JPH024980B2 - - Google Patents
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- JPH024980B2 JPH024980B2 JP9484781A JP9484781A JPH024980B2 JP H024980 B2 JPH024980 B2 JP H024980B2 JP 9484781 A JP9484781 A JP 9484781A JP 9484781 A JP9484781 A JP 9484781A JP H024980 B2 JPH024980 B2 JP H024980B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J41/00—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
- H01J41/12—Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps
- H01J41/18—Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of cold cathodes
- H01J41/20—Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps with ionisation by means of cold cathodes using gettering substances
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- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、スパツタイオンポンプ、就中新規な
構造の三極形イオンポンプに関する。
構造の三極形イオンポンプに関する。
イオンポンプは、磁場中冷陰極放電を利用して
オイルフリーな真空を作ることのできる真空ポン
プで、高温あるいは極低温部分や機械的運動を必
要としない特徴があり、真空の質を問題にする分
野では特に有用なものである。
オイルフリーな真空を作ることのできる真空ポン
プで、高温あるいは極低温部分や機械的運動を必
要としない特徴があり、真空の質を問題にする分
野では特に有用なものである。
当初欠点とされた希ガス、例えばヘリウムやア
ルゴンに対する排気速度の不安定性等は、三極形
イオンポンプの開発により解決され、操作性の良
いポンプが製作されるようになつた。
ルゴンに対する排気速度の不安定性等は、三極形
イオンポンプの開発により解決され、操作性の良
いポンプが製作されるようになつた。
従来例としてのイオンポンプを第１図に断面図
として示す。
として示す。
１は貫通した中空部２を有する陽極、３はこの
陽極１の両開口端に離間しかつ近接して配設され
この開口を覆う形状を有す２個１組の陰極、４は
収集電極である。
陽極１の両開口端に離間しかつ近接して配設され
この開口を覆う形状を有す２個１組の陰極、４は
収集電極である。
磁場５がこの陽極１の中空部２の軸心に実質的
に平行に、この中空部２の全体に図示されない磁
場発生装置により印加され、この陽極１とこの陰
極３との間には放電電源６により電圧Vaが印加
される。この例では、陽極１および収集電極４が
接地され、陰極３の電圧は−Vaである。
に平行に、この中空部２の全体に図示されない磁
場発生装置により印加され、この陽極１とこの陰
極３との間には放電電源６により電圧Vaが印加
される。この例では、陽極１および収集電極４が
接地され、陰極３の電圧は−Vaである。
三極形イオンポンプの排気作用は次のように説
明される。
明される。
この陽極１の中空部２には直交する電磁場によ
り高エネルギ高密度の電子群が形成され、この中
空部２に飛来した分子はイオン化されてイオン７
となり加速され、この陰極３の表面に高速で入射
し、通常チタンで製作されるこの陰極３の表面の
原子をスパツタする。
り高エネルギ高密度の電子群が形成され、この中
空部２に飛来した分子はイオン化されてイオン７
となり加速され、この陰極３の表面に高速で入射
し、通常チタンで製作されるこの陰極３の表面の
原子をスパツタする。
スパツタされた陰極表面物質は収集電極４の表
面に付着し、付着した陰極表面物質は気体分子を
吸着し、そこへ更にスパツタされた陰極表面物質
が付着して、吸着された気体分子は収集電極の表
面の例えば４′に示したように埋め込まれる。
面に付着し、付着した陰極表面物質は気体分子を
吸着し、そこへ更にスパツタされた陰極表面物質
が付着して、吸着された気体分子は収集電極の表
面の例えば４′に示したように埋め込まれる。
この気相の分子の固相内への埋め込みが、三極
形イオンポンプの排気作用である。排気速度を大
きくするためには、放電で形成される気体イオン
の量に対する陰極からスパツタされる陰極表面物
質の量を多くしなければならない。
形イオンポンプの排気作用である。排気速度を大
きくするためには、放電で形成される気体イオン
の量に対する陰極からスパツタされる陰極表面物
質の量を多くしなければならない。
第２図は、第１図に示した三極形イオンポンプ
における陰極表面物質のスパツタリング量を説明
する線図である。
における陰極表面物質のスパツタリング量を説明
する線図である。
第２図ａ，ｂ，ｃの横軸ｕは陰極表面に入射す
るイオンのエネルギを表わし、第２図ａの縦軸ｓ
は入射イオン１個あたりのスパツタされる陰極物
質の原子数で表わされるスパツタ比、第２図ｂの
縦軸ｆは入射するイオンのエネルギがエネルギｕ
以上、ｕ＋du未満のものが単位時間に陰極表面
に入射する数はfduであると定義したイオンエネ
ルギ分布函数、第２図ｃの縦軸fsは分布函数ｆと
スパツタ比ｓの積でｆおよびｓは共に相対値で示
される。
るイオンのエネルギを表わし、第２図ａの縦軸ｓ
は入射イオン１個あたりのスパツタされる陰極物
質の原子数で表わされるスパツタ比、第２図ｂの
縦軸ｆは入射するイオンのエネルギがエネルギｕ
以上、ｕ＋du未満のものが単位時間に陰極表面
に入射する数はfduであると定義したイオンエネ
ルギ分布函数、第２図ｃの縦軸fsは分布函数ｆと
スパツタ比ｓの積でｆおよびｓは共に相対値で示
される。
第２図ｂにおいて、分布函数ｆは０以下、eVa
（ただしｅは単位電荷を表わす）以上で零であり、
更に陰極降下Vpによる加速エネルギeVp以下、お
よび陽極降下の範囲でｆは殆んど零に等しい。
（ただしｅは単位電荷を表わす）以上で零であり、
更に陰極降下Vpによる加速エネルギeVp以下、お
よび陽極降下の範囲でｆは殆んど零に等しい。
第２図ｂに示すように、分布函数ｆは
eVp≦ｕ＜eVa
でのみ零でない値をとる。分布函数ｆは、エネル
ギｕがeVpを越えかつｕが小さな値であるとき、
大きな値をとり、ｕの値が大きいとｆは小さくな
る。
ギｕがeVpを越えかつｕが小さな値であるとき、
大きな値をとり、ｕの値が大きいとｆは小さくな
る。
スパツタされる陰極物質の単位時間当りの数Ｑ
は Ｑ＝∫eVa eVpfsdu で与えられ、この被積分函数fsが、第２図ｃに示
されている。この第２図ｃから明らかなようにス
パツタ比ｓが大きい値をとるためのエネルギｕ
と、分布函数ｆが大きい値をとるところのエネル
ギｕが大きく異なるために、スパツタされる陰極
物質の量は多くできない。
は Ｑ＝∫eVa eVpfsdu で与えられ、この被積分函数fsが、第２図ｃに示
されている。この第２図ｃから明らかなようにス
パツタ比ｓが大きい値をとるためのエネルギｕ
と、分布函数ｆが大きい値をとるところのエネル
ギｕが大きく異なるために、スパツタされる陰極
物質の量は多くできない。
ここにおいて、本発明の第一の目的は、放電を
乱す程度の少ない構成により、スパツタされる陰
極物質の量を増加し、もつて排気速度を増加した
イオンポンプを提供するにある。さらに、本発明
の第二の目的は、この様な新規の三極形イオンポ
ンプの寿命を増加させる構成を得ることにある。
乱す程度の少ない構成により、スパツタされる陰
極物質の量を増加し、もつて排気速度を増加した
イオンポンプを提供するにある。さらに、本発明
の第二の目的は、この様な新規の三極形イオンポ
ンプの寿命を増加させる構成を得ることにある。
本発明は、陰極の一方の中央部にスパツタ電極
を配設し、このスパツタ電極にその陰極に対して
負の電位を印加するようにして第一の目的を達成
し、このスパツタ電極を真空外から位置可変とす
ることで第二の目的を達成し、同じく第二の目的
はこのスパツタ電極のゲツタ物質を容易に交換可
能とすることでも達成され、更に放電を安定化さ
せるためのこのスパツタ電極に対向する側の陰極
構造を提供して第一の目的の達成度を向上させて
いる。
を配設し、このスパツタ電極にその陰極に対して
負の電位を印加するようにして第一の目的を達成
し、このスパツタ電極を真空外から位置可変とす
ることで第二の目的を達成し、同じく第二の目的
はこのスパツタ電極のゲツタ物質を容易に交換可
能とすることでも達成され、更に放電を安定化さ
せるためのこのスパツタ電極に対向する側の陰極
構造を提供して第一の目的の達成度を向上させて
いる。
以下、本発明の実施例について説明する。
図面において、同一符号は同一もしくは相当部
分とする。
分とする。
第３図、第４図、第５図、第６図は、本発明の
それぞれ異なる実施例の縦断面図である。
それぞれ異なる実施例の縦断面図である。
これらの第３図〜第６図において、陽極１はイ
オンポンプを収容する真空容器の一部をなす管８
に支持され、電気的にはこの管８を通して接地さ
れる。
オンポンプを収容する真空容器の一部をなす管８
に支持され、電気的にはこの管８を通して接地さ
れる。
９は外部に絶縁を施された導体柱で、２個１組
の陰極３の相対位置を固定するとともに、電気的
に接続する。この陰極３は導体柱１０によつて支
持される。導体柱１０は給電端子１１および絶縁
支持部材１２によりこの陽極１およびイオンポン
プを収容する真空容器と絶縁して支持され、図示
しない放電電源の負の高圧出力は給電端子１１お
よび導体柱１０の内の１本を通して陰極３に印加
される。
の陰極３の相対位置を固定するとともに、電気的
に接続する。この陰極３は導体柱１０によつて支
持される。導体柱１０は給電端子１１および絶縁
支持部材１２によりこの陽極１およびイオンポン
プを収容する真空容器と絶縁して支持され、図示
しない放電電源の負の高圧出力は給電端子１１お
よび導体柱１０の内の１本を通して陰極３に印加
される。
１３は磁石で陽極１の中空部２の軸心に実質的
に平行な磁場を陽極１の中空部２全体に印加す
る。１４は陰極３の一方の陽極１の中空部２の軸
心に穿設された貫通孔、１５は陰極３の貫通孔１
４を陰極３と絶縁されて貫通し、陽極１の中空部
２に延在するスパツタ電極、１６はスパツタ電極
１５を陽極１、陰極３およびこのイオンポンプを
収容する真空容器から絶縁して支持するとともに
このスパツタ電極１５への給電径路の一部を有す
るスパツタ電極支持体である。
に平行な磁場を陽極１の中空部２全体に印加す
る。１４は陰極３の一方の陽極１の中空部２の軸
心に穿設された貫通孔、１５は陰極３の貫通孔１
４を陰極３と絶縁されて貫通し、陽極１の中空部
２に延在するスパツタ電極、１６はスパツタ電極
１５を陽極１、陰極３およびこのイオンポンプを
収容する真空容器から絶縁して支持するとともに
このスパツタ電極１５への給電径路の一部を有す
るスパツタ電極支持体である。
給電径路は給電端子１７を径て、図示しないス
パツタ電極電源に接続され、スパツタ電極１５に
は陰極３に対して負の電位が印加される。
パツタ電極電源に接続され、スパツタ電極１５に
は陰極３に対して負の電位が印加される。
第３図および第６図において、スパツタ電極１
５は陰極３に絶縁を施されて固着され、その陽極
１の中空部２に延在する部位はその先端近傍まで
含めてゲツタ物質で形成されている。
５は陰極３に絶縁を施されて固着され、その陽極
１の中空部２に延在する部位はその先端近傍まで
含めてゲツタ物質で形成されている。
第４図および第５図において、スパツタ電極支
持体１６はチヤツクを有し、ゲツタ物質からなる
スパツタ電極１５を容易に交換可能であるように
構成されている。
持体１６はチヤツクを有し、ゲツタ物質からなる
スパツタ電極１５を容易に交換可能であるように
構成されている。
第５図において、スパツタ電極１５を支持する
スパツタ電極支持体１６はイオンポンプを解体す
ることなく、イオンポンプを収容する真空容器の
外部から陰極３に対する位置を変更できるよう
に、互に逆ネジで構成されたスパツタ電極１５の
長手方向の位置調整可能な直線運動導入部１８に
より支持されている。
スパツタ電極支持体１６はイオンポンプを解体す
ることなく、イオンポンプを収容する真空容器の
外部から陰極３に対する位置を変更できるよう
に、互に逆ネジで構成されたスパツタ電極１５の
長手方向の位置調整可能な直線運動導入部１８に
より支持されている。
第６図において、１９は放電を安定化するため
の安定化ピンで、これをスパツタ電極１５に対向
する側の陰極３、陽極１の中空部２の軸心上にス
パツタ電極１５に向けかつ非接触に延在せしめ、
スパツタ比の小さい導電体の棒体で形成すること
により、スパツタ電極１５の外形寸法をより大き
くしても放電を安定に保つ効果を奏するものであ
る。
の安定化ピンで、これをスパツタ電極１５に対向
する側の陰極３、陽極１の中空部２の軸心上にス
パツタ電極１５に向けかつ非接触に延在せしめ、
スパツタ比の小さい導電体の棒体で形成すること
により、スパツタ電極１５の外形寸法をより大き
くしても放電を安定に保つ効果を奏するものであ
る。
これら第３図ないし第６図の実施例を参照し
て、本発明の作用・効果を述べる。
て、本発明の作用・効果を述べる。
第７図は、本発明の三極形イオンポンプにおけ
るスパツタリング量を説明する線図で、従来の第
２図と対比させる。
るスパツタリング量を説明する線図で、従来の第
２図と対比させる。
本発明では、陽極１の中空部２に形成された電
子群によりイオン化された気体分子は、スパツタ
電極１５に衝突し、その表面のゲツタ物質をスパ
ツタする。
子群によりイオン化された気体分子は、スパツタ
電極１５に衝突し、その表面のゲツタ物質をスパ
ツタする。
イオンの入射エネルギｕに対するスパツタ比ｓ
は、第７図ａに示されるとおり、第２図ａと同一
である。
は、第７図ａに示されるとおり、第２図ａと同一
である。
陽極１の電位は零であり、陰極３を第２図の従
来の場合と同様−Vaとし、陰極３とスパツタ電
極１５の電位差をVsとすると、スパツタ電極１
５の電位は−（Vs＋Va）であり、スパツタ電極
に入射するイオンのエネルギ分布函数ｆは第７図
ｂに示されるように、第２図ｂに表わされる従来
の陰極へ入射するイオンのエネルギ分布函数より
高エネルギ側へ移動した形をとる。
来の場合と同様−Vaとし、陰極３とスパツタ電
極１５の電位差をVsとすると、スパツタ電極１
５の電位は−（Vs＋Va）であり、スパツタ電極
に入射するイオンのエネルギ分布函数ｆは第７図
ｂに示されるように、第２図ｂに表わされる従来
の陰極へ入射するイオンのエネルギ分布函数より
高エネルギ側へ移動した形をとる。
この結果、スパツタされるスパツタ電極物質の
単位時間当りの数Ｑ、 Ｑ＝∫e(Vs+Va) e(Vs+Vp)fsdu の被積分函数fsが第７図ｃに示されるように、第
２図ｃに示されるものより大きな値をとり、従来
の三極形イオンポンプにおけるよりスパツタされ
る物質の量を増加させることができ、もつて排気
速度の大きいイオンポンプを実現できる。
単位時間当りの数Ｑ、 Ｑ＝∫e(Vs+Va) e(Vs+Vp)fsdu の被積分函数fsが第７図ｃに示されるように、第
２図ｃに示されるものより大きな値をとり、従来
の三極形イオンポンプにおけるよりスパツタされ
る物質の量を増加させることができ、もつて排気
速度の大きいイオンポンプを実現できる。
イオンポンプが高い圧力で使用される場合等
は、その寿命を延長することが望まれる。スパツ
タ電極１５の消耗が本発明のイオンポンプの寿命
を決定する要因であり、スパツタ電極１５を補給
（第５図）あるいは交換（第４図、第５図）する
ことで寿命を延長できる。他に寿命を延長する方
法は、大きなスパツタ電極１５を用いることであ
るが、単にスパツタ電極１５を大きくすると、ス
パツタ電極１５は陰極３に対して更に負の電位に
あるので、放電を不定する。これには放電安定化
ピン１９を付加することにより解決される（第６
図）。
は、その寿命を延長することが望まれる。スパツ
タ電極１５の消耗が本発明のイオンポンプの寿命
を決定する要因であり、スパツタ電極１５を補給
（第５図）あるいは交換（第４図、第５図）する
ことで寿命を延長できる。他に寿命を延長する方
法は、大きなスパツタ電極１５を用いることであ
るが、単にスパツタ電極１５を大きくすると、ス
パツタ電極１５は陰極３に対して更に負の電位に
あるので、放電を不定する。これには放電安定化
ピン１９を付加することにより解決される（第６
図）。
第１図は従来の三極形イオンポンプを示す断面
図、第２図ａ，ｂ，ｃは第１図の三極形イオンポ
ンプにおける陰極表面物質のスパツタリング量を
説明する線図、第３図、第４図、第５図、第６図
は本発明のそれぞれ異なる実施例の縦断面図、第
７図ａ，ｂ，ｃは本発明の三極形イオンポンプに
おけるスパツタリング量を説明する線図である。 １……陽極、２……陽極の中空部、３……陰
極、４……収集電極、５……磁場、６……放電電
源、７……イオン、８……真空容器の一部をなす
管、９，１０……導体柱、１１，１７……給電端
子、１２……絶縁支持部材、１３……磁石、１４
……貫通孔、１５……スパツタ電極、１６……ス
パツタ電極支持体、１８……直線運動導入部、１
９……安定化ピン。
図、第２図ａ，ｂ，ｃは第１図の三極形イオンポ
ンプにおける陰極表面物質のスパツタリング量を
説明する線図、第３図、第４図、第５図、第６図
は本発明のそれぞれ異なる実施例の縦断面図、第
７図ａ，ｂ，ｃは本発明の三極形イオンポンプに
おけるスパツタリング量を説明する線図である。 １……陽極、２……陽極の中空部、３……陰
極、４……収集電極、５……磁場、６……放電電
源、７……イオン、８……真空容器の一部をなす
管、９，１０……導体柱、１１，１７……給電端
子、１２……絶縁支持部材、１３……磁石、１４
……貫通孔、１５……スパツタ電極、１６……ス
パツタ電極支持体、１８……直線運動導入部、１
９……安定化ピン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 貫通した中空部を有する陽極と、この陽極の
両開口端に離間しかつ近接して配設されその開口
を覆う形状を有する２個１組の陰極と、前記陽極
と前記陰極間に電圧を印加する手段と、前記陽極
の中空部の軸心に実質的に平行であり前記陽極の
中空部全体に印加される磁場を発生する手段を有
するイオンポンプにおいて、前記陰極の一方には
前記陽極の中空部の軸心上に貫通孔が穿設され、
この貫通孔を貫通して前記陽極の中空部に延在す
るスパツタ電極がその一方の陰極と絶縁して配設
され、前記スパツタ電極に前記陰極に対して負の
電位を印加する手段を設け、前記スパツタ電極の
前記陽極の中空部に延在する部位の先端近傍はゲ
ツタ物質で形成されることを特徴とする三極形イ
オンポンプ。 ２ 前記スパツタ電極はイオンポンプを解体する
ことなくイオンポンプを収容する真空容器外部か
ら前記陰極に対する位置を変更できるようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の三
極形イオンポンプ。 ３ 前記スパツタ電極は少なくとも前記ゲツタ物
質を含む位置で交換可能であるように構成された
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項あるいは
第２項記載の三極形イオンポンプ。 ４ 前記スパツタ電極に対向する側の陰極の前記
陽極の中空部の軸心上に、スパツタ比の小さい導
電体の棒体を前記スパツタ電極に向けかつ非接触
に延在せしめたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項あるいは第２項あるいは第３項記載の三極
形イオンポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9484781A JPS57210554A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Triple-pole type ion pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9484781A JPS57210554A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Triple-pole type ion pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57210554A JPS57210554A (en) | 1982-12-24 |
| JPH024980B2 true JPH024980B2 (ja) | 1990-01-31 |
Family
ID=14121417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9484781A Granted JPS57210554A (en) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Triple-pole type ion pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57210554A (ja) |
-
1981
- 1981-06-19 JP JP9484781A patent/JPS57210554A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57210554A (en) | 1982-12-24 |
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