JPS5875751A - イオンポンプ - Google Patents

イオンポンプ

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Publication number
JPS5875751A
JPS5875751A JP17515481A JP17515481A JPS5875751A JP S5875751 A JPS5875751 A JP S5875751A JP 17515481 A JP17515481 A JP 17515481A JP 17515481 A JP17515481 A JP 17515481A JP S5875751 A JPS5875751 A JP S5875751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
anode
ion pump
discharge control
control electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP17515481A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiro Kageyama
影山 賀都鴻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP17515481A priority Critical patent/JPS5875751A/ja
Publication of JPS5875751A publication Critical patent/JPS5875751A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H01J41/12Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明はイオンポンプに係り、4IK複数極な設けて排
気速度を増大させるに好適なイオンポンプに関する。
〈従来技術〉 一般にイオンポンプは磁場中和於ける冷陰極放電を利用
してオイルフリーな真空を作り出量ために用いられ、高
温あるいは極低温部分や機械的な運動を必要としないと
いう特徴があり、真空の質を問題にする分野では41に
有用表ものである。そして轟初欠点とされていた希ガス
、例えばヘリクムヤアルゴンに対する排気速度の不安定
性勢は、3fi形イオンポンプの開発により鱗決され、
操作性のよいイオンポンプが製作される様になって来て
いる。
第1図は従来の3極形イオンポンプの断面図であり、同
図中1は貫通した中空部2を有する陽極、3は陽極lの
両開口端に離間且つ近接して配設され、この開口を覆う
如き形状を有する陰極、4は陰極3のj!に外側に配さ
れる収集電極1.6は陽極1と陰極3関に放電を行なわ
せるべく電圧を印加する電源、5は図示しない碑場発生
装置から印加される磁場、4′は収集電極4上に捕見ら
れた気体分子、7は陽極1の中空部2に放電の結果、生
成する気体イオンである。
かかる構成に於いて、陽極1の中空部2の軸心に実質的
に平行に図示し危い磁場発生装置よp磁場5が与えられ
、同時に陽極1と陰極3の関には電fs6より電圧−1
が印加される0ちなみに、第1図の例では陽極1並びに
収集電極4が接地されるため、陰極3の電位は−Vaと
なる。その結果、陽極1の中空部2には直交する電磁場
に工9高エネルギー高密度の電子群が形成され、中空部
、2に飛来した分子はイオン化されて気体イオン7とな
り、陰極3の表面に高速で入射して通常チタンで形成さ
れる陰極30表面の原子をスパッタする。
スパッタされた陰極30am物質は収集電極4の表面に
付着し、付着したl!1ili3の表面物軍は気体分子
を吸着し、そζに更にスパッタされた陰極3の表面物質
が付着して吸着された気体分子は収集電414の表面に
捕えられた気体分子4′として纏め込まれる。
上に述べた様な、気相の分子の固相内への填め込みが3
極形イオンポン7プの排気作用である。そして、この排
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70量に対して陰極3からスパッタされる表面物質の
量を多くしなければならない。
第2図は第1図に示したイオンポンプに於ける陽極表面
物質のスパッタリング量を説明するための特性図で、同
図−)は陰4ii3の表面に入射するイオンのエネルギ
ー菖に対して入射イオ7l個尚9のスパッタされる陰極
物質の原子数で表わされるXA’lI比8を、同図伽)
は入射するイオンのエネルギーUに対して、入射するイ
オンのエネルギーがU以上で且つU+aU未満であるも
のが単位時間に陰極3の表面に入射する数はfdtlで
あると定義したイオンエネルギー分布関数fを、同図(
a)は共に相対値で示されるスパッタ比8とエネルギー
分布関数fの積favそれぞれ示すものである。
第2図伽)k於いて、エネルギー分布関数fは0以下、
・・Va  (・:単位電荷)以上で0でアリ、更に陰
極降下Voによる加速エネルギー働・Vo以下及び陽極
降下の範囲でエネルギー分布関数fはほとんどOK等し
い0そして、第2図01)からも明らかな如く、エネル
ギー分布関数fは @”VO≦u <e A’a          ・・
・(1)でのみOでない値をとる0ここで、エネルギー
分布関数fはエネルギーUが・・voを越え且つ小さな
値であるとき大きな値をと9、エネルギー1が大きいと
エネルギー分布関数fは小さくなる。スパッタされる陰
極物質の単位時間当りの数Qはで与えられ、この被積分
関数f・8が第2図(a)に示されている0図面がら明
らかな様にスパッタ比Sが大きい値をとるためのエネル
ギーUと、エネルギー分布関数fが大きい値tとるとこ
ろのエネルギーu−大きく異なるため、基本的にスパッ
タされるwIkIi物質の量は多く出来ない。2まり、
従来′の3砺形イオンポンプに於いては、排気速度に限
界があった。
〈発明の目的〉 従って、本発明の目的は上記従来技術の欠点をなくし、
放電制御電極を用いて陰極からスパッタされる物質の量
を多くシ、更にスパッタされた陰極物質を収集電極な設
け、これらKより排気速度を増大させたイオンポンプを
提供するVCToる0更に詳細Ka1本発明は周知の3
極形の構造に於ける放電空間に、陰極の一方から陽極の
中空部に延在する放電制御電極を付加して4極形構造と
なし、この放電制御電IIKより放電空間の電位を制御
することにより陰IiK入射するイオンの運動エネルギ
ーなスパツー夕此の大きい領域に分布させ、排気適度の
向上を可能ならしめたイオンポンプを提供するものであ
る。
〈発明の実施例〉 以下、図面に従って本発明を更に詳細に説明するO 第3図は本発明の一実施例に係るイオンポンプの縦断面
図で、各図[に共通する部分には同一番号を符し、説明
の重複をしない。同図中8は外部の−sK絶縁を施され
、給電部組立体14と共に陽極1及び2個1組の収集電
極4を支持し電気的にこれらを接地する導体柱、9は外
部の一部に絶縁を施され、接続金具10に工9給電部組
立体14の一部である給電端子11に固定され、また絶
縁支812と共に2個1組の陰極3を支持し、これに給
電する導体柱、13は陽極1の中空部2の内部に、その
貫通方向に磁場を発生する磁石、15は収集電極4の貫
量孔4a及び陰極3の一方に穿設された第2種の貫通孔
3m>を収集電極4及び陰極3と絶縁された状態で貫通
し、陽極1の中空部2Kg在する放電制御電極、16は
放電制御電極15V陽極1、陰極3、収集電極4、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共
に放電制御電極15への給電経絡の一部!兼ねる支持体
、18は給電部組立体14の一部をなし、図示しない放
電制御電源に接続されると共に導電l1117を介して
支持体16から放電制御電極15に対して給電するため
の給電端子をそれぞれ示すものである。ちなみに、2個
の陰極3!/cはそれぞれ第1種の貫通孔3aが多数穿
設される。また、第2種の貫通孔3bは一方の陰極3に
穿設されるものであり、I¥IK本実施例に於いては陽
極1の中空部2の軸心上に穿設されるものである。更に
、2個1組の収集電極4はそれぞれ2個1組の陰1i3
と平行に離間して、陽極1とは反対側に配設されている
が、陰極3の第2種の貫通孔3bKii接する一方の電
極に、第2種の貫通孔3bと同軸に貫通孔4aが穿設さ
れるものである。と仁ろで、放電制御電極15はスパッ
タ比の小さな導電体、例えばタングステンで形成される
が、この電極には陰極3より4高く、陽極lの電位、つ
t9接地電位エリも低い負の電位が与えられる。
以上述べた如き構成に於いて、次に第4図の特性図に従
ってその作用を説明する。ちなみに、第4図(a) e
 (b) * (e)はそれぞれ第2図仏L (b) 
−(c)の特性図に対比させて、第3図の構成に於ける
陰極表面物質のスバタリング量を説明するものである。
さて、第3図の構成に1にいて、磁石13の磁場及び陽
Ii1及び陰極3間の電位差に基く直交電磁場により陽
極1の中空部2に電子群が形成されるが、この電子群に
より気体分子から生成されたイオンの大部分は放電制御
電極15に衝突せずに@極3に衝突し、ゲッタ物質で形
成される陰11f!!面物質をスパッタする。この場合
、イオンの入射エネルギーuK対するスパッタ比Sは第
4図(a) K示される通り、従来の場合と変ら表い。
ここで、陽極1が接地され、放電制御電極15に電位−
■息が与えられ、陰極3には放電制御電極15よりも更
に低い電位−(Va+Vg)が与えられているものとす
ると、VKが十分に大きく、例えば600 V以上であ
る場合、放電の状態はV−影響をほとんど受けず、陽1
ii1の中空部2に形成される放電空間の電位は、放電
が放電制御電極150制御な受けるため、各点で−va
 + VOより大きく、0より小さい値をとる。
ここで、正の電圧Voは第2図に於ける陰極降下電圧に
和尚するものであり、ToはVaK較べて非常に小さな
値となる。イオンの陰極3への入射エネルギー分布関数
fは第4図伽)K示す如く、・・(Vg+Vo) くu
く・(Vg+Va)      ・・・(3)だけで零
でない値をとり、第2図01)の特性に較べて放電状態
がほとんど同一で且つイオンのエネルギー分布関数fが
高エネルギー側へ移動した形となる0その結果、陰極3
でスパッタされる陰極表面物質の原子の単位時間蟲9の
数Qは、となり、被積分関数f8は第4図(o)に示さ
れる−如く、第2図(・)K示される従来の三極形イオ
ンポンプに於けるもの工り大きな値をとり、スパッタさ
れるゲッタ物質の量が増加してイオンポンプの排気速度
を増加させるという効果を生む0また、本発明のイオン
ポンプでは収集電極4を用いているため、希ガスに対し
ても安定した排気速度を実現出来るものである。
なお、上記実施例に於いては、放電制御電極1の中空部
20軸心に配置する如き構成を例示したが、本発明の実
施はこれに限定されるものではなく、軸心からずれた位
置に配してもよく、同様効果を得ることが出来るもので
ある。
く発明の効果〉 以上述べた如く、本発明に工れば従来の3極形イオンポ
ンプに対して放電制御用の電極を付加するのみて、排気
速度l増大させると共に希ガスに対しても安定した排気
速度V実現し得るイオンポンプを得ることが出来るもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のイオンポンプの断面図、菖2図は第1図
構成の動作を説明する特性図、113図は本発明の一実
施例に係るイオンポンプの断面図、第4図は第2図構成
の動作を説明する特性図であるO 1・・・陽極、2・・・中空部、3・・・陰極、4・・
・収集電極、13・・・磁石、15・・・放電制御電極
。 出願人代理人   猪  股     清1N開昭58
−75751(4) 14図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 貫通した中空部を有する陽極と、中空部の両開口端に近
    接して配され、第1糧、第2種の貫通孔な有する陰極と
    、陽極の中空部内にその貫通方向く磁場を発生する手段
    と、陽極と陰極間に電圧を印加する手段と、陰極と平行
    に離間して陽極とは反対側に配された収集電極と、スパ
    ッタ比の小さな導電体で形成され、陰極の第2種の貫通
    孔な陰極と絶縁された状態で貫通し、陽極の中空部に′
    fg在すると共に陽極と陰極の中間の電圧を印加される
    放電制御電極とを具えることを41鎗とするイオンポン
    プ。
JP17515481A 1981-10-31 1981-10-31 イオンポンプ Pending JPS5875751A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100674204B1 (ko) 2005-03-16 2007-01-24 주식회사 브이엠티 스퍼터 이온펌프의 배기 방법 및 그에 대한 구조
CN109707612A (zh) * 2018-11-28 2019-05-03 中国科学院近代物理研究所 一种离子泵性能测试和优化装置及其测试和优化方法

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