[发明专利]一种内加热型吸气剂元件和大抽速吸气剂泵

说明书

技术领域

本发明属真空技术领域，特别涉及一种内加热型吸气剂元件和大抽速吸气剂泵。

背景技术

吸气剂泵内部没有活动部件，具有清洁无油、无高压高频、静音运行、可长期工作、可多次使用等突出优点，是获得清洁超高真空的理想手段之一。并且，吸气剂泵一经激活，可实现长期无源工作，是超高真空环境有效的长效维持手段。

超高真空系统内部的主要残气成分为H₂和CO，非蒸散型吸气剂对这两种气体有着良好的吸附能力，吸附速率高、吸附容量大。在分子泵、离子泵等其它抽气设备的抽气能力接近极限时，吸气剂泵是十分有效的后续抽气手段，可在较短的时间内有效地进一步提升系统的真空度，并实现超高真空的长效无源维持效果。目前，吸气剂泵在粒子加速器、薄膜沉积设备、核聚变装置、等离子机、中子发生器等众多需要超高真空的科技领域中应用广泛。

就内部吸气剂元件的形式而言，现有吸气剂泵主要有两种结构。一种是采用带材吸气剂元件，亦即在金属基带上轧制一定厚度（通常为100～500μm）的吸气剂材料，制成所需的吸气剂元件，然后在泵体内部安装若干该类吸气剂元件（通常以泵体中心轴线为圆心呈环状排列）；另一种是采用环状吸气剂元件，亦即将吸气剂材料压制成一定厚度（通常为1～2mm）的圆环，制成所需的吸气剂元件，然后在泵体内部安装若干该类吸气剂元件（通常沿泵体中心轴线径向叠放）。这两种结构，都涉及到多个吸气剂元件的排列固定问题，结构复杂且不利于充分利用吸气剂泵内部的有效空间。

在吸气剂材料激活方式上，现有吸气剂泵通常都采用烘烤激活的方式，或采用加热装置在泵体外部进行烘烤加热，或在泵体内部设计专门的加热装置进行烘烤加热。如采用外部烘烤，通常加热效率较低，激活过程很长，而且由于整个泵体都要整体加热，泵内的吸气元件所能达到的温度通常有限。如采用内部烘烤，则需要在泵体内设计专门的加热元件，使得整个泵的内部结构复杂化，空间的有效利用率降低。

本发明内加热型吸气剂元件和大抽速吸气剂泵采用专门设计的吸气剂元件，该吸气剂元件采用注射成型工艺制造，外观呈多层塔状结构，充分增大了吸气剂材料的有效工作面积，即保证了足够的吸气速率和吸气总量，又避免了传统吸气剂泵使用多个吸气元件所带来的复杂的排列固定问题，吸气剂泵的可靠性和安全性大大提高。同时，由于加热丝集成于该吸气剂元件内部，既极大地提高了吸气剂激活过程中的加热效率，又有效节约了吸气剂泵的内部空间，更有利于实现吸气剂泵的小型化效果。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种内加热型吸气剂元件和大抽速吸气剂泵。

一种内加热型吸气剂元件，所述内加热型吸气剂元件底端设置金属底座，用以安装固定；所述金属底座上设置陶瓷绝缘片并与其相连，用以进行电绝缘；所述陶瓷绝缘片上设置吸气剂材料，所述陶瓷绝缘片与所述吸气剂材料底部相连；所述吸气剂材料呈多层塔状结构，其内部设置加热丝并与其相连；所述加热丝的下部接头分别穿过陶瓷绝缘片和金属底座。

所述的加热丝为螺旋状，其表面镀有致密的陶瓷绝缘层，用以与所述吸气剂材料形成有效的电绝缘效果，所述陶瓷绝缘层为氧化铝材质，其制备工艺为采用电泳技术或喷涂技术。

所述的吸气剂材料采用注射成型技术一次成型，均匀包裹于所述加热丝外。

所述金属底座为圆环状，其材质为镍、不锈钢或可伐合金。

所述金属底座与所述陶瓷绝缘片之间采用银铜焊料或其它高温焊料进行焊接（焊料熔点应高于吸气材料激活温度）。

一种大抽速吸气剂泵，所述大抽速吸气剂泵由金属外壳和上述内加热型吸气剂元件构成；其中所述金属外壳一端与内焊法兰泵口相连，另一端与金属盲板泵底相连；在所述金属外壳内部，所述金属盲板泵底上设置金属支架并与其相连；上述内加热型吸气剂元件的所述金属底座固定设置在所述金属支架上，所述内加热型吸气剂元件的所述吸气剂材料的顶部靠近所述内焊法兰泵口一端设置；所述金属盲板泵底上设置绝缘电极，所述绝缘电极穿过所述金属盲板泵底并与其相连；所述内加热型吸气剂元件的所述加热丝的下部接头与所述绝缘电极的内端相连。

所述金属外壳呈圆筒状，用以便于与真空系统相连。

所述内焊法兰泵口上设置金属过滤网，以避免由于振动、冲击导致所述吸气剂材料掉粉，从而影响真空系统的安全。

所述金属底座与所述金属支架之间采用电阻焊或激光焊技术固定相连。