DE1168010B - Getter ion pump with an ionization space subjected to a magnetic field - Google Patents
Getter ion pump with an ionization space subjected to a magnetic fieldInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Internat. Kl.: F04fBoarding school Class: F04f
Deutsche Kl.: 27 d-5/04 German class: 27d- 5/04
Nummer: 1 168 010Number: 1 168 010
Aktenzeichen· C 24527 VIII c / 27 dFile number C 24527 VIII c / 27 d
Anmeldetag: 4. Juli 1961 Filing date: July 4, 1961
Auslegetag: 16. April 1964Opening day: April 16, 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.The invention relates to an ion pump of the getter type with independent discharge in a magnetic field, which, due to their training chosen according to the invention, has the advantages that the external magnetic field is negligible, the space requirement is considerably reduced and its weight is very low.
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.It is known that the getter type is used in certain ion pumps, such as those in the French patent specification 1101 015 described are an independent ion discharge, a so-called Penning discharge, which is in non-parallel electric and magnetic fields. According to a preferred embodiment, contains Ionization chamber of such a pump has a positive electrode held in the form of a hollow cylinder and two made of a gas ion absorbing material such as titanium or carbon negative electrodes. These two electrodes are on the open end faces of the positive Hollow cylindrical electrode arranged. This structure is located in one to the axis of the cylinder parallel magnetic field, which is generated by a magnet arranged outside the housing. If an ion discharge takes place between these electrodes, the electrons generated can the positive electrode can only be reached on very long spiral paths. At the time there the discharge has extremely low pressures, so is the likelihood of occurrence of Ionization impacts increased considerably. The ions generated then run in the direction of those who absorb them negative electrodes.
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.These pumps, which apart from a high voltage source do not require any other operating elements, are although suitable to be permanently connected to electron tubes in an airtight manner in order to be able to enter them Maintain high vacuum. However, such pumps have so far not been able to be used for tubes with electron-optical Precision systems, especially those in which electrons are not used run at slow speeds, such as in image pick-up and display tubes. Own these pumps namely a considerable external magnetic field, which in the electron optics impermissible errors brings in. An effective magnetic shield for either the pump or the electron tube is basically possible, but increases the space requirement and the weight of the overall structure in unacceptable, especially in the extremely frequent cases where the electron tube is fragile is and in which she must also work in portable facilities.
Getter-Ionenpumpe mit einem einem Magnetfeld unterworfenen IonisationsraumGetter ion pump with an ionization space subjected to a magnetic field
Anmelder:Applicant:
Compagnie Frangaise Thomson-Houston, ParisCompagnie Frangaise Thomson-Houston, Paris
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,Dipl.-Ing. Dipl. Oec. publ. D. Lewinsky,
Patentanwalt,Patent attorney,
München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202Munich-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202
Als Erfinder benannt:
Luden Guyot, ParisNamed as inventor:
Luden Guyot, Paris
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 8. Juli 1960 (832 470)France of July 8, 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. The invention is based on the object, an ion pump of the getter type with a one To create an ionization space subjected to a magnetic field, which compared to the previously known such Ion pumps has a much smaller footprint, is lighter and has practically no external magnetic field. The basic idea on which the invention is based exists in reducing the external magnetic field by means of a magnetic structure effecting its compensation.
Die Ionenpumpe der Getter-Type gemäß der Erfindung besitzt eine Ionisationskammer, in der ein Magnetfeld herrscht und die in folgender Weise ausgebildet ist:The ion pump of the getter type according to the invention has an ionization chamber in which a Magnetic field prevails and which is formed in the following way:
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 mitThe ionization chamber consists essentially of one made of non-ferromagnetic material Hollow cylinder, which is covered with ferromagnetic plates on both of its open end faces and is connected. The ionization chamber is also surrounded by a hollow cylindrical magnet, which is magnetized in the direction of the axis and magnetically with the two ferromagnetic plates connected is. Outside the chamber and coaxial to it is another magnet, the so-called compensation magnet, arranged, which preferably has the same shape as the former magnet and This opposite is magnetized in the opposite direction and over one of its pole faces with
einer der beiden Platten der Kammer und über die andere Polfläche mit einer dritten ferromagnetischen Platte magnetisch verbunden ist.one of the two plates of the chamber and over the other pole face with a third ferromagnetic Plate is magnetically connected.
409 559/130409 559/130
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 koaxialAccording to a preferred embodiment that is provided. In this case, each of the two carries Invention is the overall structure of a sleeve ferromagnetic plate one of the ions like magnetic shield, which absorbs the gas to be pumped material both opposing walls with the existing electrode, while a third, ringförbeiden Outer plates of the overall structure each have a 5-shaped electrode on one opposite the two are magnetically connected, each of the first two electrodes holding positive potential plates can form one of the walls of the liner. th and coaxially in a space between them
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.Which is arranged for these magnetic circuit elements with respect to the line connecting them. However, when the term "magnetically connected" is used, the invention relates to this type of pump is not limited to any arrangement, 10 in the generally customary manner; it is equally applicable to everyone in which the magnetic resistance between these other systems of ionic elements working with absorption compared to total magnetic pumping, the ionization chamber of which is subject to a magnetic field resistance of the magnetic circuit is very low. This is subject.
magnetisch miteinander verbundenen Elemente kön- Zum besseren Verständnis der Merkmale der Er-Magnetically interconnected elements can- For a better understanding of the characteristics of the
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 bestehtNEN accordingly either with each other immediately and the advantages achieved by them Are in contact or be firmly connected to one another following on the basis of FIG. 3 a with her schematically or also an embodiment of ions from one another, illustrated by a slit of small length separately or described via a third ferro pump according to the invention, magnetic element to be connected to each other. These in FIG. 3 ion pump shown consists
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 dieThe ion pump according to the invention itself has 20 of one contained in an ionization chamber 10 its simplest embodiment, d. H. without a discharge build-up and an external structure magnetic shielding, a very low scatter 11 that interacts with parts of the chamber 10, field on. Their magnetic structure is basically a magnetic field restricted to the chamber 10 approximated symmetrically with respect to a plane. To create. The chamber 10 in turn consists of outer fields 25 generated by each of the halves a glass cylinder 12, which is provided with two plates 13 and thus practically compensate for a certain 14 made of ferromagnetic material, for example Distance from the structure. As a result, the Kovar can be hermetically sealed. The plate 13, whose In the preferred embodiment, the shielding diameter used is larger than that of the plate 14 mung small dimensions and a small wall is, has a gas inlet opening 15. One to the show strength. 30 plate 13 molded glass line 16 connects the
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,Another advantage of this ion pump is based on the pump with the electron tube to be pumped out, the fact that the compensation magnet, whether the two plates 13 and 14 point into the Kamwohl he weakens the stray field, the field in the mer 1 protruding projections 17 and 18, which with Reinforced pump space. This effect is made of thin layers 19 and 20 of a material such as illustrated by FIG. 1 and 2, 35 of which are occupied by carbon or titanium, to detect gases in the F i g. 1 to be able to absorb schematically the induction spectrum for the ionized state. These an uncompensated structure and FIG. 2 the layers are intended to eliminate the negative electics in a structure according to the invention to form a Penning discharge while building induction spectrum shows. In the former case the positive electrode is generated from a coaxial to the beierzeugt the electromagnet 1 a flux, the 40 of the first electrodes arranged hollow cylinder There is interference component 21 corresponding to induction lines 2, which is comparable to that of its supply conductor 22 with the useful component 3 is. This will hold, which protrudes through the opening 15, originates from the large extent of the pole faces. The outer structure 11 consists of the following elements which one through the entire one side of the ten that are placed on the edge of the plate 13: Plate 4, the other through the inner surface of 45 A hollow cylindrical permanent magnet 23, the The shielding sleeve 5 connected to the plate 6 is magnetized along its axis, a plate 14 forms is. at a small distance surrounding flat 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-The situation is different in the schematic in a held in the same form as the magnet 23 i g. 2 illustrated structure according to the invention. tener magnet 25, but in reverse rich-in this is a second magnet 7, which is magnetized opposite 50 device, and one of the described the magnet 1 in the opposite direction magneti- overall structure enclosing sleeve 26 from ferrosed is, on the one hand with the outer surface of the plate 4 magnetic material. The wall 27 of the and on the other hand with an inner surface of the shielding sleeve 26 has an opening into which the plate socket 5 connected. The disturbance flow is due to the 13 inserts, while the opposite wall The fact that the interference induction 55 28 is in contact with the magnet 25 is greatly reduced. Closing lines only from the one facing the magnet 1 are cylindrical parts 29 and 30 made of ferro-half of the peripheral area of the plate 4 made of magnetic material, similar to the parts 17 and can go. None of the 18 generated by the magnet 1, in the axis of the structure on the inner surface Induction line can namely the plane of symmetry 9 of the wall 28 and the outer surface of the plate 14 bedes Cross the structure. The diminution of the 60 solidifies. In this pump structure, the plate is 14 The interference flux has an advantageous amplification of the useful induction via the ferromagnetic ring 24 with the pole as a result, which allows the volume of the surfaces of the two magnets 23 and 25 magnetic pump to be reduced and thus their connection, and the wall 28 of the sleeve 26 forms application in fragile electron tubes er the ferromagnetic plate, which according to the invention eases. 65 with the end of the compensation magnet 25
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-The invention is particularly applicable to tied. The induction ion pumps achieved in this pump of the kind shown in FIG. 3 the flow already shows the diagram in FIG. 2 troubled French patent 1 101 015 illustrated spectrum. In view of the low
gen Werts des Störflusses kann die Abschirmbüchse 26 sehr leicht und äußerst klein gehalten sein.In terms of the value of the interference flux, the shielding sleeve 26 can be kept very light and extremely small.
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.The ion pump according to the invention is susceptible to numerous changes, including the following some are enumerated without changing the essence of the invention. For example the one created by the compensation magnet and the two ferromagnetic ones resting at its ends Plates formed cavity the ionization chamber of a second, cooperating with the former Include pump. On the other hand, the compensation magnet can be used in the pumps, which only have a single acting structure be formed from a solid cylinder arranged in the axis of the pump. After all, they can Discharge electrode or electrodes of the pump directly from the power supply lines to the pump to be pumped Electron tube are fed, with the connecting conductor inside the vacuum container lies.
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