DE1168010B - Getter-Ionenpumpe mit einem einem Magnetfeld unterworfenen Ionisationsraum - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F04f

Deutsche Kl.: 27 d-5/04

Nummer: 1 168 010

Aktenzeichen· C 24527 VIII c / 27 d

Anmeldetag: 4. Juli 1961

Auslegetag: 16. April 1964

Die Erfindung betrifft eine Ionenpumpe der Getter-Type mit selbständiger Entladung in einem Magnetfeld, die auf Grund ihrer erfindungsgemäß gewählten Ausbildung die Vorteile besitzt, daß das äußere Magnetfeld vernachlässigbar, der Raumbedarf beträchtlich vermindert und ihr Gewicht sehr gering ist.

Bekanntlich benutzt man in gewissen Ionenpumpen der Getter-Type, wie solche beispielsweise in der französischen Patentschrift 1101 015 beschrieben sind, eine selbständige Ionenentladung, eine sogenannte Penning-Entladung, die sich in nichtparallelen elektrischen und magnetischen Feldern aufbaut. Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Ionisationskammer einer solchen Pumpe eine in Form eines Hohlzylinders gehaltene positive Elektrode und zwei aus einem die Gasionen absorbierenden Werkstoff wie Titan oder Kohlenstoff bestehende negative Elektroden. Diese beiden Elektroden sind auf den offenen endseitigen Stirnflächen der positiven Hohlzylinderelektrode angeordnet. Dieser Aufbau befindet sich in einem zur Achse des Zylinders parallelen Magnetfeld, das durch einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Magneten erzeugt wird. Wenn zwischen diesen Elektroden eine Ionenentladung stattfindet, können die erzeugten Elektronen die positive Elektrode nur auf sehr langen spiralförmigen Bahnen erreichen. In dem Zeitpunkt, da die Entladung äußerst niedrige Drucke besitzt, ist somit die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Ionisationsstößen beträchtlich erhöht. Die erzeugten Ionen laufen dann in Richtung auf die sie absorbierenden negativen Elektroden.

Diese Pumpen, die außer einer Hochspannungsquelle keine weiteren Betriebsorgane benötigen, sind zwar dazu geeignet, um ständig an Elektronenröhren luftdicht angeschlossen zu bleiben, um in diesen ein Hochvakuum aufrechtzuerhalten. Jedoch können solche Pumpen bisher nicht für Röhren mit elektronenoptischen Präzisionssystemen, insbesondere solche nicht verwendet werden, in denen Elektronen mit geringer Geschwindigkeit laufen, wie in Bildabtast- und Bildwiedergaberöhren. Diese Pumpen besitzen nämlich ein beträchtliches äußeres Magnetfeld, das in die Elektronenoptik unzulässige Fehler einbringt. Eine wirkungsvolle magnetische Abschirmung entweder der Pumpe oder der Elektronenröhre ist zwar grundsätzlich möglich, vergrößert jedoch den Raumbedarf und das Gewicht des Gesamtaufbaus in unannehmbarer Weise, insbesondere in den äußerst häufigen Fällen, in denen die Elektronenröhre zerbrechlich ist und in denen sie darüber hinaus in transportablen Einrichtungen arbeiten muß.

Getter-Ionenpumpe mit einem einem Magnetfeld unterworfenen Ionisationsraum

Anmelder:

Compagnie Frangaise Thomson-Houston, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,

München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:
Luden Guyot, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 8. Juli 1960 (832 470)

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ionenpumpe der Getter-Type mit einem einem Magnetfeld unterworfenen Ionisationsraum zu schaffen, die einen gegenüber den bisher bekannten derartigen Ionenpumpen wesentlich geringeren Raumbedarf hat, ein geringeres Gewicht aufweist und praktisch kein äußeres Magnetfeld besitzt. Der der Erfindung zugrunde liegende Grundgedanke besteht darin, das äußere Magnetfeld mittels eines seine Kompensierung bewirkenden Magnetaufbaus zu verringern.

Die Ionenpumpe der Getter-Type gemäß der Erfindung besitzt eine Ionisationskammer, in der ein Magnetfeld herrscht und die in folgender Weise ausgebildet ist:

Die Ionisationskammer besteht im wesentlichen aus einem aus nichtferromagnetischem Werkstoff gefertigten Hohlzylinder, der an seinen beiden offenen Stirnseiten mit ferromagnetischen Platten abgedeckt und verbunden ist. Die Ionisationskammer ist ferner von einem hohlzylinderförmigen Magneten umgeben, der in der Richtung der Achse magnetisiert und mit den beiden ferromagnetischen Platten magnetisch verbunden ist. Außerhalb der Kammer und koaxial zu ihr ist ein weiterer Magnet, der sogenannte Kompensationsmagnet, angeordnet, der vorzugsweise die gleiche Form wie der erstere Magnet aufweist und diesem gegenüber in entgegengesetzter Richtung magnetisiert und über die eine seiner Polflächen mit

einer der beiden Platten der Kammer und über die andere Polfläche mit einer dritten ferromagnetischen Platte magnetisch verbunden ist.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der gestellt ist. In diesem Falle trägt jede der beiden Erfindung ist der Gesamtaufbau von einer büchsen- ferromagnetischen Platten eine aus einem die Ionen artigen magnetischen Abschirmung umgeben, deren des zu pumpenden Gases absorbierenden Werkstoff beide einander gegenüberliegende Wände mit den bestehende Elektrode, während eine dritte, ringförbeiden Außenplatten des Gesamtaufbaus jeweils 5 mige Elektrode auf einem gegenüber den beiden magnetisch verbunden sind, wobei jede der beiden erstgenannten Elektroden positiven Potential gehal-Platten eine der Wände der Büchse bilden kann. ten und in einem Raum zwischen denselben koaxial

Der für diese magnetischen Stromkreiselemente bezüglich der sie verbindenden Linie angeordnet ist. benutzte Ausdruck »magnetisch verbunden« bezieht Jedoch ist die Erfindung auf diese Art von Pumpen sich in allgemein üblicher Weise auf jede Anordnung, 10 nicht beschränkt; sie ist ebenso anwendbar auf jedes bei der der magnetische Widerstand zwischen diesen andere System von mit Absorption arbeitenden Ionen-Elementen gegenüber dem magnetischen Gesamt- pumpen, deren Ionisationskammer einem Magnetfeld widerstand des Magnetkreises sehr gering ist. Diese unterworfen ist.

magnetisch miteinander verbundenen Elemente kön- Zum besseren Verständnis der Merkmale der Er-

nen demnach entweder miteinander in unmittelbarem 15 findung und der durch sie erzielten Vorteile wird Kontakt stehen oder miteinander fest verbunden sein folgend an Hand der F i g. 3 ein mit ihr schematisch oder aber auch durch einen Schlitz geringer Länge veranschaulichtes Ausführungsbeispiel einer Ionenvoneinander getrennt oder über ein drittes ferro- pumpe gemäß der Erfindung beschrieben, magnetisches Element miteinander verbunden sein. Diese in F i g. 3 dargestellte Ionenpumpe besteht

Die Ionenpumpe gemäß der Erfindung weist selbst 20 aus einem in einer Ionisationskammer 10 enthalin seiner einfachsten Ausführungsform, d. h. ohne tenen Entladungsaufbau und einem äußeren Gefüge magnetische Abschirmung, ein sehr geringes Streu- 11, das mit Teilen der Kammer 10 zusammenwirkt, feld auf. Ihr magnetischer Aufbau ist nämlich an- um ein auf die Kammer 10 beschränktes Magnetfeld genähert symmetrisch gegenüber einer Ebene. Die zu schaffen. Die Kammer 10 besteht ihrerseits aus durch jede der Hälften erzeugten äußeren Felder 25 einem Glaszylinder 12, der mit zwei Platten 13 und kompensieren sich also praktisch auf eine gewisse 14 aus ferromagnetischem Werkstoff, beispielsweise Entfernung vom Aufbau. Demzufolge kann die bei Kovar, luftdicht verschlossen ist. Die Platte 13, deren der bevorzugten Ausführungsform benutzte Abschir- Durchmesser gegenüber dem der Platte 14 größer mung geringe Abmessungen und eine kleine Wand- ist, besitzt eine Gaseintrittsöffnung 15. Eine an die stärke aufweisen. 30 Platte 13 angegossene Glasleitung 16 verbindet die

Ein weiterer Vorteil dieser Ionenpumpe beruht auf Pumpe mit der auszupumpenden Elektronenröhre, der Tatsache, daß der Kompensationsmagnet, ob- Die beiden Platten 13 und 14 weisen in die Kamwohl er das Streufeld schwächt, das Feld in dem mer 1 ragende Vorsprünge 17 und 18 auf, die mit Nutzraum der Pumpe verstärkt. Diese Wirkung wird dünnen Schichten 19 und 20 aus einem Material wie veranschaulicht durch die F i g. 1 und 2, von denen 35 Kohlenstoff oder Titan belegt sind, um Gase im F i g. 1 schematisch das Induktionsspektrum für ionisierten Zustand absorbieren zu können. Diese einen nichtkompensierten Aufbau und F i g. 2 das Schichten sind dazu bestimmt, die negativen Eleksich in einem Aufbau gemäß der Erfindung auf- troden einer Penning-Entladung zu bilden, während bauende Induktionsspektrum zeigt. Im ersteren Falle die positive Elektrode aus einem koaxial zu den beierzeugt der Elektromagnet 1 einen Fluß, dessen den 40 den ersteren Elektroden angeordneten Hohlzylinder Induktionslinien 2 entsprechende Störkomponente 21 besteht, der von seinem Zuführungsleiter 22 gevergleichbar mit der Nutzkomponente 3 ist. Dies halten wird, der durch die Öffnung 15 hindurchragt, rührt von dem großen Ausmaß der Polflächen her, Der Außenaufbau 11 besteht aus folgenden Elemenvon denen die eine durch die gesamte eine Seite der ten, die auf den Rand der Platte 13 aufgesetzt sind: Platte 4, die andere durch die innere Oberfläche der 45 Ein hohlzylinderförmiger Permanentmagnet 23, der mit der Platte 6 verbundenen Abschirmbüchse 5 ge- längs seiner Achse magnetisiert ist, ein die Platte 14 bildet ist. in geringem Abstand umgebender flacher Ring 24,

Anders verhält es sich in dem schematisch in ein in der gleichen Form wie der Magnet 23 gehal-F i g. 2 dargestellten Aufbau gemäß der Erfindung. tener Magnet 25, der jedoch in umgekehrter Rich-In diesem ist ein zweiter Magnet 7, der gegenüber 50 tung magnetisiert ist, und eine den beschriebenen dem Magneten 1 in umgekehrter Richtung magneti- Gesamtaufbau umschließende Büchse 26 aus ferrosiert ist, einerseits mit der Außenfläche der Platte 4 magnetischem Werkstoff. Die Wandung 27 der und andererseits mit einer Innenfläche der Abschirm- Büchse 26 besitzt eine Öffnung, in die sich die Platte büchse 5 verbunden. Der Störfluß ist auf Grund der 13 einfügt, während die gegenüberliegende Wandung Tatsache sehr vermindert, daß die Störinduktions- 55 28 mit dem Magneten 25 in Berührung steht. Schließlinien nur von der dem Magneten 1 zugewandten lieh sind zylindrische Teile 29 und 30 aus ferro-Hälfte des umfänglichen Bereichs der Platte 4 aus- magnetischem Material, ähnlich den Teilen 17 und gehen können. Keine von dem Magneten 1 erzeugte 18, in der Achse des Aufbaues auf der Innenfläche Induktionslinie kann nämlich die Symmetrieebene 9 der Wand 28 und der Außenfläche der Platte 14 bedes Aufbaus durchqueren. Die Verminderung des 60 festigt. Bei diesem Pumpenaufbau ist die Platte 14 Störflusses hat eine vorteilhafte Verstärkung der über den ferromagnetischen Ring 24 mit den Pol-Nutzinduktion zur Folge, die das Volumen der flächen der beiden Magnete 23 und 25 magnetisch Pumpe zu verringern gestattet und somit ihre Ver- verbunden, und die Wand 28 der Büchse 26 bildet wendung bei zerbrechlichen Elektronenröhren er- die ferromagnetische Platte, die gemäß der Erfindung leichtert. 65 mit dem Ende des Kompensationsmagneten 25 ver-

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf bunden ist. Der in dieser Pumpe erzielte Induktionsionenpumpen der Art, wie sie in F i g. 3 der bereits fluß weist daher das schematisch in F i g. 2 verangenannten französischen Patentschrift 1 101 015 dar- schaulichte Spektrum auf. In Anbetracht des gerin-

gen Werts des Störflusses kann die Abschirmbüchse 26 sehr leicht und äußerst klein gehalten sein.

Die Ionenpumpe gemäß der Erfindung kann zahlreiche Änderungen erfahren, von denen nachfolgend einige aufgezählt sind, ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung geändert werden würde. So kann beispielsweise der durch den Kompensationsmagneten und die beiden an seinen Enden anliegenden ferromagnetischen Platten gebildete Hohlraum die Ionisationskammer einer zweiten, mit der ersteren zusammenwirkenden Pumpe einschließen. Zum anderen kann in den nur einen einzigen wirkenden Aufbau enthaltenden Pumpen der Kompensationsmagnet aus einem in der Achse der Pumpe angeordneten Vollzylinder gebildet sein. Schließlich können die Entladungselektrode oder -elektroden der Pumpe unmittelbar von den Stromzuführungen der zu pumpenden Elektronenröhre gespeist werden, wobei der Verbindungsleiter im Innern des Vakuumbehälters liegt.

Claims (5)

Patentansprüche: 20

1. Getter-Ionenpumpe mit einem einem Magnetfeld unterworfenen Ionisationsraum, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Ionisationskammer (10) im wesentlichen aus einem aus nichtferromagnetischem Werkstoff gefertigten Hohlzylinder (12) besteht, der beiderseits mit ferromagnetischen Platten (13,14) abgeschlossen ist, und von einem hohlzylinderförmigen, axial magnetisierten und mit den beiden ferromagnetischen Platten (13,14) magnetisch verbundenen Magneten (23) umgeben ist, und außerhalb der Kammer (10) koaxial mit ihr ein zweiter, vorzugsweise gleicher, jedoch in entgegengesetzter Richtung magnetisierter Magnet (25) als Kompensationsmagnet vorgesehen ist, der über eine seiner Polflächen mit der einen. Platte (14) der Kammer (10), über die andere mit einer dritten ferromagnetischen Platte magnetisch verbunden ist.

2. Ionenpumpe nach Anspuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Ionisationskammer (10) und den beiden Magneten (23, 25) gebildete Aufbau von einer ihn magnetisch abschirmenden Büchse (26) umgeben ist, deren beide einander gegenüberliegende Stirnwände (27, 28) mit den beiden ferromagnetischen Außenplatten (13 und die dritte ferromagnetische Platte) des Aufbaus magnetisch verbunden sind, wobei die eine (dritte) dieser beiden Platten die eine Wand (28) der Büchse (26) bilden kann.

3. Ionenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Kompensationsmagneten (25) und die beiden an dessen Enden angrenzenden Platten (14,28) gebildete Hohlraum die Ionisationskammer einer mit der Ionenpumpe zusammenwirkenden weiteren Ionenpumpe einschließt.

4. Ionenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsmagnet aus einem Vollzylinder besteht.

5. Ionenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektrode oder -elektroden unmittelbar von den Stromzuführungen der auszupumpenden Elektronenröhre gespeist werden, wobei der Verbindungsleiter im Innern des Vakuumraums liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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