[实用新型]微型冷阴极溅射离子泵

说明书

本实用新型涉及一种超高真空泵，特别是一种能很方便地获得清洁超高真空的微型冷阴极溅射离子泵。

现有技术中的微型超高真空泵如美国VARIAN公司生产的2升／秒微型泵，它主要包括泵体、磁钢和电源等，在泵体内有一个阳极筒，阳极筒的上下端对称地放置有两块阴极板，工作时当阳极接有直流高压和外加与阳极筒轴线平行的磁场时，能在阳极筒内和两阴极板之间形成潘宁（Penning）放电的电子云，电子云中高速运动的电子即可把阳极筒内的气体分子碰撞解离，由此达到抽除气体的功能。该泵可使被抽器件获得清洁的超高真空，并具有工作压强范围宽、极限压强低、体积小、重量轻和使用方便等优点，但目前现有微型泵还存在以下不足：（1）由于泵体内只具有一个单元阳极筒，因此它的抽速不可能大，如现有2升／秒泵的抽速，由于使用条件的限制实际抽速应低于此值，所以只能用于小型器件或只能作为某一产品的辅助备用泵；（2）该泵的有效工作范围只在10^－4～10^－10Torr，而对于低真空度时该泵的排气能力就很不理想；（3）泵体内只有一个单元泵，它的有效空间利用系数不够高，结构还不够紧凑合理，空间没有充分利用，使得泵的相应单位体积所能提供的抽速还有待提高。对于上述微型泵的不足只是相对于我国引进的美国2升／秒微型泵而言，至于国外是否具有较高抽速的微型泵，目前国内未见资料和实物，国内尚属空白。

本实用新型的目的是提供一种抽速较大，结构更加合理紧凑，适于大量生产和应用范围更宽的微型冷阴极溅射离子泵。

本实用新型所述的微型冷阴极溅射离子泵主要包括：泵体、排气管、瓷环、引线和磁钢等，在泵体内有阳极筒，泵体上、下端面上设有阴极板，排气管焊接于泵体的一个侧面，引线通过位于泵体另一侧面上的瓷环悬接于阳极筒上，磁钢的两极位于泵体的上、下两端，其特征是阳极筒内还并联装有阳极子筒，阳极子筒所装个数可根据实际抽速要求而定，要求抽速大的，则阳极子筒就多，反之少些。每个阳极子筒都具有单元泵的功能，它们并联固接于大阳极筒内，使整个泵体内形成蜂巢状新型阳极结构，同时大阳极筒除完成对各个并联阳极子筒的支撑、供电外，由于加有高压，又会使得各个并联的阳极子筒外空隙再构成许多新的蜂巢状阳极结构，充分利用了泵体内的有效空间，使得泵体的抽速随着阳极子筒的增加而增加，并且使低真空度下的抽速也得到了显著的改善和提高。本实用新型所述的微型冷阴极溅射离子泵的工作原理是：当磁钢在阳极筒的轴向产生磁场和引线向两电极间输入直流高压时，在阳极筒和阳极子筒内就会形成轴向和径向的电场分量，阳极筒内存在的游离电子会受到电磁场的作用而沿着圆周作轮滚线运动，又因两块阴极板在阳极筒的轴向构成了一个反射电场，故电子又同时在两块阴极板之间来回振荡，很快地形成潘宁电子云，此时如有气体分子进入，则会迅速被旋转电子碰撞解离，产生电子离子对，其中电子加入旋转电子云以补充落到阳极板上而损失的电子，而离子则被加速排向中心部位，在径向和轴向电场作用下沿半径方向来回振荡并向着阴极移动，最后打在阴极板上产生溅射作用和次级电子，溅射的阴极物质沉积在阳极筒和阳极子筒的内表面和阴极板的外围，而次级电子发射出来后在两块阴极板之间运动，一经与任何粒子发生非弹性碰撞就加入旋转电子云而不能返回阴极了，从而每一个阳极子筒就构成了一个单元溅射离子泵以完成其抽除气体的排气功能。

本实用新型与现有技术相比其显著优点是：（1）由于采用了新的阳极结构，使泵体内阳极筒形成了多个单元泵并联工作，真空抽速也随单元泵（阳极子筒）的增加而增加；（2）阳极筒的结构是采用多个阳极子筒并联装在一个大阳极筒内，使得结构更加紧凑合理，在保证抽速加大的情况下，体积增加甚微；（3）本实用新型中多个阳极子筒的并联结构，不但使整个阳极具有多个单元泵的阳极功能，还由于阳极子筒之间以及阳极子筒与大阳极筒之间的空隙，又会构成许多蜂巢状不同形状的阳极筒，这些附加的阳极筒，也会在加有电压和磁场时出现潘宁放电而具有一定的排气功能，并且由于它内部的电场强于单元泵而使整个泵的低真空度时抽气性能得到改善；（4）本实用新型所述的微型泵应用范围广，它不但可用于光电器件的光电阴极制造上，还可作为附件用于超低温传输线、参量放大器、超导传输线及各种微波、光电、电子真空器件上。

本实用新型的具体结构由以下附图和实施例给出。

图1是本实用新型微型冷阴极溅射离子泵的总体结构示意图。

图2是图1的俯视图，即泵体内阳极筒及阳极子筒的结构示意图。