PL105706B1

PL105706B1 - ION-SORPTION PUMP

Info

Publication number: PL105706B1
Application number: PL19502176A
Authority: PL
Inventors: Wenancjusz Czarycki
Original assignee: Os Bad Rozwojowy Tech Tele
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1979-10-31
Also published as: PL195021A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest pompa jonowo-sorpcyjna z zimna katoda, zbudo¬ wana w ukladzie elektrod znanym pod nazwa u- kladu Peninga, która umozliwia odpompowanie resztek gazów a zwlaszcza wodoru w urzadzeniach 5 prózniowych.The subject of the invention is cold cathode ion sorption pump, construction in an electrode system known as u- Pening's clade, which allows drainage gas residues, especially hydrogen, in devices 5 vacuum.

Stan techniki. Pompa jonowo-sorpcyjna z zim¬ na katoda zbudowana w ukladzie elektrod Penin¬ ga sklada sie z anody wykonanej zwykle w po¬ staci krótkiego odcinka cienkosciennej rurki me- 10 talowej o przekroju kolowym lub dowodnego wie¬ lokata i z dwóch katod wykonanych z materialu pochlaniajacego gazy, zwykle z tytanu lufo z tan¬ talu w postaci plytek umieszczonych w niewiel¬ kiej odleglosci naprzeciwko obydwóch konców a- u nody. Zwykle pompa sklada sie z wiekszej liczby takich ukladów, przy czym rurki anody sa pola¬ czone ze soba wzdluz tworzacych i przedstawia¬ ja budowe komórkowa o ksztalcie zblizonych do plastra miodu, a katody wykonane w postaci jed- 20 nolitych plyt o wymiarach nie mniejszych niz kompletna anoda sa umocowane na plytach nos¬ nych i usytuowane w niewielkiej odleglosci z o- bydwóch stron komórkowej anody. Konstrukcja pompy jest umieszczona w próznioszczelnej obu- 25 dowie zaopatrzonej w przepust umozldwajacy do¬ prowadzenia do elektrod napiecia polaryzujacego a na obudowe jest nalozony magnes, który wy¬ twarza pole magnetyczne wspomagajace procesy jonizacji wewnatrz pompy. 30 Pompy jonowo-sorpcyjne z zimna katoda sa stosowane zarówno do pompowania gazów aktyw- - nych chemicznie jak i gazów szlachetnych.State of the art. Ion-sorption pump with winter on the cathode built in the Penin electrode system ga consists of an anode usually made in half the form of a short section of thin-walled metal tube 10 of tall circular cross-section or of a water tower investment and two cathodes made of fabric gas absorbent, usually made of titanium or tan of thallium in the form of plates placed in a small distance opposite both ends of the road nodes. Usually the pump consists of a larger number such systems, the anode tubes being fields joined together along the forming and representing I am a cell structure with a shape similar to honeycomb, and the cathodes are made in the form of one unit solid plates with dimensions not less than the complete anode is fixed on the nose-plates close and close to on both sides of the cell anode. Construction the pump is housed in a vacuum-tight 25 equipped with a culvert enabling the bottom leading to the electrodes of polarizing voltage and a magnet is disposed on the casing, which disengages the face is a magnetic field supporting the processes ionization inside the pump. thirty Cold cathode ion sorption pumps sa used both for pumping active gases - chemically and noble gases.

Podczas pracy pompy anoda zostaje spolaryzo¬ wana dodatnio wzgledem katody napieciem, które umozliwia wystapienie wyladowan elektrycznych miedzy anada i katoda, powodujacych jonizacje gazów wewnatrz pompy.While the pump is running, the anode becomes polarized positive relative to the cathode by the voltage which enables the occurrence of electrical discharges between anada and cathode, causing ionization gases inside the pump.

Pod wplywem pola elektrycznego jony gazów podazaja wewnatrz pompy w kierunku plyt ka¬ tody i uderzaja w nie ze znaczna predkoscia wskutek czego bombardowany jonami material katody zostaje czesciowo rozpylony.Gas ions under the influence of an electric field they travel inside the pump towards the channel plates and they hit them with great speed as a result of material bombarded with ions the cathode becomes partially sputtering.

-Pochlanianie gazów szlachetnych w pompach jonowo-sorpcyjnych polega na wnikaniu szybko poruszajacych sie jonów tych gazów w material katody natomiast jony gazów aktywnych sa che¬ micznie wiazane przez rozpylony material kato¬ dy. W niektórych przypadkach zachodzi potrzeba pompowania gazów o duzej zawartosci wodoru lufo samego wodoru. W tych przypadkach wydajnosc rozpylania materialu katody przez jony wodoru jest stosunkowo mala a proces sorpcji nastepuje glównie droga dyfuzji wodoru w glab katod, przy czym miedzy wodorem i tytanem w katodzie za¬ chodza reakcje chemiczne. Przy duzej ilosci po¬ chlonietego wodoru w iplytach katod wytwarzaja sie znaczne naprezenia mechaniczne, plyty od¬ ksztalcaja sie a ponadto staja sie kruche, co po¬ woduje, ze czastki katod latwo odrywaja sie i p- 105 706105 706 3 padaja tworzac zwarcia miedzy 'katodami i anoda, co oczywiscie powoduje zla prace pompy.- Absorption of noble gases in pumps ion sorption is to penetrate quickly the moving ions of these gases in the material the cathodes and the active gas ions are chemical bound by the atomized catheter material dy. In some cases there is a need pumping gases with a high hydrogen content or hydrogen alone. In these cases, performance sputtering the cathode material by hydrogen ions it is relatively small and the sorption process takes place mainly the path of hydrogen diffusion through the cathodes, at between hydrogen and titanium in the cathode there are chemical reactions. With a lot of breaks absorbed hydrogen in the cathode plates they produce considerable mechanical stress, the plates are they shape and, moreover, become brittle, what breaks causes the cathode particles to easily detach and p- 105 706 105 706 3 fall creating a short circuit between the cathodes and the anode, which of course causes poor pump operation.

Istota wynalazku. Celem wynalaziku jest unik¬ niecie niedogodnosci spowodowanych kruszeniem i odksztalcaniem sie katod przy pompowaniu wo¬ doru w pompie jonowo-sorpcyjnej z zimna katoda.The essence of the invention. The object of the invention is to avoid do not feel the inconvenience of crushing and distortion of the cathodes when pumping water doru in a cold cathode ion sorption pump.

Istote wynalazku stanowi pompa jonowo-sorp- cy)na z zimna katoda zawierajaca w próznioszczel- nej obudowie cylidryczna anode o poprzecznym przekroju kolowym lub dowolnego wielokata, zlo¬ zona z jednego cylindra lub z wielu cylindrów stykajacych sie ze soba tworzacymi oraz z katody w postaci plytek tytanowych lub tantalowych u- mieszczonych w plaszczyznach prostopadlych w osi anody iprzy obydwóch jej koncach, w której plyt¬ ki katod luzno ulozone na metalowej plycie nos¬ nej sa osloniete i umocowane siatka wykonana z materialu odpornego na dzialanie wodoru na przy¬ klad ze stali lub z miedzi.The essence of the invention is the ion-sorption pump cy) a cold cathode containing a vacuum-tight a cylindrical casing with a transverse anode circular cross-section or any polygon, compound one cylinder or multiple cylinders in contact with each other and with the cathode in the form of titanium or tantalum plates u- located in planes perpendicular to the axis the anode and at both ends, in which the plate the cathodes are loosely placed on the metal nose plate below are covered and fixed with a net made of material resistant to the action of hydrogen gas by steel or copper clade.

Pompa wedlug wynalazku wykazuje szereg za¬ let a zwlaszca uzycie katody w postaci plytek prowadzi do zwiekszenia powierzchni styku ma¬ terialu katody z gazami a tym samym prowadzi do zwiekszenia wydajnosci pompy a luzne uloze¬ nie tych plytek na plycie nosnej umozliwia swo¬ bodne odksztalcanie sie plytek katody pod wply¬ wem reakcji z wodorem a ponadto siarka zapo¬ biega wypadaniu wykruszonych czastek plytek ka¬ tody w przestrzen miedzy katoda i anoda a wiec zapobiega powstawaniu zwarc.The pump according to the invention has a number of functions let a especially the use of a plate cathode leads to an increase in the contact surface of the mac cathode material with gases and thus leads to increase pump performance and the loosely arranged not these plates on the carrier plate make it possible to vigorous deformation of the cathode plates under influence reaction with hydrogen and, moreover, sulfur to prevent it runs the falling out of broken particles of plaque the electrodes in the space between the cathode and the anode and the so prevents short circuits.

Objasnienie rysunku. Budowe pompy wyjasniono na przykladzie wykonania przedstawionym na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia fragment pompy w przekroju w widoku z boku, a fig. 2 — plytki katody widoczne w przekroju wykonanym wzdluz linii A—A.Explanation of the drawing. The construction of the pump was explained in the embodiment shown in Fig the ratio in which Fig. 1 shows a fragment sectional side view of the pump, and fig. 2 - cathode plates visible in the cross-section taken along the line A-A.

Przyklad wykonania. Srodkowa czesc pompy zajmuje wielokomórkowa anoda 1 zlozona z krót¬ kich odcinków cienkosciennych rurek metalowych zlaczonych ze soba wzdluz tworzacych. Z obydwu stron konców rurek anody znajduja sie plytki 2 katody, kazda o srednicy nieco mniejszej niz srednica rurki anody, co umozliwia zachowanie niewielkich luzów miedzy brzegami sasiednich ply¬ tek 2 katody. Plytki 2 katody sa luzno ulozone 4 na nosnej plycie 3 i przykryte siatka 4 przymoco¬ wana do nosnej plyty 3 za pomoca tasmowych za¬ wleczek 5 wcisnietych w otwory 6 wykonane w nosnej plycie 3. Wielkosc oczek siatki 4 jest tak dobrana, ze drobne czastki peknietych plytek 2 katody wypadaja przez nie i opadaja na dno pompy, natomiast czastki, które moglyby powodo¬ wac zwarcia miedzy anoda i katoda sa przez siat¬ ke zatrzymywane.Execution example. Central part of the pump is occupied by a multi-cell anode 1 composed of a short low sections of thin-walled metal tubing connected with each other along forming. Both the ends of the anode tubes have a plate 2 cathodes, each with a diameter slightly less than the diameter of the anode tube which enables preservation slight play between the edges of adjacent discs tek 2 cathodes. The 2 cathode plates are loose 4 on the support plate 3 and the covered net 4 are attached attached to the carrier plate 3 by means of tape clips pins 5 pressed into holes 6 made in load bearing plate 3. The mesh size of the 4 mesh is like this selected, with small particles of cracked tiles 2 the cathodes drop through them and sink to the bottom pumps, and the particles that could cause The short circuit between the anode and cathode is through the grid ke retained.

Dzialanie pompy zasadniczo nie odbiega od dzia¬ lania znanych pompy jonowo-sorpcyjnych, gdyz podzielenie plyt katody na plytki o srednicy nie¬ co mniejszej od srednicy rurek anody, jak rów¬ niez nieznaczne przesuniecia plytek katody wzgle- dem rurek anody, spowodowane luznym ulozeniem plytek katody, nie wplywa zasadniczo na rozklad pola w pompie, natomiast podzielenie plyty katody na mniejsze plytki, szczególnie w przypadku du¬ zych pomp zabezpiecza przed znacznym odksztal- ceniem sie katody. Siatka 4 skutecznie zabezpiecza' tytanowe plytki katody i uniemozliwia wypadanie wiekszych czastek w przestrzen miedzy anode i katode a tym samym zapobiega powstawaniom zwarc w pompie, co pozwala na uzycie jej do pompowania wodoru. Nosna plyta 3 jest wsuwana wewnatrz w obudowe pompy, co umozliwia okre¬ sowa wymiane popekanych plytek 2 katody po odjeciu siatki 4. The operation of the pump is essentially the same as that of the gun pouring of known ion-sorption pumps, because dividing the cathode plates into plates with a diameter of no which is smaller than the diameter of the anode tubes, as well as slight shifts of the cathode plates relative to the anode tubes due to loose orientation cathode lamellae, does not substantially affect the decomposition fields in the pump, while dividing the cathode plate into smaller plates, especially in the case of large of bad pumps protects against significant deformation cathode wear. Mesh 4 effectively protects titanium cathode plates and prevents it from falling out larger particles in the space between the anode and cathode and thus prevents formation a short circuit in the pump, which allows it to be used for pumping hydrogen. The support plate 3 is retracted inside the pump housing, which makes it possible to determine words to replace broken plates 2 cathodes after net deduction 4.

Claims

1. Patent claim Ion-sorption pump with a cold cathode containing, in a vacuum-tight casing, a cylindrical anode with a circular cross-section or any polygon, composed of more than one cylinder, which cylinders are in contact with each other and with the cathode in the form of of titanium or tantalum plates placed in planes perpendicular to the anode axis at both ends, characterized in that the cathode plates (2) are loosely placed on the metal support plate (3) and are covered and attached to the support plate (3) a mesh (4) made of a material not affected by hydrogen action, such as steel or copper. 105 706