DE1103515B - Ion pump with a discharge path lengthened by a magnetic field and a method for using such an ion pump - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ionenpumpe, bei der die Entladungsbahn zwischen einer hauptsächlichringförmigen Anode und sich beiderseits der Ringfläche befindenden Kathodenteilen gebildet wird,wobei ein Magnetfeld vorhanden ist, dessen Kraftlinien die beiden Kathodenteile verbinden, ohne dieAnode zu treffen, bei welcher während des Betriebes dauernd ein gasbindendes Metall in der Umgebungder Entladungsbahn niedergeschlagen wird und bei der einer der beiden Kathodenteile eine Glühkathodeist, welche mit einem Vorrat gasbindenden Metalls versehen ist, der während des Glühens der Kathodeverdampft wird und dabei eine Ioneneinfangfläche bildet, wobei das von der Kathode verdampfende Metallzur Entladung beiträgt, nach Patent 1 089 505. Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahrenzur Verwendung einer solchen Ionenpumpe.The invention relates to an ion pump in which the discharge path between a mainlyannular anode and cathode parts located on both sides of the annular surface is formed,whereby a magnetic field is present whose lines of force connect the two cathode parts without theTo meet anode, in which a gas-binding metal is constantly in the environment during operationthe discharge path is deposited and one of the two cathode parts has a hot cathodeis, which is provided with a supply of gas-binding metal, which during the annealing of the cathodeis evaporated to form an ion trapping surface, the metal evaporating from the cathodecontributes to the discharge, according to patent 1,089,505. The invention also relates to a methodto use such an ion pump.

Die Ionenpumpe gemäß dem Hauptpatent ermöglicht es, einen großen Vorrat gasbindenden Metalls inder Pumpe anzuordnen, so daß auch ein größeres Volumen, ausgehend von Drücken von etwa 0,1 mm Hg,schnell und vollständig evakuiert wird. Es bestehen dazu z. B. die Kathoden aus Wolframdraht mit einerUmspinnung aus Titandraht oder mit einer Umspinnung aus angeschliffenem Barium - Nickel - Manteldraht.Gegebenenfalls bestehen auch die Anoden aus Bariumringgetter.The ion pump according to the main patent enables a large supply of gas-binding metal inthe pump, so that a larger volume, starting from pressures of about 0.1 mm Hg,is evacuated quickly and completely. There are z. B. the cathodes made of tungsten wire with aWrapping made of titanium wire or with a wrapping made of grinded barium - nickel sheathed wire.The anodes may also consist of barium ring getter.

Es ist bereits eine Hochvakuum-Ionenpumpe bekanntgeworden, in welcher die Gasionisation mit derIonisierung des durch Kathodenzerstäubung laufend erzeugten Metalldampfes in einer Kaltkathoden-Magnetfeldentladungstattfindet. Der aus der Kathodenzerstäubung entstehende Metalldampf bewirkt dieGetterung der unedlen Gase. Da hier die Anwesenheit eines Gases zur Zerstäubung des Kathodenmetalls erforderlichist, können mit einer derartigen Anordnung keine sehr niedrigen Drücke erreicht werden, undaußerdem fällt bei sinkendem Druck die Pumpgeschwindigkeit sehr stark ab.A high vacuum ion pump is already known in which the gas ionization with theIonization of the metal vapor continuously generated by cathode sputtering in a cold cathode magnetic field dischargetakes place. The metal vapor resulting from the cathode sputtering causes theGettering of the base gases. Since here the presence of a gas is required to atomize the cathode metalis, very low pressures cannot be achieved with such an arrangement, andin addition, the pumping speed drops very sharply as the pressure drops.

Die Erfindung bezweckt nun, eine Ionenpumpe anzugeben, welche es ermöglicht, mit möglichst geringemEnergieaufwand über einen großen Druckbereich eine praktisch konstante Pumpgeschwindigkeit fürlange Zeilen zu erreichen. Zur Erreichung einer vom Druck unabhängigen Pumpgeschwindigkeit ist es notwendig,daß die Verdampfungsgeschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate proportional zum Druck ist.The invention now aims to provide an ion pump which makes it possible to use as littleEnergy expenditure over a large pressure range for a practically constant pumping speedreach long lines. To achieve a pump speed that is independent of the pressure, it is necessary tothat the rate of evaporation or atomization is proportional to the pressure.

Bei einer Ionenpumpe der eingangs genannten Anordnungbesteht gemäß der Erfindung der andere Kathodenteil aus einer massiven Platte des zu verdampfendenMetalls und die Anode ebenfalls aus einem massiven Ring dieses Metalls.In the case of an ion pump of the arrangement mentioned at the beginningAccording to the invention, the other cathode part consists of a solid plate of the to be evaporatedMetal and the anode also made of a solid ring of this metal.

Bei der Verwendung einer solchen Ionenpumpe im Druckbereich zwischen 0,5 und 0,01 mm Hg wird dieWhen using such an ion pump in the pressure range between 0.5 and 0.01 mm Hg, the

Ionenpumpe mit von einem MagnetfeldIon pump with a magnetic field

verlängerter Entladungsbahnextended discharge path

sowie Verfahren zur Verwendungand methods of use

einer derartigen Ionenpumpesuch an ion pump

Zusatz zum Patent 1 089 505Addendum to patent 1,089,505

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilarnpenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilarnpenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Dr. Anton Martin Klopfer, Aachen,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Anton Martin Klopfer, Aachen,
has been named as the inventor

Glühkathode so hoch geheizt, daß eine beträchtliche Verdampfungsrate des gasbindenden Metalls erhaltenwird. An der glühenden Kathode werden gegebenenfalls vorhandene Kohlenwasserstoffe thermisch dissoziiert.Bei Drücken unterhalb 0,01 mm Hg kann die Pumpe mit Zerstäubung allein sehr lange Zeit undwirtschaftlich betrieben werden, bis der Druck so niedrig ist, daß die Entladung bei kalter Glühkathodenicht mehr aufrechterhalten werden kann. Durch ErH hitzen der Glühkathode, von der das gasbindende Materialbereits abgedampft wurde, kann nun bei diesen niederen Drücken infolge Elektronenemission derheißen Glühkathode wieder eine Entladung und damit eine Zerstäubung erhalten werden. Weiterhin kanndiese Elektronenemission der heißen Glühkathode dazu benutzt werden, um durch Elektronenbombardementdie Anode, am besten ohne Magnetfeld, so hoch zu erhitzen, daß eine Verdampfung des Anodenmaterialsund damit eine ausreichende Pumpgeschwindigkeit auftritt.Hot cathode heated so high that a considerable rate of evaporation of the gas-binding metal obtainedwill. Any hydrocarbons that may be present are thermally dissociated on the glowing cathode.At pressures below 0.01 mm Hg, the atomization pump alone can operate for a very long time andbe operated economically until the pressure is so low that the discharge when the hot cathode is coldcan no longer be sustained. By heating the hot cathode, of which the gas-binding materialhas already been evaporated, can now at these low pressures due to electron emission of thehot hot cathode a discharge and thus a sputtering can be obtained. Furthermore canThis electron emission of the hot cathode can be used by electron bombardmentto heat the anode, preferably without a magnetic field, to such an extent that the anode material evaporatesand thus a sufficient pumping speed occurs.

Die Erfindung sei näher erläutert an Hand der Zeichnung, welche ein Entladungssystem für eineIonenpumpe gemäß der Erfindung darstellt.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which shows a discharge system for aRepresents ion pump according to the invention.

In der Zeichnung ist der Glaskolben mit 10 bezeichnet. Auf einer Anzahl Durchführungsstifte sinddie Elektroden angeordnet. Der heizbare Teil 3 der Kathode besteht aus drei V-förmig gebogenenWolframdrähten mit einer Umspinnung aus Titandraht. Der kalte Kathodenteil besteht aus einermassiven Titanplatte 30. Die Anode 40 wird vonThe glass bulb is denoted by 10 in the drawing. There are grommet pins on a number of themthe electrodes arranged. The heatable part 3 of the cathode consists of three bent V-shapesTungsten wires wrapped in titanium wire. The cold cathode part consists of onemassive titanium plate 30. The anode 40 is made of

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einem Bügel aus einem dicken Titanband gebildet. Eine Kontaktfeder 50 dient zum Festlegen des Potentialsder auf der Wand des Kolbens niedergeschlagenen Schicht.a bracket formed from a thick titanium band. A contact spring 50 is used to set the potentialthe layer deposited on the wall of the flask.

Claims (2)

Translated fromGerman

Patentansprüche:Patent claims:1. Ionenpumpe, bei der die Entladungsbahn zwischen einer hauptsächlich ringförmigen Anodeund sich beiderseits der Ringfläche befindenden Kathodenteilen gebildet wird, wobei ein Magnetfeldvorhanden ist, dessen Kraftlinien die beiden Kathodenteile verbinden, ohne die Anode zutreffen, bei welcher während des Betriebes dauernd ein gasbindendes Metall in der Umgebung derEntladungsbahn niedergeschlagen wird und bei der einer der beiden Kathodenteile eine Glühkathodeist, welche mit einem Vorrat gasbindenden Metalls versehen ist, der während des Glühensder Kathode verdampft wird und dabei eine Ioneneinfangfläche bildet, wobei das von der Kathodeverdampfende λίetalI zur Entladung beiträgt,nach Patent 1 089 505, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Kathodenteil aus einer massiven Plattedes zu verdampfenden Metalls besteht und die Anode ebenfalls aus einem massiven Ring diesesMetalls.1. Ion pump, in which the discharge path between a mainly ring-shaped anodeand cathode parts located on both sides of the annular surface are formed, a magnetic field being formedis present, whose lines of force connect the two cathode parts without closing the anodemeet, in which a gas-binding metal is constantly in the vicinity of the during operationDischarge path is deposited and one of the two cathode parts has a hot cathodeis, which is provided with a supply of gas-binding metal that during annealingevaporates from the cathode, thereby forming an ion trapping surface, that of the cathodeevaporating λίetalI contributes to the discharge,according to patent 1 089 505, characterized in that the other cathode part consists of a solid plateof the metal to be evaporated and the anode also consists of a solid ring of thisMetal.2. Verfahren zur Verwendung einer Ionenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß im Druckbereich zwischen 0.5 und 0,01 mm Hg die Kathode so hoch geheizt wird,daß eine beträchtliche Verdampfungsrate des gasbindenden Metalls erhalten wird, während beiDrücken unterhalb 0,01 mm Hg die Pumpe mit Zerstäubung allein betrieben wird, bis der Druckso niedrig ist, daß nur durch Elektronenemission der heißen Kathode und Verdampfung der Anodeeine verstärkte Pumpgeschwindigkeit erhalten wird.2. The method for using an ion pump according to claim 1, characterized in thatthat the cathode is heated so high in the pressure range between 0.5 and 0.01 mm Hg,that a considerable rate of evaporation of the gas-binding metal is obtained while atPressures below 0.01 mm Hg will operate the atomization pump alone until the pressure is reachedis so low that only by electron emission from the hot cathode and evaporation of the anodean increased pumping speed is obtained.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift A 23048 Ia/27 d (bekanntgemacht am 21. 6. 1956).Considered publications:
German Auslegeschrift A 23048 Ia / 27 d (published on June 21, 1956).Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings© 109 538/130 3.61© 109 538/130 3.61