[发明专利]紧凑型静电离子泵

说明书

本公开包括外电极和内电极。外电极限定内容积并且被配置为通过至少一个孔接收注入的电子。内电极定位在内容积中。外电极和内电极被配置为响应于外电极与内电极之间的电势将所接收的电子限制在围绕内电极的轨道中。该设备不包括被配置为生成电子约束磁场的部件。

政府权力

本发明是在由美国陆军合同司令部授予的第W31P4Q-15-C-0093号合同的政府支持下进行的。政府在本发明中有一定权利。

技术领域

本公开涉及离子泵系统，并且更具体地，涉及用于产生真空的离子泵系统。

背景技术

溅射离子泵是被设计为使用溅射从气体介质中去除离子的真空泵。作为一个示例，溅射离子泵可以流体耦接到真空腔室。溅射离子泵利用阳极与阴极之间的强电势从离子泵的阴极发射电子。发射的电子引起背景气体物质(其被电势场加速)的碰撞电离，将这些离子驱入阴极并从气体介质中去除离子以产生真空。溅射离子泵通常使用磁场将电子限制在离子泵内。

发明内容

一般而言，本公开描述了能够产生具有减少的磁干扰的高真空的紧凑型离子泵。描述了利用静电场将电子限制在离子泵内而不使用磁体或磁场的示例离子泵。在一个示例中，离子泵包括与外电极保持在正静电势的内电极。引入到外电极的内容积中的电子被内电极与外电极之间的正静电势限制在内容积内。当电子绕内电极轨道运行时，电子碰撞并电离内容积内的气体分子。正静电势还引起气体离子朝向外电极的内表面加速并吸附到外电极的内表面中。

本文讨论的离子泵可以包括针对改进的离子泵性能的其他设计和操作特征。在一些示例中，外电极的内表面包括被配置为诸如通过从加速的气体离子中屏蔽吸附的气体分子来减少吸附的气体分子的再发射或内表面的原子或分子向离子泵的大气中的喷射的特征。在一些示例中，离子泵可以包括外电极中的孔和电子源，该孔和电子源被配置为以电子轨迹和电子能量将电子引入到内容积中，这可以增加电子的有效行进时间并改进电子对气体分子的碰撞电离。

以这种方式，本文讨论的离子泵可以提供用于在各种用途和应用中产生高真空的技术优势。例如，与使用磁场限制电子的离子泵相比，离子泵可以发射非常低水平的磁干扰，使得可以在靠近离子泵的地方使用敏感的电子器件或其他传感器。作为另一示例，离子泵可以限制具有高行进时间的电子，从而针对特定的泵速使用较少的功率。作为另一示例，离子泵可以减少吸附的气体分子的再发射或内表面的原子或分子向离子泵的大气中的喷射，从而针对特定的泵速使用较少的功率。

在一些示例中，如本文描述的设备包括外电极和内电极。外电极限定内容积并且被配置为通过至少一个孔接收注入的电子。内电极定位在内容积中。外电极和内电极被配置为响应于外电极与内电极之间的电势将接收到的电子限制在围绕内电极的轨道中。该设备不包括被配置为生成电子约束磁场的部件。

在另一示例中，如本文描述的系统包括电子源和电极组件(electrodeassembly)。电子源被配置为注入电子。电极组件耦接到电子源。电极组件包括外电极和内电极。外电极限定内容积并且被配置为通过至少一个孔接收注入的电子。内电极定位在内容积中。电极组件被配置为将电子静电地限制在由电极组件限定的内部容积内。外电极和内电极被配置为响应于外电极与内电极之间的电势将接收到的电子静电地限制在围绕内电极的轨道中。该系统不包括被配置为生成电子约束磁场的部件。

在另一示例中，一种方法包括通过离子泵并从电子源通过至少一个孔接收电子。离子泵包括外电极和内电极。外电极限定内容积并且被配置为通过至少一个孔接收注入的电子。内电极定位在内容积中。该方法还包括通过离子泵在外电极与内电极之间产生电势。该电势被配置为将电子限制在围绕内电极的轨道中。离子泵不包括被配置为生成电子约束磁场的部件。

在下面的附图和描述中阐述一个或一个以上示例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本公开的其他特征、目的以及优点将是显而易见的。

附图说明