце (11) и расположены на одной и той же стороне фланца (11) в двух разных точках на нем. Конструктивное выполнение заявленной системы позволяет легко извлекать постоянный магнит из посадочного места, предотвращая его размагничивание, а также крепить магнит к фланцу различными способами, что обеспечивает повышение надежности работы системы. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх