Getter-Sorptionspumpe mit Wärmespeicher für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Getter-Sorptionspumpe mit mindestens einem Getterkörper (3) aus nichtverdampfendem Gettermaterial und einem zugehörigen Heizelement (1). Bei dieser Getterpumpe soll eine hohe Pumpgeschwindigkeit durch eine extrem große Oberfläche auf kleinstem Raum erreicht werden. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß das Heizelement (1) in einem Isolierrohr (2) angeordnet ist, und daß eine Vielzahl von Einzel-Getterkörpern (3) voneinander beabstandet auf dem Isolierrohr (2) angebracht ist.
Eine erfindungsgemäße Getterpumpe findet in Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen Verwendung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Getter-Sorptionspumpe für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen mit mindestens einem Getterkörper aus nichtverdampfendem Gettermaterial und einem zugehörigen Heizelement.

[0002] Um eine große Pumpleistung zu erzielen, mußten bisher eine Vielzahl von Einzelgettern zusammengeschaltet werden, wodurch sich der auf der Heizleistung bezogene Wirkungsgrad zunehmend verschlechterte, das Problem der Wärmeabführung sich vergrößerte sowie der Platzbedarf für die Unterbringung der Einzelgetter sich problematisch erhöhte. Um die Pumpleistung über längere Zeit zu stabilisieren mußte ständig Heizleistung zugeführt werden.

[0003] Da die gebräuchlichen Getterstoffe ihre optimalen Pumpfähigkeiten für verschiedene Gase nur bei bestimmten Temperaturen entfalten (selektive Pumpeigenschaften), mußte die Arbeitstemperatur entweder variiert werden oder mit mindestens zwei Heizstromkreisen die einzelnen Getter auf unterschiedliche Temperaturen gehalten werden.

[0004] In der Anwendungspraxis wurden diese notwendigen Maßnahmen in der Regel vernachlässigt, so daß die optimalen Gettereigenschaften der nichtverdampfenden Getter ungenutzt blieben. Auch die bisher bekannten Getterpumpen, die an Stelle vieler Einzelgetter einen größeren kompakten Getterkörper besitzen, weisen die wesentlichsten genannten Nachteile auf.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die spezifische Leistungsfähigkeit von Getterpumpen bei gleichzeitiger Herabsetzung der erforderlichen Heizleistung zu erhöhen und mit Hilfe einer Wärmespeicherung langzeitig zu stabilisieren sowie eine hohe Pumpgeschwindigkeit durch eine extrem große Oberfläche auf kleinstem Raum zu erreichen.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Getter-Sorptionspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

[0008] Die Pumpgeschwindigkeit eines Getterkörpers erhöht sich mit seiner Oberfläche, d.h. auch mit seiner Porosität, die Kapazität hingegen mit seiner Masse. Beide Faktoren zusammen bestimmen die zeitliche Stabilität über die sorbierte Gasmenge. Ferner wird diese Stabilität von der gasartabhängigen Arbeitstemperatur beeinflußt.

[0009] Die Herabsetzung der erforderlichen Heizleistung gegenüber der Verwendung von vielen Einzelgettern ergibt sich aus der wirtschaftlicheren Ausnutzung der Heizleistung aus dem Heizelement, z.B. einer Heizspirale (weniger Strahlungsverluste).

[0010] Die Wärmespeicherung wird durch die in die Konstruktion integrierte Keramikmasse erzielt. Die Möglichkeiten sind außerordentlich vielseitig und zweckdienlich optimierbar.

[0011] Ein weiterer Vorteil der energiesparenden Wärmespeicherung ist, daß die wärmebedingte gute Pumpwirkung längere Zeit erhalten bleibt, nachdem die Heizspannung abgeschaltet ist. Eine solche Abschaltung_' ist z.B. unbedingt erforderlich in Nuklear-Beschleunigeranlagen, um Störungen durch Fremdfelder zu vermeiden.

[0012] Außerdem wirkt sich die langsame Abkühlung des Getterkörper dadurch vorteilhaft aus, daß die temperaturbedürftigen selektiven optimalen Pumpbereiche sehr langsam durchfahren und damit alle wichtigen gasartbedingten Sorptionsmaxima erfaßt werden.

[0013] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in den Figuren unbezeichnet oder weggelassen. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0014] Es zeigen schematisch teilweise im Schnitt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Getter-Sorptionspumpe und die

Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Getter-Sorptionspumpe.

[0015] Die in Fig. 1 dargestellte Getter-Sorptionspumpe besteht im wesentlichen aus dem Heizelement 1, das in einem Isolierrohr 2 angeordnet ist. Die Vielzahl von Einzelgetterkörpern 3 ist voneinander beabstandet auf dem Isolier-. rohr 2 angebracht. Diese Anordnung ist von einem Pumpgefäß 7 umgeben, das mit einem Pumpflansch 8 an die Hochvakuumanlage angeschlossen werden kann. Die Heizanschlüsse 9 sind durch das Pumpgefäß 7 hindurchgeführt.

[0016] Fig. 2 zeigt wiederum das mit dem Heizelement 1 versehene vorzugsweise aus Keramik bestehende und als Wärmespeicher dienende Isolierrohr 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Einzel-Getterkörper 3 auf Metallscheiben 5 aufgebracht. Die Metallscheiben 5 sind mit Abstandssicken 6 versehen. Die Metallscheiben 5 können auch als Rohransatzteile ausgebildet sein. Damit wird sowohl eine gut wärmeleitende Verbindung mit dem Isolierrohr 2 als auch der gewünschte Abstand der einzelnen Metallscheiben geschaffen.

[0017] In Fig. 3 ist eine Getter-Sorptionspumpe dargestellt,bei der die auf das Isolierrohr 2, in dem das Heizelement 1 verläuft, aufgebrachten Einzel-Getterkörper 3 durch Metall- oder Keramikringe 4 voneinander beabstandet sind.

Ansprüche

1. Getter-Sorptionspumpe für Hochvakuum- und Gasentladungsanlagen mit mindestens einem Getterkörper aus nichtverdampfendem Gettermaterial und einem zugehörigen Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (1) in einem Isolierrohr (2) angeordnet ist, und daß eine Vielzahl von Einzel-Getterkörpern (3) voneinander beabstandet auf dem Isolierrohr (2) angebracht ist.

2. Getter-Sorptionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Getterkörper (3) durch Metall- oder Keramikringe (4) voneinander beabstandet sind.

3. Getter-Sorptionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Getterkörper (3) auf Metallscheiben (5) aufgebracht sind, die mit Abstandssicken (6) versehen sind.

4. Getter-Sorptionspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheiben (5) aus Molybdän oder Wolfram bestehen.

5. Getter-Sorptionspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Getterkörper (5) aus Zirkon, Titan, Thorium, Tantal, Platin, Niob, Cer, Palladium sowie deren Mischungen oder Legierungen bestehen.

Zeichnung