Смотровое окно вакуумной камеры

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4940941/29 (22) 03.06.91 (46) 15.12.93 Бюл. Na 45-46 (71) Санкт-петербургский государственный технический университет (72) Семенов А.Г. (73) Семенов Александр Георгиевич (54) СМОТРОВОЕ ОКНО ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ (57) Использование: в вакуумной технике. Сущность изобретения: в стенку камеры встроен основной прозрачный элемент. Устройство защиты эле- мента изнутри содержит пакет прозрачных ппастинэкранов (ПЭ) и устройство их поочередного удале(>e) RU (ss) 2004865 С1 ((1) K ()(JI3 0II ния из зоны видимости. В устройстве поочередного удапения ПЭ использованы шток установленный в стене камеры с возможностью поворота вокруг своей оси, штифт на конце штока, распорная пружина, прижимающая пакет и штифт друг к другу, и ограничитель поворота ПЭ в пакете. Шток установлен неподвижно в осевом направлении. Пружина установлена между внутренней стороной стенки вакуумной камеры и пакетом. Ограничитепь поворота охватывает пакет по торцевому периметру. В камере перед пакетом на расстоянии превышающем толщину ПЭ установлен экран-отражатель, выполненный в виде сетки размером не менее размера пицевой ппоскости ПЭ. 2 з.п.ф-пы, 2 ил.

2004865

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к конструкциям смотровых вакуумных камер, В малых и средних вакуумных камерах, особенно предназначенных для поисковых экспериментов и "грязных" технологических процессов, загрязнение смотровых окон изнутри может быть достаточно интенсивным и превышать допустимый уровень.

Для обеспечения возможности продолжения наблюдения (беэ прерывания процесса, разгерметизации камеры и последующих демонтажных работ) основной прозрачный элемент экранирует, дистанционно очищают или заменяют. Аналогичные технические решения применяют в автомобильном транспорте.

8 то же время, известны вводы продольного и/или вращательного движения в вакуум, а также недостатки сильфонных вводов 20 продольного перемещения, Замена оптических элементов или участков оптического элемента предпочтительней очистки, т.к. обеспечивает более качественное восстановление оптических свойств.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является смотровое, окно вакуумной камеры, содержащее встроенный в стенку камеры основной прозрачный элемент и устройство его защиты от Э0 загрязнения изнутри, включающее в себя пакет прозрачных пластин-экранов и устройство их поочередного удаления из зоны видимости, образованное вводом движения в вакуумную камеру с использованием штока, З5 установленного в стенке камеры с возмо«костью поворота вокруг своей оси, штифтом на конце штока, распорной пружиной, поджимающей пакет и штифт друг к другу, и ограничителем поворота пластин-экранов з пакете, 40

В нем шток установлен с возможностью продольного перемещения, распорная пружина установлена снаружи вакуумной камеры между внешней стороной стенки камеры и буртиком штока, а ограничитель поворота 45 экранов охватывает пакет (с минималькым зазором д) в пределах верхних срезов пластин-экранов и выполнен в виде полки на стенке камеры.

Однако, в описанном известном устройстве реализация поочередного удаления пластин-экранов (по мере их загрязнения или повреждения), основанная на использовании сильфонного ввода продольного (поступателького) движения в вакуум, обусловливает вероятность разгерметизации сильфонного и других уплотнений, особенно при значительной толщине пакета пластин-экранов и, соответственно, суммарном ходе штока при использовании всех пластин-экранов. Кроме того, при каждом удалении загрязненной пластины от оператора требуется выполнение двух движений: поворот штока на угол у и последующее перемещение его на один шаг, т,е. достаточно сложные манипуляции, Цель изобретения — улучшение техникоэксплуатационных характеристик путем повышения надежности герметизации и упрощение управления устройством, Поставленная цель достигается тем, что шток установлен неподвижно в осевом направлении, распорная пружина установлена между внутренней поверхностью стенки вакуумной камеры In пакетом пластин-экранов, а ограничитель поворота пластин-экранов охватывает пакет по его торцевому периметру.

С целью ограничения продольного перемещения удаляемых из зоны видимости пластин-экранов и их улавливания, в вакуумной камере перед пакетом пластин-экранов на расстоянии, превышающем толщину пластины-экрана, установлен экран-отражатель.

Кроме того, экран-отражатель выполнен в виде сетки размером не менее размера лицевой плоскости пластины-экрана.

Иными словами, предлагаемое устройство имеет, в сравнении с прототипом, три основных существенных отличительных признака: шток с одной степенью свободы (поворот вокруг своей оси); пружина установлена в камере, враспор между пакетом пластин и внутренней стороной стенки камеры; пакет пластин встроен в ограничитель поворота экранов (пакета), который развит до охвата пакета по периметру торца. Среди известных устройств не обнаружено таких, совокупность существенных конструктивных признаков которых совпадала бы со слоей совокупностью указанных общих с прототипом и отличных от него признаков. Вместе с тем, именно при данкой совокупности признаков обеспечивается положительный эффект в соответстзии с поставленной целью, Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", На фиг.1 изображено смотровое окно вакуумной камеры в разрезе; на фиг,2 — схема работы устройства (процесс замены пластины-экрана).

Смотровое окко вакуумной камеры содержит осковкой прозрачный элемент 1. неподвижно и герметично устаковлеккый (встроенкый) в стек«е ".àìåðû 2, прозрачные пластины-экраны 3 и 4, установленные в ка2004865

L(B(L+2 b, 45

55 мере 2 перед основным прозрачным элементом 1 и объединенные в пакет, Количество пластин-экранов — не менее двух.

Каждый из них выполнен в виде плоской жесткой пластины толщиной b, с отверстием 5 в периферийной верхней части, Форма пластины может быть произвольной, предпочтительно грушевидной са срезом в верхней части (см, фиг.2), Пакет пластин-экранов установлен, с вазможностью свободного осевого (продольного) перемещения, на штоке 6 круглого сечения, который пропущен через отверстие в стенке

2 и установлен в подшипниках 7 параллельно оптической оси 8 окна, вне зоны видимости. Противоположный конец штока 6 связан с ручным приводом 9 и с герметизирующим сильфонным узлом 10, которые допускают только поворот штока 6 на угол . Предпочтительно p = 15 — 45 . Шток 6, отверстие с подшипниками 7, ручной привод 9 и узел 10 образуют ввод движения в вакуумную камеру. Между внутренней стороной стенки 2 и пакетом пластин-экранов 3,4 установлена распорная пружина (пружина сжатия) 11, поджимающая пакет к штифту 12 на штоке 6.

В пластинах 3,4 предусмотрены пазы 13, которые у каждой второй пластины ориентированы с угловым смещением Jl, не равным 180О. Исходное положение штифта 12 — упор во внешнюю пластину 3 на уровне паза 13 следующей пластины 4 в пакете. К стенке 2 прикреплен ограничитель 14 поворота пластин 3,4, который с минимальным зазором д, допускающим свободное перемещение пластин 3,4 вдоль-штока б, охватывает пакет па ега торцевому периметру(па периметру торца). Глубина В ограничителя 14 выбирается, предпочтительно, из диапазона где L — расстояние между пластиной 3 и стенкой 2.

На внутренней поверхности ограничителя 14 может быть приклеен ворсистый материал, ворс которого перекрывает зазор д и который допускает осевое перемещение пластин 3,4.

Ввод движения в вакуумную камеру. пружина 11, штифт 12, пазы 13 и ограничительь 14 в совокупности образуют устройство поочередного удаления пластин-экранов

3,4 из зоны видимости, а совокупность всех составных частей, кроме элемента 1, — устройство защить оснавнага прозрачного элемента 1 от загрязнения изнутри.

В вакуумной камере перед пяке1ам пластин-экранов 3,4 на расстоянии, превышающем толщину Ь пластины-экрана, может быть установлен экран-отражатель, связанный со стенкой 2 или иной неподвижной частью вакуумной камеры. В вариантах устройства экран-отражатель выполнен в виде либо упругой консольной стенки 15, расположенной выше зоны видимости, напротив торца штока б со штифтом 12, либо в виде жесткой или упругой крупноячеистой сетки

16, размер которой (высота) не менее соответствующего размера (высоты) лицевой плоскости экрана 3 (4) и которая экранирует па крайней мере часть зоны видимости и образует под зоной видимости карман (не показан) для улавливания пластин. удаляемых из 30ны видимости.

Описанный пример конкретного выполнения предлагаемого устройства не исключает других возможных вариантов в рамках совокупности существенных признаков, указанных в формуле изобретения.

Устройство работает следующим образам.

Загрязняющие вещества в вакуумной камере (продукты сублимации материалов; вещества. используемые в технологических процессах и т.д.) оседают нэ внешней поверхности пластины 3, вь, палняющ и функц 1ю защитного экрана основного прозрачного элемента 1, Плотное поджатие плас ин 3,4 друг к другу (в пакете) пружиной

I, с упором в штифт 12, а также наличие ограничителя 14, изолирующего зазор между пакетам и элементом 1, в основном исключает проникновение частиц к внутренней поверхности элемента 1 и к поверхностям

"рез: psHL;x" rinacms 4. При Hari v аорс стого материала на внутренней поверхности ограничителя 14 ворс также препятствует указанному праникнавени а частиц. При загрязнении или повреждении рабочей пластины-экрана 3 шток б поворачивают, посредством привода 9, на угол удо совмещения штифта 12 с пазами 13 (см, фиг.26)

При зтсм снимается фиксация пакета пластин 3,4 слева и пакет мгновенно перемещается по штоку 6 под действием пружины

11 влево на шаг, равный величине b. Заменяемая пластина 3 соскакивает са штока 6 и па «ривсй траектории (при наличии силы тяжести G) выходит из зоны видимости в направлении приемного устройства (не показана). Следующяя пластина 4 занимает место пластины 3 и автоматически фиксируется штифтом 12 благодаря угловому смещению у пазов 13 смежных пластин 3,4.

2004865

Следующая операция замены пластины-экрана осуществляется аналогично, но с поворотом штока 6 на угол у в обратную сторону, то есть возвратом его в исходное положение. Условие В > L обеспечивает изо- 5 ляцию тыльной стороны пакета вплоть до полного использования "резервных" пластин-экранов 4, а условие В < L+ 2 Ь исключает помеху снизу при удалении пластины-экрана, При наличии экрана-отра- 10 жателя 15 удаляемая пластина-экран ударяется об него. дальность "отстрела" ограничивается. При наличии экрана 16, установленного вместо экрана 15 на том же расстоянии от пакета, удаляемая пластина 15

"отстреливается" на меньшее расстояние и поступает в карман, .меняя свою ориентацию (разворачиваясь) в меньшей степени, за счет чего снижается вероятность ее удара о пакет и ограничитель 14, облегчается улав- 20 ливание.

Максимальное число замен соответствует числу n — 1 пластин-экранов 4 в пакете.

Использование изобретения позволяет, 25 во-первых, iloBblcMTb надежность герметиустановлен неподвижно B ocpBoM направ30 лении, распорная пружина установлена между внутренней стороной стенки вакуумной камеры и пакетом пластин-экранов, а ограничитель поворота пластин-экранов охватывает пакет по его торцевому пери35 метру

2, Окно по п.1, отличающееся тем, что в вакуумной камере перед пакетом пластинэкранов на расстоянии. превышающем

40 толщину пластины экрана, QGTBHoBлен эк ран-отражатель, 3. Окно по п.2, отличающееся тем, что экран-отражатель выполнен в виде сетки размером не менее размера лицевой пло45 скости пластины-экрана, Формула изобретения

1. СМОТРОВОЕ ОКНО ВАКУУМНОЙ . КАМЕРЫ, содержащее встроенный в стенку камеры основной прозрачный элемент и устройство его защиты от загрязнения изнутри, включающее в себя пакет прозрачных пластин-экранов и устройстве их поочередного удаления из зоны видимости, образованное вводом движе:,ля в ваккумную камеру с использованием штока, установленного в стенке каме;:ь; с вазможностью поворота вокруг своей оси, штифтом на конце штока, распсрной пружиной, прижимающей пакет и штифт друг к другу, v1 ограничителем поворо1а пластин-экранов в пакете, отличающееся тем, что шток зации вакуумной камеры со смотровым окном благодаря, главным образом, исключению необходимости продольного перемещения штока и, соответственно, осевой деформации сильфона на величину (n1). b (надежность сильфонного ввода существенно зависит от величины и частоты деформаций). Во-вторых, исключение продольного управляющего движения упрощает систему управления, облегчает работы оператора. В сравнении с различными вариантами, в варианте устройства с экраномотражателем сокращена дальность

"отстрела" экранов-отражателей; выполнение его сетчатым, с размером (высотой) не менее размера (высоты) лицевой плоскости пластины-экрана еще в большей степени сокращает дальность "отстрела", снижает вероятность соударения "отстрелянной" пластины с пакетом пластин и ограничителем. Все это обусловливает улучшение технико-эксплуатационных характеристик устройства. (56) Авторское свидетельство СССР

К 1629659, кл. F 16 J 13/00.

2004865

2004865 аказ 3393 Тира>к Подписное

I-(ПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патен " . У атент, г. жгород. ул,Гагарина, 101 оставитель А, Семенов

Редактор Н. Семенова Техред M.Ìîðãåíòàë К орректор Л. Пилипенко