Ионный насос

 

№ 123273

Класс 270, 3, СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А. М. Родин и А. А. Родина

ИОННЫЙ НАСОС

Заявлено 7 декабря 1958 г. за № 613373/25 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» Л " 20 за 1959 г.

Ионные насосы с двумя отсеками, в одном из которых — высоковаку мном — происходит ионизация газов, а в другом — форвакуумном— посредством электрического поля осуществляется втягивание ионов газа, известны.

Отличительная особенность предлагаемого насоса заключается в том, что упомянутые отсеки разделены диафрагмой, толщина которой меньше или больше длины пробега ионов откачиваемого газа в материале диафрагмы.

Эта особенность обеспечивает возможность достижения высоких разряжений.

Другая особенность насоса заключается в том, что его диафрагма выполнена двухслойной. При этом толщина ее слоя, обращенного к высоковакуумному отсеку, выбирается меньшей, чем длина пробега ионов в материале этого слоя. Кроме того, коэффициент диффузии в последнем выбирается меньшим, чем коэффициент диффузии материала слоя, прилегающего к форвакуумному отсеку.

Этим достигается ускорение процессов диффузии ионов откачиваемого газа.

На фиг. 1 и 2 изображены схемы, поясняющие принцип действия и устройства предложенного ионного насоса, а на фиг. 3 — примерная форма его конструктивного выполнения.

Принцип действия предложенного ионного насоса заключается в том, что в нем электродом, бомбардируемом ионами, является диафрагма Ч (фиг. 1), разделяющая внутреннюю полость насоса на два отсека

А и E. В отсеке А производится ионизация газа, а из отсека Б производится откачка газа любым способом, не связанным с ионизацисй 1аза (наг1ример, пароструйным или механическим насосом) .

При этом газ удаляется из высоковакуумного отсека A в форвакуумный отсек Б через упомянутую диафрагму Д. Толщина диафрагмы № 123278 может быть выбрана больше или меньше, чем длина пробега ионов, внедряющихся в диафрагму со стороны отсека А. Диафрагма может быть вйполцеиа,, также и двухслойной. В этом случае материалы внутреннего слоя 1 и подложки 2 выбираются такими, чтобы при рабочей температуре диафрагмы коэффициент диффузии откачиваемых газов в мачериале подложки значительно превосходил коэффициент диффузии в материале внутрейнего слоя. Толщина подложки 2 должна быть взята настолько малой, насколько это допускается конструктивными соображениями. Толщина внутреннего слоя 1 выбирается настолько малой, чтобы длина 6 пробега ионов в материале этого слоя превосходила его толщину. Электроны, эмитируемые накаленным катодом 8 (фиг. 2), ускоряются по направлению к тороидальной обмотке 4 разностью потенциалов порядка 150 — 200 в. Промежуточная сетка 5; расположенная вблизи катода, находится относительно него под некоторым положительным потенциалом и служит для частичной компенсации объемного заряда. По обмотке 4 пропускается постоянный ток, создающий замкнутое магнитнсе поле Н с напряженностью, достаточной для закручивания электронов (перпендикулярно плоскости чертежа) в пределах области, занятой этой обмоткой. Ионизация происходит почти исключительно в пределах этой области, поскольку в ней электрон проходит наибольший путь при скорости, соответствующей максимуму вероятности ионизации.

Электрод 6 представляет собой упомянутую ранее диафрагму (фольгу)

Д, разделяющую высоковакуумный отсек А от форвакуумного отсека Б.

На этот электрод задается высокий отрицательный потенциал, вытягивающий ионы из области обмотки 4 и ускоряющий их.

Конструктивно насос может быть оформлен следующим образом.

Высоковакуумный отсек насоса ограничен фланцем 7 (фиг. 3), в который впаяна изолирующая керамическая пластинка 8, HH?KHHM фланцем 9 и электродом-диафрагмой 10, выполненным в виде цилиндра.

Необходимые токоподводы впаяны в керамическую пластинку8. U-образный катод 11 крепится к токоподводам, а внизу через пружинку— к керамическому стержню 12. Аналогично крепится и сетка 18. Тороидальная обмотка 14 своими концами крепится к токоподводам и к одному или двум поддерживающим стержням.

Нижний фланец скрепляется с верхним посредством стержней 15.

Он изолирован от верхнего фланца изоляторами 1б с целью ооеспечить возможность подогрева диафрагмы пропусканием через нее тока. Токоподвод к фланцу 9 на чертеже не показан. Не показаны также система напыления материала внутреннего слоя, характер которой определяется родом этого материала, а также способ соединения высоковакуумной части насоса с откачиваемым объемом, который определяется конкретными условиями применения.

Высоковакуумный и форвакуумный отсеки при выполнении предварительной откачки могут сообщаться через затвор образованным коническим отверстием во фланце 9 и пробкой затвора 17, передвигаемой сильфонным устройством. Все пайки выполняются твердыми припоями, уплотнения применяются исключительно металлические и в системе отсутствуют органические материалы и стекло. Это дает возможность прогрева до достаточно высоких температур устройства в целом, включая его форвакуумную часть при проведении предварительной откачки и обезгаживания.

Предмет изобретения

1. Ионный насос с двумя отсеками, в одном из которых — высоковакуумном — происходит ионизация газа, а в другом — форвакуумном от— 3—

¹ 123278 секе — с помощью электрического поля втягиваются ионы газа, отл ич а ю шийся тем, что, с целью достижения высоких разрежений, указанные отсеки разделены диафрагмой, толщина которой меньше или больше длины пробега ионов откачиваемого газа в материале диафрагмы.

2. Ионный насос по п. 1, отл и ч а ю щи йся тем, что, с целью ускорения процессов диффузии ионов откачиваемого газа, диафрагма выполняется двухслойной, причем толщина слоя, обращенного к высоковакуумному отсеку, выбирается меньшей, чем длина пробега ионов в материале этого слоя, а коэффициент диффузии в нем — меньшим, чем коэффициент диффузии материала слоя, прилегающего к форвакуумному отсеку. № 123278

Фиг /

Фиг. 2

Фиг 3

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Л. Г. Голандский Гр. 129

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

Информационно-издательский отдел.

Объев 0,34 п. л. Зак. 7722

Подп. к печ. 19.IX-59 г, Тираж 1040 Цена 50 коп