[發(fā)明專利]結(jié)構(gòu)簡單便于安裝的組合泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810478959.4
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108757380B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭衛(wèi)斌;薛函迎;柴云川;王瀏杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京華東電子真空材料有限公司
• 主分類號: F04B35/04
• 分類號: F04B35/04;F04B39/00;F04B39/12;F04B39/14;F04B41/06
• 代理公司: 32215 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 沈根水<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡單便于安裝的組合泵，它包括一個(gè)或多個(gè)陽極室組成的用以連接高壓的陽極筒，一個(gè)或多個(gè)用于固定吸氣劑泵的底座以及由一組或多組多孔吸氣材料組成的吸氣劑泵，其特征是固定吸氣劑泵的底座同時(shí)作為濺射離子泵的陰極使用。優(yōu)點(diǎn)：1）底座作為陰極使用，可以顯著縮小組合泵的體積便于安裝在標(biāo)準(zhǔn)電極法蘭上，便于組合泵的制造、安裝和維修。2）通過增加吸氣劑泵長度方向的尺寸或者增加吸氣劑泵截面的面積可以調(diào)整吸氣劑泵的裝載量。3）安裝簡便，可以最大限度的降低真空系統(tǒng)的漏放率，最多用一個(gè)接口就可以連接到真空腔上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單便于安裝的組合泵，屬于獲得超高真空泵技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)在許多如電子顯微鏡的科研儀器或系統(tǒng)，需要在超高真空條件下才能正常工作。為達(dá)到超高真空，需要2-4個(gè)泵串聯(lián)、并聯(lián)使用。常用的方式是使用旋片泵或渦旋干式泵作為前級泵以獲得10Pa到10^-1Pa的前級真空，然后串聯(lián)從渦輪分子泵、吸氣劑泵、濺射離子泵、鈦升華泵、低溫冷凝泵中選擇一種或幾種串聯(lián)或并聯(lián)后作為二級泵使用。具體選用什么方案，取決于系統(tǒng)的潔凈度、氣體種類、氣體負(fù)載、抽真空的時(shí)間、最終的極限壓強(qiáng)等要求。常用的二級泵性能各有優(yōu)缺點(diǎn)。濺射離了泵、鈦升華泵和渦輪分子泵能夠抽除幾乎所有氣體。渦輪分子泵對真空腔室的油污染較輕，但是極限壓強(qiáng)比較高，并且對于氫氣等小分子氣體的壓縮比較小。吸氣劑泵激活后可以在沒有動力的情況下持續(xù)工作，并且對氫氣的抽速很高，但是其不吸收惰性氣體。濺射離子泵沒有運(yùn)動部件和油污染，并且可以通過離子流的大小大致判斷系統(tǒng)內(nèi)部的壓強(qiáng)，但是其正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要高壓電源和磁場。鈦升華泵則需要大量的能源來升華金屬鈦并冷卻泵體。低溫冷凝泵抽速大、極限壓強(qiáng)低，但是價(jià)格貴，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高昂。

本發(fā)明與濺射離子泵和吸氣劑泵的組合使用有關(guān)。濺射離子泵運(yùn)行時(shí)，實(shí)際的物理過程比較復(fù)雜，基本包括磁約束氣體放電、陰極濺射、次級電子發(fā)射、氣體分子在薄膜表面上的吸附，脫附與擴(kuò)散，離子和中性粒子在固體表面的透入和再釋出等。其工作的基本原理是在陽極室加上高壓和磁場后，由于場致發(fā)射或宇宙射線產(chǎn)生的自由電子在電場的作用下，在陽極室內(nèi)作輪滾線運(yùn)動。由于電子在陽極筒內(nèi)運(yùn)動的軌跡很長，因此在運(yùn)動過程中與氣體分子碰撞的幾率大大增加。每個(gè)氣體分子被電離的同時(shí)，都至少放出一個(gè)電子，這些電子也都受電磁場的約束而進(jìn)入旋若電子運(yùn)動過程中，于是經(jīng)過一個(gè)短時(shí)間的積聚后形成雪崩效應(yīng)，便在陽極筒內(nèi)建立起一個(gè)強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)電子云。這個(gè)過程一般稱為潘寧放電。由于磁場的有效約束，這個(gè)旋轉(zhuǎn)電子云可以維持到很低的壓強(qiáng)，因而氣體放電可以自持到很低的壓強(qiáng)。潘寧放電產(chǎn)生的離子則奔向低電位的陰極，轟擊陰極板，濺射陰極物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生二次電子，這些二次電子又加入到空間的旋轉(zhuǎn)的電子流中。濺射出來的陰極物質(zhì)，淀積在陽極內(nèi)壁和陰極板上，形成新鮮吸氣膜維特泵的抽氣能力。在超高真空狀態(tài)下，氣體分子十分稀少，其被電離的可能性大大降低，這就導(dǎo)致陰極濺射出的吸氣材料大幅減少，因此濺射離子泵在超高真空下抽速會迅速減小。根據(jù)離子流的大小和真空度大小相關(guān)的這一特性，也可根據(jù)離子流的大小來判斷系統(tǒng)內(nèi)部的真空度。濺射出陰極材料的數(shù)量除了與離子流的大小也就是轟擊陰極材料的離子的多少有關(guān)外，還與離子的動能有關(guān)。在陽極電壓固定的情況下，質(zhì)量小的氣體分子電離后其所具備的動能也小，轟擊陰極也不容易引起陰極濺射，因此濺射離子泵抽除小分子量的氣體能力也有限。但是小分子量的氫氣恰恰是超高真空系統(tǒng)內(nèi)的主要?dú)怏w。濺射離子泵所能達(dá)到的極限壓強(qiáng)主要與其陽極室的尺寸有關(guān)，大直徑的陽極室才能讓自由電子在陽極室內(nèi)作長時(shí)間的滾輪運(yùn)動。濺射離子泵的抽速與陽極室尺寸相關(guān)性不大，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，濺射離子泵通常需要將許多陽極室并聯(lián)使用以獲得大的抽速，這也意味著其需要更多重量的磁鐵。因此濺射離子泵的體積和重量一般都比較大，它的尺寸和重量一般和泵的抽速有線性關(guān)系。因此大抽速的濺射離子泵由于其較大的尺寸和重量而難以在小型或便攜式系統(tǒng)中應(yīng)用。